制备具有弹性体和填料的配混物的方法技术

本文公开的是制备复合材料的方法。在一个方面中，所述方法包括：(a)向具有一个或多个转子的混合器装载：(i)至少液体母料，该液体母料包含分散在至少一种弹性体中的第一填料，和(ii)湿填料，该湿填料包含第二填料和液体；(b)在一个或多个混合步骤中，将所述至少液体母料和湿填料混合以形成混合物；和(c)从所述混合器排放包含以至少20phr的总负载分散在所述至少一种弹性体中的所述第一和第二填料的复合材料，其中所述复合材料具有基于所述复合材料的总重量计不超过10重量％的液体含量。的总重量计不超过10重量％的液体含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备具有弹性体和填料的配混物的方法


[0001]本文公开了从液体母料和湿填料制造复合材料和所得硫化产品(vulcanizates，硫化橡胶)的方法。

技术介绍

[0002]在橡胶工业中一直期望开发将填料分散在弹性体中的方法，并且尤其期望开发可在填料分散品质、时间、精力和/或成本方面有效地实现的方法。
[0003]许多具有商业意义的产品由弹性体组合物形成，在所述弹性体组合物中将增强填料分散在各种合成弹性体、天然橡胶或弹性体共混物中的任何一种中。例如，炭黑和二氧化硅被广泛用于增强天然橡胶和其他弹性体。通常生产母料，即增强填料、弹性体和各种任选的添加剂(例如增量油)的预混合物。然后将这样的母料与加工和固化添加剂配混，并且在固化后生成许多具有商业意义的产品。这样的产品包括，例如，用于车辆的充气和非充气或实心轮胎，包括胎面部分(包括冠部(cap，行驶面)和底座)、底胎面、气密层、侧壁、钢丝表面层(衬线包层，wire skim)、胎体(carcass)以及其他。其他产品包括，例如，发动机支架、衬套、传送带、挡风玻璃刮水器、用于航空航天和海洋设备的橡胶组件、车辆轨道(track，履带)元件、密封件、衬里、垫圈、轮、保险杠、防振系统和诸如此类。
[0004]增强填料在橡胶配混物中的良好分散已被认为是实现机械强度以及一致的弹性体复合材料和橡胶配混物性能的一个因素。已经投入了大量精力以开发改进分散品质的方法，并且已经提供了各种解决方案来应对该挑战。例如，更强烈的混合可改进增强填料分散，但可使填料分散到其中的弹性体降解(degrade，降级，削弱)。这在天然橡胶的情况下是尤其成问题的，天然橡胶极易发生机械/热降解，尤其是在干混合条件下。
[0005]因此，需要开发将各种填料并入到固体弹性体中的方法，以从弹性体复合材料母料实现可接受的和/或增强的弹性体复合材料分散品质和功能，这可转化为相应的硫化橡胶配混物和橡胶制品中的可接受的或增强的性质。

技术实现思路

[0006]本文公开的是制备复合材料的方法。在一个方面中，所述方法包括：
[0007](a)向具有一个或多个转子的混合器装载：(i)至少液体母料，该液体母料包含分散在至少一种弹性体中的第一填料，和(ii)湿填料，该湿填料包含第二填料和以基于湿填料的总重量计范围为15重量％至65重量％的量存在的液体；
[0008](b)在一个或多个混合步骤中，将至少液体母料和湿填料混合以形成混合物，其中，在所述混合步骤的至少一个中，在通过至少一个温度控制手段控制的混合器温度下进行所述混合，和通过蒸发从混合物移除液体的至少一部分；和
[0009](c)从混合器排放包含以至少20phr的总负载分散在至少一种弹性体中的第一和第二填料的复合材料，其中所述复合材料具有基于所述复合材料的总重量计不超过10重量％的液体含量。
[0010]关于本文公开的任何方面或方法或实施方案，在适用的情况下，所述方法可进一步包含以下实施方案中的任何一个或多个：其中，在步骤(b)和任选地在步骤(a)中，将至少一个温度控制手段设定为65℃或更高的温度Tz，例如，范围为65℃至100℃的TCU温度；在步骤(c)中排放的复合材料中不存在一种或多种橡胶化学品；湿填料具有以范围为30重量％至65重量％的量存在的液体。
[0011]关于本文公开的任何方面或方法或实施方案，在适用的情况下，所述方法可进一步包含以下实施方案中的任何一个或多个：所述至少一种弹性体选自天然橡胶、官能化天然橡胶、苯乙烯
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丁二烯橡胶、官能化苯乙烯
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丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、官能化聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、乙烯
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丙烯橡胶、基于异丁烯的弹性体、聚氯丁二烯橡胶、腈橡胶、氢化腈橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯弹性体、含氟弹性体、全氟弹性体、硅酮弹性体以及其共混物；所述装载进一步包括向混合器装载至少一种另外的弹性体；所述至少一种另外的弹性体不同于液体母料的所述至少一种弹性体，以形成包含弹性体共混物的复合材料；液体母料的所述至少一种弹性体是天然橡胶，而所述至少一种另外的弹性体选自聚丁二烯和苯乙烯
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丁二烯橡胶。
[0012]关于本文公开的任何方面或方法或实施方案，在适用的情况下，所述方法可进一步包含以下实施方案中的任何一个或多个：填料包含选自以下的至少一种材料：碳质材料，炭黑，二氧化硅，纳米纤维素，木质素，粘土，纳米粘土，金属氧化物，金属碳酸盐，热解碳，再生碳，石墨烯，氧化石墨烯，还原氧化石墨烯，碳纳米管，其组合，以及其经包覆和处理的材料；填料包含选自炭黑、二氧化硅和经硅处理的炭黑的至少一种材料；填料包含炭黑；湿填料包含从未干燥的炭黑；湿填料包含已经重新润湿的干炭黑；填料包含二氧化硅；湿填料包含从未干燥的二氧化硅；其中填料包含二氧化硅，所述方法进一步包括向混合器装载偶联剂。
具体实施方式
[0013]本文公开的是通过将液体母料与湿填料混合来制备或形成复合材料的方法。
[0014]在将填料和弹性体混合时，挑战是确保混合时间足够长，以确保在混合物中的弹性体经历高温和经历降解之前的足够的填料分散。在本文公开的方法中，利用湿填料(例如，包含填料和液体)允许将批料时间和温度控制在超出用已知的干混合工艺可达到的批料时间和温度，并且可提供其他益处，例如增强填料分散和/或促进橡胶
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填料相互作用和/或改进橡胶配混物性能。当在与液体母料混合之前使用足够的液体润湿大部分或基本上所有填料表面时，其可为有效的。通常，并且如本文所描述，可通过控制一个或多个混合器或工艺参数来管理混合工艺，所述参数例如混合器表面温度和/或转子速度、填充因子、混合循环后期的橡胶化学品(如果有的话)的并入、复合材料排放温度和/或应用两个或更多个混合阶段。
[0015]通过本文公开的方法形成的复合材料可被认为是填料和弹性体(任选地与一种或多种添加剂，其中添加剂在本文中进一步详细讨论)的未固化的混合物。形成的复合材料可被认为是混合物或母料。作为一个选项，形成的复合材料可为中间产品，其可用于随后的橡胶配混和一个或多个硫化工艺。在配混和硫化之前，复合材料还可经历另外的工艺，例如一个或多个保持步骤或进一步的混合步骤，一个或多个另外的干燥步骤，一个或多个挤出步
骤，一个或多个压延步骤，一个或多个碾磨步骤，一个或多个制粒步骤，一个或多个打包(baling)步骤，一个或多个双螺杆排放挤出步骤，或一个或多个橡胶加工步骤，以获得橡胶配混物或橡胶制品。
[0016]用于制备复合材料的方法包括以下步骤：向混合器中装载或引入至少液体母料和湿填料，例如，a)一种或多种液体母料和b)一种或多种填料，其中在与液体母料混合之前至少一种填料或至少一种填料的一部分已用液体润湿。在混合步骤期间，液体母料与湿填料的结合形成混合物。所述方法进一步包括，在一个或多个混合步骤中，进行所述混合，其中液体的至少一部分通过在混合期间发生的蒸发或蒸发工艺而移除。湿填料的液体能够通过蒸发移除(并且至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制备复合材料的方法，包括：(a)向具有一个或多个转子的混合器装载：(i)至少液体母料，该液体母料包含分散在至少一种弹性体中的第一填料，和(ii)湿填料，该湿填料包含第二填料和以基于湿填料的总重量计范围为15重量％至65重量％的量存在的液体；(b)在一个或多个混合步骤中，将所述至少液体母料和湿填料混合以形成混合物，其中，在所述混合步骤的至少一个中，在通过至少一个温度控制手段控制的混合器温度下进行所述混合，和通过蒸发从所述混合物移除液体的至少一部分；和(c)从所述混合器排放包含以至少20phr的总负载分散在所述至少一种弹性体中的第一和第二填料的复合材料，其中所述复合材料具有基于所述复合材料的总重量计不超过10重量％的液体含量。2.权利要求1的方法，其中在步骤(b)中和任选地在步骤(a)中，将所述至少一个温度控制手段设定为65℃或更高的TCU温度。3.权利要求1的方法，其中在步骤(b)中和任选地在步骤(a)中，将所述至少一个温度控制手段设定为范围为65℃至100℃的TCU温度。4.权利要求1
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3中任一项的方法，其中在步骤(c)中排放的复合材料中不存在一种或多种橡胶化学品。5.权利要求1
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4中任一项的方法，其中湿填料具有以范围为30重量％至65重量％的量存在的液体。6.权利要求1
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5中任一项的方法，其中所述至少一种弹性体选自天然橡胶、官能化天然橡胶、苯乙烯
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丁二烯橡胶、官能化苯乙烯
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丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、官能化聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、乙烯
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丙烯橡胶、基于异丁烯的弹性体、聚氯丁二烯橡胶、腈橡胶、氢化腈橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯弹性体、含氟弹性体、全氟弹性体、硅酮弹性体以及其共混物。7.权利要求1
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6中任一项的方法，其中所述装载进一步包...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：超越莲花有限责任公司，
类型：发明
国别省市：