一种炭黑液相混炼粉末橡胶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粉末橡胶制备方法，具体是一种利用炭黑浆液的纳米吸附作用并辅以高强度机械剪切使胶乳破乳成粉的粉末橡胶制备方法。
【背景技术】
[0002]在橡胶胶料加工过程中“混炼”是最关键的工序之一，填料和各种助剂与胶料之间不但发生物理变化，而且伴随着一些化学反应，“混炼”最主要的作用还是将填料和其它助剂分散和分布在聚合物中。干法混炼是将填料与固体橡胶或颗粒料的分批混炼或连续混炼来实现。近年来，液相混炼成为研究热点，是一种把聚合物胶乳和填料浆混合并通过化学凝聚的方法制备炭黑母炼胶的方法。该方法的化学剂吸附在填料表面妨碍聚合物与填料的相互作用；而且填料结合胶硬度很高，难于进行切割和进一步混炼加工。将乳液中的乳胶粒子在隔离剂和凝聚剂的共同作用下直接成粉，能够一定程度上改善炭黑母炼胶的加工性能。如ZL93101142.6和CN200410046023.2均采用凝聚法制备粉末橡胶，但该法同样需要采用金属盐做凝聚剂，且需要外加隔离剂。此外，CN99127509.8、CN02152077.1、CN200710029871.6、CN200310115231.9等均涉及炭黑和胶乳采用凝聚法的成粉工艺，但工艺均需要对炭黑进行不同程度的表面预处理，同时在胶浆与炭黑的共混浆液凝聚过程中需要加入凝聚剂，有的还需要加入辅助隔离剂。这些助剂将对橡胶的性能产生影响，如力学性能下降、加速橡胶老化、影响硫化速率等。
【发明内容】
[0003]本发明利用炭黑比表面积大、物理吸附作用强的特质，直接将炭黑作为“吸附凝聚齐Γ和“无机隔离剂”使胶乳凝聚成粉，无需外加凝聚剂和隔离剂即可制备出炭黑填充型粉末橡胶产品。
[0004]本发明一种炭黑液相混炼粉末橡胶的方法，主要包括以下步骤:
[0005]I)将10g炭黑和50g_lkg软水升温至70_80°C，直接加入到高速搅拌器中，控制搅拌转速为10000-30000r/min使之形成膏状的浆液，取出待用；
[0006]2)将50g-5kg胶乳加入到高速搅拌器中，开启搅拌转速为200-10000r/min，并控制一段温度为40-50°C，将步骤I浆液的1/5-1/2缓慢滴加到胶乳中，滴加完持续搅拌10-30min，控制二段反应温度为70_80°C，将剩余的炭黑一次性倒入，搅拌10_30min后停止搅拌，将所得的淤浆经洗涤、脱水得到粉末橡胶产品。
[0007]本发明中炭黑也可以是白炭黑、硅藻土、凹凸棒石、粘土、纳米碳酸钙、硫粉等平均粒径或一维尺寸< 900nm的纳米级具有强吸附性的无机粉体，优选30_500nm的炭黑粉末；
[0008]本发明中的胶乳可以是天然胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、聚丁二烯胶乳等阴离子型乳化剂合成的胶乳，胶乳固含量为10%-60%之间。
[0009]本发明中炭黑浆液配制搅拌转速为10000-30000r/min，转速过低会造成炭黑在水体中分散不均且不能达到纳米级分散；转速过高会造成体系稳定性变差，已经分散至纳米级的颗粒二次碰撞到一起。
[0010]本发明中浆液滴加时搅拌转速为200-10000r/min，优选1000_5000r/min，转速过低会造成炭黑浆不能与胶乳良好混合，形成包浆；转速过高会造成胶乳的机械破乳。
【附图说明】
[0011]图1为本发明炭黑液相混炼粉末橡胶的方法技术原理图。
[0012]1-表面活性剂；2_乳胶粒子；3_炭黑粒子；4_炭黑絮凝初级离子；5_粉末橡胶粒子；6-炭黑包覆层；7-炭黑颗粒
[0013]如图1所示，将炭黑悬浮液滴加入胶乳后，具有强吸附作用的炭黑粒子3与乳胶粒子2抢夺表面活性剂1，从而使乳液稳定性改变，乳胶粒子2与炭黑粒子3之间相互碰撞形成较大的被表面活性剂I包裹的炭黑絮凝初级粒子4。随着炭黑的持续加入，表面活性剂I继续被炭黑粒子3抢夺，粉末橡胶粒子5被过量炭黑形成的炭黑包覆层6包裹着从乳液中析出，同时过量炭黑粒子3被表面活性剂I和炭黑包覆层6双层包裹形成炭黑颗粒7后也从水体中析出；控制炭黑加入量使炭黑颗粒7的收率较低，粉末橡胶粒子5的收率较高得到彼此不粘连的粉末橡胶产品。
[0014]本发明一种炭黑液相混炼粉末橡胶的方法由于是采用炭黑的吸附作用并辅以高强度机械剪切使胶乳凝聚成粉的粉末橡胶制备方法，制备过程中不加入凝聚剂，隔离剂等助剂，因而有效地确保了粉末橡胶的性能。
【具体实施方式】
[0015]粉末橡胶平均粒径以过筛法进行测试，以16目筛余物< 3%为成粉标准；
[0016]橡胶力学性能测试按照标准GB/T8655-1998方法A，炭黑为ASTM IRB N0.7，制样采用 GB/T528-2009 裁刀；
[0017]实施例中各单体与助剂的配比均为质量份。
[0018]实施例1:
[0019]称取10g炭黑N236加入50g软水中，温度70°C、转速10000r/min在高速搅拌器中制成浆液；称取10%的丁苯胶乳50g，搅拌转速2000r/min、温度40°C，缓慢滴加50g炭黑浆液，搅拌1min ;升温至70°C将剩余浆液一次加完，搅拌lOmin，经洗涤、脱水得粉末橡胶产品。经测试16目筛余物为3%，测试其拉伸强度为24.5MPa。
[0020]对比例1:
[0021]称取10g炭黑N236加入50g软水中，温度70°C、转速10000r/min在高速搅拌器中制成浆液；称取10%的丁苯胶乳50g，搅拌转速2000r/min、温度40°C，缓慢滴加150g炭黑衆液，搅拌1min ;升温至70°C,加入50g化学凝聚剂CaC12使之凝聚,搅拌1min,经洗漆、脱水得粉末橡胶产品。经测试16目筛余物为22%，成粉率低；测试其拉伸强度为17.3MPa，炭黑的补强效果差。
[0022]实施例2:
[0023]称取10g炭黑N220加入100g软水中，温度80°C、转速30000r/min在高速搅拌器中制成浆液；称取20%的丁苯胶乳lOOOg，搅拌转速5000r/min、温度50°C，缓慢滴加500g炭黑浆液，搅拌30min ;升温至80°C将剩余浆液一次加完，搅拌30min，经洗涤、脱水得粉末橡胶产品。经测试16目筛余物为2.5%，测试其拉伸强度为25.3MPa。
[0024]对比例2:
[0025]称取10g炭黑N220加入100g软水中，再加入20g脂肪酸皂表面活性剂，温度80°C、转速30000r/min在高速搅拌器中制成浆液；称取20%的丁苯胶乳lOOOg，搅拌转速5000r/min、温度50°C，缓慢滴加500g炭黑浆液，搅拌30min ;升温至80°C将剩余浆液一次加完，搅拌30min，经洗涤、脱水得粉末橡胶产品。经测试16目筛余物为46%，成粉率低，测试其拉伸强度为17.2MPa。
[0026]实施例3:
[0027]称取10g炭黑N230加入500g软水中，温度7