丙烯酸酯橡胶中炭黑的粒径分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料工程和检测技术领域，具体是指橡胶材料中炭黑粒径测试方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 丙烯酸酯橡胶(ACM)是由丙烯酸酯与硫化点单体聚合而成的一种高分子弹性体， 具有较高的热稳定性和较好的耐油性能，较小的透气性，较好的耐臭氧、耐老化和耐应力疲 劳等性能。
[0004] 炭黑是橡胶材料组成成分的重要补强剂，其力学行为与炭黑粒子的分布、粒径大 小以及炭黑含量有关。不同粒径的炭黑对橡胶补强效果不同，一般说来，橡胶材料中炭黑粒 径越小，材料的拉伸强度、硬度和补强性能越好。因此，在橡胶的配方分析中，炭黑粒径大小 的检测，是一个重要的测试。
[0005] 现实中，检测橡胶中炭黑粒径大小需要将炭黑和橡胶分离。目前采用较多的分离 方法为硝酸氧化法、管式炉高温热解法、热重分析法、微波裂解法和复分解降解法。但是，这 些方法都会影响橡胶中炭黑的真实粒径。
[0006] 因此，需要开发一种简单、方便、快速、准确检测橡胶中炭黑粒径的方法。
[0007]
【发明内容】
[0008] 为了解决上述问题，本发明提供丙烯酸酯橡胶中炭黑的粒径分析方法，其特征在 于，步骤为： (1) 粉碎丙烯酸酯橡胶，加入光催化剂； (2) 将步骤(1)获得的丙烯酸酯橡胶进行光照射处理； (3 )将步骤(2 )获得的产物与碱溶液混合； (4)将步骤(3)溶液中的剩余固体A，再与酸溶液混合； (5 )将步骤(4 )获得的剩余固体B放入溶剂中超声分散； (6)检测步骤(5)获得的炭黑粒子粒径大小。
[0009] 本发明中，所述光催化剂为磁性光催化剂。
[0010] 本发明中，所述光催化剂为SrTi03/Si02/MeFe2〇4，且所述Me离子为Co 2+，Mg2+，Ni2+， Zn2+，Li+中的一种或多种。
[0011 ]本发明中，所述SrTi03/Si〇2/MeFe2〇4的投料比为 1-10:1.8-10:1。
[0012] 本发明中，所述丙烯酸酯橡胶中炭黑的粒径分析方法还包括:分离光催化剂和丙 烯酸酯橡胶。
[0013] 本发明中，采用高梯度磁分离器分离光催化剂。
[0014] 本发明中，所述碱溶液包括氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
[0015]本发明中，所述氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的质量分数为45-70%。
[0016] 本发明中，所述酸溶液包括硝酸、硝酸与高氯酸的混合酸、硝酸与硫酸的混合酸。
[0017] 本发明中，所述步骤(5)对剩余固体B进行超声分散时，所述溶剂包括水、醇类溶剂 或醇水混合物。
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【附图说明】： 图1:图(a)为例2透射电镜照片； 图(b)为例1透射电镜照片； 图（c)为例7透射电镜照片； 图(d)为例17透射电镜照片。
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【具体实施方式】
[0020] 参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发 明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通 技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
[0021] 当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优 选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围 下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开 了范围"1至5"时，所描述的范围应被解释为包括范围"1至4"、"1至3"、"1至2"、"1至2和4至 5"、"1至3和5"等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端 值和在该范围内的所有整数和分数。
[0022] 单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。"任选的"或者"任意 一种"是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和 事件不发生的情形。
[0023] 说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体 数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相 应的，用"大约"、"约"等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似 用语可能对应于检测数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以 组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
[0024] 此外，本发明要素或组分前的不定冠词"一种"和"一个"对要素或组分的数量要求 (即出现次数)无限制性。因此"一个"或"一种"应被解读为包括一个或至少一个，并且单数 形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
[0025] 丙稀酸醋橡胶: 丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸酯类主单体、硫化点单体和功能单体共聚而成的弹性体。
[0026] 本发明中，所述丙烯酸酯类主单体可以是丙烯酸烷基酯，例如可以是丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、 丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸正十二烷基酯、丙烯酸正月桂基 酯、丙稀酸正十八烷基酯等。
[0027] 本发明中，所述功能单体可以是对甲基丙烯酸烷基酯，例如是甲基丙烯酸甲酯、甲 基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正 己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正癸酯、甲基丙烯酸正十二 烷基酯、甲基丙烯酸正月桂基酯、甲基丙烯酸正十八烷基酯等。
[0028] 作为硫化点单体，可以列举出含有环氧基的单体，含有活性氯基、羧基、环氧基与 羧基二者的单体等。对硫化点单体没有特别限制，例如可以列举出2_氯乙基乙烯基醚、丙烯 酸2-氯乙酯、乙烯基苄基氯、氯乙酸乙烯酯、氯乙酸烯丙酯等含有活性氯基的单体。另外，可 以列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-戊烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丁烯酸单丁酯、 肉桂酸等含有羧基的单体。此外，可以列举出丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、 烯丙基缩水甘油醚、甲基烯丙基缩水甘油醚等含有环氧基的单体。
[0029] 丙烯酸酯橡胶硫化剂的选择主要由ACM中硫化点单体的种类来决定。常见的硫化 点单体的种类有含氯型、活性氯型、环氧型、不饱和型和羧基型。
[0030] 很久以来，对高分子材料进行改性，以期望获得性能优异的材料一直是高分子材 料的主要发展方向之一。这些改性技术包括共混改性、化学改性、填充改性、纤维增强与表 面改性等。
[0031] 炭黑的加入可以提高丙烯酸酯橡胶的力学性能和耐磨性，延长橡胶制品的使用寿 命。炭黑粒子的大小和表面活性直接影响炭黑在橡胶中的分散性及炭黑与橡胶间相容性和 相互作用力，对补强作用有较大的影响。
[0032] 在混炼过程中，炭黑能够与部分橡胶分子链产生化学结合，生成不能被溶剂抽出 的炭黑凝胶或称结合橡胶。炭黑凝胶在橡胶交联网络中起着骨架作用，提高橡胶性能的同 时也加剧了消解的困难。
[0033] 粉碎丙稀酸酯橡胶: 作为优选，在本发明所述方法中，对丙烯酸酯橡胶粉碎时采用低温粉碎法。低温粉碎法 是利用制冷剂冷冻或空气涡轮膨胀式冷冻，使橡胶制品冷至玻璃化温度以下，然后用锤式 粉碎机或盘式粉碎机粉碎。随着温度的降低，橡胶的抗拉强度、硬度、压缩强度会增高，而其 冲击韧性、延伸率降低，材料从常温降到低温，由软变硬表现出温脆性。
[0034] 可以作为冷冻粉碎制冷剂的物质有液氧、液氢、液氦、液体甲烷、液体二氧化碳、干 冰、液氮等。考虑到各种使用限制因素，一般可生产用的有液体二氧化碳、干冰和液氮。干冰 的升华点为-75°C，因此二氧化碳不论是液态还是干冰，制冷效果都不理想。而液氮的沸点 为-196°C，很容易获得理想的低温效果，而且液氮由空气分离制取，原料资源丰富，能够大 量生产，成本较低。液氮可以直接输入粉碎机内，从而减少预冷时间，简化装置。
[0035] 采用液氮冷冻粉碎丙烯酸酯橡胶时可以先对橡胶制品进行前处理，即将大块橡胶 分割切成碎块或条状，然后进行液氮冷冻粉碎。
[0036] 光催化： 光催化即半导体光催化氧化技术，是高级氧化工艺的一种，它可利用光生强氧化剂将 有机污染物最终氧化为H2〇、c〇2等小分子，且使用范围广，能处理多种污染物，特别对难降解 的有机物具有很好的氧化分解作用。此外，光催化氧化法具有反应设备简单、无二次污染、 催化材料易得，且有望使用太阳光作为反应光源等优点。常见的半导体光催化剂有Ti〇 2、 ZnO、CdS、W03、Fe2〇3、PbS、Sn〇2、In03、ZnS、SrTi0 3、LaCo03 等。根据成分可分为氧化物光催化 剂、硫化物光催化剂和复合氧化物光催化剂，根据光催化剂的存在状态可分为悬浮态和固 定态的光催化剂。
[0037] 光催化剂在水中，受到光源的激发，使光催化剂周围的氧气及水分子激发成极具 氧化力的自由负离子，自由负离子有· 0H、· (V等。
[0038] 利用光催化剂催化氧化有机物污染物，不仅方法简单而且能避免传统方法带来的 二次污染等问题。虽然光催化剂具有较高的活性，但是将光催化剂分散到有机物污染物水 溶液中，需要增加一个将光催化剂从浑浊液中分离出来的步骤。
[0039] 因此本发明中的光催化剂需要在光催化之后能够很好的得到