一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法。其包括以下步骤：将丁基橡胶溶解于脂肪类溶剂中，得到胶液；另取两份同种脂肪类溶剂，将黏土、黏土分散剂、表面活性剂加入一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料A；将橡胶油、炭黑、炭黑分散剂加入另一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料B；将浆料A、浆料B加入胶液中混合后，脱除脂肪类溶剂，得到胶团；对胶团进行真空干燥和开炼脱挥处理，得到功能化混炼母胶。本申请中，将黏土预膨化的高分散黏土浆料、橡胶油包覆炭黑的高分散炭黑浆料与胶液湿法搅拌共混，能够改善黏土、炭黑和橡胶油在丁基橡胶中的分散情况，以提高复合材料的气密性。密性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶
，尤其涉及一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法。

技术介绍

[0002]丁基橡胶（包括卤化丁基橡胶）具有优异的气密性，是轮胎生产中不可替代的保气性材料，我国每年丁基橡胶的使用量高达到了28万吨，生产含有丁基橡胶的内外胎、水胎、硫化胶囊等橡胶制品。这些应用于轮胎等气密行业的丁基橡胶，气体阻隔是性能的关键评价指标之一。丁基橡胶的气体阻隔性能与橡胶产品的气密性密切相关，直接影响轮胎等产品的质量及后续使用安全性能，因此如何进一步提高气体阻隔性能是丁基橡胶应用领域的重点研发方向之一。开发提高丁基橡胶质量的新工艺，需要兼顾绿色环保，解决传统橡胶加工混炼过程中的高能耗和环境污染的问题，这也是绿色制造工艺的发展需求。
[0003]研究发现，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的一个重要优势是其气体阻隔性能较原材料有较大的提高，国内外有利用丁基橡胶、层状硅酸盐制备具有高气体阻隔性复合材料的相关报道，其是将片层的材料以纳米尺寸均匀地分散在(卤化)丁基橡胶中，填料和基体胶的气密性优势可以相得益彰，从而能够得到一种气密性优异，综合性能好的纳米复合材料。层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料的成功制备为目前橡胶不能兼顾气密性和其他性能提供了一种解决方案。然而，现有技术中，多是将上述材料进行简单的干法混炼，干法混炼过程中存在粉尘问题，容易污染环境，同时干法混炼过程中，材料容易发生团聚、分散效果不好，使得制得产品的气密性实际效果依旧不佳。
[0004]比如公开号为CN101381488A的专利文件公开的这样一种具有补强和阻隔双重性能的高岭土/橡胶纳米复合材料，其是将高岭土先进行有机改性造粒后再以干法混炼制备高岭土/橡胶纳米复合材料，其中，干法混炼下高岭土的分散效果不好，同时在混炼过程中易导致橡胶分子链断裂，造成过炼，使得制品的补强和阻隔性能提升不明显。再比如公开号为CN107540963A的专利文件公开的这样一种轮胎气密层复合材料及其制备方法，其是通过常规混炼方法将纳米黏土以配方小料混到橡胶中，纳米黏土并没有做任何处理，由于纳米黏土很难分散，因此对提高气密层的气密性效果不佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决上述问题，提供一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法。
[0006]本专利技术解决问题的技术方案是，提供一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法，包括以下步骤：a.将丁基橡胶溶解于脂肪类溶剂中，得到胶液；b. 另取两份与步骤a中所述脂肪类溶剂同种的脂肪类溶剂，将黏土、黏土分散剂、表面活性剂加入其中一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料A；将橡胶油、炭黑、炭黑分散剂加入另一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料B；
c.将浆料A、浆料B加入胶液中搅拌混合后，脱除脂肪类溶剂，得到胶团；d.对胶团进行真空干燥和开炼脱挥处理，得到功能化混炼母胶。
[0007]黏土是一种重要的矿物原料，是颗粒非常小的（<2
µ
m）可塑的硅酸铝盐，其中除了铝外，还包含少量镁、铁、钠、钾和钙。炭黑是一种无定形碳，表面积非常大，炭黑表面含有很强的极性基团，基体极性大。由于极性基团与金属有很好的附着力，因此在将黏土和炭黑共同分散时，两者之间会发生聚集，导致分散效果较差。而如果这些填料在橡胶中聚集、分散不均匀，会导致橡胶中存在较宽地、可供气体分子扩散的路径，直接影响了橡胶的气密性。
[0008]本申请中，通过脂肪类溶剂将橡胶、黏土、炭黑和橡胶油分别分散后再混合，可以使得黏土和炭黑分别分散均匀。同时将炭黑和橡胶油一起分散，能够在炭黑分散微粒表面包覆一层橡胶油，不仅避免在后续将浆料A和浆料B混合时，黏土和炭黑再次吸附团聚，使得黏土和炭黑均匀地分散在橡胶中，橡胶油也能促进炭黑更好地分散在橡胶中。
[0009]同时，本申请中通过湿法球磨的方式，不仅能够加强黏土在浆液中的分散效果，而且还能使得黏土得到预膨胀，形成尺寸均匀、层片结构分散的纳米级片层，这种纳米级片层在后续均匀分散在橡胶中，使得制得的橡胶在使用过程中，会使得气体小分子在橡胶基体中的扩散运动必须绕过这些片层，纳米片状粒子增大了气体分子的扩散路径，增加了气体分子在聚合物基体中扩散的有效途径，提高了橡胶基体对气体的阻隔性能。同时，炭黑和橡胶油也通过湿法球磨的方式混合分散在脂肪类溶剂中，同样能够提高炭黑的分散效果，并通过球磨的方式实现橡胶油对炭黑的包覆。
[0010]作为本专利技术的优选，所述脂肪类溶剂优选用己烷。
[0011]橡胶的门尼粘度值与其可塑性是密切相关的，粘度值高，表面橡胶分子量大，可塑性差；反之则说明橡胶分子量小，可塑性好。通过合理控制橡胶的门尼粘度值，能够进一步保障黏土、炭黑和橡胶油在橡胶中的分散效果。因此，作为本专利技术的优选，步骤a中，选用门尼粘度为46
‑
56的丁基橡胶、门尼粘度为30
‑
34或42
‑
50的卤化丁基橡胶中的一种或几种。
[0012]作为本专利技术的优选，步骤a中，所述胶液的浓度为5
‑
40%。
[0013]作为本专利技术的优选，步骤a中，溶解时的搅拌速度控制在50
‑
500r/min，温度控制在20
‑
60℃。
[0014]作为本专利技术的优选，步骤b中，按照质量份，所述浆料A中，黏土、黏土分散剂、表面活性剂的混合质量比为100：（0.8
‑
1.2）：（0.8
‑
1.2）。
[0015]作为本专利技术的优选，所述黏土分散剂选用六偏磷酸纳、硅酸纳、聚丙烯酰钠中的一种或几种。优选地，选用聚丙烯酰钠。聚丙烯酰钠是一种线状、可溶性的高分子化合物，其分子链上的羧基由于静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，这些活性点可以吸附在黏土粒子上，从而带领黏土粒子均匀地分散在脂肪类溶剂中。
[0016]作为本专利技术的优选，所述表面活性剂选用硅烷偶联剂、液体石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙中的一种或几种。优选地，选用硬脂酸钙。
[0017]作为本专利技术的优选，步骤b中，按照质量份，所述浆料B中，橡胶油、炭黑、炭黑分散剂的混合质量比为1：（5
‑
20）：（0.25
‑
10）。
[0018]作为本专利技术的优选，所述炭黑分散剂选用阴离子表面活性剂。优选地，选用聚丙烯酰胺。
[0019]作为本专利技术的优选，步骤b中，湿法球磨的固液比均为（1
‑
4）：1。
[0020]作为本专利技术的优选，步骤b中，湿法球磨处理均为在1000
‑
3000r/min的转速下球磨0.5
‑
10h。
[0021]作为本专利技术的优选，步骤c中，于30
‑
70℃、100
‑
600r/min下，将浆料A、浆料B和胶液混合5
‑
8h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a.将丁基橡胶溶解于脂肪类溶剂中，得到胶液；b.另取两份与步骤a中所述脂肪类溶剂同种的脂肪类溶剂，将黏土、黏土分散剂、表面活性剂加入其中一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料A；将橡胶油、炭黑、炭黑分散剂加入另一份脂肪类溶剂中，并进行湿法球磨处理，得到浆料B；c.将浆料A、浆料B加入胶液中搅拌混合后，脱除脂肪类溶剂，得到胶团；d.对胶团进行真空干燥和开炼脱挥处理，得到功能化混炼母胶。2.根据权利要求1所述的一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法，其特征在于：步骤b中，湿法球磨处理均为在1000
‑
3000r/min的转速下球磨0.5
‑
10h。3.根据权利要求1所述的一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法，其特征在于：步骤c中，于30
‑
70℃、100
‑
600r/min下，将浆料A、浆料B和胶液混合5
‑
8h。4.根据权利要求1所述的一种提高橡胶气密性的功能混炼母胶的制备方法，其特征在于：步骤d中，真空干燥温度60
‑
80℃；开炼脱挥时，开炼机的辊温为110
‑
120℃，辊距...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙清，谭刚，张阳，贾翔宇，李付姣，叶媛园，任纪文，
申请(专利权)人：浙江信汇新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：