一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于橡胶领域，尤其涉及一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的复合材料由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。本发明专利技术采用包括氯化钙和有机硅季铵盐的复配絮凝剂对天然胶乳和白炭黑的混合物进行絮凝处理，可使天然胶乳瞬间絮凝，从而大大缩短天然胶乳絮凝凝固的周期，提升生产的连续化程度；同时可避免白炭黑在天然乳胶絮凝的过程中出现明显的沉降，保证凝固后胶料的各项物理性能。此外，复配絮凝剂的使用还可明显改善凝固后的胶料的物理性能，尤其是耐老化性能和抗硫化返原性能的提升尤为显著。

【技术实现步骤摘要】
一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于橡胶领域，尤其涉及一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
当前，我国正处在工业化加速推进的进程中，传统生产方式存在能源耗费过大、环境污染加剧等诸多问题，转变发展方式、创新发展路径迫在眉睫。对于橡胶工业而言，传动的混炼工艺亟待改进和升级。湿法混炼以其环境污染小、能耗低及填充剂分散效果好等优点，成为国内外橡胶加工领域的研究新趋势。橡胶的湿法混炼即在天然胶乳中混合白炭黑等填充剂，经絮凝、脱水、干燥制备复合材料的工艺过程。目前，传统的橡胶混炼厂在进行絮凝处理时所采用的絮凝剂多以甲酸、乙酸等酸类絮凝剂为主，絮凝处理得到的胶料耐老化性和抗硫化返原性较差。而且，酸絮凝还存在着凝固时间长、残留在胶料中的酸不易清洗等问题，导致复合材料的生产周期较长，造成人力、物力资源的浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的复合材料具有优异的耐老化性能和抗硫化返原性能，而且该复合材料在制备时的絮凝凝固耗时短，凝固后的胶料无需清洗即可进行后续处理。本专利技术提供了一种天然橡胶/白炭黑复合材料，由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。优选的，所述有机硅季铵盐的结构如式(I)所示：式(I)中，R1、R1'和R1″独立地选自甲氧基和/或乙氧基；R2为C12～C18的烷基。>优选的，所述有机硅季铵盐包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十三烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十五烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十七烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵和二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十二烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十三烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十四烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十五烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十六烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十七烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵和二甲基十八烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵中的一种或多种。优选的，以所述混合物中天然胶乳的干重为100phr计，所述白炭黑在所述混合物中的含量≤100phr，所述絮凝使用的氯化钙为1～10phr，所述絮凝使用的有机硅季铵盐为0.1～2phr。本专利技术提供了一种上述技术方案所述天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将天然胶乳、白炭黑和絮凝剂混合，得到絮凝胶；所述絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐；b)所述絮凝胶进行脱水和干燥，得到天然橡胶/白炭黑复合材料。优选的，所述步骤a)具体包括：a1)将天然胶乳、白炭黑和有机硅季铵盐混合，得到天然胶乳混合物；a2)将所述天然胶乳混合物与氯化钙混合，得到絮凝胶。优选的，步骤a1)中，所述混合在搅拌和/或超声震荡下进行。优选的，步骤a2)中，所述氯化钙以氯化钙水溶液的形式与所述天然胶乳混合物进行混合；所述氯化钙水溶液的浓度为0.5～0.9wt％。优选的，步骤a2)中，所述混合的方式为连续对流混合。本专利技术提供了一种橡胶制品，由原料混炼制成，所述原料包括上述技术方案所述的天然橡胶/白炭黑复合材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种天然橡胶/白炭黑复合材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的复合材料由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。本专利技术采用包括氯化钙和有机硅季铵盐的复配絮凝剂对天然胶乳和白炭黑的混合物进行絮凝处理，可使天然胶乳瞬间絮凝，从而大大缩短天然胶乳絮凝凝固的周期，提升生产的连续化程度，提高本专利技术提供的复合材料的生产效率。同时，絮凝凝固周期的缩短还能避免白炭黑在天然乳胶絮凝的过程中出现明显的沉降，从而保证白炭黑在絮凝胶中维持较高的分散水平，进而保证凝固后胶料的各项物理性能。而且凝固后的胶料中残留的絮凝剂有利于后续加工，因此可省去洗胶步骤，进一步提高本专利技术提供的复合材料的生产效率。此外，复配絮凝剂的使用还可明显改善凝固后的胶料的物理性能，尤其是耐老化性能和抗硫化返原性能的提升尤为显著，从而可使本专利技术提供的复合材料在耐老化、抗硫化返原性等物理性能上取得更为优异的表现。另外，由于凝固后的胶料具有较好的耐老化性能，因此其在后续干燥处理时可耐受更高的干燥温度，从而大大缩短干燥的时间，进一步提高本专利技术提供的复合材料的生产效率。在本专利技术的优选技术方案中，在超声震荡下进行天然胶乳和白炭黑的混合，可实现白炭黑在胶乳中的不稳定的微观分散，再配合复配絮凝剂作用下的瞬间絮凝，可进一步提升白炭黑在絮凝胶中的分散水平，提高胶料的各项物理性能。实验结果表明，本专利技术提供的天然橡胶/白炭黑复合材料具有优异的物理性能，尤其是耐老化性能和抗硫化返原性能表现显著；该复合材料的生产周期短，适用于工业化的连续化生产。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种天然橡胶/白炭黑复合材料，由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。本专利技术提供的复合材料由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成。其中，所述混合物中天然胶乳的固含量优选为18～25wt％，具体可为18wt％、18.5wt％、19wt％、19.5wt％、20wt％、20.5wt％、21wt％、21.5wt％、22wt％、22.5wt％、23wt％、23.5wt％、24wt％、24.5wt％或25wt％；以所述天然胶乳的干重为100phr计，所述白炭黑在所述混合物中的含量优选≤100phr，具体可为1phr、5phr、10phr、15phr、20phr、25phr、30phr、35phr、40phr、45phr、50phr、55phr、60phr、65phr、70phr、75phr、80phr、85phr、90phr、95phr或100phr。在本专利技术提供的一个实施例中，所述混合物的来源如下：将的田间新鲜天然胶乳或浓缩天然胶乳与白炭黑混合并稀释，得到本专利技术使用的混合物。在本专利技术中，所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。其中，所述有机硅季铵盐的结构优选如式(I)所示：式(I)中，R1、R1'和R1″独立地选自甲氧基和/或乙氧基；R2为C12～C18的烷基，具体可为十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然橡胶/白炭黑复合材料，由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然橡胶/白炭黑复合材料，由含有天然胶乳和白炭黑的混合物经过絮凝、脱水和干燥后制成；所述絮凝使用的絮凝剂包括氯化钙和有机硅季铵盐。


2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述有机硅季铵盐的结构如式(I)所示：



式(I)中，R1、R1'和R1”独立地选自甲氧基和/或乙氧基；R2为C12～C18的烷基。


3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述有机硅季铵盐包括二甲基十二烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十三烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十四烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十五烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十六烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十七烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵和二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十二烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十三烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十四烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十五烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十六烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、二甲基十七烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵和二甲基十八烷基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱业胜，朱光苗，李延珍，
申请(专利权)人：北京万向新元科技股份有限公司，青岛创智恒业新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11