本发明涉及橡胶助剂领域，具体而言涉及一种高性价比橡胶填充料及其制备方法。
背景技术：
炭黑主要用于橡胶工业中的轮胎为主要产品。轮胎工业使用的炭黑约占整个橡胶工业所需炭黑的80％以上。一般将各种机动车辆(包括摩托车)轮胎以外的其它橡胶产品统称为“橡胶制品”。橡胶制品每年所消耗的炭黑大约占橡胶用炭黑的20％。炭黑在橡胶中的作用主要有三种，分别为高耐磨作用、补强作用，且炭黑用量大增加制品的成本；而且炭黑生产主要原料为石化附产乙烯焦油，原料为不可再生资源。
近几年来,在橡胶工业制品生产中采用的原材料品种变化有一定的趋势.这是由于原料市场竞争的急剧变化,橡胶工业制品采用新的高效生产过程,生产成本和生产能耗的不断降低,开发无废料的生产工艺,对橡胶工业制品的质量和使用可靠性要求增高等因素决定的.对无机填料主要是天然无机填料的需求增大.其原因是石油和包括炭黑在内的石油产品价格增高,以及聚合物生产的环保问题，由于能源和炭黑价格方面的压力继续存在,如何降低能耗,减少对石油的依赖性便成为国内外橡胶工业面临的主要课题之一.
因此目前需要且一种绿色环保且成本较低的橡胶补强剂，可逐步取代碳黑，提高胶料的定伸强度，提高胶料的硬度，提高胶料的物理性能，从而可以提高轮胎的耐高速性能和耐久性能。
技术实现要素：
为了解决上述问题，提供一种可逐步取代碳黑，有助于提高轮胎的耐高速性能和耐久性能且具有成本低，污染小特点的橡胶填充料。本发明采用以下技术方案。
一种高性价比橡胶填充料，包括以下重量份的组分：
补强材料600～800份，界面活性剂4-100份、交联材料100-400份，改性剂100-200份，其中，所述的补强材料为高岭土或者膨润土，所述的交联材料选自木质素、木质素磺酸盐及其混合物。
首先本发明采用了高岭土或者膨润土作为基料，用具有交联功能的界面活性剂把交联材料和基料纵向交联在一起，形成有机高分子和无机氧化硅铝(如高岭土或白炭黑等)的長链大分子，这样大分子的木质素有机端与橡胶大分子相容性更好，大分子的无机端氧化硅铝端与炭黑及白炭黑相容性更佳，从而达到在胶料中良好的分散性能，因此本发明可以替代30％左右的白炭黑，与白炭黑混合后作为轮胎橡胶填充料不会对轮胎的性能造成不利影响。
作为优选，所述的界面活性剂采用硅烷偶联剂si69，硅烷偶联剂si75，硅烷偶联剂kh550，硅烷偶联剂kh560，硅烷偶联剂kh570，硅烷偶联剂kh580，硅烷偶联剂kh590，硅烷偶联剂kh792，硅烷偶联剂kbm602，硅烷偶联剂a151，硅烷偶联剂a171中的一种或者其混合物。
本发明采用了上述界面活性剂，通过界面活性剂同时改性两种材料，即利用有交联功能的界面活性剂把高分子木质素和高岭土交联在起，使之在胶料中，在橡胶大分子和炭黑之间相互渗透，形成互穿网络的分散方式，从而提高了分散度，进而在橡胶胶料中达到补强，耐磨，抗撕裂，降低生热和提高拉伸和扯断强度，实验证明，本犮明的木质素改性高岭土补强剂，完全达到或超过轮胎行业所要求的技术指标。因为本发明采用高岭土或者膨润土作为基料，其主要利用其中的硅铝成分起到补强作用，因此本发明在使用硅烷偶联剂时具有良好的分散效果。
作为优选，所述的改性剂采用六甲氧基甲基嘧胺，粘合剂a-65，六亚甲基四胺,硬脂酸，石油树脂c9、石油树脂c5、古马隆中的一种或者其混合物。
本发明采用了上述改性剂，改性剂的作用是将己形成了交联大分子的木质素——氧化硅铝大分子再进行其大分子间以及其与橡胶大分子间的横向交联，从而提高木质素——氧化硅铝大分子在胶料中的交联密度，以达到这种双重改性新材料补强胶料各种物理机械性能的目的，本发明通过界面活性剂和改性剂同时使用的方案，提高了本发明的交联效果，这是单独使用界面活性剂或者改性剂所不能达到的。
作为优选，所述的木质素磺酸盐采用木质素磺酸钙mg-3、木质素磺酸钠mn-3b、木质素磺酸钠m6、木质素磺酸钠m7、木质素磺酸钠m8、木质素磺酸钠m9、木质素磺酸钠m10、木质素磺酸钠m11中的一种或者木质素磺酸钙mg-3、木质素磺酸钠mn-3b的混合物。
本发明采用了木钙或者木钠作为交联材料，木钙的含水量较多，在橡胶成型的过程中的凝结时间短，但由于钙离子和磺酸根对羟基有较强的络合效应，其补强效果更强但是分散性能较差，因此本发明在采用木质素磺酸钙mg-3、木质素磺酸钠mn-3b的混合物时使得本发明在橡胶中具有良好的分散性和交联性。
作为优选，所述的改性剂内还包括有5-10份聚乙二醇6000。
本发明还使用了聚乙二醇6000，混合于改性剂内，聚乙二醇6000可以加强白碳黑的硫化速度，提高效率，但会造成白炭黑易于团聚，而本发明采用界面活性剂可以缓解这一情况。
作为优选，所述的界面活性剂采用钛酸酯偶联剂。
同时本发明还可以使用钛酸酯偶联剂作为界面活性剂，可以进一步提高本发明的补强能力，同时也可以增强轮胎产品的耐磨强度和抗老化能力。
一种高性价比橡胶填充料的制备方法，包括以下过程：
a.将改性剂用磨粉机粉碎；
b.先向混合机加入补强材料，启动搅拌，加入界面活性剂改性，混合5-10分钟；
c.向混合机投入改性剂和交联材料,混合5～10分钟，混合均匀后包装得产品。
本发明采用上述方法，目前现有技术的硬脂酸改性木质素材料，是把硬脂酸熔融后，加入木质素进行包覆，在生产过程中有有机废气产生，而且生产能耗高，产品成本高，成本约7000～8000元/吨。本发明的生产为简单的物理复配过程，生产过程没有三废产生，几乎可以不考虑能耗，产品的特点既通过界面改性剂把无机填料和木质素有机结合形成大分子，再通过木质素改性剂把已经形成大分子的无机填料-木质素复合体与橡胶大分子横向交联，提高无机填料-木质素大分子在橡胶中的交联密度，提高橡胶制品的性能，经过实验验证本发明的木质素复合新材料最高可以取代30％的炭黑用量，综合成本只有2000元左右，目前炭黑的价格维持在6000元左右，符合国家加速推进产品绿色化、工艺清洁化的政策。
作为优选，在步骤a中，所述的改性剂粉碎后过100-200目筛。
本发明采用小颗粒的改性剂，可以提高本发明的分散能力，从而进一步提高了本发明所制造的轮胎的机械性能。
本发明的有益效果在于：1.本发明用具有交联功能的界面活性剂(各种有机硅偶联剂，铝酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂，磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂等等)把木质素和无机粉末(包括高岭土，白炭黑，硅微粉，硅酸铝及镁钙，硅灰石，滑石粉，硅藻土，膨润土，改性碳酸钙，煤及煤矸石粉末等等一切含硅铝成分的无机物粉末)纵向交联在一起，形成有机高分子(木质素)和无机氧化硅铝(如高岭土或白炭黑等)的長链大分子，这样大分子的木质素有机端与橡胶大分子相容性更好，大分子的无机端氧化硅铝端与炭黑及白炭黑相容性更佳，从而达到在胶料中良好的分散性能。2.本发明的改性剂的作用是将己形成了交联大分子的木质素一一氧化硅铝大分子再进行其大分子间以及其与橡胶大分子间的横向交联，从而提高木质素一一氧化硅铝大分子在胶料中的交联密度，以达到这种双重改性新材料补强胶料各种物理机械性能的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步解释。
实施例1
按照表1选取各个组分，然后按照以下步骤进行制备。
一种高性价比橡胶填充料的制备方法：
a.将改性剂用磨粉机粉碎后过100目筛；
b.先向混合机加入补强材料，启动搅拌，加入界面活性剂改性，混合5分钟；
c.向混合机投入改性剂和交联材料,混合5分钟，混合均匀后包装得产品。
实施例
实施例按照表1选取各个组分，然后按照实施例1的步骤进行制备。
表1
对实施例进行检测，其中硫化温度为151℃，其检测结果如表2-1、表2-2和表2-3所示。
表2-1
表2-2
表2-3
本发明具有与橡胶相容性好，价格低，而且性能满足橡胶轮胎的功能，具有补强，耐磨，抗撕裂，降低生热和提高拉伸和扯断强度的作用，根据实施例1-12可见，本犮明的木质素改性高岭土补强剂，完全达到或超过轮胎行业所要求的技术指标，且成本仅为碳黑的四分之一，具有良好的经济价值和市场前景。