一种充软化剂充蒙脱土高苯乙烯乳液共沉胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种充软化剂充蒙脱土高苯乙烯乳液 共沉胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 高苯乙烯橡胶是一种特殊的橡胶，广泛应用于牛筋鞋底、胶辊、电绝缘材料、硬橡 胶板、橡胶花砖、硬质胶管及新材料高速铁路的减震制品等，在实际应用过程中往往与其它 橡胶并用或添加大量填料或补强剂。但由于高苯乙烯橡胶中作为硬段的苯乙烯含量很高 (达40-80wt%)，其产品具有较高的硬度，软化点较高，导致其与其它橡胶并用及添加剂混 合时难以混匀:若混合温度过低，则粘度太大，耗能高;若混合温度过高，则容易氧化分解。
[0003] 高苯乙烯橡胶的软化剂，是高苯乙烯橡胶制品中不可缺少的一个重要组分。软化 剂的加入不仅大幅度提高高苯乙烯橡胶混炼的工艺性能，降低能耗，缩短混炼时间，而且可 以有效地提高制品的耐寒性能，降低生热，提高低温挠屈性。现有技术中通常是在橡胶与其 他配合剂混炼过程中加入软化剂，由于高苯乙烯橡胶粘度很大，混炼温度低时，两者难以混 匀，而且能耗高，混炼时间长。若混炼温度过高，又容易氧化分解，橡胶性能降低。
[0004] 长期以来，人们一直采用炭黑和白碳黑作为补强剂，但炭黑除了污染严重外，其来 源还依赖于石油能源物资，而且价格昂贵，而白炭黑补强效果不够理想，且价格较贵，因此 需要寻找一种污染小(或无污染）、价格便宜、易于加工的高苯乙烯橡胶补强剂。蒙脱土的推 出为解决这一难题提供了良好的契机。蒙脱土来源丰富，价格低廉，无污染，有望代替(或者 部分代替)传统的碳黑和白碳黑。
[0005] 橡胶/蒙脱土复合材料正在引起科技工作者的极大兴趣，但目前理论研究较多，在 实用技术方面还未见有工业化应用的报道。这是因为，当前的研究大多数沿用塑料/纳米蒙 脱土的复合方法，即机械共混法。但是，由于橡胶本身粘度大、不适于高剪切条件下复合，所 以难以得到理想的分散效果，而理想的均匀、纳米级分散正是蒙脱土能够充分发挥其补强 效果的特征。同时，该方法仅适合于橡胶制品厂小批量生产，不适于橡胶厂的大规模工业化 生产。如何找到一种更有效的方法与橡胶复合一直是摆在人们面前的重要课题。
[0006] 长期以来，人们一直未间断对该课题的探索。中国专利"粘土/橡胶纳米复合材料 的制备方法"（申请号98101496.8，公开号0附2383534)公开了一种采用乳液共沉法，将未改 性的粘土 (蒙脱土)直接加入橡胶胶乳，进行凝聚，制备橡胶/蒙脱土共沉胶。中国专利"有机 改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法"（申请号200510084326.8,公开号 CN1900149A)采用乳液共沉法制备了丁苯橡胶/有机改性蒙脱土 (或未改性蒙脱土)共沉胶。 中国专利"硅烷偶联剂改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法"（申请号 200610114731.4,公开号CN1970607A)采用乳液共沉法制备了丁苯橡胶/硅烷偶联剂改性蒙 脱土共沉胶。上述方法都是直接将橡胶乳液与蒙脱土共沉，由于橡胶大分子链与蒙脱土浸 润性差，共沉时蒙脱土难以有效地被包覆于高苯乙烯橡胶中，尤其是当蒙脱土填充量大时 (超过5重量份），有大量的蒙脱土残留在共沉清液中，共沉胶脱水干燥时大量蒙脱土又随水 脱出，难以实现工业化生产。高苯乙烯橡胶与蒙脱土乳液共沉未见文献报道。
[0007] 软化剂作为高苯乙烯橡胶的软化剂，是高苯乙烯橡胶制品中不可缺少的一个重要 组分。软化剂的加入不仅大幅度提高高苯乙烯橡胶混炼的工艺性能，降低能耗，缩短混炼时 间，而且可以有效地提尚制品的耐寒性能，降低生热，提尚低温烧屈性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种充软化剂充蒙脱土高苯乙烯乳 液共沉胶的制备方法，步骤为：
[0009] 1)按配方准备原料，将软化剂和防老剂分别进行乳化；
[0010] 2)将蒙脱土悬浮液、偶联剂和防老剂加入到高苯乙烯橡胶乳液中，搅拌均匀得胶 乳混合液；
[0011] 3)在上述胶乳混合液中加入乳化软化剂并搅拌l-30min，得到乳化混合液；
[0012] 4)分别将上述乳化混合物以及絮凝剂、质子酸同时且缓慢加入到无机盐和絮凝剂 水溶液中，搅拌均匀得到絮凝混合液；
[0013] 5)然后在絮凝混合液中加入无机碱调节pH = 7,边搅拌边形成絮凝物;絮凝物经脱 水、干燥制得充软化剂充蒙脱土高苯乙烯乳液共沉胶。
[0014] 进一步的，所述高苯乙烯胶乳、蒙脱土、偶联剂、防老剂、软化剂的质量比为100:1-80:0.1-5:0.1-5 :1-80〇
[0015]进一步的，所述蒙脱土悬浮液中蒙脱土的含量为l_30wt%。
[0016]进一步的，所述蒙脱土为有机改性蒙脱土或未改性蒙脱土。
[0017]进一步的，所述步骤2)中搅拌时保持温度为30-80°C，搅拌l_30min。
[0018] 进一步的，所述步骤4)中搅拌l-30min，得到絮凝混合液的pH=3-4。
[0019] 进一步的，所述步骤5)中絮凝物经脱水、干燥至含水量S5wt%。
[0020] 进一步的，所述软化剂乳液中软化剂含量为45-65wt%。
[0021] 进一步的，所述无机盐和絮凝剂的混合水溶液是将无机盐和絮凝剂与水配成溶 液，其中无机盐加入量为水的3_5wt %，絮凝剂加入量为水的0.3-0.4wt%，加入质子酸调节 pH=3_5〇
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：（1)本发明在高苯乙烯橡胶合成生 产的乳液絮凝阶段，同时加入软化剂和蒙脱土一起共沉制备共沉胶，由于共沉过程中大量 的低分子软化剂首先将有机改性蒙脱土或未改性蒙脱土浸润和插层，使得蒙脱土片层在高 苯乙烯橡胶基体中分散更加均匀，并使剥离型蒙脱土纳米级片层的比例大幅度增加，起到 了更有效的填充补强作用，制备的共沉胶性能优异。（2)可填充量大，大幅度降低成本。由于 大量的低分子软化剂先将蒙脱土浸润，低分子软化剂携带蒙脱土一起渗入橡胶颗粒分子链 之间，形成统一体，使得共沉胶制备时可填充更多的蒙脱土仍能被包容并均匀分散在基体 中而不会出现凝聚液浑浊(部分蒙脱土未被包入胶中）的现象，同时共沉胶脱水干燥时也不 会发生蒙脱土随水脱出的现象，大填充量时可实现连续化生产，降低成本。（3)本方法可在 不改变(或基本不改变)现有高苯乙烯橡胶生产工艺的前提下进行共沉胶生产，在高苯乙烯 橡胶合成阶段，通过乳液共沉方法同时加入软化剂和蒙脱土，省去了橡胶混炼时加入软化 剂和部分补强剂的工艺，大大简化了工艺，减少污染工艺简单，容易实现工业化。（4)由于同 时加入蒙脱土和软化剂，所制备的高苯乙烯橡胶门尼粘度低，混炼能耗低，混炼效果好。（5) 本方法可根据用户需求调节充软化剂充蒙脱土的用量比例，当软化剂的用量增多时，生胶 门尼粘度降低，加工性能提高;但软化剂使用过量会导致橡胶力学性能降低，不同用户对力 学性能要求不同，可以适当改变软化剂填充量，以适应用户需求，因此应用更灵活，适用范 围广，更有利于销售和用户应用。
【具体实施方式】
[0023]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
[0024]本发明涉及一种充软化剂充蒙脱土高苯乙烯乳液共沉胶的制备方法，所需原料有 组份A为高苯乙烯胶乳100重量份;组份B为蒙脱土 1-80重量份;组分C为软化剂1-80重量份； 组份D为偶联剂0.1-5重量份;组分E为防老剂0.1-5重量份;组分F为絮凝剂;组分G为无机盐 和絮凝剂的混合水溶液;组分Η为质子酸;组分I为无机碱。其它组分若干(若有必要）。
[0025]其中组份Α高苯乙烯胶乳是指利用乳液法生产的高苯乙烯胶乳，所述高苯乙烯中 苯乙烯含量为60-65%。
[0026]其中组份B蒙脱土可以是有机改性蒙脱土或未改性的蒙脱土，制备成有机改性蒙 脱土悬浮液或未改性的蒙脱土悬浮液。所述有机改性蒙脱土悬浮液是指用插层剂、分散介 质和表面活性剂等通过离子交换等处理的蒙脱土，即在10-80°C温度下，在定量的未改性蒙 脱土悬浮液中加入定量的有机插层剂，搅拌0.5-3小时，再加入表面活性剂搅拌3-10min即 得到有机改性蒙脱土悬浮液。其中蒙脱土含量在l_30wt%。其中所述的蒙脱土是指粘土、白 土、绿土、膨润土、滑石粉、贝得石、水辉石、硅石、多水高岭土、蒙脱石或麦加石等。其中