专利名称：一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法
技术领域：
本发明涉及橡胶复合材料制备技术领域，特别涉及一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法。
背景技术：
干法共混制备橡胶复合材料是目前工业生产中最常用的方法，通常都是在橡胶中加入补强助剂、硫化剂以及各种配合助剂，经干法混炼加工而成。混炼这一过程既消耗能源又污染环境，在混炼过程中橡胶“吃粉”困难，粉体飞扬，对环境产生污染，还严重危害操作人员的身体健康。另外，由于干法混炼工艺的局限性，防老剂和无机填料在橡胶基体中的分散不可能很均匀，局部会产生严重的团聚现象，达不到理想的抗老化和补强效果，同时还会牺牲NR本身宝贵的特性(如高弹性、高耐磨性等)。
因此，如能采用湿法工艺，直接在胶乳中用填料进行填充，在胶乳分散体状态下进行加工，避免混炼过程，就能提高填料在橡胶中的分散程度，最大程度地保留天然胶乳的分子结构，大大提高制品的性能。同时可以减少混炼设备、能源和劳动力的投入，从而达到操作简单、方便、节能、环保、高效的目的。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有干法共混制备橡胶复合材料所存在的问题而提供一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法。该方法是利用砂磨机设备将各种填料、助剂分散到水中制得悬浮液；然后将悬浮液在撞击流设备的作用下分散到胶乳中； 然后进行脱水干燥得到所需要的橡胶复合材料。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现
一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法，将炭黑、促进剂、硫磺、自制分散剂HD、氧化锌、水制成的悬浮液一定的比例在撞击流设备的作用下分散到天然胶乳中；然后进行脱水干燥、硫化得到橡胶复合材料。
在本发明的一个优选实施例中，所述撞击流设备包括一台高压混合设备和至少两台高压发生设备，所述高压混合设备包括一个高压混合设备本体和设置在高压混合本体上的至少两个吸入口以及一个出口，两个吸入口同轴设置并与出口垂直，在两个吸入口和一个出口中间具有一高压混合腔；每一吸入口通过喷嘴和高压管线与一台高压发生设备连接；其中一台高压发生设备将所述悬浮液加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴从一个吸入口以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内；另一台高压发生设备将所述天然乳胶加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴从另一个吸入口以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内。
在本发明的一个优选实施例中，所述悬浮液的射流方向与天然乳胶的射流方向成 180°
在本发明的一个优选实施例中，所述天然胶乳质量分数为166.7份，固含量60wt% ;所述悬浮液中各成分的质量分数为炭黑25-50份，促进剂0-5份，硫磺0_5份， 自制分散剂HD :0. 5-5份，氧化锌1-10份，水:20-700份；
其中悬浮液的制备方法是将炭黑、促进剂、硫磺、自制分散剂HD、氧化锌加入到水中，在室温下用砂磨机揽祥24小时后制成；
所述悬浮液和天然乳胶被加压到500大气压后，以以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内进行混合。
所述脱水干燥是指放入干燥设备中在80°C下干燥3小时。
所述硫化是指在140°C下硫化15min。
所述自制分散剂HD的制备方法如下将1-5质量份ΒΡ0、100-500质量份二甲苯、 50-90质量份高顺式-1，4-聚异戊二烯、10-50质量份乙烯基吡啶混合，在氮气保护的条件下，加热至60°C后反应2小时后制成；其中高顺式-1，4-聚异戊二烯的顺式-1，4-结构摩尔分数为95. 5 % 97.1 %。该自制分散剂HD可以将炭黑均匀的分散到天然橡胶中，并提高炭黑和橡胶的相互作用，使制得的产品具有优异的力学机械性能。
由于采用了上述方法，本发明的填料或助剂在制得的橡胶复合材料中的分散比采用传统的炼胶方法中的分散效果好，制得的橡胶制品耐湿磨性能更高。
图1为本发明撞击流设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法，将炭黑、促进剂、硫磺、 自制分散剂HD、氧化锌、水制成的悬浮液一定的比例在撞击流设备的作用下分散到天然胶乳中；然后进行脱水干燥、硫化得到橡胶复合材料。
参见图1，该撞击流设备100包括一台高压混合设备110和两台高压发生设备 120、130。高压混合设备110包括一个高压混合设备本体111和设置在高压混合本体111 上的两个吸入口 112、113以及一个出口 114，两个吸入口 112、113同轴设置并与出口 114垂直，在两个吸入口 112、113和一个出口 114中间具有一高压混合腔115 ;每一吸入口 112、 113通过喷嘴121、131和高压管线122、132与一台高压发生设备120、130连接；其中一台高压发生设备将悬浮液加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴121从一个吸入口 112以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔115内；另一台高压发生设备130将天然乳胶加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴131从另一个吸入口 113以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔115内。悬浮液的射流方向123与天然乳胶的射流方向133成180°
实施例1
( I)自制分散剂HD的制备
将1. 5g BPO, IOOg 二甲苯、80g高顺式_1，4_聚异戊二烯、20g乙烯基吡啶混合，在氮气保护的条件下，加热至60°C后反应2小时后制成；其中高顺式-1，4-聚异戊二烯的顺式-1，4-结构摩尔分数为96%。
(2)悬浮液的制备
将25克炭黑(N220，苏州宝化炭黑厂)、1. 5克促进剂N0BS、0. 2克促进剂ZDC、1. 5克硫磺、4克自制分散剂HD、8克氧化锌加入到400克水中，用砂磨机制得炭黑的悬浮液。
(3)橡胶复合材料的制备
将步骤(2)制得的悬浮液利用撞击流设备100在500大气压的高压下与166. 7g固含量为60wt%的天然胶乳混合，由于悬浮液与天然胶乳存在很大的速度差而形成了一个混合层，该混合层沿着流动方向扩展，通过夹带和混合，使悬浮液不断分散到天然胶乳中。然后放入干燥设备中在80°C下干燥3小时，在140°C下硫化15min制得产品。
按照最新国家标准GB/T1701-2001、GB/T529-1999、GB/T1681-1991、GB/ T9867-1998.GB/T6030-2006提供的测试方法对上述两种配方所得的胶料性能进行测试，其性能测试结果对比见表I。
表I
权利要求
1.一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法，将炭黑、促进剂、硫磺、自制分散剂 HD、氧化锌、水制成的悬浮液一定的比例在撞击流设备的作用下分散到天然胶乳中；然后进行脱水干燥、硫化得到橡胶复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述撞击流设备包括一台高压混合设备和至少两台高压发生设备，所述高压混合设备包括一个高压混合设备本体和设置在高压混合本体上的至少两个吸入口以及一个出口，两个吸入口同轴设置并与出口垂直，在两个吸入口和一个出口中间具有一高压混合腔；每一吸入口通过喷嘴和高压管线与一台高压发生设备连接；其中一台高压发生设备将所述悬浮液加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴从一个吸入口以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内；另一台高压发生设备将所述天然乳胶加压至十几个到上千个大气压，通过喷嘴从另一个吸入口以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述悬浮液的射流方向与天然乳胶的射流方向成180°。
4.如权利要求1至3任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述天然胶乳质量分数为166. 7份，固含量60wt% ;所述悬浮液中各成分的质量分数为炭黑25-50份，促进剂0-5份，硫磺:0-5份，自制分散剂HD:0. 5-5份，氧化锌:1_10份，水:20-700份；其中悬浮液的制备方法是将炭黑、促进剂、硫磺、自制分散剂HD、氧化锌加入到水中，在室温下用砂磨机搅拌24小时后制成；所述悬浮液和天然乳胶被加压到500大气压后，以高度聚集的射流方式喷入到高压混合腔内进行混合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述脱水干燥是指放入干燥设备中在80°C 下干燥3小时。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述硫化是指在140°C下硫化15min。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述自制分散剂HD的制备方法如下将1-5质量份ΒΡ0、100-500质量份二甲苯、50-90质量份高顺式_1，4-聚异戊二烯、10-50质量份乙烯基吡啶混合，在氮气保护的条件下，加热至60°C后反应2小时后制成；其中高顺式-1，4-聚异戊二烯的顺式-1，4-结构摩尔分数为95. 5% 97.1 %。
全文摘要
本发明公开的一种利用撞击流设备制备橡胶复合材料的方法，包括如下以质量份数计的组分天然胶乳100份/胶乳固含量；炭黑25-50份；氧化锌1-10份；促进剂0-5份；硫磺0-5份；自制分散剂0.5-5份。本发明以天然胶乳为原料，将各种填料、助剂水悬浮液用撞击流设备分散到天然胶乳中，然后进行脱水、干燥，制得橡胶复合材料。填料或助剂在该发明制得的橡胶复合材料中的分散比采用传统的炼胶方法中的分散效果好，制得的橡胶制品耐湿磨性能更高。
文档编号C08K5/14GK102993490SQ201210566818
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者韩晶杰, 郑昊 申请人:江西耐普矿机新材料股份有限公司