一种橡胶填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶加工领域，更具体地说，它涉及一种橡胶填料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 橡胶作为一种国家战略物资，它在国民经济中占有相当重要的地位。无论在民用 还是国防，因为它具有许多优良的性能，如绝缘性、耐磨性、良好的弹性、不透水气性等等， 使橡胶在工业、交通运输业、人们的日常生活中得以广泛的应用。然而，橡胶的拉伸应力、定 伸应力、撕裂强度以及耐磨等性能，绝大多数是靠放入填料实现的。填料配合量通常都在橡 胶量的一半以上，起着补强和增量的双重作用。因此，正确选用填充体系具有非常重要的意 义。
[0003] 炭黑，是橡胶工业中应用最为广泛的填料。20世纪初，在人们发现炭黑不仅提高橡 胶的强度同时赋予橡胶耐磨、耐撕裂、耐油等多种性能后，炭黑的生产技术和产量不断得以 发展和提高。目前，炭黑总产量的90%~95%用于橡胶工业。然而，随着社会工业化速度的 加快，石油和天然气等自然资源日趋紧张，以石油、天然气为主要原料的炭黑成产，处境日 益艰难。同时，其成产过程对环境也具有一定的污染性。因此，这就需要橡胶填料走低成本、 污染少、多样化的路线。
[0004] 现有申请号为CN201310276638.3的中国专利(对比文件1)公开了一种耐磨橡胶鞋 底用改性碳酸钙及其制备方法;现有申请号为CN201310276437.3的中国专利(对比文件2) 提供一种抗老化阻燃汽车轮胎用改性碳酸钙及其制备方法。对比文件1和对比文件2虽然均 使用了来源广、价格便宜的常用无机填料碳酸钙，但是对比文件1和对比文件2中所提供的 改性碳酸钙聚结体易形成聚集体，橡胶在硫化过程中易陷在聚集体内，使橡胶受到固定而 不能硫化交联，产生"假熟"现象；同时，陷在聚集体内的橡胶失去弹性体的特征好似填料， 所以橡胶的有效体积将因填料的聚集而下降；然而，改性碳酸钙聚集体在应力的作用下可 以破坏而使陷在聚集体内的橡胶参与形变，进而这些因素都会对对比文件1和对比文件2所 提供的改性碳酸钙制备的橡胶产品的定伸拉力、弹性、硬度、拉伸强度等一系列的物理性能 机械性能有一定的影响。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种橡胶防老剂，以环保高效 的有机胺与醇类化合物进行复配，可以对无机填料进行有效活化，抑制橡胶的"假熟"现象， 辅之以高效分散剂，在生产过程中可以大幅度降低能耗。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： 一种橡胶填料，以质量份数计，其原料包括:碳酸钙100份、有机胺类化合物10~15份、 醇类化合物20~30份、高效分散剂2~7份、高分子载体30~40份。
[0007] 作为本发明的优选:所述有机胺类化合物为双[3_(三乙氧基硅)丙基]胺。其中，双 [3_(三乙氧基硅)丙基]胺的结构式如下：
作为本发明的优选:所述醇类化合物为乙二醇和丙三醇的复配混合物，且所述乙二醇 和丙三醇质量比为1:3~3:3。
[0008] 作为本发明的优选:所述高效分散剂为N，Y-乙撑双硬脂酰胺和硼酸锌的复配混 合物，且所述N，N~乙撑双硬脂酰胺和硼酸锌的质量比为2:5~5:2。其中，N，N~乙撑双硬脂 酰胺的结构式如下：
作为本发明的优选:所述高分子载体为聚异丁烯。
[0009] 作为本发明的优选:所述碳酸钙为轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的至少一种。
[0010] 本发明的另一目的在于提供上述所述的橡胶填料的制备方法。
[0011] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： 上述所述的橡胶填料的制备方法，包括如下步骤： (1) 将碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙三醇、N，N~乙撑双硬脂酰胺和 硼酸锌混合均匀； (2) 将步骤(1)中所得的混合物和所述聚异丁烯混合均匀； ⑶将步骤⑵中所得的混合物于螺杆挤出机中，挤出，冷却，造粒，即得到产品。
[0012] 作为本发明的优选:步骤(3)中，螺杆挤出机的设定温度为100~110°C。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： (1)本发明以环保高效的有机胺与醇类化合物进行复配，可以对无机填料进行有效活 化，抑制"假熟"现象，且由本发明所制得的橡胶制品具有稳定的弹性和硬度。
[0014] (2)双[3-(三乙氧基硅）丙基]胺是一种常见的偶联剂，单独使用时胶料的物理性 能还不够好，但是乙二醇和丙三醇复配时胶料的物理性能明显增加。
[0015] (3)乙二醇和丙三醇具有协同效果，同时加入乙二醇和丙三醇时，胶料的硬度和弹 性显著增加。
[0016] (4)双[3-(三乙氧基硅）丙基]胺分别和乙二醇、丙三醇复配均可以增加胶料的物 理性能，但是同时和乙二醇、丙三醇复配时胶料的物理性能明显增加。
[0017] (5)本发明采用聚异丁烯作为碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅）丙基]胺、乙二醇、丙三 醇的基体，由于在上述所述橡胶填料的制备过程中，一方面，乙二醇、丙三醇可以和聚异丁 烯反应，通过共价键的作用，乙二醇、丙三醇分别和聚异丁烯结合；另一方面，乙二醇、丙三 醇均可以和碳酸钙(轻质碳酸钙和重质碳酸钙)的表面发生化学反应形成化学键合，因此防 止了碳酸钙在其基体聚异丁烯中的迀移，使本发明所述的橡胶填料的内部结构具有良好的 分散性和均匀性，进一步地聚异丁烯和橡胶根据相似相容原理，聚异丁烯可以均匀地分散 于橡胶中，进一步地碳酸钙也均匀地分散于橡胶中。
[0018] (6)本发明中，高效分散剂为N，f-乙撑双硬脂酰胺和硼酸锌的复配混合物，并且 将高效分散剂直接加入橡胶填料中，一方面提高了橡胶填料的内部结构的分散性和均匀 性;另一方面在正常混炼温度下具有分散剂的功能，使填料迅速均匀地分散在橡胶中，可以 降低胶料粘度，增加了胶料的流动性，缩短混炼时间，节约能耗，提高生产效率。
【具体实施方式】
[0019] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0020] 实施例1 将l〇〇g的碳酸钙、15g的双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、7g的乙二醇、21g的丙三醇、2g的 N，Y -乙撑双硬脂酰胺和5g的硼酸锌混合均匀，再与40g的聚异丁烯混合均匀；最后于设定 温度为l〇〇°C的螺杆挤出机中，挤出，冷却，造粒，即得到产品，其中，所述的碳酸钙为轻质碳 酸钙。
[0021 ] 实施例2 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、N，Y-乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁烯的投料分别为100g、10g、10g、10g、5g、2g、 3〇g，螺杆挤出机的设定温度为105°C，其中，所述的碳酸钙为重质碳酸钙。
[0022] 实施例3 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、N，Y-乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁烯的投料分别为100g、12g、10g、20g、3g、3g、 35g，螺杆挤出机的设定温度为110°C，其中，所述的碳酸钙为重质碳酸钙。
[0023] 实施例4 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、N，Y-乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁烯的投料分别为100g、14g、10g、15g、2g、3g、 32g，螺杆挤出机的设定温度为101°C，其中，所述的碳酸钙为轻质碳酸钙。
[0024] 实施例5 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3_(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、N，N~乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁烯的投料分别为100g、13g、8g、15g、3g、4g、 38g，螺杆挤出机的设定温度为104°C，其中，所述的碳酸钙为重质碳酸钙。
[0025] 实施例6 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、Ν,Υ -乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁稀的投料分别为100g、llg、10g、10g、lg、lg、 34g，螺杆挤出机的设定温度为107°C，其中，所述的碳酸钙为轻质碳酸钙。
[0026] 对比例1 按照实施例1的方法进行，不同的是，碳酸钙、双[3-(三乙氧基硅)丙基]胺、乙二醇、丙 三醇、N，N'-乙撑双硬脂酰胺、硼酸锌和聚异丁烯的投料分别为100g、15g、7g、0g、2g、2g、 4〇g，螺杆挤出机的设定温度为l〇〇°C，其中，所述的碳酸钙为轻质碳酸钙。