专利名称：一种用于炼制胶料的助剂预分散型母胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及轮胎及其它橡胶制品制造中原料的一种新形态，尤其涉及胶料混炼工艺中所用助剂的一种新形态及其制备方法。
背景技术：
胶料混炼工艺是橡胶制品，尤其是轮胎生产过程中的第一个环节，炼胶效果的好坏直接关系到以下各工序是否能够顺畅进行以及产品的最终质量。
炼胶过程是天然橡胶、合成橡胶或其它种类橡胶与各种填充剂、增塑剂、防老剂、 硫化剂等化学助剂充分混合的过程。炼胶是在密炼机中或开炼机上进行的。
传统的炼胶工艺一般分为两个步骤，母炼和终炼。母炼是将生胶、填充剂、增塑剂、 防老剂、活化剂以及不会在高温下反应或分解的化学助剂投入密炼机进行混炼获得母胶的过程。终炼是将母胶、硫化剂、促进剂、防焦剂、粘合剂等只适合低温混合的化学助剂进行混炼得到胶料的过程。母炼与终炼时使用的助剂形态一般都是粉末状、小片状、颗粒状或是液态的。一般母胶的混炼时间较长，排胶温度较高可达150摄氏度到170摄氏度，终炼胶的混炼时间较短，排胶温度低于130摄氏度。
新式的一步法炼胶工艺是从密炼机的母炼到开炼机上完成终炼的一个全自动的连续胶料混炼工艺。在密炼机中混炼时使用的助剂形态一般都是粉末状、小片状、颗粒状或是液态的，在开炼机混炼时使用的助剂形态必须是预分散胶片状的才能完成全自动的开放式混炼。
从上述过程可以看到，采用传统的助剂形态的投料和混炼的方法存在如下几个问题
(1)传统多步炼胶工艺中的终炼由于时间较短温度较低，投入大量粉末状、小片状、颗粒状的助剂时，会引起助剂分散不均勻，影响胶料的均勻性和最终橡胶产品的使用性能和寿命；
(2)尤其对于不溶性硫磺等对温度敏感的化学助剂，助剂的稳定性和分散均勻性不能同时得到保障；
(3)在密炼机或者开炼机上投入大量粉末状的助剂时，会发生助剂飞扬，影响配方的准确性，影响生产效率和安全，污染环境；
(4)在一步法炼胶工艺中的开炼机上投入的助剂必须是预分散胶片状，否则无法在开炼机上完成全自动的开放式混炼。发明内容
为了克服上述问题，尤其针对一步法炼胶工艺对助剂物理状态的需求，本发明公开了一种助剂预分散型母胶及其制备技术，通过将粉末型或颗粒型的助剂预分散到橡胶基质中，形成片状、混合均勻、不易飞扬、使用方便的助剂新形态。具体技术方案如下
一种用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于其成分由以下组分组成4
橡胶基质
助剂
其它组分100 份； 30-500 份； 0-20 份；
其中，所述橡胶基质为以下弹性体物质中的一种或几种混合而成三元乙丙胶 (EPDM)，丁苯橡胶(SBR)，异戊二烯橡胶(IR)，天然橡胶(NR)，顺丁橡胶(BR)，丁基橡胶 (IIR)。
所述助剂由以下物质中一种或几种混合而成促进剂、防焦剂、补强剂、粘合剂、粘合促进剂、增粘剂、硫化剂、固化剂、防老剂、偶联剂、加工助剂、塑解剂。
所述其它组分由以下物质中一种或几种混合而成活化剂、加工助剂、增塑剂、色母。
所述促进剂为秋兰姆、噻唑、次磺酰胺、胍、硫脲、醛胺与醛氨、二硫代氨基甲酸盐或黄原酸；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述补强剂为酚醛补强树脂；所述粘合剂为间苯二酚或间苯二酚树脂；所述粘合促进剂为钴盐；所述增粘剂为石油树脂、 烷基酚-乙炔树脂、烷基苯酚甲醛树脂、固马隆-茚树脂、松香树脂、萜烯树脂或改性二甲苯树脂；所述硫化剂为硫磺、不溶性硫磺、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、二甲苯甲酰对醌二肟、对叔丁基苯酚甲醛树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂、苯酚甲醛树脂、烷基苯酚甲醛树脂、密胺甲醛树脂；所述固化剂为六亚甲基四胺、六甲氧基甲基蜜胺或间苯二酚-六亚甲基四胺络合物；所述防老剂为N-苯基-N’ -环己基对苯二胺、N-异丙基-N’ -苯基对苯二胺、N-(1， 3-二甲基丁基)-N’ -苯基对苯二胺、N，N’ -双(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-I，4-二甲基戊基-N，-苯基对苯二胺、N，N，- 二甲苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2- 二氢化喹啉聚合体、丙酮与二苯胺缩合物、辛基化二苯胺、2，6_二叔丁基-4-甲基苯酚、2，2’_亚甲基双 (4-甲基-6-叔丁基苯酚)或防护蜡；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述塑解剂为五氯硫酚或橡胶塑解剂。
所述活化剂为氧化锌、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或几种；所述加工助剂为均勻剂、分散剂或脱模剂；所述增塑剂为环保芳烃油TDAE、MES、RAE、环烷油、石蜡油或植物油中的一种或几种。
一种优选的促进剂NS的母胶由以下组分组成
丁苯橡胶 SBR1500 100 份；
促进剂120份；
氧化锌5份；
硬脂酸5份；
蓝色色母1份。
—种优选的硫磺母胶由以下成分组成
20号标胶 100份；
硫磺400 份；
氧化锌5份。
用于炼制胶料的助剂预分散型母胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤
1)在填充系数0. 55-0. 85，温度在10_40°C的条件下，向密炼机室加入橡胶基质， 并加入助剂组分的30-100% ；
2)0. 5-5分钟后，加入其余助剂及其他组分，提栓压栓；
3)在 70-160°C，3-20 分钟时，排胶；
4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速5-50m/min，辊温10-80°C，过辊冷却2-4次，导胶时间2-20min ；
5)胶片冷却隔离剂浓度1-10% wt，冷却时间10-60min。
助剂预分散母胶是一种助剂的新型形态，其使用范围比普通助剂更加广泛，既可以用于自动化的炼胶系统(如一步法炼胶)，也可以用于传统的炼胶系统。但是其在设计原料配比时需要考虑助剂母胶中橡胶载体的成分。助剂母胶更加便于使用。
本发明的有益效果是将助剂在橡胶基质中进行预分散，1)较传统的粉料的使用相比，在使用过程中片状的母胶不会有飞扬和散落的损失，保证了配方的准确性并且提高胶料的质量和稳定性，减少生产环境中的粉尘危害；2)由于助剂经过了预分散的混炼过程，因此助剂母胶在使用时更快更容易地分散到胶料中，提高了助剂的分散性、胶料的均一性和生产效率；幻片状的预分散助剂母胶更加适合自动或半自动称量，提高整个生产系统的自动化程度，提高了生产效率。
具体实施方式
实施例1促进剂母胶
促进剂母胶由以下组分组成
丁苯橡胶 SBR1500 100 份；
促进剂NS120份；
氧化锌5份；
硬脂酸5份；
蓝色色母1份。
其制备方法如下
1)在填充系数0. 7，密炼机温度20°C的条件下，向密炼机室加入100份丁苯橡胶 SBR1500，并加入50%的促进剂NS ；
2) 2分钟后，加入其余促进剂NS及氧化锌、硬脂酸、蓝色色母，4分钟后，提栓压栓；
3)在100°C或8分钟时，排胶；
4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速30m/min，辊温30°C，过辊冷却3 次，导胶时间:6min ；
5)胶片冷却隔离剂浓度5% wt，冷却时间30min。
实施例2硫磺母胶
硫磺母胶由以下成分组成
20号标胶100份；
不溶性硫磺 400份；
氧化锌5份。
其制备方法如下
1)在填充系数0. 75，密炼机温度15°C的条件下，向密炼机室加入100份20号标胶，并加入50%的硫磺；
2) 2分钟后，加入其余硫磺及氧化锌，4分钟后提栓压栓；
幻在80°C或8分钟时，排胶；
4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速30m/min，辊温20°C，过辊冷却3 次，导胶时间:5min ；
5)胶片冷却隔离剂浓度5% wt，冷却时间30min。
实施例3粘合剂HMT母胶
粘合剂HMT母胶由以下成分组成
20号标胶80份；
丁苯橡胶 SBRl50020 份；
粘合剂HMT90份；
硬脂酸锌5份。
其制备方法如下
1)在填充系数0. 7，密炼机温度20°C的条件下，向密炼机室加入80份20号标胶和 20份丁苯橡胶SBR1500，并加入所有的粘合剂HMT和硬脂酸锌；
2)2分钟后，提栓压栓；
3)在105°C或7分钟时，排胶；
4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速30m/min，辊温20°C，过辊冷却3 次，导胶时间:5min ；
5)胶片冷却隔离剂浓度5% wt，冷却时间30min。
实施例4防老剂4020母胶
防老剂4020母胶由以下成分组成
丁苯橡胶 SBR1500 100 份；
防老剂402080 份；
氧化锌20份。
其制备方法如下
1)在填充系数0. 8，密炼机温度20°C的条件下，向密炼机室加入100份丁苯橡胶 SBR1500 ；
2)30秒后加入所有的防老剂4020和氧化锌2分钟后，提栓压栓；
幻在90°C或6分钟时，排胶；
4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速30m/min，辊温20°C，过辊冷却3 次，导胶时间:5min ；
5)胶片冷却隔离剂浓度5% wt，冷却时间30min。
实施例5活化剂氧化锌母胶
活化剂氧化锌母胶由以下成分组成
丁苯橡胶 SBR1500 100 份；
氧化锌95份；
环保油TDAE5份。
其制备方法如下
1)在填充系数0. 75，密炼机温度20°C的条件下，向密炼机室加入100份丁苯橡胶 SBRl500和所有的氧化锌和TDAE油2分钟后，提栓压栓；
2)在105°C或8分钟时，排胶；
3)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速30m/min，辊温20°C，过辊冷却3 次，导胶时间:5min ；
4)胶片冷却隔离剂浓度5% wt，冷却时间30min。
当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的产品由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。
权利要求
1. 一种用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于其成分由以下组分组成
2.如权利要求1中所述的用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于所述橡胶基质为以下弹性体物质中的一种或几种混合而成三元乙丙胶(EPDM)，丁苯橡胶(SBR)，异戊二烯橡胶(IR)，天然橡胶(NR)，顺丁橡胶(BR)，丁基橡胶(IIR)。
3.如权利要求1中所述的用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于所述助剂由以下物质中一种或几种混合而成促进剂、活化剂、防焦剂、补强剂、粘合剂、粘合促进剂、 增粘剂、硫化剂、固化剂、防老剂、偶联剂、加工助剂、塑解剂。
4.如权利要求1中所述的用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于所述其它组分由以下物质中一种或几种混合而成活化剂、加工助剂、增塑剂、色母。
5.如权利要求3中任一所述的用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于所述促进剂为秋兰姆、噻唑、次磺酰胺、胍、硫脲、醛胺与醛氨、二硫代氨基甲酸盐或黄原酸；所述活化剂为氧化锌、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或几种；所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺；所述补强剂为酚醛补强树脂；所述粘合剂为间苯二酚或间苯二酚树脂；所述粘合促进剂为钴盐；所述增粘剂为石油树脂、烷基酚-乙炔树脂、烷基苯酚甲醛树脂、固马隆-茚树脂、松香树脂、萜烯树脂或改性二甲苯树脂；所述硫化剂为硫磺、不溶性硫磺、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、二甲苯甲酰对醌二肟、对叔丁基苯酚甲醛树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂、苯酚甲醛树脂、烷基苯酚甲醛树脂、密胺甲醛树脂；所述固化剂为六亚甲基四胺、 六甲氧基甲基蜜胺或间苯二酚-六亚甲基四胺络合物；所述防老剂为N-苯基-N’ -环己基对苯二胺、N-异丙基-N’ -苯基对苯二胺、N-(l，3- 二甲基丁基)-N’ -苯基对苯二胺、N， N，-双(1，4-二甲基戊基)-对苯二胺、N-I，4-二甲基戊基-N，-苯基对苯二胺、N，N，- 二甲苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、丙酮与二苯胺缩合物、辛基化二苯胺、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，2’ -亚甲基双甲基-6-叔丁基苯酚)或防护蜡； 所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述塑解剂为五氯硫酚或橡胶塑解剂。
6.如权利要求4中所述的用于炼制胶料的助剂母胶，其特征在于所述活化剂为氧化锌、硬脂酸或硬脂酸锌中的一种或几种；所述加工助剂为均勻剂、分散剂或脱模剂；所述增塑剂为环保芳烃油TDAE、MES、RAE、环烷油、石蜡油或植物油中的一种或几种。
7.如上述任意权利要求所述的用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于，一种优选的促进剂NS的母胶由以下组分组成丁苯橡胶SBR1500100份；促进剂120份；氧化锌5份；硬脂酸5份；蓝色色母1份。
8.如权利要求1-7所述任一用于炼制胶料的助剂预分散型母胶，其特征在于，一种优选的硫磺母胶由以下成分组成20号标胶100份；橡胶基质助剂其它组分、100 份； 30-500 份； 0-20 份；硫磺400份；氧化锌5份。
9.用于炼制胶料的助剂预分散型母胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)在填充系数0.55-0. 85，温度在10-40°C的条件下，向密炼机室加入橡胶基质，并加入助剂组分的30-100% ；2)0.5-5分钟后，加入其余助剂及其他组分，提栓压栓；3)在70-160°C，3-20分钟时，排胶；4)将上步骤中所得物质送入开炼机，开炼机辊速5-50m/min，辊温10-80°C，过辊冷却 2-4次，导胶时间:2-20min ；5)胶片冷却隔离剂浓度1-10%wt，冷却时间10-60min。
全文摘要
本发明公开了一种助剂预分散型母胶及其制备技术，通过将粉末型或颗粒型的助剂预分散到橡胶基质中，形成片状、混合均匀、不易飞扬、使用方便的助剂新形态。本发明的有益效果是将助剂在橡胶基质中进行预分散，1)较传统的粉料或颗粒料的使用相比，在使用过程中片状的母胶不会有飞扬和散落的损失，保证了配方的准确性并且提高胶料的质量和稳定性；2)由于助剂经过了预分散的混炼过程，因此助剂母胶在使用时能够更快更容易地分散到胶料中，提高了助剂的分散性、胶料的均一性和生产效率；3)片状的预分散助剂母胶更加适合自动或半自动称量，提高整个生产系统的自动化程度，提高了生产效率。
文档编号C08K5/09GK102516616SQ201110364600
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者李红卫, 边祥忠, 郑昆, 陈虎, 顾培霜 申请人:特拓(青岛)轮胎技术有限公司