一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法
【专利摘要】本发明属于橡胶母胶制备领域，公开了一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法。所述充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法包括如下步骤：按胶乳计量所含干胶：炭黑：水：操作油：包覆剂--凝聚剂的重量比为100：(40?100)：(1500?3000)：(0?30):(1?5):(1?5)的配比备料；制备炭黑悬浮液；胶乳与炭黑的混合与热处理;凝聚处理；凝凝聚物的后处理。本发明所述充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法制备过程中不添加表面活性剂，制备工艺简单、稳定、可靠；产物无接触污染性，储藏稳定，其硫化胶的物理机械性能良好，尤其具有较好的动态力学性能。
【专利说明】一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于橡胶母胶制备领域，具体涉及一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 充炭黑橡胶母胶也称为炭黑填充型橡胶，是一种橡胶与炭黑的预混合体，按制备 方法可分为两大类：一类是采用橡胶胶乳/炭黑共混法，即以橡胶胶乳和炭黑为原料，制备 得到的橡胶/炭黑预混合体（炭黑母胶）；另一类是采用机械混炼法（如密炼机混炼）得 到的含炭黑的橡胶母炼胶。与后者相比，前者将炭黑分散在水中制成炭黑淤浆，再与胶乳混 合形成橡胶/炭黑混合体，是制备炭黑母胶的主要方法，且在制备过程没有炭黑飞扬，炭黑 在橡胶基体中分散更均匀，缩短了混炼时间和降低了动力消耗。
[0003] 采用橡胶胶乳/炭黑共混法制备充炭黑母胶的关键技术是炭黑在橡胶中的分散， 这主要由炭黑在水中的分散水平所决定。橡胶用炭黑是典型的亲油性粉体，在水性体系中 易于团聚，故常添加表面活性剂（也称为：乳化剂）来改善炭黑在水中的分散。我们注意 至IJ，表面活性剂的加入具有显著的优点，即炭黑在橡胶中的分散变好，所制备的充炭黑母胶 也具有较好的综合力学性能，但由于在充炭黑母胶的制备工艺过程中难以将所有的表面活 性剂都从充炭黑母胶中洗去，残留在橡胶中的表面活性剂可能会破坏橡胶与炭黑之间的相 互作用，例如：可能导致硫化胶的定伸应力下降等；另一方面，从充炭黑母胶中被洗出来的 部分乳化剂进入废水系统后，将导致废水处理的成本上升。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有充炭黑丁苯橡胶母胶的制备技术中，由于添加表面活 性剂作为炭黑分散剂，残留在橡胶中的表面活性剂所导致的橡胶定伸应力和强度降低的不 足以及表面活性剂导致废水处理成本增加的不足，提供一种不加表面活性剂的适合于无接 触污染的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0006] -种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，包括如下步骤：
[0007] (1)备料：按以下组分及重量份配比配料：
[0008] 丁苯胶乳：100份（按干胶量计）；炭黑：40?100份；水：1500?3000份；操作 油：0?30份；包覆剂：1?5份；凝聚剂：1?5份；
[0009] (2)制备炭黑悬浮液：在反应釜中加入炭黑，再加入部分水调节炭黑的浓度至 2. 0?5. Owt %，高速搅拌分散，得到炭黑悬浮液；
[0010] (3)胶乳与炭黑的混合与热处理：常温搅拌条件下往上述炭黑悬浮液中加入丁苯 胶乳，混合均匀得胶乳/炭黑混合体系，加入水使所述胶乳/炭黑混合体系中的固体物总含 量为3?5wt % ;然后将反应釜加热至70?90°C，再加入质量浓度为1 %的包覆剂的热水 悬浮液，继续搅拌10?15分钟，得到热处理后的胶乳/炭黑混合体系；
[0011] (4)凝聚处理：在搅拌下，向上述热处理后的胶乳/炭黑混合体系中加入计量的质 量浓度为20%的凝聚剂水溶液，发生凝聚共沉现象，以粉末状析出凝聚物，继续搅拌保持温 度为70?90°C，如果配方中含有操作油，在搅拌下加入操作油，继续搅拌10?15分钟；
[0012] (5)凝凝聚物的后处理：将凝聚处理后的凝聚物经过滤布过滤得到湿粒子产物， 用水洗涤三至四次，脱水，所得湿粒子产物在鼓风干燥箱中以80?90°C干燥至水分含量在 1 %以下，得到所述充炭黑丁苯橡胶母胶。
[0013] 优选的，所述丁苯胶乳为通用型丁苯橡胶胶乳；
[0014] 优选的，所述炭黑为超高耐磨炭黑（SAF)、中超耐磨炭黑（ISAF)、高耐磨炭黑 (HAF)或半补强炭黑（SRF);
[0015] 优选的，所述操作油为橡胶工业常用操作油或填充油，具体为机油、环烷油或芳烃 油；
[0016] 优选的，所述包覆剂为能溶于70°C以上热水的脂肪酸碱金属盐；更优选的，所述 包覆剂为能溶于70°C以上热水的硬脂酸钠或硬脂酸钾；
[0017] 优选的，所述凝聚剂为氯化钙、氯化锌、硝酸钙或硝酸锌中的一种或多种的混合 物；
[0018] 所述包覆剂为可以于60?90°C与凝聚剂中的钙、锌离子就地生产不溶于水的二 价金属盐，所生成的二价金属盐对橡胶粒子起隔离包覆作用；
[0019] 优选的，步骤（2)所述高速搅拌分散的搅拌速度为3000?6000rpm，时间为30? 120分钟。
[0020] 本发明的原理：
[0021] 本发明所陈述的新型的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，在制备过程中不添加用 于改善炭黑分散的表面活性剂（又名：乳化剂），仅通过改善制备工艺和通过较强的机械剪 切和机械搅拌作用来获得均匀稳定的炭黑分散。炭黑在水中分散形成稳定的炭黑悬浮液 后，加入胶乳构成炭黑/橡胶混合体系，在该体系中加入包覆剂（如：硬脂酸钠溶液或硬脂 酸钾溶液），然后用水溶性二价金属盐凝聚，硬脂酸盐与之反应生成不溶性的二价金属盐覆 盖在橡胶与炭黑构成的宏观粒子的表面而将其隔离；得到的充炭黑丁苯橡胶母胶粒子经洗 涤后粒子中仅含有极少量二价金属盐，因此利用该方法制备的炭黑填充型粉末橡胶特别纯 净，且其洗涤物中不含表面活性剂，降低了废水的处理成本；又由于制备过程中没有加入表 面活性剂，因此制得的充炭黑丁苯橡胶母胶粒子中不含表面活性剂，有效克服了加乳化剂 所引起的橡胶定伸应力及强度下降的缺点。
[0022] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0023] (1)采用本发明方法制备充炭黑丁苯橡胶母胶，不需要添加用于改善炭黑在水中 分散性的表面活性剂，而是通过改善制备工艺来获得良好、稳定的炭黑分散，制备方法简单 且重复性好、对生产设备的要求低，成本低。
[0024] (2)采用本发明方法制备充炭黑丁苯橡胶母胶，由于没有添加表面活性剂，克服了 因添加表面活性剂所造成的硫化胶定伸应力及强度的降低，以及乳化剂导致废水处理成本 增加的缺点。
[0025] (3)采用本发明方法制备充炭黑丁苯橡胶母胶，可以通过控制凝聚剂的滴加速率 来控制产物的粒径。
[0026] (4)采用本发明方法制备的充炭黑丁苯橡胶母胶，后续处理工艺简单，产物表面无 接触污染。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0028] 实施例1?8
[0029] (一）备料
[0030] 按表1中的配比配料。
[0031] 表1实施例的试剂用量与工艺条件
[0032]
【权利要求】
1. 一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 备料：按以下组分及重量份配比配料： 丁苯胶乳：100份（按干胶量计）；炭黑：40?100份；水：1500?3000份；操作油：0? 30份；包覆剂：1?5份；凝聚剂：1?5份； (2) 制备炭黑悬浮液：在反应釜中加入炭黑，再加入部分水调节炭黑的浓度至2. 0? 5. Owt %，高速搅拌分散，得到炭黑悬浮液； (3) 胶乳与炭黑的混合与热处理：常温搅拌条件下往上述炭黑悬浮液中加入丁苯胶 乳，混合均匀得胶乳/炭黑混合体系，加入水使所述胶乳/炭黑混合体系中的固体物总含量 为3?5wt % ;然后将反应釜加热至70?90°C，再加入质量浓度为1 %的包覆剂的热水悬 浮液，继续搅拌10?15分钟，得到热处理后的胶乳/炭黑混合体系； (4) 凝聚处理：在搅拌下，向上述热处理后的胶乳/炭黑混合体系中加入计量的质量浓 度为20%的凝聚剂水溶液，发生凝聚共沉现象，以粉末状析出凝聚物，继续搅拌保持温度为 70?90°C，如果配方中含有操作油，在搅拌下加入操作油，继续搅拌10?15分钟； (5) 凝凝聚物的后处理：将凝聚处理后的凝聚物经过滤布过滤得到湿粒子产物，用水 洗涤三至四次，脱水，所得湿粒子产物在鼓风干燥箱中以80?90°C干燥至水分含量在1% 以下，得到所述充炭黑丁苯橡胶母胶。
2. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述丁苯胶 乳为通用型丁苯橡胶胶乳。
3. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述炭黑为 超高耐磨炭黑、中超耐磨炭黑、高耐磨炭黑或半补强炭黑。
4. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述操作油 为机油、环烷油或芳烃油。
5. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述包覆剂 为能溶于70°C以上热水的脂肪酸碱金属盐。
6. 根据权利要求5所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述包覆剂 为能溶于70°C以上热水的硬脂酸钠或硬脂酸钾。
7. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：所述凝聚剂 为氯化钙、氯化锌、硝酸钙或硝酸锌中的一种或多种的混合物。
8. 根据权利要求1所述的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，其特征在于：步骤（2)所 述高速搅拌分散的搅拌速度为3000?6000rpm，时间为30?120分钟。
【文档编号】C08K3/04GK104211837SQ201410337186
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】张安强, 邱艳舞 申请人:华南理工大学