一种喷涂改性填料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种喷涂改性填料的制备方法，循环将多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液喷涂于填料表面，干燥并研磨后得到喷涂改性填料；本发明专利技术还公开了一种采用上述方法得到的喷涂改性填料；本发明专利技术还公开了上述喷涂改性填料的应用，首先将橡胶和配位金属盐预混合，得到预混物；然后在预混物种加入喷涂改性填料，实现对橡胶的补强。本发明专利技术方法简单、制备快速，制备的橡胶具有良好的力学性能，适合作为高性能的橡胶材料使用。的橡胶材料使用。的橡胶材料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种喷涂改性填料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于橡胶材料加工领域，涉及一种喷涂改性填料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]橡胶作为一种重要的工业材料，在密封件、减震器和轮胎等产品中有重要的用途。但是纯橡胶需要补强才能满足这些应用，因此补强技术一直是橡胶类材料的研究重点。填料补强技术是最简单和常用的橡胶补强方法，是将填料以一定的混合工艺填充到橡胶中获得高强度橡胶的方法。常用的橡胶补强剂包括炭黑、白炭黑、石墨烯、碳纳米管、高岭土和蒙脱土等。由于部分填料为矿物质等来源，价格较低，甚至降低了橡胶的成本。在机理上，当橡胶材料受到外力作用时，分散良好的填料可有效约束橡胶分子的链滑移，实现橡胶的力学强韧化。但是由于填料尺寸小，具有高的比表面积，因此过量的纳米填料在橡胶中容易团聚，造成补强效率下降和加工困难。在另一方面，填料/橡胶的界面性能对其补强能力同样有重要影响。构建强的填料/橡胶界面可以有效传递应力，提高补强效果。因此填料/橡胶的界面设计技术也成为了橡胶补强技术的发展重点之一。
[0003]为了提高填料/橡胶界面作用，主要两种方法被使用：(1)在橡胶主链增加活性基团，基团可与填料表面发生强作用，提高界面性能；(2)填料表面改性，增加橡胶和填料的相容性，提高填料表面与橡胶的作用。通常方法(1)需要对橡胶进行功能基团改性，造成了明显的合成难度，而且往往改性后对橡胶的原有性能有所改变，且使用了大量的化学物质，带来二次污染，因此并不是一种理想的使用方法。而方法(2)相对简单，对填料本体没有明显的影响，而且可用技术较多，易形成工业化方法，是目前主要的界面改性方法。如偶联剂技术，在白炭黑等填料表面通过硅烷偶联剂的处理，可提高橡胶/填料界面强度，从而实现补强。但偶联剂作为界面改性剂，其界面强度相对较弱，因此也有大量研究者开发了更多的界面改性剂。一些研究已经表明，界面改性剂受橡胶基体影响较大。有些改性剂只适合极性橡胶，对非极性橡胶体系则有较大的不利影响。反之亦然。而且在改性过程，同样使用了大量的化学物质，带来的新的污染。因此开拓环境友好，适应更多橡胶体系的填料改性技术是一个亟待发展的领域。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种喷涂改性填料、制备方法及应用，解决了传统界面改性剂选择性强的技术问题，进一步解决了填料改性过程会导致污染的技术问题，本专利技术方法简单、制备快速，制备的橡胶具有良好的力学性能，适合作为高性能的橡胶材料使用。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种喷涂改性填料的制备方法，包括：
[0007]S1配制多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液；
[0008]S2将填料进行铺层，得到铺层填料；
[0009]S3将多酚类化合物溶液喷涂于铺层填料表面并进行干燥；
[0010]S4将配位金属盐溶液喷涂于步骤S2所得产物表面并进行干燥；
[0011]S5重复步骤S3～S4后，对将所得产物干燥至恒重；
[0012]S6将步骤S5所得产物研磨后得到喷涂改性填料。
[0013]进一步的，用于配制多酚类化合物溶液的多酚类化合物包括单宁类化合物、酚酸类化合物或多巴胺类化合物中的一种以上；
[0014]多酚类化合物溶液中的溶剂为水、醇类、丙酮或乙醚中的至少一种。
[0015]进一步的，用于配制配位金属盐溶液的配位金属盐包括Cu的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Fe的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Al的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zr的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，或Sn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐中的至少一种；
[0016]配位金属盐溶液中的溶剂为水、醇类、丙酮或乙醚中的至少一种。
[0017]进一步的，步骤S2中，铺层填料的厚度不超过5mm；
[0018]步骤S5中，重复步骤S3～S4不少于10次。
[0019]进一步的，多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液的浓度≤10mg/mL；
[0020]多酚类化合物溶液的浓度与配位金属盐溶液的浓度之比为0.1
‑
10。
[0021]进一步的，利用喷涂传送装置实现步骤S3和S4；
[0022]喷涂传送装置包括依次设置的第一喷涂装置、第一烘干装置、第二喷涂装置和第二烘干装置，以及分段式传送带，各喷涂装置及烘干装置下方的各段传送带相互独立；多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液分别装入第一喷涂装置和第二喷涂装置；第一烘干装置和第二烘干装置为红外烘干装置或电加热烘干装置；
[0023]铺层填料置于传送带上，步骤S3和S4中，传送带带动铺层填料依次到达第一喷涂装置、第一烘干装置、第二喷涂装置和第二烘干装置后完成一次步骤S3～S4的重复。
[0024]喷涂传送装置的数量≥1，传送带带动铺层填料完成一次步骤S3～S4的重复后返回本喷涂传送装置的第一喷涂装置再次循环，或进入下一级喷涂传送装置的第一喷涂装置，再依次到达下一级喷涂传送装置的第一烘干装置、第二喷涂装置和第二烘干装置。
[0025]进一步的，第一喷涂装置和第二喷涂装置的喷射角度为垂直喷射，喷射距离≥10cm；
[0026]第一烘干装置和第二烘干装置的温度分别为高于多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液沸点10℃以上的温度；
[0027]进一步的，传送带表面喷涂四氟乙烯或包裹玻璃纤维布，目的是防止传送带表面的金属被多酚类物质反应，起到隔离和耐高温烘烤的目的。
[0028]进一步的，第一喷涂装置和第二喷涂装置下的传送带速度不大于0.5m/min；第一烘干装置和第二烘干装置下的传送带速度不大于1m/min；传送带的台阶高度不大于15cm。
[0029]一种喷涂改性填料，采用上述喷涂改性填料的制备方法得到。
[0030]一种喷涂改性填料的应用，包括：
[0031]将质量份比不超过1:10的配位金属盐和橡胶预混合，得到预混物；
[0032]在预混物中加入喷涂改性填料，实现对橡胶的补强。
[0033]进一步的，将橡胶和配位金属盐预混合的方法为：
[0034]利用共溶剂，将橡胶和配位金属盐混合后干燥至溶剂排除；
[0035]或，在混炼设备上将配位金属盐直接加入到橡胶中进行混炼；其中配位金属盐可以配成1g/ml浓溶液后滴加或以粉末形式加入。
[0036]进一步的，配位金属盐包括Cu的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Fe的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Al的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zr的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，或Sn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐中的至少一种。
[0037]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0038](1)本专利技术创造性的提出一种喷涂改性填料的制备方法，基于具有环境友好特点的多酚类化合物，避免了污染性化学物质的使用，对于开拓环境友好的改性填料具有深远意义；
[0039](2)本专利技术制备方法中，利用多酚类物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，包括：S1配制多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液；S2将填料进行铺层，得到铺层填料；S3将多酚类化合物溶液喷涂于铺层填料表面并进行干燥；S4将配位金属盐溶液喷涂于步骤S2所得产物表面并进行干燥；S5重复步骤S3～S4后，对将所得产物干燥至恒重；S6将步骤S5所得产物研磨后得到喷涂改性填料。2.根据权利要求1所述的一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，用于配制多酚类化合物溶液的多酚类化合物包括单宁类化合物、酚酸类化合物或多巴胺类化合物中的一种以上；多酚类化合物溶液中的溶剂为水、醇类、丙酮或乙醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，用于配制配位金属盐溶液的配位金属盐包括Cu的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Fe的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Al的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zr的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，Zn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐，或Sn的硫酸盐、硝酸盐或卤化盐中的至少一种；配位金属盐溶液中的溶剂为水、醇类、丙酮或乙醚中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，铺层填料的厚度不超过5mm；步骤S5中，重复步骤S3～S4不少于10次。5.根据权利要求1所述的一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，多酚类化合物溶液和配位金属盐溶液的浓度≤10mg/mL；多酚类化合物溶液的浓度与配位金属盐溶液的浓度之比为0.1～10。6.根据权利要求1所述的一种喷涂改性填料的制备方法，其特征在于，利用喷涂传送装置实现步骤S3和S4；喷涂传送装置包括依次设置的第一喷涂装置、第一烘干装置、第二喷涂装置和第二烘干装置，以及分段式传送带，各喷涂装置及烘干装置下方的各段传送带相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继华，王昊，皂伟涛，梁鼒，刘小艳，白湘云，吴福迪，孙妮娟，焦子洋，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，
类型：发明
国别省市：