一种湿法混炼的方法技术

一种湿法混炼的方法，涉及橡胶纳米复合母胶的制备领域。本发明专利技术用有机浸润剂对一定亲油性纳米填料先进行浸润，纳米填料均匀分散在水中后与乳胶在管道中混合进行预絮凝，再采用逆絮凝工艺制备橡胶纳米复合母胶，依次包括如下步骤：将浸润剂浸润纳米填料来制备分散均匀的填料水溶液，与乳胶在管道中混合进行预絮凝，然后混入复合絮凝剂中，在一定搅拌和温度条件下进行絮凝，将絮凝物颗粒清洗、脱水、烘干制得橡胶纳米复合母胶。本发明专利技术工艺简单，反应完全，节约成本。设备要求不高，环境友好，人为因素少，能够连续性生产，产品质量稳定，易于工业化。本发明专利技术生产的橡胶母胶产品，可用于橡胶制品部件胶料中特别是各种轮胎部件，应用领域广泛，前景好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。该方法所得橡胶纳米复合母胶主要应用于轿车胎面胶，工程胎面胶等领域。
技术介绍
从20世纪90年代法国米其林公司宣布大力开展绿色轮胎的研究开始，欧洲、美国和同本等各大轮胎公司相继加快了绿色轮胎的研制步伐。所谓绿色轮胎是指可降低油耗并减少汽车废气排放量的轮胎，它已成为轮胎工业发展的主流。近年来，随着汽车工业向着高速、安全、节能、舒适化等方向发展，对于轮胎的性能的要求也是进一步提高，这就得要求轮胎具有优异的耐磨性、较低的滚动阻力、良好抗湿滑性，以及良好的耐切割和耐疲劳等性能。因此，研制能平衡各项性能的胎面胶料是各国研究者致力攻克的难题。 降低胎面的滚动阻力并保证有好的抗湿滑性能是绿色轮胎最基本的要求，同时有较好的耐切割和耐疲劳性能。降低轮胎滚动阻力的途径有两个:一是改进轮胎结构，二是改进胎面胶胶料性能。改进胎面胶胶料性能的关键在于胶种和补强剂的选用。 胶种与补强剂之间的复合，使得有机聚合物/无机纳米粒子复合材料的制备成为了各国的研究热点，而母胶技术的发展也成为橡胶领域最急需突破的技术。炭黑母胶技术、白炭黑母胶技术成了重点研究的方向。 炭黑是橡胶工业最常用的增强填充剂，但是传统的干法混炼过程中炭黑存在着与胶粒结合作用大部分为物理吸附，滚动阻力大，内摩擦损失大等缺点。 白炭黑作为补强填料应用于橡胶之中，这能使得轮胎胎面要求的‘魔鬼三角’性能获得较为明显的平衡。但白炭黑结构中具有表面羟基，颗粒小，比表面积大等特点，使得白炭黑易吸附水，与非极性的橡胶结合能力弱，干法混炼过程，白炭黑比重小，会产生粉尘飞扬造成环境的污染，且在橡胶基体中容易造成自身易发生团聚等现象，使得橡胶性能下降。 粘土具备特殊的片层结构，能够均一分散在橡胶相中，赋予了材料良好的抗撕裂性能以及良好的耐疲劳性能。通常的处理工艺均是将粘土水溶液与乳胶进行乳液聚合得到橡胶纳米复合材料，但是在聚合过程难以控制反应过程，不易形成均相复合。 综上填料在干法混炼工艺中，均存在着不足之处，这也使得湿法混炼的技术研究成了热点研究方向。 专利CN102153792A公开了一种湿法混炼天然橡胶料的制备方法，该方法通过偶联剂和表面活性剂对白炭黑进行改性，研磨后与天然胶乳共混，在共混液中加入醋酸凝固，脱水制备白炭黑/天然橡胶纳米复合材料，该法得到的材料具有滚动阻力小，生热低，耐老化性好等优点。但是该法采用传统的正絮凝工艺凝固胶乳，人为影响因素大，且不易于连续性生产，且处理工艺时间长，这些缺点限制了这种工艺的工业化。 专利CN101220177A公开了一种白炭黑/溶聚丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，该法通过对白炭黑水溶液进行处理之后，加入溶聚丁苯中共混，凝聚，脱水干燥得到白炭黑/溶聚丁苯纳米复合材料。该法实现了填料水溶液与溶液聚合得到的胶液进行乳液共沉法制备复合材料，但是此法采用氨基类硅烷偶联剂处理白炭黑水溶液，工艺复杂，处理时间长，能耗较高，不适合于工业化生产。 专利CN103819760A公开了一种制备高性能炭黑母胶的工艺方法，该法采用小分子易挥发溶剂对炭黑进行了处理，采用处理后的炭黑将胶乳絮凝出来，脱水烘干得到炭黑/橡胶纳米复合材料，该法制备的材料具有能耗小，生热低，耐磨性高等优点，但是这样的方法仅仅通过填料与处理溶剂对乳胶进行絮凝，絮凝不够完全，会造成成本浪费，不利于工业化推进。 专利CN1900149公开了一种有机改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，该方法通过烷基铵盐对粘土改性，再将粘土水的悬浮液与丁苯胶乳混合，再经过破乳絮凝，干燥脱水，混炼，硫化得到纳米复合材料，该材料中粘土片层呈纳米尺度分散，具有良好的增强效果，但此法粘土水悬浮液和聚合胶液不相混溶，无法实现均相复合。 专利CN1763127A公开了改性粘土与橡胶复合材料的制备方法，该方法通过有机改性剂的水溶液与粘土共混液代替有机改性粘土，制备粘土与橡胶复合材料，此法简单易行，但是改性剂用量大，絮凝难以完全，造成资源浪费，不利于工业化。 我们所知的炭黑、白炭黑、粘土等填料的初级粒子为纳米级，而这些纳米填料由于其较强的表面能使其易于团聚，因此，通常我们可以认为纳米填料是微米级填料。在湿法共混制备橡胶纳米复合材料的过程中，填料在溶液的分散问题是制备高性能母胶的关键。 本专利技术采用有机溶剂乙醇对填料进行浸润，实验结果表明，采用乙醇对炭黑、有机改性白炭黑、有机改性粘土等填料进行分散，能得到较好的效果。 乙醇处理炭黑得到的炭黑水溶液分散均匀，利于在橡胶中分散。传统的白炭黑处理方法均是采用硅氧偶联剂等有机改性剂对其进行处理，往往在水相中，有机改性剂不溶于水中，采用这样的处理水溶液加入乳胶中进行湿法混炼，会有部分硅氧偶联剂损失而影响橡胶性能。本专利技术采用乙醇作为有机改性白炭黑的溶剂,能够很好地溶解有机改性剂,从而在湿法混炼过程中使得白炭黑与橡胶间的分散结合效果更佳。 同样，在乙醇水溶液中采用有机改性剂处理粘土，改性剂溶解在乙醇水溶液中，与乳胶进行混合时，有机改性剂能够更好地发挥作用，处理的效果更佳。 而综上几种方法所制备的橡胶纳米复合材料均是通过对填料的改性之后，将其水溶液与乳胶共混均匀后，采用正絮凝的方法通过乳液共沉的方法获得絮凝产物，但是以上方法处理工艺复杂，凝固工艺为传统正絮凝工艺，这种工艺存在着凝固时间长，产品味道大，产品质量稳定性较差，连续化生产能力较差，酸类絮凝剂对设备腐蚀大，污染环境等缺点，大大限制了天然胶的工业化程度。本专利技术选用逆絮凝工艺，即将乳胶倒入絮凝剂中进行絮凝，此过程中，絮凝剂为大量，乳胶为少量，絮凝完全，能够实现机械化生产，工艺流程简单，利于工业化。
技术实现思路
本专利技术提供了制备橡胶纳米复合材料，提出了一种包含预絮凝与逆絮凝的两步法絮凝的湿法混炼工艺。主要解决了纳米填料与乳胶均相复合问题，采用乙醇作为填料浸润剂浸润填料，由于浸润剂有脱水去稳破乳作用，以及纳米填料有对胶乳有吸附作用使橡胶乳液去稳产生的预絮凝效果，再通过逆絮凝工艺，采用复合絮凝剂絮凝得到橡胶纳米复合材料。 本专利技术的工艺采用如下步骤: 1.选用浸润剂浸润有机改性填料来制备分散均匀的填料水溶液，填料水溶液的质量百分数2 %~20 %，；以乳胶中干胶质量为100份计，填料的加入量在3份~80份；浸润剂加入10份~200份，搅拌浸润10~30min。上述浆料充分分散后，与质量百分含量为10~40%的乳胶在管道中混合进行预絮凝；然后混入复合絮凝剂中，在搅拌速度为10m/min~250m/min和温度为40~80°C条件下进行絮凝，将絮凝物颗粒清洗、脱水、烘干制得橡胶纳米复合母胶。 2.作为优选:填料浸润剂为小分子易挥发的乙醇； 3.作为优选:填料可选炭黑、有机改性白炭黑、有机改性粘土及以上填料的混合物。 4.作为优选:以乳胶中干胶质量为100份计，炭黑和有机改性白炭黑的加入量在10~80份。 5.作为优选:以乳胶中干胶质量为100份计，有机改性粘土的加入量在3~20份。 6.作为优选:乳胶为田间天然乳胶或经离心浓缩的天然乳胶，丁苯乳胶，丁腈乳胶，氯丁乳胶，丁苯吡乳胶及其以上混合乳胶； 7.作为优选:乳胶的质量百分比浓度为10%~40% 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿法混炼的方法，其特征为：选用浸润剂浸润填料来制备分散均匀的填料水溶液，填料水溶液的质量百分数2％～20％；以乳胶中干胶质量为100份计，填料水溶液中填料的加入量在3份～80份；浸润剂加入量为10份～200份；填料为炭黑、有机改性白炭黑、有机改性黏土或以上填料的混合物；浸润剂为乙醇；上述浆料分散后，与质量百分含量为10～40％的乳胶在管道中混合进行预絮凝；然后混入复合絮凝剂中；在搅拌速度为10m/min～250m/min和温度为40～80℃条件下进行絮凝，将絮凝物颗粒清洗、脱水、烘干制得橡胶纳米复合母胶；复合絮凝剂中，氯化钙溶液与氯化钠溶液的体积比为1:2～2:1，其中氯化钙质量分数为0.5％～3％，氯化钠质量分数为1％～3％。

【技术特征摘要】
1.一种湿法混炼的方法，其特征为:选用浸润剂浸润填料来制备分散均匀的填料水溶液，填料水溶液的质量百分数2%~20% ;以乳胶中干胶质量为100份计，填料水溶液中填料的加入量在3份~80份；浸润剂加入量为10份~200份；填料为炭黑、有机改性白炭黑、有机改性黏土或以上填料的混合物；浸润剂为乙醇； 上述浆料分散后，与质量百分含量为10~40%的乳胶在管道中混合进行预絮凝；然后混入复合絮凝剂中；在搅拌速度为10m/min~250m/min和温度为40~80°C条件下进行絮凝，将絮凝物颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益庆，沈家锋，王虹，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11