橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法，其中橡胶制品补强用改性粉煤灰由重量份为100份的粉煤灰和5‑20份的改性混合粉混合得到；其中，所述改性混合粉由以下重量份的原料组成：硬脂酸10‑20、铝酸酯5‑10、石蜡5‑10、环氧树脂10‑20、硅烷偶联剂5‑10、天然橡胶粉末5‑10、氧化锌0.1‑0.2、硫磺0.05‑0.1以及硫化促进剂DM0.08‑0.12。其通过配方的改进，使得改性后的粉煤灰表面改性均匀，活化指数高，与橡胶制品结合度高，增加了在橡胶制品中的填充量；同时在改性粉煤灰的制备中对粉煤灰的改性一次完成，并避免了烘干、粉碎等步骤，简化了工艺，提高了效率，同时针对粒径不同进行分别改性，使得表面改性更加均匀，提高了改性粉煤灰的性能。

Modified fly ash for reinforcing rubber products and its preparation method

The invention discloses a modified fly ash for reinforcing rubber products and a preparation method thereof, in which the modified fly ash for reinforcing rubber products is obtained by mixing 100 portions of fly ash by weight and 5 20 portions of modified mixed powder, wherein the modified mixed powder consists of the following portions of raw materials: stearic acid 10 20, aluminate 5 10, paraffin 5 10, epoxy resin 10 20, silane. Coupling agent 5 10, natural rubber powder 5 10, zinc oxide 0.1 0.2, sulfur 0.05 0.1 and vulcanization accelerator DM0.08 0.12. The modified fly ash has uniform surface modification, high activation index and high bonding degree with rubber products, which increases the filling amount in rubber products. At the same time, the modification of fly ash is completed once in the preparation of modified fly ash, and the steps of drying and crushing are avoided, the process is simplified, the efficiency is improved, and the different particle sizes are separated. Modification makes surface modification more uniform and improves the performance of modified fly ash.

【技术实现步骤摘要】
橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法
本专利技术涉及粉煤灰改性
，特别涉及一种橡胶制品补强用改性粉煤灰及其制备方法。
技术介绍
我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。发电能力的飞速增长，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染，资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临解决的任务之一。目前，粉煤灰的利用还主要集中在建材、筑路、回填、农业及化工等方面。这些方法虽能解决部分粉煤灰回收利用，但附加价值低、具有一定的二次污染。随着技术的发展，粉煤灰也逐渐用于高分子材料填充领域，但由于粉煤灰密度大，表面羟基多，亲水性强，造成在材料中易沉降、分层，与材料相容性差，使复合材料综合力学性能下降。即使采用表面改性的方法能增加部分相容性，但由于粉煤灰组成复杂，含有二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝等多种组份，通常单一的改性方法改善与基体橡胶材料的相容性的程度有限，对橡胶制品的补强不明显。橡胶制品是具有一定弹性、强度、耐磨性能的产品，橡胶制品在人民经济生活中各个方面得到了广泛的运用，具有其它材料不可替代的作用。它是以天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶等生胶，以及炭黑、硫化剂、增塑剂、防老剂等物料经过混炼、加温加压硫化得到的一种弹性制品。其中炭黑是橡胶制品的最好的补强剂，能提高橡胶制品的拉伸强度、耐磨性、抗撕裂等综合性能。现在橡胶制品所用的炭黑大都由天然气、石油制备。随着天然气、石油贮量的减少，炭黑的价格将会不断上扬。以改性粉煤灰替代橡胶制品中的部分炭黑和填料，是综合利用粉煤灰，提高其附加价值的一重要途径，也是降低石油和天然气等不可再生资源消耗的重要措施。利用粉煤灰替代炭黑具有重大的社会经济效益和环境效益。目前对粉煤灰改性的方法运用最多的是采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、有机铬偶联剂、高级脂肪酸、表面活性剂等。由于粉煤灰主要成份包括二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝等，采用偶联剂处理对其中的二氧化硅改性比较有效果，但对金属氧化物处理的效果则不明显。另外，现有技术采用单一改性物质进行表面改性，很难选择一种既与粉煤灰结合牢固，又与橡胶基体结合牢固的改性剂，使得在粉煤灰与橡胶基体间形成的是弱边界层，补强效果不明显。申请号为201510847857.1的中国专利针对现有技术的上述缺陷提出了一种新的对粉煤灰进行改性的配方和制备方法，避免了偶联剂以及强酸强酸的使用，使得成本降低，操作更加安全，粉煤灰的表面改性也较为均匀，增加了在橡胶制品中的填充量，提高了机械力学性能，但是其制备方法采用了两次涂覆改性，并在第二次涂覆后将粉煤灰进行了粉碎，两次涂覆增加了改性的工艺步骤，同时粉碎过程中会破坏改性粉煤灰在橡胶的补强作用中起到最主要作用的球形微珠的含量，因而使得改性粉煤灰对橡胶的补强作用降低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种橡胶制品补强用改性粉煤灰，通过配方的改进，使得改性后的粉煤灰表面改性均匀，活化指数高，与橡胶制品结合度高，增加了在橡胶制品中的填充量。本专利技术还有一个目的是提供一种橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法，对粉煤灰的改性一次完成，并避免了烘干、粉碎等步骤，简化了工艺，提高了效率，同时针对粒径不同进行分别改性，使得表面改性更加均匀，提高了改性粉煤灰的性能。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种橡胶制品补强用改性粉煤灰，其中，由重量份为100份的粉煤灰和5-20份的改性混合粉混合得到；其中，所述改性混合粉由以下重量份的原料组成：硬脂酸10-20、铝酸酯5-10、石蜡5-10、环氧树脂10-20、硅烷偶联剂5-10、天然橡胶粉末5-10、氧化锌0.1-0.2、硫磺0.05-0.1以及硫化促进剂DM0.08-0.12。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰中，所述改性混合粉的目数为250-350目。一种橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法，主要包括以下步骤：S1、将粉煤灰由反应釜的顶部开口加入反应釜内，所述反应釜内的过滤筛对粉煤灰进行筛分，得到按照粒度不同分布在所述反应釜内的多层筛分粉煤灰；S2、对各层的筛分粉煤灰进行称重；S3、将硬脂酸、铝酸酯、石蜡、环氧树脂、硅烷偶联剂、天然橡胶、氧化锌、硫磺和硫化促进剂分别进行粉碎，并过250-350目筛后，按照比例混合，得到改性混合粉；S4、根据S2得到的各层的筛分粉煤灰的重量以及粒度计算各层需要加入的改性混合粉的数量；S5、按照S4得到的各层需要加入的改性混合粉的数量分别向各层内加入S3得到的改性混合粉，得到预改性粉煤灰；S6、对所述反应釜的各层进行分别加热，并对各层的预改性粉煤灰持续搅拌30-60min，使所述预改性粉煤灰充分反应，得到第一改性粉煤灰；S7、S6得到的各层的所述第一改性粉煤灰冷却至室温，并混合后，即得所述改性粉煤灰。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法中，S1中，所述过滤筛的网目为100-350目。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法中，S4中，加入改性混合粉的数量随粉煤灰的粒度增大而增加。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法中，所述反应釜具体包括：釜体，其为中空的柱体；所述釜体的顶部开设有投料口，底部设置有集料口；所述釜体设置为由内层壳体和外层壳体相互套设而成的双层釜体；所述内层壳体通过支撑弹簧连接于外层壳体；过滤筛，其以边缘与所述内层壳体的内壁相抵顶的方式水平设置在所述内层壳体内部，所述过滤筛设置为多个；多个所述过滤筛网目各不相同，且相互平行形成多个过筛层面；由所述釜体的顶部向下布置的所述过滤筛的网目逐渐减小；所述过滤筛的底部设置有重量传感器；所述过滤筛内设置有第一加热器；搅拌机构，其包括搅拌轴和搅拌叶片；所述搅拌叶片与搅拌轴连接，并在所述搅拌轴的带动下旋转，所述搅拌轴由所述内层壳体的顶部竖直向下延伸，并穿过多层所述过滤筛，以贯通所述内层壳体的内部；所述搅拌叶片设置为多个，多个所述搅拌叶片设置于每相邻两层过滤筛之间的位置，形成多个搅拌层；所述搅拌叶片内设置有第二加热器；振动机构，其连接于内层壳体，以驱动内层壳体振动。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法中，所述搅拌轴为空心设置，所述搅拌叶片上开设有出料口，所述搅拌轴内设置有多根输料管，多根所述输料管的第一端由所述搅拌轴的顶端伸出所述釜体，第二端分别连接至各个所述搅拌叶片。优选的是，所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法中，所述过滤筛由两个半圆形的分支过滤筛以直线边的边缘相互贴合拼接构成，所述分支过滤筛在以弧形边翻折时使所述釜体内上下贯通或被所述分支过滤筛分隔为多层。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过粉煤灰和改性混合粉的混合反应，使得改性混合粉对粉煤灰进行改性，粉煤灰表面改性均匀，且通过天然橡胶、氧化锌、硫磺等橡胶制品的制成原料的反应，使得改性粉煤灰与橡胶的融合性，增强了与橡胶制品的结合力，增加了改性粉煤灰在橡胶中的填充量。环氧树脂与粉煤灰中二氧化硅表面的羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶制品补强用改性粉煤灰，其中，由重量份为100份的粉煤灰和5‑20份的改性混合粉混合得到；其中，所述改性混合粉由以下重量份的原料组成：硬脂酸10‑20、铝酸酯5‑10、石蜡5‑10、环氧树脂10‑20、硅烷偶联剂5‑10、天然橡胶粉末5‑10、氧化锌0.1‑0.2、硫磺0.05‑0.1以及硫化促进剂DM0.08‑0.12。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶制品补强用改性粉煤灰，其中，由重量份为100份的粉煤灰和5-20份的改性混合粉混合得到；其中，所述改性混合粉由以下重量份的原料组成：硬脂酸10-20、铝酸酯5-10、石蜡5-10、环氧树脂10-20、硅烷偶联剂5-10、天然橡胶粉末5-10、氧化锌0.1-0.2、硫磺0.05-0.1以及硫化促进剂DM0.08-0.12。2.如权利要求1所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰，其中，所述改性混合粉的目数为250-350目。3.一种如权利要求1或2所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法，其中，主要包括以下步骤：S1、将粉煤灰由反应釜的顶部开口加入反应釜内，所述反应釜内的过滤筛对粉煤灰进行筛分，得到按照粒度不同分布在所述反应釜内的多层筛分粉煤灰；S2、对各层的筛分粉煤灰进行称重；S3、将硬脂酸、铝酸酯、石蜡、环氧树脂、硅烷偶联剂、天然橡胶、氧化锌、硫磺和硫化促进剂分别进行粉碎，并过250-350目筛后，按照比例混合，得到改性混合粉；S4、根据S2得到的各层的筛分粉煤灰的重量以及粒度计算各层需要加入的改性混合粉的数量；S5、按照S4得到的各层需要加入的改性混合粉的数量分别向各层内加入S3得到的改性混合粉，得到预改性粉煤灰；S6、对所述反应釜的各层进行分别加热，并对各层的预改性粉煤灰持续搅拌30-60min，使所述预改性粉煤灰充分反应，得到第一改性粉煤灰；S7、S6得到的各层的所述第一改性粉煤灰冷却至室温，并混合后，即得所述改性粉煤灰。4.如权利要求3所述的橡胶制品补强用改性粉煤灰的制备方法，其中，S1中，所述过滤筛的网目为100-350目。5.如权利要求3所述的橡胶制品补强...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣广磊，
申请(专利权)人：荣广磊，
类型：发明
国别省市：河北,13