一种橡胶补强剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种橡胶补强剂的制备方法，属于橡胶助剂技术领域。本发明针对目前无机矿物填充剂表面因存在羟基而呈亲水性，它们不仅与橡胶的浸润性不好，而且表面酸性羟基还会延迟硫化问题，本发明通过蔗糖硬脂酸酯和硬脂酸镁去除麦麸内的纤维素和淀粉的羟基，降低其亲水性，再通过草炭土本身疏水性与改性后的麦麸混合，将其表面与聚氨酯进行接枝改性，增加其与橡胶的浸润性，随后通过利用麦麸内部的硅制备出二氧化硅，增加其耐热性及强度，最后通过异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯进行表面改性，增加分散性和发生界面反应，从而制备出良好分散和浸润的橡胶补强剂。
【专利说明】
一种橡胶补强剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种橡胶补强剂的制备方法，属于橡胶助剂技术领域。【背景技术】
[0002]随着经济社会的发展，汽车的产销量逐年增加，对轮胎的需求也随之增加。轮胎的制作材料是橡胶，为了增强橡胶的综合性能，往往需要在橡胶中加入补强材料，称之为补强剂。目前炭黑与白炭黑是主要的橡胶补强剂，占炭黑总消耗的95%，且供不应求。在橡胶工业中，炭黑是仅次于橡胶的重要原材料。炭黑生产需要消耗大量的石油资源。随着石油危机在全世界的不断加剧，炭黑价格不断上涨，因此开发新的橡胶补强剂具有重要的现实意义 。近年来，已开发出越来越多的无机矿物填充剂，但因其表面的化学惰性，难以在橡胶中良好分散、浸润和发生界面反应，不能起到与炭黑一样的高补强作用。大多数无机填料表面因存在羟基而呈亲水性，它们不仅与橡胶的浸润性不好，而且表面酸性羟基还会延迟硫化。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前无机矿物填充剂表面因存在羟基而呈亲水性，它们不仅与橡胶的浸润性不好，而且表面酸性羟基还会延迟硫化问题，本发明通过蔗糖硬脂酸酯和硬脂酸镁去除麦麸内的纤维素和淀粉的羟基，降低其亲水性，再通过草炭土本身疏水性与改性后的麦麸混合，将其表面与聚氨酯进行接枝改性，增加其与橡胶的浸润性， 随后通过利用麦麸内部的硅制备出二氧化硅，增加其耐热性及强度，最后通过异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯进行表面改性，增加分散性和发生界面反应，从而制备出良好分散和浸润的橡胶补强剂。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:(1)取麦麸放入烘箱中，在70°C下干燥5?7h，再进行粉碎，并按固液比1:3，将淀粉和无水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌20?25min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量1?2% 的蔗糖硬脂酸酯和麦麸质量1.6?2.1%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中，在-15 ?-10 °C下进行冷冻干燥，收集干燥物；(2)按质量比1: 2，取草炭土和水放入容器内，以120r/min搅拌20?30min后进行过滤， 收集滤渣，按重量份数计，取30?35份所收集的滤渣、15?20份上述所得的干燥物、15?17 份蒸馏水、1?2份过硫酸钠及8?12份聚氨酯放入反应爸中，静置5?1 Omin;(3)在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至0.2?0.3MPa，升温至85?95°C，以150?170r/min搅拌10?15h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用无水乙醇冲洗滤渣3?5次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体；(4)按固液比1:2?3,将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中， 升温至90?100°C，再加入氢氧化钠溶液体积3?5%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，以17〇r/min搅拌3?5h，停止搅拌，使用10?15mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气 15?20min，随后过滤，收集滤渣；(5)将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在22?24KHz下振荡10? 15min后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在160?200°C下干燥5?7h，再进行粉碎，过200目筛，得橡胶补强剂。
[0005]本发明应用方法:按质量比1:98?100,将本发明所得的橡胶补强剂与生胶放入开炼机上混炼1?3 h，辊温设定为45?55°C，制成母胶，再按照常规方法添加其它助剂用开炼机混炼至均匀，将混炼胶在132?138 °C下用平板硫化机进行硫化，制备橡胶材料，检测所得的橡胶材料得，硫化时间为4?lOmin，结合胶达54?62%，撕裂强度为62?7lkN/m，扯断伸长率592?645%，拉伸强度26?32MPa，300%定伸强度为7.9?8.2MPa。
[0006]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:(1)本发明所得的橡胶补强剂在应用后结合胶达54?62%，硫化时间为4?lOmin，与橡胶的浸润性好；(2)本发明的原料丰富，制备工艺简单，可降低橡胶补强剂的生产成本，易包辊、出型效果好。【具体实施方式】
[0007]取麦麸放入烘箱中，在70 °C下干燥5?7h，再进行粉碎，并按固液比1: 3，将淀粉和无水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌20?25min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量1? 2%的蔗糖硬脂酸酯和麦麸质量1.6?2.1%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中， 在-15?-10°C下进行冷冻干燥，收集干燥物；按质量比1:2,取草炭土和水放入容器内，以 120r/min搅拌20?30min后进行过滤，收集滤渣，按重量份数计，取30?35份所收集的滤渣、 15?20份上述所得的干燥物、15?17份蒸馏水、1?2份过硫酸钠及8?12份聚氨酯放入反应釜中，静置5?lOmin;在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至0.2 ?0.3MPa，升温至85?95°C，以150?170r/min搅拌10?15h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用无水乙醇冲洗滤渣3?5次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体;按固液比1:2?3,将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，升温至90?100 °C，再加入氢氧化钠溶液体积3?5%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯， 以170r/min搅拌3?5h，停止搅拌，使用10?15mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气15? 20min，随后过滤，收集滤渣;将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在22 ?24KHz下振荡10?15min后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在160?200°C下干燥5?7h，再进行粉碎，过200目筛，得橡胶补强剂。
[0008]实例 1取麦麸放入烘箱中，在70°C下干燥5h，再进行粉碎，并按固液比1:3,将淀粉和无水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌20min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量1%的鹿糖硬脂酸酯和麦麸质量1.6%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中，在-15°C下进行冷冻干燥， 收集干燥物；按质量比1:2,取草炭土和水放入容器内，以120r/min搅拌20min后进行过滤， 收集滤渣，按重量份数计，取30份所收集的滤渣、20份上述所得的干燥物、17份蒸馏水、2份过硫酸钠及12份聚氨酯放入反应釜中，静置5min;在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至0.2MPa，升温至85 °C，以150r/min搅拌10h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用无水乙醇冲洗滤渣3次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体;按固液比1:2,将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，升温至90°C，再加入氢氧化钠溶液体积3%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，以 170r/min搅拌3h，停止搅拌，使用10mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气15min，随后过滤， 收集滤渣;将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在22KHz下振荡lOmin后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在160°C下干燥5h，再进行粉碎，过200目筛，得橡胶补强剂。
[0009]按质量比1:98,将本发明所得的橡胶补强剂与生胶放入开炼机上混炼1?3 h，辊温设定为45°C，制成母胶，再按照常规方法添加其它助剂用开炼机混炼至均匀，将混炼胶在 132°C下用平板硫化机进行硫化，制备橡胶材料，检测所得的橡胶材料得，硫化时间为4min， 结合胶达54%，撕裂强度为62kN/m，扯断伸长率592%，拉伸强度26MPa，300%定伸强度为 7.9MPa 〇
[0010]实例2取麦麸放入烘箱中，在70°C下干燥7h，再进行粉碎，并按固液比1:3,将淀粉和无水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌25min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量2%的鹿糖硬脂酸酯和麦麸质量2.1%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中，在_10°C下进行冷冻干燥， 收集干燥物；按质量比1:2,取草炭土和水放入容器内，以120r/min搅拌30min后进行过滤， 收集滤渣，按重量份数计，取35份所收集的滤渣、20份上述所得的干燥物、17份蒸馏水、2份过硫酸钠及12份聚氨酯放入反应釜中，静置lOmin;在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至〇.3MPa，升温至95°C，以170r/min搅拌15h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用无水乙醇冲洗滤渣5次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体;按固液比1:3,将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中，升温至100°C，再加入氢氧化钠溶液体积5%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，以 170r/min搅拌5h，停止搅拌，使用15mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气20min，随后过滤， 收集滤渣;将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在24KHz下振荡15min后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在200°C下干燥7h，再进行粉碎，过200目筛，得橡胶补强剂。
[0011]按质量比1:100,将本发明所得的橡胶补强剂与生胶放入开炼机上混炼3 h，辊温设定为55°C，制成母胶，再按照常规方法添加其它助剂用开炼机混炼至均匀，将混炼胶在 138 °C下用平板硫化机进行硫化，制备橡胶材料，检测所得的橡胶材料得，硫化时间为 lOmin，结合胶达62%，撕裂强度为71kN/m，扯断伸长率645%，拉伸强度32MPa，300%定伸强度为 8.2MPa。
[0012]实例3取麦麸放入烘箱中，在70°C下干燥6h，再进行粉碎，并按固液比1:3,将淀粉和无水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌22min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量1.5%的鹿糖硬脂酸酯和麦麸质量1.8%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中，在-12°C下进行冷冻干燥，收集干燥物;按质量比1: 2，取草炭土和水放入容器内，以120r/min搅拌25min后进行过滤，收集滤渣，按重量份数计，取34份所收集的滤渣、18份上述所得的干燥物、16份蒸馏水、 1.5份过硫酸钠及10份聚氨酯放入反应釜中，静置8min;在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至0.2MPa，升温至90°C，以160r/min搅拌12h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用无水乙醇冲洗滤渣4次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体;按固液比1: 3，将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20 %的氢氧化钠溶液中，升温至95°C，再加入氢氧化钠溶液体积4%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯， 以170r/min搅拌4h，停止搅拌，使用12mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气18min，随后过滤，收集滤渣；将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在23KHz下振荡 12min后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在180°C下干燥6h，再进行粉碎，过200 目筛，得橡胶补强剂。[〇〇13]按质量比1:99,将本发明所得的橡胶补强剂与生胶放入开炼机上混炼2h，辊温设定为48°C，制成母胶，再按照常规方法添加其它助剂用开炼机混炼至均匀，将混炼胶在135 °C下用平板硫化机进行硫化，制备橡胶材料，检测所得的橡胶材料得，硫化时间为8min，结合胶达60%，撕裂强度为68kN/m，扯断伸长率624%，拉伸强度31MPa，300%定伸强度为 8.0MPa 〇
【主权项】
1.一种橡胶补强剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为:(1)取麦麸放入烘箱中，在70°C下干燥5?7h，再进行粉碎，并按固液比1:3，将淀粉和无 水乙醇放入搅拌机中，以150r/min搅拌20?25min，再分别向搅拌机中加入麦麸质量1?2% 的蔗糖硬脂酸酯和麦麸质量1.6?2.1%的硬脂酸镁，搅拌均匀后放入冷冻干燥机中，在-15 ?-10 °C下进行冷冻干燥，收集干燥物；(2)按质量比1:2,取草炭土和水放入容器内，以120r/min搅拌20?30min后进行过滤， 收集滤渣，按重量份数计，取30?35份所收集的滤渣、15?20份上述所得的干燥物、15?17 份蒸馏水、1?2份过硫酸钠及8?12份聚氨酯放入反应爸中，静置5?1 Omin;(3)在上述静置结束后使用甲硅烷将反应釜内的空气排出，并升压至0.2?0.3MPa，升 温至85?95°C，以150?170r/min搅拌10?15h，自然冷却至室温，再进行出料并过滤，使用 无水乙醇冲洗滤渣3?5次，再将滤渣放入风干机中进行风干，得橡胶补强剂基体；(4)按固液比1:2?3,将上述橡胶补强剂基体放入质量分数为20%的氢氧化钠溶液中， 升温至90?100°C，再加入氢氧化钠溶液体积3?5%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛 酸酯，以17〇r/min搅拌3?5h，停止搅拌，使用10?15mL/min的二氧化碳对混合物进行曝气 15?20min，随后过滤，收集滤渣；(5)将上述滤渣放入无水乙醇中浸泡，并置于超声振荡器中，在22?24KHz下振荡10? 15min后进行喷雾干燥，收集干燥物，放入马弗炉中，在160?200°C下干燥5?7h，再进行粉 碎，过200目筛，得橡胶补强剂。
【文档编号】C08L21/00GK105949520SQ201610469301
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】仇颖超, 宋奇
【申请人】仇颖超