一种制备炭黑母胶的方法
【技术领域】
[0002] 本发明设及一种制备炭黑母胶的方法。
【背景技术】
[0003] 炭黑是橡胶工业中广泛应用的补强填料，目前工业生产中多采用传统的干法混炼 工艺制备炭黑补强橡胶，但干法混炼工艺过程中炭黑粒子存在诸多缺点：一是在橡胶基体 中分散不均匀，影响橡胶组合物性能；二是炭黑粉尘飞扬，造成环境污染；=是干法混炼时 间长，导致橡胶过炼，同时混炼能耗大。
[0004] 鉴于干法混炼工艺的缺陷，湿法混炼技术的研发越来越广泛，湿法混炼是在橡胶 胶乳中直接混合炭黑浆料来制备炭黑母胶的工艺方法。采用湿法混炼制备炭黑母胶的工艺 过程中，目前普遍使用通过表面活性剂分散炭黑和改进絮凝干燥工艺来改善炭黑在胶乳中 的分散性，额外加入的化学试剂对胶料性能产生不利影响的同时会污染环境，复杂的工艺 步骤也会增加能耗，提局成本。 阳0化]如中国专利CN103819760A公开的一种方法中，选用小分子易挥发溶剂的水溶液 浸润未造粒的炭黑粉末，通过机械揽拌制备炭黑浆液，将胶乳加入到炭黑浆液中，不加其他 絮凝剂，将胶和炭黑絮出，过滤，干燥，应用此种炭黑母胶的硫化胶力学性能优异；但是其制 备过程中选用的小分子易挥发溶剂浸润未造粒的炭黑粉末，会增加工业成本高且对环境产 生一定的污染。
[0006] 因此，有必要提出有效的技术方案，解决上述问题。
【发明内容】
[0007] 本发明针对上述现有技术的不足，提供一种制备炭黑母胶的方法。此方法制备炭 黑母胶，工艺简单、效率高、设备投资小并且不加入任何化学试剂，对胶料性能和环境均不 会造成不利影响。
[0008] 一种制备炭黑母胶的方法，步骤如下： 1) 将炭黑干料浸泡于水中得到混合体系，将所述混合体系加入强力分散机中，得到炭 黑浆液； 2) 将步骤1)中得到的炭黑浆液至于揽拌蓋中，在50rpm~3000rpm的转速下，注入胶乳， 产生絮凝，待凝固后，得到胶料；W胶乳中干胶质量为100份计，炭黑干料的加入量为20份 ~100份； 3) 将步骤2)中得到的胶料用清水进行洗涂、脱水、分割后进行干燥，干燥溫度为 70~110°C，干燥时间为2~6h，得到炭黑母胶。
[0009] 优选的，所述强力分散机是超声波细胞粉碎机，工艺为：超声频率20~25曲Z，功率 为960,超声时间25min。。
[0010] 优选的，所述强力分散机是高速揽拌机，工艺为：揽拌转速14000rpm，揽拌时间 45min。 W11] 优选的，步骤1)中所述炭黑干料的质量百分数为2%^20%。
[0012] 优选的，所述胶乳为新鲜天然胶乳或浓缩天然胶乳、下苯胶乳、下腊胶乳、氯下胶 乳、下化胶乳、下苯化胶乳，W及W上胶乳的混合胶乳。
[0013] 优选的，步骤2)中所述胶乳的质量百分比浓度为10^^70%。
[0014] 优选的，所述炭黑干料为吸舰值在14~150g/kg的炭黑。
[0015] 本发明采用强力分散设备将炭黑稳定分散在水中，然后加入胶乳揽拌混合自絮凝 出炭黑母胶，本发明与现有技术相比，优点如下： 1. 本发明使用强力分散设备制备炭黑浆液，使炭黑在水中稳定分散，避免了使用表面 活性剂、浸润剂等化学药品，排除了其他化学试剂的加入对橡胶性能及环境的影响； 2. 本发明采用机械剪切作用使炭黑和胶乳共絮凝，不需要加入任何絮凝剂，简化了工 艺过程且排除了絮凝剂对橡胶性能及环境的影响； 3. 本发明制备的炭黑母胶在开炼机混炼时可比干法混炼效率提高50%，降低了能源消 耗，降低了混炼成本，同时与干法混炼胶相比，胶料的力学性能基本持平或略有提高。
【附图说明】
[0016] 后文将参照附图W示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。 附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，运些 附图未必是按比例绘制的。附图中： 图1为实施例1样品的TGA测试曲线； 图2为实施例2样品的TGA测试曲线。
【具体实施方式】
[0017] 本发明一种制备炭黑母胶的方法。步骤如下：1)将炭黑干料浸泡于水中得到混合 体系，炭黑干料的质量百分数为2%^20%，炭黑干料为吸舰值在14~150g/kg的炭黑，将所述 混合体系加入强力分散机中，得到炭黑浆液；将混合体系制备成分散均匀且稳定的炭黑浆 液，且该浆液在停止揽拌后2~5分钟无显著沉降。
[001引 2)将步骤1)中得到的炭黑浆液至于揽拌蓋中，使用普通机械揽拌，在 50rpm~3000rpm的转速下，在室溫下将胶乳注入到炭黑浆液中，胶乳的质量百分比浓度为 10^^70%，胶乳和炭黑迅速结合产生絮凝，待凝固后，得到胶料；W胶乳中干胶质量为100份 计，炭黑干料的加入量为20份~100份；3)将步骤2)中得到的胶料用清水进行洗涂、脱 水、分割后进行干燥，干燥溫度为70~110°C，干燥时间为2~6h，得到炭黑母胶。
[0019] 在本发明中，强力分散机的使用对于制备高性能炭黑母胶是重要的。强力分散机 能够在液体环境下将炭黑干料粉碎为较小的颗粒，并能够使获得的浆料短期内稳定存在， 强力分散机具体是超声波细胞粉碎机或德国IKA公司T系列分散机，W及其他任何W上述 两类设备的工作原理设计制造、改造的实验室设备和工业生产用设备。强力分散机是市售 可得的。
[0020] 作为本发明的一个实施例，W处理0.01~Ikg炭黑干料为例，若使用超声波细胞 粉碎机，将超声波细胞粉碎机探头浸没在炭黑悬浊液中，且探头末端距离烧杯底部不少于 1cm，固定频率20~25曲Z，设定功率在200W~2000W之间，超声时间在IOmin~120min。特别 是，当超声频率20~25曲Z，功率为960W，超声时间25min时，效果最好。超声波细胞粉碎机 将电能转化为超声波后，直接作用在浆料中，通过超声波在介质传播过程中介质质点交替 压缩和伸张构成压力变化，引起炭黑颗粒粉碎破坏。
[0021] 作为本发明的一个实施例，W处理0.Ol~Ikg炭黑干料为例，若使用高速揽拌设备 如IKA公司T系列分散机，控制揽拌转速在3000~25000巧m，揽拌时间在10~120min之间。尤 W揽拌转速14000rpm，揽拌时间45min为佳。当强力分散机的转速小于3000rpm时，分散 和混合物均化不适合于达到本发明的效果。另一方面，当强力分散机的转速大于2500化pm 时，获得过度的分散和混合物均化，其可影响分散机的机械元件。当转速在3000~25000rpm 的范围内时，可根据混合的条件和规模选择揽拌器合适的速度。分散机的揽拌刀头或揽拌 浆在电动机作用下形成高速旋转，带动浆料高速运动，揽拌刀头外侧固定套筒，套筒不随揽 拌刀头旋转，高速远动的浆料受离屯、力作用，撞击在套筒内侧，或者在内外巨大相对速度下 受到流体剪切，从而造成炭黑颗粒的破碎及分散。
[0022] 作为本发明的一个实施例，所述胶乳为新鲜天然胶乳或浓缩天然胶乳，下苯胶乳， 下腊胶乳，氯下胶乳，下化胶乳W及下苯化胶乳中的至少一种。 阳〇2引实施例1: W天然胶乳中干胶质量为10化虹计，将60地r的炭黑（型号N234)加入到水中，配制成 质量百分数为5%的炭黑悬浊液，用IKA公司T25高速揽拌机，设定揽拌速度14000巧m，揽 拌45min后，将T25高速揽拌机更换成普通机械揽拌器，控制转速为