一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于改性橡胶材料技术领域，特别涉及一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶及其制备方法，一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，由基础胶乳、有机硅乳液、磷脂类化合物、碱性酶制剂、炭黑填料、硅烷偶联剂、消泡剂、扩散剂和助剂采用湿法混练技术制备而成。有效提高了基础胶乳、炭黑填料和助剂等物质之间的结合效果，并提高了炭黑填料、助剂等物质在基础胶乳中的分散级，从而达到了良好的分散效果，成品具有高耐磨性、较高的拉伸强度、较好的耐热性和较高的回弹性，使用寿命长，综合性能显著；并提供了该有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶的制备方法，整体的制备过程绿色环保，且能耗低。

Wet abrasion resistant rubber modified by silicone emulsion and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶及其制备方法
本专利技术属于改性橡胶材料
，特别涉及一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶及其制备方法。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，橡胶制品的需求越来越大，近几十年以来，湿法混炼橡胶技术受到橡胶产业界的广泛关注。然而，以湿法技术制造的橡胶材料，仍存在综合品质不够好的缺点，橡胶材料的耐磨性能和寿命仍无法满足某些工业生产的需要。例如，某些轮胎、传送带、履带，渣浆输送设备等领域使用的橡胶材料，对耐磨性能提出了较高要求，现有的湿法混炼技术普遍存在如下特点：1、补强剂等助剂，与橡胶分子的界面结合作用不强，分散程度低；2、白炭黑/天然橡胶湿法混炼胶，硬度比较高，加工困难，与炭黑/天然橡胶湿法混炼胶相比，耐磨性较低；3、湿法混炼配方中的潜在改性剂有待发掘。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，有效提高了基础胶乳、炭黑填料和助剂等物质之间的结合效果，并提高了炭黑填料、助剂等物质在基础胶乳中的分散级，从而达到了良好的分散效果，成品具有高耐磨性、较高的拉伸强度、较好的耐热性和较高的回弹性，使用寿命长，综合性能显著；并提供了该有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶的制备方法，制备过程中，由于有机硅乳液本身具有诸多优异的性能，与橡胶分子和硫化体系之间形成了良好的相容性，具有很多的反应位点，有效改善了成品的综合品质，整体的制备过程绿色环保，且能耗低。本专利技术采用以下技术方案来实现：一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，以重量份计，由如下原料制成：所述基础胶乳为天然橡胶胶乳，所述天然橡胶胶乳的固含量为58-62％，优选的，所述天然橡胶胶乳的固含量为50％；所述炭黑填料由白炭黑和炭黑组成，所述炭黑填料中，所述白炭黑和炭黑的重量比为5-7：1；优选的，所述白炭黑和炭黑的重量比为6：1；以重量份计，所述助剂由如下原料组成：硫磺1-2份促进剂2-3份防老剂1-3份虽然，上述原料中没有写明水，但是本领域人员公知，在湿法混练过程中，一般会使用水这一溶剂，在制备的过程中按需加入适量的水；优选的，本专利技术中，所述的适量水，是指按重量份计，水的使用量为150-300份；优选为200份；术语“助剂”，仅为了便于描述原料中需要添加的物质，没有指示或者暗示所包含成分本身的性质，因此不能理解为对本专利技术的限制。作为一种改进的方案，以重量份计，所述基础胶乳中还添加有合成橡胶胶乳0.01-60份，所述合成橡胶胶乳的固含量为48-52％，优选的，所述合成橡胶胶乳的固含量为50％；作为进一步改进的方案，在所述基础胶乳中同时含有天然橡胶胶乳和合成橡胶胶乳的情况下，所述合成橡胶胶乳占基础胶乳总重量的15％-25％，优选的，所述合成橡胶胶乳占基础胶乳总重量的20％。作为一种改进的方案，以重量份计，所述助剂中还添加有0.01-10份氧化锌。氧化锌的加入，能够加快硫化速度、提高硫化交联度。并对噻唑类、次磺酰胺类、胍类、秋兰姆类促进剂有活化作用。作为一种改进的方案，以重量份计，所述助剂中还添加有0.01-10份补强剂。一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶的制备方法，包括如下步骤：S1、配置混合液，包括配置胶乳混合液和配置助剂混合液配置胶乳混合液的操作为：按配方比例，向基础胶乳中加入碱性酶制剂混合均匀后，加入磷脂类化合物混合均匀；作为优选的方案，向所述基础胶乳中加入碱性酶制剂混合均匀的操作条件是：在20-30℃条件下，以150-300rpm的速率搅拌混合均匀，搅拌时间为5-20min；优选的，在23-27℃条件下，以180-220rpm的速率搅拌混合均匀，搅拌时间为10-15min；特别的，在25℃条件下，以200rpm的速率搅拌混合均匀，搅拌时间为10-15min；作为优选的方案，所述加入磷脂类化合物混合均匀的操作条件是：在20-30℃条件下，以300-400rpm速率搅拌混合均匀，搅拌时间为5-20min；优选的，在23-27℃条件下，以330-370rpm速率搅拌混合均匀，搅拌时间为10-15min；特别的，在25℃条件下，以350rpm速率搅拌混合均匀，搅拌时间为10-15min；特别指出，本专利技术中，所述碱性酶制剂含量的选择、处理时间的选择均具有特异性，当碱性酶制剂的添加量过高，和/或，处理时间过长时，都会影响后续的硫化交联过程，导致基础胶乳在硫化反应中的反应活性位点降低，硫化胶性能下降。配置助剂混合液的操作为：按配方比例，将白炭黑、炭黑与水混合均匀后，加入硅烷偶联剂进行表面活性处理，无顺序限制地加入助剂混合研磨至粒径小于0.1μm后，加入分散剂混合均匀；作为一种基础的方案，所述助剂由硫磺、促进剂和防老剂组成；作为一种改进的方案，所述助剂由硫磺、促进剂、防老剂和氧化锌组成；作为另一种改进的方案，所述助剂由硫磺、促进剂、防老剂和补强剂组成；作为又进一步改进的方案，所述助剂由硫磺、促进剂、防老剂、氧化锌和补强剂组成；S2、制成有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，具体操作为：将配置好的胶乳混合液与助剂混合液混合后，加入有机硅乳液、消泡剂和扩散剂，搅拌混合均匀后，倒入模具中干燥成型，硫化制得成品有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶；作为优选的方案，加入有机硅乳液、消泡剂和扩散剂，搅拌混合是利用高速搅拌装置以1200-2400rpm速率进行搅拌混合；优选的，加入有机硅乳液、消泡剂和扩散剂，搅拌混合是利用高速搅拌装置以1800-2200rpm速率进行搅拌混合；特别的，加入有机硅乳液、消泡剂和扩散剂，搅拌混合是利用高速搅拌装置以2000rpm速率进行搅拌混合。在本专利技术中，所述有机硅乳液优选为市售的美国道康宁MEM-0949、MEM-0349、MEM-0381、MEM-8030、HV-495、MEM-0075、美国道康宁PMX-9040、KF-995、聚二甲基硅烷DM-350、AM-F乳液、SHE-079、DEL-076AB、SH-023-4、SH-023-7、佰丽安QBL-011、有机硅W61、硅丙乳液BLJ-998AD、日本信越KF-9701、KF-9701、AE-504、BYK-333、环氧改性有机硅乳液SI-301、美国DC-111、DC-190、UltratexFSA、复合离子型FS羟基硅乳、日本日华SiliconeEP-1000、EP-100、EPN-852、PSI乳液、美国的Ucarsil-EPS、MEPS、CGF、GWA-2、GWC-ON、PHMS/BA复合聚合物乳液中的任意一种，显然，也可以采用自己配置的有机硅乳液直接使用，例如自制有机硅乳液BF-01或自制有机硅乳液BF-02中的任意一种。有机硅乳液中的含有的有机硅类化合物，具有诸多优异的性能，例如较高的耐磨性、耐高温性和耐候性，其Si-C、Si-O-Si骨架连接有机基团，键能比较大，结构比较稳定。本专利技术中，所述自制有机硅乳液BF-01采用如下方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，以重量份计，由如下原料制成：/n

【技术特征摘要】
1.一种有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，以重量份计，由如下原料制成：



所述基础胶乳为天然橡胶胶乳，所述天然橡胶胶乳的固含量为58-62％，所述炭黑填料由白炭黑和炭黑组成，所述炭黑填料中，所述白炭黑和炭黑的重量比为5-7：1；
以重量份计，所述助剂由如下原料组成：
硫磺1-2份
促进剂2-3份
防老剂1-3份。


2.根据权利要求1所述的有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，所述有机硅乳液为市售的美国道康宁MEM-0949、MEM-0349、MEM-0381、MEM-8030、HV-495、MEM-0075、美国道康宁PMX-9040、KF-995、聚二甲基硅烷DM-350、AM-F乳液、SHE-079、DEL-076AB、SH-023-4、SH-023-7、佰丽安QBL-011、有机硅W61、硅丙乳液BLJ-998AD、日本信越KF-9701、KF-9701、AE-504、BYK-333、环氧改性有机硅乳液SI-301、美国DC-111、DC-190、UltratexFSA、复合离子型FS羟基硅乳、日本日华SiliconeEP-1000、EP-100、EPN-852、PSI乳液、美国的Ucarsil-EPS、MEPS、CGF、GWA-2、GWC-ON、PHMS/BA复合聚合物乳液、自制有机硅乳液BF-01或自制有机硅乳液BF-02中的任意一种。


3.根据权利要求2所述的有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，所述自制有机硅乳液BF-01采用如下方法制成：
S1、将任意添加顺序的烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠和去离子水加入到聚合反应釜中，搅拌分散15min预乳化；
S2、向聚合反应釜中加入四甲基二氢基二硅氧烷和四甲基二乙烯基二氧硅烷后，再加入引发剂盐酸，在80℃下反应3-5小时，用氨水调节pH至6-7，制得所述自制有机硅乳液BF-01；
其中，按重量份计，各成分的添加量为：2.8-3.2份烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、1.8-2.2份十二烷基磺酸钠、55-65份去离子水、27-33份四甲基二氢基二硅氧烷、13-17份四甲基二乙烯基二氧硅烷和1.8-2.2份盐酸。


4.根据权利要求2所述的有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，所述自制有机硅乳液BF-02采用如下方法制成：
S1、将任意添加顺序的异构十三醇聚氧乙烯醚-1308、十二烷基磺酸钠和去离子水加入到聚合反应釜中，搅拌分散15min预乳化；
S2、向聚合反应釜中加入γ-甲丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷后，再加入引发剂过硫酸钾，在75-80℃下下反应3-5小时，用氨水调节pH6-7，制得所述自制有机硅乳液BF-02；
其中，按重量份计，各成分的添加量为：2.8-3.2份异构十三醇聚氧乙烯醚-1308、0.9-1.1份十二烷基磺酸钠、55-65份去离子水、18-22份γ-甲丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、18-22份乙烯基三甲氧基硅烷和1.8-2.2份过硫酸钾。


5.根据权利要求1所述的有机硅乳液改性的湿法耐磨橡胶，其特征在于，
所述磷脂类化合物为工业级大豆卵磷脂、脑磷脂、氢化卵磷脂乳化剂PL-30、大豆浓缩磷脂FHG-C、磷脂酰丝氨酸PS粉、十六烷基磷酸酯钾或二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺中的一种或几种的组合；
所述碱性酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：暴峰，王众，郭红艳，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42