專利名稱：含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料及其制法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料著色劑，尤其涉及一種含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料及其制法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
塑膠、橡膠、熱塑性彈性體等高分子材料的著色劑是現(xiàn)代聚合物加工過(guò)程中不可或缺的物質(zhì)，不僅可以美化制品外觀，而且還具有其它一些重要作用，諸如顏色易分辨，提高制品耐候性等。以往，碳黑用作著色劑時(shí)，是橡膠制品制造工藝過(guò)程中未經(jīng)處理而直接加入黑粉進(jìn)行混合的，這樣很容易造成制品表面有顆粒狀物、無(wú)光澤，使制品存在缺陷，而且，使用過(guò)程中碳黑易造成粉塵飛揚(yáng)，不僅污染環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)操作者也造成傷害。雖然已有研制得到“功能性黑漿”，但其應(yīng)用于橡膠制品制造的具體場(chǎng)合仍顯不足，而且功能性黑漿用量較少，其在橡膠制品制造原料混合料中的分散效果及著色效率仍有待提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料及其制法與應(yīng)用。本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)解決方案是:含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，其特征在于按重量百分比包含:碳黑30 45Wt %、增塑劑50 65Wt %、分散劑2 5Wt %、功能性液體載體2 5Wt%和疏水性二氧化硅2 5Wt%，其中所述炭黑的平均粒徑小于ΙΟμπι，所述疏水性二氧化硅為經(jīng)由l-5Wt%的硬脂酸、樹(shù)脂酸、木質(zhì)素或陽(yáng)離子表面活性劑表面處理的氣相二氧化硅。進(jìn)一步地，所述增塑 劑為混合不飽和脂肪酸，其組成是亞油酸50 60Wt%、油酸30 40Wt%、硬脂肪酸4 IOWt%。進(jìn)一步地，所述功能性液體載體為助劑-偶聯(lián)劑，所述助劑-偶聯(lián)劑由10 20Wt%硅烷、30 45胃丨％鈦酸酯及30 50Wt%鋁酸酯復(fù)配而成。進(jìn)一步地，所述分散劑為HX-A或HY。本發(fā)明上述第二個(gè)目的的技術(shù)解決方案是:該輔料制法包括步驟:1、將碳黑與增塑劑混合后研磨，使碳黑的平均粒徑小于10 μ m ; I1、加入分散劑和功能性液體載體，分散均勻制成黑漿基料；111、將粒徑為10-40nm的疏水性氣相二氧化硅加入到黑漿基料當(dāng)中分散研磨，混合后制得橡膠制品專用功能性輔料。本發(fā)明上述第三個(gè)目的的技術(shù)解決方案是:所述橡膠制品專用功能性輔料的用量為橡膠制品生產(chǎn)配方各組分總量的1/30 1/10。本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在:
①該輔料更易與其它原料混合而加工，分散速度快，分散十分均勻，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊，力口工獲得的橡膠制品的光亮度和黑度顯著提高，能夠同時(shí)獲得理想的定伸強(qiáng)度、耐磨性能、耐屈撓性能、回彈性能及永久變形性能；
②使用該專用功能性輔料生產(chǎn)合成膠時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)效果非常顯著，可以大量配用，即使用量為80%，補(bǔ)強(qiáng)性能不降低，混煉、分散也很容易。而且，加工橡膠制品的配料過(guò)程更顯方便，克服了粉塵飛揚(yáng)和環(huán)境污染的缺點(diǎn)。由于該輔料的配方易于控制，制備操作比較簡(jiǎn)便，高性能的表面活性劑和高效分散劑價(jià)格比較便宜，原料易得，易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，成本比較便宜，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)橡膠制品的特點(diǎn)，先將碳黑與增塑劑混合后研磨，使碳黑的平均粒徑小于 ο μ m，然后加入分散劑和功能性液體載體，制成功能性的黑漿基料，進(jìn)而按2.(T5Wt%的用量、粒徑為10_40nm的氣相二氧化硅加入到以上所述的黑漿基料當(dāng)中分散研磨，混合后制成橡膠制品專用功能性輔料，混合后制成含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案，該含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料按重量百分比包含:碳黑30 45Wt%、增塑劑50 65Wt%、分散劑2 5Wt%、功能性液體載體2 5Wt%和二氧化硅2 5Wt%，其中所述炭黑的平均粒徑小于10 μ m。其中該增塑劑為混合不飽和脂肪酸，其組成是亞油酸50 60Wt%、油酸30 40Wt%、硬脂肪酸4 10Wt%。該功能性液體載體為助劑-偶聯(lián)劑，所述助劑-偶聯(lián)劑由10 20Wt%硅烷、30 45胃丨％鈦酸酯及30 50Wt%鋁酸酯復(fù)配而成。該分散劑為HX-A。功能性黑漿基料制成之后，進(jìn)而按2.(T5Wt%的用量、粒徑為10_40nm的氣相二氧化硅加入到以上所述的黑漿基料當(dāng)中分散研磨，混合后制成橡膠制品專用功能性輔料，從而獲得分散效果好、能夠顯著改善制品性能的含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。所用氣相二氧化硅具有疏水性能，經(jīng)由l_5Wt%的硬脂酸、樹(shù)脂酸、木質(zhì)素或陽(yáng)離子表面活性劑進(jìn)行表面處理，使粒子表面能增大，提高了與橡膠原料的共極性，相容性很好，補(bǔ)強(qiáng)耐磨性提聞。本發(fā)明配方體系中使用了 2 5%的表面改性后所得的疏水性氣相二氧化硅，其功能性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:A、控制液體分散系統(tǒng)及聚合物等的流變性與觸變性。B、改善功能性黑漿的沉降、增稠、防流掛性能，起到系統(tǒng)內(nèi)各組分物料分散均勻，膏體狀態(tài)細(xì)膩、消除原來(lái)隨溫度降低二增稠變硬的現(xiàn)象，改善溜掛性能、解決實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)灌裝自動(dòng)化的難題。C、HCR高溫硫化硅橡膠與RTV-2K雙組份室溫硫化硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)。D、改善粉末的性質(zhì)，提高流動(dòng)性和抗結(jié)塊性。本發(fā)明將氣相二氧化硅和碳黑粒子結(jié)合起來(lái)形成專用的功能性輔料，可以將有效發(fā)揮它們的特長(zhǎng)，大大改善橡膠制品的性能。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)所用的氣相二氧化硅根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要為疏水型(表面處理)。以瓦克公司的產(chǎn)品為例，平均粒徑在7-40nm。疏水型氣相二氧化硅:WACKER HDK H15、H20、H18、H2000
下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行舉例說(shuō)明，這些實(shí)例僅是典型范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制，凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1:先將36kg碳黑和57kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入2kg分散劑HX-A (青島賽諾新材料有限公司)、5kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉2kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。實(shí)施例2:
先將30kg碳黑和65kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入3kg分散劑HX-A (青島賽諾新材料有限公司)、2kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉2.5kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。實(shí)施例3:
先將32kg碳黑和60kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入5kg乳液聚合分散劑HY (武漢合中生化制造有限公司)、3kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉3kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。實(shí)施例4:
先將42kg碳黑和54kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入2kg分散劑HX-A (青島賽諾新材料有限公司)、2kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉3.5kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。實(shí)施例5:
先將45kg碳黑和50kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入3kg乳液聚合分散劑HY (武漢合中生化制造有限公司)、2kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉4kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。實(shí)施例6:
先將40kg碳黑和54kg增塑劑混合后研磨,使碳黑粒子平均粒徑小于10 μ m,然后加入3kg分散劑HX-A (青島賽諾新材料有限公司)、3kg功能性液體載體，加入到高速混合桶中使之混合均勻，將得到的混合物冷卻得到功能性黑漿。然后按每IOOkg功能性黑漿基料加入瓦克氣相二氧化硅HDK H20粉5kg，均勻混合后即得含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料。經(jīng)輔料產(chǎn)品投產(chǎn)驗(yàn)證，該輔料更易與其它原料混合而加工，分散速度快，分散十分均勻，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊，加工獲得的橡膠制品的光亮度和黑度顯著提高，能夠同時(shí)獲得理想的定伸強(qiáng)度、耐磨性能、耐屈撓性能、回彈性能及永久變形性能；而且使用該專用功能性輔料生產(chǎn)合成膠時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)效果非 常顯著，可以大量配用，即使用量為80%，補(bǔ)強(qiáng)性能不降低，混煉、分散也很容易。而且，加工橡膠制品的配料過(guò)程更顯方便，克服了粉塵飛揚(yáng)和環(huán)境污染的缺點(diǎn)。由于該輔料的配方易于控制，制備操作比較簡(jiǎn)便，高性能的表面活性劑和高效分散劑價(jià)格比較便宜，原料易得，易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，成本比較便宜，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或等效替換而形·成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，其特征在于按重量百分比包含:碳黑30 45Wt%、增塑劑50 65Wt%、分散劑2 5Wt%、功能性液體載體2 5Wt%和疏水性二氧化硅2 5Wt%，其中所述炭黑的平均粒徑小于10 μ m，所述疏水性二氧化硅為經(jīng)由l-5Wt%的硬脂酸、樹(shù)脂酸、木質(zhì)素或陽(yáng)離子表面活性劑表面處理的氣相二氧化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，其特征在于:所述增塑劑為混合不飽和脂肪酸，其組成是亞油酸50 60Wt%、油酸30 40Wt%、硬脂肪酸4 IOWt %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，其特征在于:所述功能性液體載體為助劑-偶聯(lián)劑，所述助劑-偶聯(lián)劑由10 20Wt%硅烷、30 45Wt%鈦酸酯及30 50Wt%鋁酸酯復(fù)配而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，其特征在于:所述分散劑為HX-A或HY。
5.權(quán)利要求1所述含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料的制法，其特征在于包括步驟:1、將碳黑與增塑劑混合后研磨，使碳黑的平均粒徑小于ΙΟμπι ;11、加入分散劑和功能性液體載體，分散均勻制成黑漿基料；111、將粒徑為10-40nm的疏水性氣相二氧化硅加入到黑漿基料當(dāng)中分散研磨，混合后制得橡膠制品專用功能性輔料。
6.權(quán)利要求1所述含碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料的應(yīng)用，其特征在于:所述橡膠制品專用功能性 輔料的用量為橡膠制品生產(chǎn)配方各組分總量的1/30 1/10。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有碳黑粒子的橡膠制品專用功能性輔料，先將碳黑與增塑劑混合后研磨，使碳黑的平均粒徑小于10μm，然后加入分散劑和功能性液體載體，制成黑漿基料，進(jìn)而按2.0~5%的用量、粒徑為10-40nm的氣相二氧化硅加入到以上所述的黑漿基料當(dāng)中分散研磨，混合后制成專用功能性輔料。實(shí)際應(yīng)用中該輔料占橡膠制品生產(chǎn)配方各組分總量的1/30～1/10。該輔料流變性好、補(bǔ)強(qiáng)性能提高，使用該專用輔料生產(chǎn)橡膠制品，配料過(guò)程更顯方便，克服了粉塵飛揚(yáng)和環(huán)境污染的缺點(diǎn)，且分散效果好，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊，加工獲得的橡膠制品能夠同時(shí)獲得理想的定伸強(qiáng)度、耐磨性能、耐屈撓性能、回彈性能及永久變形性能。
文檔編號(hào)C08K3/04GK103242560SQ20131017444
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者柳方強(qiáng), 謝進(jìn)艾, 周建良 申請(qǐng)人:蘇州志帆塑膠材料有限公司