专利名称：纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，属于橡胶技术领域。
背景技术：
“绿色轮胎”也称环保或低污染轮胎，是指在轮胎的配方中用二氧化硅取代碳黑，从而降低轮胎的滚动阻力、在不损失轮胎基本的安全性能(如抓地力)的情况下，增强燃料使用效率，降低二氧化碳排放，减少油耗，达到减少汽车废气排放的环保效应。目前“绿色轮胎”在降低滚动阻力方面的主要是使用防滑性好、滚动阻力低的溶聚丁苯橡胶(SSBR)，同时配合以白炭黑为主的填料体系。但目前SSBR的生产成本较高，同时白炭黑(SiO2)由于内部的聚硅氧及其外表面存在的大量活性硅氧基和吸附水使其亲水性强，很难在橡胶中分散均匀，这两个因素使得当前绿色轮胎母炼胶成本高，各厂家型号、性能差异大，推广应用难。·
大量实验和理论研究表明橡胶的高效增强必须是“纳米”增强。采用纳米增强技术即使用纳米尺度原生粒子分散在橡胶基体中，可得到性能优异的橡胶纳米复合材料。纳米白炭黑(SiO2)增强SSBR可制备出高性能的绿色轮胎母炼胶。目前的主要技术难点是纳米白炭黑如何均匀的分散在SSBR中，通常橡胶的大部分性能会随增强体分散性的下降而降低，特别是拉伸强度、动态疲劳和滞后生热性能等。研究开发具有性能一致的高性能纳米SiO2增强绿色SSBR轮胎用母炼胶是非常必要的，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，所得到的纳米级分散的SSBR/Si02绿色轮胎母炼胶，其中橡胶与纳米SiO2粒子间结合力强、SiO2粒子纳米级分散，母炼胶综合性能(主要是耐磨性、抗湿滑行和低滚动阻力)均高于丁苯橡胶，应用范围更广。本发明为解决上述技术问题所采用的解决方案为纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，其特征在于包括有以下步骤
1)将质量份数为1000份的丁苯橡胶溶解在质量份数5000-20000份环己烷或戊烷中，形成丁苯橡胶溶液；
2)取质量份数15-32000份的环己烧或戍烧,质量份数1-9000份的表面活性剂和质量份数I. 5-37000份的正丁醇或戊醇或含有3-6个碳的醇的混合液经混合得到澄清液，再向其中加入质量份数10-6000份的去离子水一起搅拌混合均匀，得到反相微乳液，再向其中加入质量份数30-3500份的正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，搅拌均匀，得到纳米SiO2前驱液；
3)将步骤I)所得丁苯橡胶溶液与步骤2)所得纳米SiO2前驱液混合，混合液通入质量份数1-2500份的质量浓度为l%_20%(Wt)的氨水或硝酸，使纳米SiO2前驱液反应原位生成纳米白炭黑，并立即用水蒸气汽提干燥除去混合液中的环己烷或戊烷，醇类以及部分水份，从而促使纳米白炭黑与丁苯橡胶同时析出，得到纳米白炭黑增强丁苯橡胶，汽提完成后通过过滤或进一步水洗得到最终产品纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料。按上述方案，所述的表面活性剂为CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)、TX (壬基酚聚氧乙烯醚)或OP (辛基酚聚氧乙烯醚)。本发明使用正硅酸乙酯或正硅酸甲酯为二氧化硅前驱体，纳米SiO2前驱液在反相微乳液与SSBR溶液或工业原胶溶液(工业液相法合成的未汽提干燥的丁苯橡胶溶液)共混，混合液中SiO2前驱液原位反应生成纳米白炭黑，完成湿法混炼，使SiO2微粒均匀分散在SSBR中，形成SiO2纳米级分散的SSBR溶液，最后经过与原胶液相同的干燥工艺，得到SiO2增强体纳米级分散的SSBR/Si02绿色轮胎母炼胶。本发明的反应原理如下
(1)正硅酸乙酯的水解
权利要求
1.纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，其特征在于包括有以下步骤 1)将质量份数为1000份的丁苯橡胶溶解在质量份数5000-20000份环己烷或戊烷中，形成丁苯橡胶溶液； 2)取质量份数15-32000份的环己烧或戍烧,质量份数1-9000份的表面活性剂和质量份数I. 5-37000份的正丁醇或戊醇或含有3-6个碳的醇的混合液经混合得到澄清液，再向其中加入质量份数10-6000份的去离子水一起搅拌混合均匀，得到反相微乳液，再向其中加入质量份数30-3500份的正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，搅拌均匀，得到纳米SiO2前驱液； 3)将步骤I)所得丁苯橡胶溶液与步骤2)所得纳米SiO2前驱液混合，混合液通入质量份数1-2500份的质量浓度为1%_20%的氨水或硝酸，使纳米SiO2前驱液反应原位生成纳米白炭黑，并立即用水蒸气汽提干燥除去混合液中的环己烷或戊烷，醇类以及部分水份，从而促使纳米白炭黑与丁苯橡胶同时析出，得到纳米白炭黑增强丁苯橡胶，汽提完成后通过过滤或进一步水洗得到最终产品纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料。
2.按权利要求I所述的纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，其特征在于所述的表面活性剂为CTAB、TX或OP。
全文摘要
本发明涉及纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺，包括有以下步骤将丁苯橡胶溶液与纳米SiO2前驱液混合，混合液通入质量份数1-2500份的质量浓度为1%-20%(Wt)的氨水或硝酸，使纳米SiO2前驱液反应原位生成纳米白炭黑，并立即用水蒸气汽提干燥除去混合液中的环己烷或戊烷，醇类以及部分水份，从而促使纳米白炭黑与丁苯橡胶同时析出，得到纳米白炭黑增强丁苯橡胶，汽提完成后通过过滤或进一步水洗得到最终产品纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料。本发明相对于现有技术的主要优点本发明的纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料具有工艺装置设备简单，工艺路线简捷，工艺独特新颖、产品中二氧化硅呈纳米级均匀分散等优点。
文档编号C01B33/18GK102942721SQ20121041630
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者林志东, 向腾瑞, 宋文龙, 郭春亮 申请人:武汉工程大学