3.凹凸棒石/水滑石复合填料的制备
[0031] 取一定量质量浓度5%的凹凸棒石溶液，按凹凸棒石与水滑石质量比为2 :1的比 例，配置水滑石合成所需的九水合硝酸铝、六水合硝酸镁成金属盐溶液A，配制氢氧化钠与 碳酸钠成混合碱溶液B。
[0032] 60°C水浴中加热凹凸棒石溶液，500转/分钟搅拌20分钟后，将A、B溶液按一定 的滴速同时加入凹凸棒石浆液中，继续搅拌60分钟，停止搅拌、加热，放置晶化24h。
[0033] 将晶化后的混合溶液进行洗涤、过滤6次，待用。
[0034] 4.凹凸棒石/水滑石复合填料的改性
[0035] 将洗涤后的凹凸棒石/水滑石复合物重新配置成质量浓度为10 %的水溶液，在 60°C下水浴加热，搅拌20分钟，转速为500转/分钟。
[0036] 向分散后的凹凸棒石/水滑石复合悬浮液中加入改性剂，其中改性剂的加入量为 复合溶液固含量的3%，在60°C下水浴加热，搅拌30分钟，转速为800转/分钟；冷却至室 温后既得橡胶补强用将凹凸棒石/水滑石复合填料。
[0037] 5. 丁腈橡胶与改性凹凸棒石/水滑石复合材料的制备
[0038] 混合：用高速搅拌器，将丁腈胶乳与凹凸棒石/水滑石的悬浮液混合，然后在60°C 水浴中下搅拌30分钟，然后加入絮凝剂氯化钙溶液破乳，干燥制得丁腈橡胶/凹凸棒石/ 水滑石复合材料。
[0039] 混炼：将干燥后的丁腈橡胶/凹凸棒石/水滑石复合材料及各种助剂在双辊开炼 机上进行混炼，制成质量均一的混炼胶，混炼胶的质量配方为：丁腈橡胶/凹凸棒石/水滑 石复合材料1〇〇份；氧化锌3份；硬脂酸1份；促进剂DM1份；硫磺1. 5份。
[0040] 所述双辊开炼机为SK-160B型开放式塑炼机。
[0041] 硫化：将混炼胶在平板硫化机上进行硫化，制得凹凸棒石/水滑石复合填料补强 丁腈橡胶复合材料，硫化时间35min，硫化温度143°C，硫化压力16兆帕。
[0042] 所述平板硫化机为QLB-350 X 350 X 2型平板硫化机。
[0043] 将纯丁腈橡胶、提纯后凹凸棒石补强丁腈橡胶作为对比样。
[0044] 表1 :实施例和对比例中各主要组分的比例
[0045]
[0046] 6.性能测试
[0047] (a) SEM测试：在日本JE0L公司生产的JSM-5600型扫描电子显微镜上观察试样的 表面形貌；
[0048] (b)力学性能测试：按GB/T 528-1998《硫化橡胶拉伸应力应变性能的测定》、GB/ T529-1991《硫化橡胶撕裂强度的测定》在上海市德杰仪器设备有限公司生产的DXLL-50000 型电子拉力试验机上测试其力学性能，其中拉伸速度为500mm/min ;
[0049] 产品力学性能见表2。
[0050] 表2 :丁腈橡胶/凹凸棒石/水滑石复合材料的力学性能
[0051]
[0052] 按照上述配方及工艺制备的丁腈橡胶/凹凸棒石/水滑石复合材料的力学性能见 表2,由表2可知，添加5、10、15份改性凹凸棒石/水滑石所制备的丁腈橡胶/凹凸棒石/ 水滑石复合材料的拉伸强度与断裂伸长率均优于纯丁腈橡胶，同时，添加10份改性凹凸棒 石/水滑石所制备的丁腈橡胶/凹凸棒石/水滑石复合材料的力学性能也要优于添加10 份凹凸棒石所制备的丁腈橡胶/凹凸棒石复合材料，说明制备的凹凸棒石/水滑石复合填 料对丁腈橡胶有优异的补强性能。
[0053] 图1为凹凸棒石粘土炭化前后的SEM照片。从图1(a)可以看出，提纯的凹凸棒石 粘土为其特征的针状纤维结构，长度在1 μ m左右，直径在50nm左右，分散良好。图1(b)为 凹凸棒石/水滑石复合填料，由图可知，合成水滑石后，凹凸棒石纤维状的结构仍然保持， 但是其中也含有了层粒状的水滑石，其大小在300nm左右，分散在纤维状的凹凸棒石中。
【主权项】
1. 一种橡胶补强用凹凸棒石/水滑石复合填料的制备方法，其制备工艺依次如下： 1) 凹凸棒石的提纯：（a)将凹凸棒石分散到水溶液中，配成浓度为3~50%的溶液；加 入分散剂，其中分散剂的加入量为凹凸棒石质量的1~6%;在40~90°C下水浴加热，搅拌 5~60分钟，转速为500~5000转/分钟；(b)将分散好的凹凸棒石楽液离心，离心转速为 300~4500转/分钟；离心完成后取上层凹凸棒石浆液，过滤；（c)测定凹凸棒石浆液固含 量，重新配置成质量浓度〇. 1~25%的凹凸棒石溶液，备用。 2) 凹凸棒石/水滑石复合填料的制备：(a)按一定比例，将金属盐溶液配制成一定浓度 的混合盐A溶液，待用；(b)将氢氧化钠与碳酸钠按照一定比例配制成混合碱B溶液，待用； (c)将凹凸棒石浆液40~90°C下水浴加热，搅拌5~60分钟，转速为500-5000转/分钟； ⑷将A、B溶液按一定的滴速同时加入凹凸棒石浆液中，继续搅拌5~180min后，停止搅 拌、加热，放置晶化6~72h ; (e)将晶化后混合溶液进行洗涤、过滤1~10次,待用。 3) 凹凸棒石/水滑石复合填料的改性：(a)将洗涤后的凹凸棒石/水滑石复合物重新 配置成质量浓度为〇. 5~25%的水溶液，在40~90°C下水浴加热，搅拌5~60分钟，转速 为500-5000转/分钟；(b)向分散后的凹凸棒石/水滑石复合悬浮液中加入改性剂，其中改 性剂的加入量为复合溶液固含量的0. 5~10%，在40~90°C下水浴加热，搅拌5~60分 钟，转速为500~5000转/分钟；冷却至室温后既得橡胶补强用将凹凸棒石/水滑石复合 填料。2. 按照权利要求1所述的制备方法，其中所述的凹凸棒石/水滑石复合填料中，凹凸棒 石与水滑石的质量比为100 :〇. 5~0. 5 :100。3. 按照权利要求1所述的制备方法，其中所述的凹凸棒石分散剂可以是聚丙烯酸钠和 六偏磷酸钠等。4. 按照权利要求1所述的制备方法，其中所述的金属盐可以是金属硝酸盐和金属硫酸 盐等。5. 按照权利要求1所述的制备方法，其中所述的改性剂可以是烷基胺类、烷基铵盐类 以及??圭烧偶联剂类等。6. 按照权利要求1所述的制备方法，其中所述的橡胶可以是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁 橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。
【专利摘要】一种利用天然矿物凹凸棒石制备橡胶补强用凹凸棒石/水滑石复合填料的方法，即将沉降离心提纯后的天然纤维状凹土配置成稀溶液后，在其中合成层状水滑石，待水滑石晶化成型后，进行离心、洗涤，完成对其复合物的表面改性后，得到凹凸棒石/水滑石复合填料。该方法的优越性在于将纤维状天然凹土进行简单处理后，在其溶液中合成了一种结构与纤维状凹土迥异的层状结构，利用不同的两种结构对橡胶材料进行补强填充，可显著地提高橡胶材料的物理力学性能。
【IPC分类】C08K3/26, C08L9/02, C08L11/00, C08L9/00, C08K3/04, C08K3/34, C08K9/02, C08K5/09, C08L9/06, C08K3/22, C08L7/00, C08L23/16, C08K9/04
【公开号】CN105524297
【申请号】CN201410508497
【发明人】刘伟生, 王文杰, 张国林
【申请人】兰州大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年9月28日