專利名稱：一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及母煉膠制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法。
背景技術(shù)：
母煉膠是指在橡膠中混合炭黑等填料的一種膠料，它可以是預(yù)混煉的膠料半成品，也可以是一種最終橡膠配方膠料，它可以解決橡膠混煉時(shí)的 炭黑污染和流失問題。目前，制備炭黑母煉膠粉末的方法主要有凝聚共沉法、噴霧干燥法等。凝聚共沉法的工藝流程為先用脂肪酸鉀乳化劑和助劑，使丁二烯和丙烯腈在低溫或高溫下進(jìn)行乳液共聚，通過轉(zhuǎn)化率、單體配比和調(diào)節(jié)劑的變化，制得NBR膠漿，再用無機(jī)鹽溶液作凝聚劑使膠漿經(jīng)預(yù)凝、絮凝和粉末膠粒球化，同時(shí)用邊凝聚邊隔離的技術(shù)將膠粒及時(shí)隔離防止粘結(jié)，得到PNBR淤漿，然后再離心過濾和洗滌脫水，濾餅用自制的機(jī)械分散為濕粉，經(jīng)專用設(shè)備干燥和過篩得PNBR產(chǎn)品；而噴霧干燥法的工藝流程為將水、炭黑、氧化鋅、硬脂酸、硫黃、促進(jìn)劑CZ和DM按一定配比制備成炭黑懸浮液，然后炭黑懸浮液經(jīng)稀釋后加入到天然膠乳中并使炭黑在NR膠乳中混合均勻，得到炭黑/水/天然膠乳懸浮液，再采用噴霧干燥機(jī)將炭黑/水/天然膠乳懸浮液通過霧化器分散為霧滴，霧滴經(jīng)熱干燥介質(zhì)(空氣)加熱后除去水分，得到含炭黑的粉末天然橡膠。以上工藝所制得母煉膠的力學(xué)性能一般，而且皆設(shè)備復(fù)雜，能耗大，生產(chǎn)成本高，還有制備過程中需要添加表面活性劑、偶聯(lián)劑、乳化劑，會(huì)造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，使用機(jī)械物理分散、旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠，所制得母煉膠的力學(xué)性能較好，設(shè)備投資少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性劑、偶聯(lián)劑、乳化劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。為解決上述現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下方案一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，包括以下步驟步驟一、將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿；步驟二、將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，使其表面的蛋白質(zhì)打破，制成天然膠乳漿；步驟三、將炭黑漿與天然膠乳漿混合后旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，制備成母煉膠懸浮液；步驟四、將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理后得到炭黑母煉膠粒；步驟五、將炭黑母煉膠粒在烘箱中干燥。作為優(yōu)選，所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5tlS 20i!m。炭黑分散性較好。作為優(yōu)選，所述步驟二中天然膠乳固含量為50-80%。此設(shè)置范圍能夠制備出具有較好力學(xué)性能的炭黑母煉膠。作為優(yōu)選,所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為0. 5h-20h,旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為50°C _100°C，轉(zhuǎn)速為1500rpm-2500rpm。制備的炭黑母煉膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能較好。作為優(yōu)選，所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為30-75份。制備的炭黑母煉膠耐磨性好。作為優(yōu)選，所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為1-100目。炭黑分散性較好，制備出的炭黑母煉膠撕裂性能優(yōu)異。作為優(yōu)選，所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干 燥溫度為60°C -120°c，干燥時(shí)間為0. 5h-24h。干燥效果較好，制備出的炭黑母煉膠的力學(xué)性能較優(yōu)。作為優(yōu)選，所述步驟一中采用攪拌粉磨機(jī)將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿。采用攪拌粉磨機(jī)能將炭黑充分研磨、分散，制得的炭黑漿比較均勻。作為優(yōu)選，所述步驟二中采用砂磨攪拌分散機(jī)將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，制成天然膠乳漿。采用砂磨攪拌分散機(jī)能使天然膠乳表面的蛋白質(zhì)充分打破從而暴露出蛋白質(zhì)內(nèi)的聚異戊二烯分子結(jié)構(gòu)，制得的天然膠乳漿質(zhì)量較好。作為優(yōu)選，所述步驟三中采用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)將炭黑漿同天然膠乳漿混合在一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，使其形成母煉膠懸浮液。采用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)制得的母煉膠懸浮液比較均勻，制得的炭黑母煉膠力學(xué)性能更好。有益效果本發(fā)明采用上述技術(shù)方案提供的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，使用機(jī)械物理分散、旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠，所制得母煉膠的力學(xué)性能較好，設(shè)備投資少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性劑、偶聯(lián)劑、乳化劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖I所示，一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，包括以下步驟步驟一、將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿；步驟二、將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，使其表面的蛋白質(zhì)打破，制成天然膠乳漿；步驟三、將炭黑漿與天然膠乳漿混合后旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，制備成母煉膠懸浮液；步驟四、將制備的的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理后得到炭黑母煉膠粒；步驟五、將炭黑母煉膠粒在烘箱中干燥。所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5tl ^ 20 Um0所述步驟二中天然膠乳固含量為50%。所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為0. 5h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為50°C，轉(zhuǎn)速為1500rpm。所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為75份。所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為100目。所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為60°C，干燥時(shí)間為0. 5h。所述步驟一中采用攪拌粉磨機(jī)將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿。所述步驟二中采用砂磨攪拌分散機(jī)將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，制成天然膠乳漿。所述步驟三中采用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)將炭黑漿同天然膠乳漿混合在一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，使其形成母煉膠懸浮液。
實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同之處在于所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D50 ^ 17 Um0所述步驟二中天然膠乳固含量為60%。所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為5h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為60°C，轉(zhuǎn)速為ISOOrpm。所述每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為55份。所述篩網(wǎng)規(guī)格為80目。所述所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為70°C，干燥時(shí)間為4h。實(shí)施例三與實(shí)施例一和實(shí)施例二的不同之處在于所述步驟 一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5tl^ 13 ym。所述步驟二中天然膠乳固含量為65%。所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為10. 5h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為70°C，轉(zhuǎn)速為2000rpm。所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為50份。所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為50目；所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為80°C,干燥時(shí)間為IOh。實(shí)施例四與實(shí)施例一、實(shí)施例二和實(shí)施例三的不同之處在于所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5tlS Sum。所述步驟二中天然膠乳固含量為70%。所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為15h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為80°C，轉(zhuǎn)速為2200rpm。所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為40份。所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為40目。所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為90°C，干燥時(shí)間為14h。實(shí)施例五與實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三和實(shí)施例四的不同之處在于所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5ciSAymt5所述步驟二中天然膠乳固含量為75%。所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為18h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為90°C，轉(zhuǎn)速為2350rpm。所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為35份。所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為35目。所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為18h。實(shí)施例六與實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三、實(shí)施例四和實(shí)施例五的不同之處在于所述步驟一中制備的炭黑漿中的炭黑中位徑D5tlS Ium;所述步驟二中天然膠乳固含量為80% ;所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為20h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為100°C，轉(zhuǎn)速為2500rpm ;所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為30份；所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為I目；所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為120°C，干燥時(shí)間為24h。本發(fā)明中，所述步驟一與步驟二的順序不分先后。所述步驟一中炭黑漿中的炭黑中位徑D5tl還可細(xì)至0. 5 ii m以下甚至更細(xì)。采用本發(fā)明制得的炭黑母煉膠力學(xué)性能比傳統(tǒng)工藝加同樣份數(shù)的炭黑母煉膠力學(xué)性能相比，拉伸強(qiáng)度可提高15%以上，300%定伸應(yīng)力可提高18%以上。本發(fā)明減少了混煉設(shè)備、能源和勞動(dòng)力投入，制備工藝流程簡(jiǎn)單、操作容易、設(shè)備投資少，能耗小，生成成本低，炭黑填料分散卓越，不依賴于填料形態(tài)，且無需處理游離炭黑并減少了粉塵排放，且不添加表面活性劑、偶聯(lián)劑、乳化劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā) 明為母煉膠生產(chǎn)開辟了一條新的工藝路線。
權(quán)利要求
1.一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于包括以下 步驟步驟一、將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿；步驟二、將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，使其表面的蛋白質(zhì)打破，制成天然膠乳漿；步驟三、將炭黑漿與天然膠乳漿混合后旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，制備成母煉膠懸浮液；步驟四、將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理后得到炭黑母煉膠粒；步驟五、將炭黑母煉膠粒在烘箱中干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟一中制備的炭黑衆(zhòng)中的炭黑中位徑D5tl < 20 u nio
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟二中天然膠乳固含量為50-80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟三中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)間為O. 5h-20h，旋轉(zhuǎn)振動(dòng)溫度為50 0C _10(TC，轉(zhuǎn)速為 1500rpm-2500rpm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟三中每100重量份以干質(zhì)計(jì)的母煉膠懸浮液中的炭黑填充量為30-75份；
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟四中將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理時(shí)篩網(wǎng)規(guī)格為1-100目；
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟五中制備炭黑母煉膠粒時(shí)的干燥溫度為60°C _120°C，干燥時(shí)間為O.5h-24h。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟一中采用攪拌粉磨機(jī)將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟二中采用砂磨攪拌分散機(jī)將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，制成天然膠乳漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一所述的一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，其特征在于所述步驟三中采用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)機(jī)將炭黑漿同天然膠乳漿混合在一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，使其形成母煉膠懸浮液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用旋轉(zhuǎn)振動(dòng)濕法制備炭黑母煉膠的工藝方法，包括以下步驟步驟一、將炭黑在水中研磨、分散制成均勻的炭黑漿；步驟二、將天然膠乳在水中進(jìn)行破乳，使其表面的蛋白質(zhì)打破，制成天然膠乳漿；步驟三、將炭黑漿與天然膠乳漿混合后旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，制備成母煉膠懸浮液；步驟四、將制備的母煉膠懸浮液進(jìn)行過篩、脫水處理后得到炭黑母煉膠粒；步驟五、將炭黑母煉膠粒在烘箱中干燥。采用本發(fā)明所制得母煉膠力學(xué)性能較好，設(shè)備投資少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性劑、偶聯(lián)劑、乳化劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
文檔編號(hào)C08L7/02GK102786724SQ20121023426
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者任冬寅, 劉海, 尚志新, 楊玉芬, 蓋國勝 申請(qǐng)人:長(zhǎng)興清華粉體及新材料工程中心有限公司