專利名稱：海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用低品位海泡石生產(chǎn)的新型橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料，能部份取代橡膠中的炭黑和白炭黑的海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及制備方法。
目前，在橡膠工業(yè)中普遍采用炭黑和白炭黑作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，其用量比例大，成本高。隨著石油危機(jī)造成炭黑市場(chǎng)價(jià)格上漲。據(jù)“決策參考”第四十六期，湖南省科技情報(bào)所編“大力開發(fā)我省稀貴的海泡石”，西班牙阿爾氏雷斯·A著”“海泡石的性質(zhì)與用途”及L·Gonz′alez Hern′adez等著“用于橡膠膠料的一種新型二氧化硅填充劑”中報(bào)導(dǎo)海泡石是一種纖維狀含水鎂質(zhì)硅酸鹽粘土礦物，具有特殊的層鏈狀晶體結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為H4Mg≡Si8O10。結(jié)構(gòu)式為(Mg3)Si12)O30(OH)4(oH2)4·8H2o其主要成分為二氧化硅，且比表面積大，存在硅氧團(tuán)與硅烷醇團(tuán)，并且有纖維狀結(jié)構(gòu)。我國(guó)海泡石1982年首次在江西省樂平縣發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價(jià)值的礦床，1985年在湖南省瀏陽縣永和發(fā)現(xiàn)特大型礦床，故我國(guó)對(duì)海泡石的研究起走較遲，國(guó)外西班牙海泡石貯量最多，在橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料方面的研究曾有報(bào)導(dǎo)，但工藝復(fù)雜，成本較高。為此研究一種新型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種利用低品位海泡石制備橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料，且工藝簡(jiǎn)單、成本較低，能部份取代橡膠中的炭黑和白炭黑的海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是，將原礦經(jīng)選礦、烘干、粉碎等工藝而制得，其特征在于利用低品位海泡石原礦，經(jīng)選礦、烘干、粉碎，在反應(yīng)釜中加水及有機(jī)物制成乳液，與經(jīng)處理的海泡石粉未混合攪拌、烘干、粉碎制備而成。根據(jù)不同需要，其A型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑系采用低品位海泡石原礦，經(jīng)選礦、用煤、電或蒸汽烘干，也可用太陽自然曬干，控制海泡石表面溫度不超過300℃，含水量在2%以下，將水份含量合格的海泡石進(jìn)行粉碎，控制細(xì)度在120-300目，即制得成品或半成品。而B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑系在反應(yīng)釜中加入部份水和一定量的有機(jī)物，如有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、三乙醇胺、曲拉通、平平加等，勻速攪拌，加溫在35℃±5℃，恒溫?cái)嚢?0-30分鐘，然后加入其余全部水，升溫至60℃±2℃，恒溫?cái)嚢?.5-4小時(shí)，制成水包油型乳液，和經(jīng)處理的海泡石粉未混合，攪拌均勻，控制有機(jī)物的量是海泡石量的0.5～2.5%，待海泡石粉未全部被乳液浸濕包復(fù)，再繼續(xù)攪拌約10分鐘，靜置1小時(shí)以上，然后烘干、粉碎，即為成品，為了提高海泡石的表面積和孔隙度，加熱烘干將除去吸附水或沸石水，增大海泡石的比表面積。
由于非炭黑無機(jī)填料與橡膠的相容性較差，它們?cè)谙鹉z中的大量填充，不僅降低了補(bǔ)強(qiáng)效果，而且膠料的定伸強(qiáng)度、磨耗及加工工藝性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如炭黑填充的膠料，為此采用表面處理，改善海泡石的性能，使之均勻分散而不聚集，且與橡膠材料緊密結(jié)合，從而起到橋梁作用，提高材料的機(jī)械性能，其偶聯(lián)機(jī)理在于硅烷偶聯(lián)劑系一種低分子化合物，其通式為R′-Si(oR)，它有兩個(gè)不同的官能團(tuán)R′和oR，R′系可以同有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán)，oR則表示水解性的烷氧基，它可與親水表面的無機(jī)物填料發(fā)生反應(yīng)，通過偶聯(lián)的作用作橋梁使橡膠分子和無機(jī)填料連結(jié)起來，從而提高填料的性能。用偶聯(lián)劑處理海泡石，能提高膠料物理機(jī)械性能，如抗撕裂性、耐磨性都有顯著改善。一般海泡石橡膠中加入量為1/3-1/2為宜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.成本低、本法制備的A型或B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的價(jià)格，只是炭黑或白炭黑價(jià)格的1/8-1/4，用水作溶劑，有機(jī)物耗量少，而國(guó)外采用噴淋法，有機(jī)物用量大、成本高。
2.工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備少，本法A型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑工序少，不需酸處理，而B型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑只需一般攪拌設(shè)備，無特殊要求，而國(guó)外多采用酸處理海泡石及真空抽瀘等工序，并用高速捏合機(jī)，攪拌反應(yīng)條件要求高。
3.操作方便、安全，本法A型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑只需控制海泡石的水份含量和細(xì)度，B型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑是在原料生產(chǎn)廠家一次制成，而國(guó)外工藝要接觸酸等危險(xiǎn)品，在橡膠混煉過程中加入海泡石，操作工藝復(fù)雜。
4.用途廣泛，效果明顯，本法制備的A型或B型橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)效果好，適用于黑大底、網(wǎng)鞋底及淺色底膠鞋等橡膠制品使用。
本發(fā)明的工藝流程為1.A型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑生產(chǎn)工藝示意原礦→選礦→烘干→粉碎→成品↑加溫2.B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑生產(chǎn)工藝示意
海泡石粉未↓有機(jī)物→橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑乳液制備→烘干→粉碎→成品溶劑(水)→制備↑↑加溫加溫實(shí)施例一A型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑生產(chǎn)工藝系利用低品位海泡石原礦石(5-25個(gè)品位)，經(jīng)選礦、用煤、電或蒸汽烘干，控制海泡石表面溫度不超過300℃，也可用太陽自然曬干，曬干溫度可不控制，嚴(yán)格控制海泡石水份含量在2%以下，將水份含量合格的海泡石進(jìn)行粉碎，控制細(xì)度為120-300目，即得成品。經(jīng)橡膠試片檢測(cè)結(jié)果外觀為淺白色，硬度73-75邵爾，300%定伸應(yīng)力為11.41-12.03MPa，拉伸強(qiáng)度為26.76-27.66MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為520%-530%。扯斷永久變形為80-85%，密度為1.208-1.210g/Cm3，磨耗減量為0.58-0.77Cm3/1.61KM。
實(shí)施例二B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑生產(chǎn)工藝〔a〕為在反應(yīng)釜中先加入20份水作溶劑，啟動(dòng)攪拌器，再將1-2份有機(jī)物，如有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、三乙醇胺、曲拉通、平平加等放入釜中，勻速攪拌，加溫35℃±5℃，恒溫?cái)嚢?0-30分鐘，然后加入其余全部水，升溫至60°±2℃，恒溫?cái)嚢?.5-4小時(shí)，制成水包油型乳液，將此乳液和經(jīng)處理的海泡石粉未混合，攪拌均勻，控制有機(jī)物的量是海泡石粉未量的0.5-2.5%，待海泡石粉未全部被乳液浸濕包復(fù)，再繼續(xù)攪拌10分鐘，靜置1小時(shí)以上，然后烘干、粉碎、控制細(xì)度為120-300目，即為成品。
B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑生產(chǎn)工藝〔b〕為在反應(yīng)釜中加入水作溶劑100份，有機(jī)物如有機(jī)硅偶聯(lián)劑等10-30份，恒溫60℃±2℃，攪拌1-6小時(shí)，將此乳液和經(jīng)處理的海泡石粉未充分混合，按有機(jī)物量是海泡石量的0.5～2.5%，混合攪拌，全部浸濕，再繼續(xù)攪拌10分鐘，靜置1小時(shí)以上，然后烘干、粉碎，控制細(xì)度為120-300目，即為成品。經(jīng)橡膠試片檢測(cè)結(jié)果外觀為淺白色，硬度為50-60邵爾，300%定伸應(yīng)力為8.71-9.36MPa，拉伸強(qiáng)度為23.04-26.01MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為540-580%，扯斷永久變形為58-70%，密度為1.22g/Cm3，磨耗減量為0.81-0.84Cm3/1.61KM。
本發(fā)明可根據(jù)橡膠制品的需要，分別采用A型或B型海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，能部份取代橡膠中的炭黑或白炭黑，通常海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑在橡膠中加入量為1/3-1/2為宜。
黑大底膠鞋試驗(yàn)以海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑代替炭黑試驗(yàn)在生產(chǎn)車間進(jìn)行，抽查結(jié)果物理性能如下表項(xiàng)目結(jié)果(海泡石作補(bǔ)強(qiáng)劑)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)硬度(邵爾)5855-70300%定伸強(qiáng)度MPa7.04抗張強(qiáng)度MPa10.91＞9.32扯斷伸長(zhǎng)率%450＞370斷后變形%28磨耗減量 Cm3/1.61KM 0.39 ＜1.0摘自《橡膠工業(yè)》86年12月版第48頁。
淺綠大底膠鞋試驗(yàn)以海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑代替自炭黑在生產(chǎn)車間進(jìn)行，物理性能檢測(cè)結(jié)果如下表硫化時(shí)間(分)15′14′12′10′國(guó)家一級(jí)淺色鞋標(biāo)準(zhǔn)硬度(邵爾)6463595855-70300%定伸強(qiáng)度MPa6.738.16.626.42Kg/Cm2117 128 110 112 ≮95抗張強(qiáng)度MPa11.9313.0511.2111.42扯斷伸長(zhǎng)率%470470500500≮370磨耗減量 Cm3/1.61Km 0.79 0.81 1.權(quán)利要求
1.一種海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及制備方法，經(jīng)選礦、烘干、粉碎等工序而制得，其特征在于利用低品位海泡石原礦，經(jīng)選礦、烘干、粉碎，在反應(yīng)釜中加水作溶劑和有機(jī)物制成乳液，與經(jīng)處理的海泡石粉未混合攪拌、烘干、粉碎。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用煤、電或蒸汽烘干，也可用太陽自然曬干，控制海泡石表面溫度不超過300℃，控制水份含量在2%以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳液，其特征在于以水作溶劑和有機(jī)物，如有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、三乙醇胺、曲拉通、平平加等混合，是一種水包油型乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于有機(jī)物的加入量是海泡石粉未加入量的0.5-2.5%。
全文摘要
一種海泡石橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及制備方法，系利用低品位海泡石原礦，經(jīng)選礦、烘干、粉碎、加入適量的有機(jī)物乳液混合，攪拌、烘干、粉碎等工序而制得，是一種新型橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料，能部分取代橡膠中的炭黑和白炭黑，本方法制備簡(jiǎn)單、成本低、補(bǔ)強(qiáng)效果好，適用于黑大底、網(wǎng)鞋底、淺色底膠鞋等橡膠制品使用。
文檔編號(hào)C08K9/06GK1045981SQ8910569
公開日1990年10月10日 申請(qǐng)日期1989年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月29日
發(fā)明者黎茂欽, 李汀, 劉定斌, 朱志剛 申請(qǐng)人:瀏陽縣輕工研究所