本发明属于橡胶材料技术领域，尤其涉及一种橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法。
背景技术：
当前，国内外还无关于硫酸钙晶须与白炭黑共同改性橡胶材料的相关报道，国外橡胶工业中所使用的填料无机填料约占30％，白炭黑占15％，其中95％以上为沉淀法白炭黑，据统计用于橡胶工业的白炭黑其中用于鞋底占63％，轮胎工业占15％，涂料工业占10％，牙膏等日化品占7％，其它占5％。在美国白炭黑用于轮胎约占16～20％。故市场前景很大。原料之一的沉淀法白炭黑为亲水性产品。粒子表面每平方毫微米上大约有3个硅醇基团。基团对橡胶具有亲和性，使橡胶分子和填料粒子表面产生键合作用，故其作为橡胶的补强剂，可提高橡胶抗张强度，其抗老化和龟裂性能也得到改善，但未改性的白炭黑在应用过程中由于其表面有大量的羟基，应用过程中容易聚集，在聚合物基体中分散不好，会出现与橡胶的结合力及耐磨性差等问题。另一种原料硫酸钙晶须是纤维状单晶体，具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、抗腐蚀、易于表面处理、易与聚合物(如橡胶、塑料)复合、无毒、价廉等诸多优良的理化性能，作为增韧补强材料，可广泛用于橡胶、塑料、胶粘剂等行业和领域，可作为替代性补充、增强组元新型纤维材料。硫酸钙晶须改性后的橡胶制品的断裂伸长率、热稳定性能及耐磨性能等均有明显提高，应用前景十分广阔，特别是在对耐磨性要求高的轮胎行业将会有巨大的应用空间。但由于硫酸钙晶须的表面能相对较高，这使得未改性的硫酸钙晶须团聚现象比较严重，且硫酸钙晶须属于无机材料中的一类，在作为功能助剂加入到橡胶、塑料等有机材料中时，存在分散不均匀和结合不紧密的问题。所以在添加到有机材料之前需要对硫酸钙晶须进行改性，让其能够有效的发挥优良性质。
综上所述，现有技术存在的问题是：白炭黑和硫酸钙晶须由于表面能较大，改性前为团聚体的形式存在现象较严重，且其都为无机功能助剂，在添加到橡胶材料中时，会出现团聚、分散不均匀及结合不紧密的问题；单一对白炭黑及硫酸钙晶须进行分别改性，再作为功能助剂用于橡胶材料，也会存在这两种功能助剂在橡胶材料中分散不均匀的问题，进而造成增强后的橡胶材料性能的存在位置偏差。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法。
本发明是这样实现的，一种橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法，该方法采用高效的(效率≥90％)、微分散的(1μm左右)超声波分散器对原料白炭黑及硫酸钙晶须进行改性前预分散，其能有效的解聚白炭黑及硫酸钙晶须，提高改性产品的活化指数；该方法采用无水乙醇作为分散介质，能有效的防止硫酸钙晶须在改性过程中的水解问题，提高硫酸钙晶须的回收率；该方法采用电磁波干燥器对改性产品进行干燥，能大大提高干燥速率及能量的利用效率；所述橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法包括以下步骤：
步骤一，无水乙醇、白炭黑与硫酸钙晶须加入超声分散器中进行预分散；按照质量比无水乙醇：白炭黑与硫酸钙晶须＝1：7；该方法可以提高改性产品活化指数20％以上(活化指数≥90％)。
步骤二，无水乙醇加入带搅拌和加热系统的釜式反应器中，启动加热和搅拌系统；加入硬脂酸；硬脂酸：乙醇＝1:50(质量比)。
进一步，所述步骤二之后需要：
第一步，将经预分散的无水乙醇、白炭黑与硫酸钙晶须的混合体系加入釜式反应器中，待反应器内混合物温度升至80～120℃后，开始计时；
第二步，待上釜式反应器中物料反应0.5～4h后，关闭加热；将反应液趁热固液分离；
第三步，固体输送至电磁波干燥器中干燥0.2～1h；固体引入常温干燥空气中震动解聚降温0.2～1h；该方法可以比常规的干燥炉干燥节能20％，节约干燥时间约2h；
第四步，解聚降温30～50℃后装袋。
本发明的另一目的在于提供一种上述复配改性产品作为橡胶材料的功能化助剂。该助剂的白度≥90％，熔点≥400℃，莫氏硬度3～4，弹性模量/gpa≥170，抗拉强度/gpa≥20，表观密度约0.2g/ml。
本发明的优点及积极效果为：单一应用硫酸钙晶须作为补强材料的橡胶强度不够，耐磨性很好；单一应用白炭黑作为补强材料的橡胶耐磨性不够，强度很好。故需综合这两种补强材料的优点了，将硫酸钙晶须和白炭黑这两种功能助剂复配作为橡胶的补强材料来使用。如果将这两种原料复配后应用于橡胶中，可以进一步增强白炭黑对橡胶力学补强作用，使橡胶的力学性能明显提高(断裂拉抻强度比单一应用硫酸钙晶须提高≥10％；橡胶制品的磨耗比单一采用白炭黑降低≤15％；)，进而使橡胶的抗张强度提高≥10％、耐热温度(长期稳定使用温度)提高≥20℃，且提高橡胶制品的附加值≥10％。
附图说明
图1是本发明实施例提供的橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的橡胶功能助剂硫酸钙晶须与白炭黑复配改性方法包括以下步骤：
s101：将一定质量的无水乙醇(无水乙醇：白炭黑与硫酸钙晶须＝1：7(质量比))、白炭黑与硫酸钙晶须加入超声分散器中进行预分散；
s102：将一定质量的无水乙醇加入带搅拌和加热系统的釜式反应器中，启动加热和搅拌系统，然后再向其中加入一定量的改性剂(硬脂酸)(改性剂：乙醇＝1:50)，使改性剂充分溶解；
s103：将经预分散的无水乙醇、白炭黑与硫酸钙晶须的混合体系加入上釜式反应器中，待反应器内混合物温度升至80～120℃中某一温度后，开始计时；
s104：待上釜式反应器中物料反应一定时间(0.5～4h)后，关闭加热；将反应液趁热固液分离；
s105：将得到的固体输送至电磁波干燥器中干燥0.2～1h；
s106：将得到的固体引入常温干燥空气中震动解聚降温0.2～1h；
s107：将解聚降温(30～50℃)后的产品装袋。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1：
步骤一，无水乙醇、白炭黑与硫酸钙晶须加入超声分散器中进行预分散；按照重量比无水乙醇：白炭黑与硫酸钙晶须＝1：7；该方法可以提高改性产品活化指数20％以上(活化指数≥90％)。
步骤二，无水乙醇加入带搅拌和加热系统的釜式反应器中，启动加热和搅拌系统；加入硬脂酸；硬脂酸：乙醇＝1:50。
进一步，所述步骤二之后需要：
步骤三，将经预分散的无水乙醇、白炭黑与硫酸钙晶须的混合体系加入步骤二的釜式反应器中，待反应器内混合物温度升至100℃后，开始计时；
步骤四，待上釜式反应器中物料反应1h后，关闭加热；将反应液趁热固液分离；
步骤五，固体输送至电磁波干燥器中干燥0.4h；固体引入常温干燥空气中震动解聚降温0.4h；
步骤六，解聚降温40℃后装袋。得到的白炭黑与硫酸钙晶须复配改性的产品活化指数可以达到90％以上，能耗比传统的炉式干燥少耗能20％以上，少耗时2h以上，改性产品用于普通的丁苯橡胶功能化助剂，可使丁苯橡胶的断裂拉抻强度比单一应用硫酸钙晶须提高≥10％；磨耗比单一采用白炭黑降低≤15％；抗张强度提高≥10％、耐热温度提高≥20℃。
实施例2：按如实施例1所述相同步骤重复操作。其中步骤三的温度为110℃；步骤四的时间为1.5h；步骤五的干燥时间为0.8h，得到的白炭黑与硫酸钙晶须复配改性的产品活化指数可以达到95％以上，能耗比传统的炉式干燥少耗能15％以上，少耗时1.5h以上，改性产品用于普通的丁苯橡胶功能化助剂，可使丁苯橡胶的断裂拉抻强度比单一应用硫酸钙晶须提高≥12％；磨耗比单一采用白炭黑降低≤13％；抗张强度提高≥12％、耐热温度提高≥25℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。