专利名称：天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂的制备方法。
背景技术：
红辉沸石(Stellerite)是辉石族中的一个矿物种，其化学成分(重量百分比)SiO258.76、Al2O314.13、CaO8.80、K2O0.11、Na2O0.18、Fe2O30.44、H2O+16.87、H2O-1.25，其计算化学式为(K0.017Na0.042Ca1.73)1.189[Al1.997Si7.5i7.05018]6.75H2O。天然红辉沸石一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，由硅氧四面体和铝氧四面体组成的架状硅酸盐。其铝氧四面体中氧原子有一价末得到饱和，整个铝氧四面体带有负电荷，与附近带正电的阳离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱金属或碱土金属离子来补偿平衡的。具有分子筛的功能，填料粒子合适，易于填充到硫化橡胶网状组织之间，有利于发挥粒子的表面吸附性能。而天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂及制备方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的就是提供一种天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂的制备方法。利用硫化胶网状组织结构，易被细粒填料填充的特性，来用红辉沸石填充橡胶。
具体步骤为(1)以天然红辉沸石矿为原料，对原矿进行淘洗，粉碎加工至80～120目；(2)按以下配比进行混料红辉沸石20～60克，氧化锌5克，硬脂酸2克，硫磺2.3克，促进剂0.8克，橡胶100克；(3)将红辉沸石粉根据配方混合进行中和预处理，氧化锌、促进剂、硫磺等添加剂充分混匀后，再分几次加入红辉沸石，炼胶，等到胶上、下表面较为光滑后，取胶，进行硫化，控制硫化温度在130～150℃范围，硫化时间为20分钟，硫化完成后取胶。
本发明的具体情况(1)红辉沸石改性后，其比表面积和相容性得到有效提高。比较不同配方的测试结果，我们可以看到当用60g红辉沸石作为补强剂时，橡胶的扯断强度(以硫化温度为150℃，硫化时间为9分钟为例)由7.9Mpa增加到10.1Mpa，增强了约40％；硬度由77增至83，磨耗增加了一倍多，由1.25cm3/1.61Km增为2.52cm3/1.61Km。这说明了红辉沸石部分替代白炭黑后，橡胶的扯断强度有较大提高，但硬度增大，阿克隆磨耗增大。
原因分析红辉沸石部分替代白炭黑填充橡胶时，扯断强度较大提高是因为硫化胶的扯断强度与填料的化学活性和粒子大小关系最为密切。一般地说，活性大，粒子小其扯断强度高，虽然填料的结构性也会对扯断强度产生影响，但这是次要的。因红辉沸石具有较高的化学活性，因此红辉沸石部分替代白炭黑时，扯断强度有较大提高。硬度和磨耗主要是由于结构性引起的。结构性高则硬度大，耐磨性好，用红辉沸石部分替代白炭黑填充橡胶时，提高了结构性，所以硬度，磨耗增大。
(2)随着红辉沸石的含量变化，随着粒度变细，与橡胶互相浸润的比表面积就越大，致使对橡胶的浸润及粒子的分散度变得越困难，特别是粒径在0.1μm以下时，由于表面能的增大，粒子易凝聚，对填充效果不利。粒径的大小对混炼胶的性能也有影响，一般粒子细者粘性大，故粒子细的填充剂在混炼胶时应给予充分的剪切力，使凝聚的粒子扩开。
(3)经过实践，在橡胶中加入60克红辉沸石填料后，硫化胶的扯断强度最大10.01Mpa，橡胶的扯断强度随填料填充量的增加，迅速增加，但到了一定程度后反而有所下降。橡胶的扯断伸长率为579％，扯断伸长率降低。表明橡胶的扯断伸长率随着红辉沸石填充量的增加而逐渐降低。
原因分析硫化胶的扯断强度随红辉沸石用量的增加而增加，但超过一定值后，则会下降。这是由于随着红辉沸石用量的增加，红辉沸石硬化效应显著，不利于分子链的定向作用。因此，我们在用填料补强时应有一个适宜的用量，当超过其最适宜的用量时就会导致扯断强度的下降。当用红辉沸石补强时，在天然胶中的最适宜的用量为30～35份。
扯断伸长率是表征硫化胶网络结构变形的特性。硫化胶的伸长率与橡胶的类型，交联密度及填料和软化剂的使用等有关。
(4)红辉沸石的特殊蜂状结构，使其具有良好的补强性能。
本发明的实现，扩大了红辉沸石矿物的应用领域，大大降低生产成本，提高了橡胶产品各项性能指标，具有非常强的竞争力和推广应用价值。
具体实施例方式
实施例1
以广西资源天然红辉沸石矿为原料，对原矿进行淘洗，粉碎加工至80～120目；以60克红辉沸石，氧化锌5克，硬脂酸2克，硫磺2.3克，促进剂0.8克，橡胶100克，把天然胶置于炼塑机上经初炼后，依次加入氧化锌、促进剂、硫磺，等添加剂充分混匀后，再分几次加入红辉沸石，炼胶，等到胶上、下表面较为光滑后，取胶，置于已檫净的玻璃平板上，裁成22.5×10(mm)大小的薄片，拿到平板硫化机上进行硫化，此时用肥皂水涂刷预热过的模具，放入裁剪好的胶片，加压硫化，控制硫化温度在140℃范围，硫化时间为20分钟，硫化完成后，取胶，把硫化胶剪成特定形状，到机械式拉力试验机上以5×100mm/min的速率进行测试。
权利要求
1.一种天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)以天然红辉沸石矿为原料，对原矿进行淘洗，粉碎加工至80～120目；(2)按以下配比进行混料红辉沸石20～60克，氧化锌5克，硬脂酸2克，硫磺2.3克，促进剂0.8克，橡胶100克；(3)将红辉沸石粉根据配方混合进行中和预处理，氧化锌、促进剂、硫磺等添加剂充分混匀后，再分几次加入红辉沸石，炼胶，等到胶上、下表面较为光滑后，取胶，进行硫化，控制硫化温度在130～150℃范围，硫化时间为20分钟，硫化完成后取胶。
全文摘要
本发明公开了一种天然红辉沸石作为橡胶补强添加剂的制备方法。其步骤是(1)以天然红辉沸石矿为原料，对原矿进行淘洗，粉碎加工至80～120目；(2)按以下配比进行混料红辉沸石20～60克，氧化锌5克，硬脂酸2克，硫磺2.3克，促进剂0.8克，橡胶100克；(3)将沸石粉根据配方混合进行中和预处理，氧化锌、促进剂、硫磺等添加剂充分混匀后，再分几次加入红辉沸石，炼胶，等到胶上、下表面较为光滑后，取胶，进行硫化，控制硫化温度在130～150℃范围，硫化时间为20分钟，取胶。本发明的实现，扩大了红辉沸石矿物的应用领域，大大降低生产成本，提高了橡胶产品各项性能指标。
文档编号C08L21/00GK1718621SQ200510078769
公开日2006年1月11日 申请日期2005年6月14日 优先权日2005年6月14日
发明者陈南春, 崔天顺 申请人:桂林工学院