专利名称：海泡石橡胶补强剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种利用低品位海泡石生产的新型橡胶补强材料，能部份取代橡胶中的炭黑和白炭黑的海泡石橡胶补强剂及制备方法。
目前，在橡胶工业中普遍采用炭黑和白炭黑作橡胶补强剂，其用量比例大，成本高。随着石油危机造成炭黑市场价格上涨。据“决策参考”第四十六期，湖南省科技情报所编“大力开发我省稀贵的海泡石”，西班牙阿尔氏雷斯·A著”“海泡石的性质与用途”及L·Gonz′alez Hern′adez等著“用于橡胶胶料的一种新型二氧化硅填充剂”中报导海泡石是一种纤维状含水镁质硅酸盐粘土矿物，具有特殊的层链状晶体结构，化学式为H4Mg≡Si8O10。结构式为(Mg3)Si12)O30(OH)4(oH2)4·8H2o其主要成分为二氧化硅，且比表面积大，存在硅氧团与硅烷醇团，并且有纤维状结构。我国海泡石1982年首次在江西省乐平县发现有工业价值的矿床，1985年在湖南省浏阳县永和发现特大型矿床，故我国对海泡石的研究起走较迟，国外西班牙海泡石贮量最多，在橡胶补强材料方面的研究曾有报导，但工艺复杂，成本较高。为此研究一种新型橡胶补强剂具有一定的现实意义和经济意义。
本发明的任务是提供一种利用低品位海泡石制备橡胶补强材料，且工艺简单、成本较低，能部份取代橡胶中的炭黑和白炭黑的海泡石橡胶补强剂及制备方法。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是，将原矿经选矿、烘干、粉碎等工艺而制得，其特征在于利用低品位海泡石原矿，经选矿、烘干、粉碎，在反应釜中加水及有机物制成乳液，与经处理的海泡石粉未混合搅拌、烘干、粉碎制备而成。根据不同需要，其A型海泡石橡胶补强剂系采用低品位海泡石原矿，经选矿、用煤、电或蒸汽烘干，也可用太阳自然晒干，控制海泡石表面温度不超过300℃，含水量在2%以下，将水份含量合格的海泡石进行粉碎，控制细度在120-300目，即制得成品或半成品。而B型海泡石橡胶补强剂系在反应釜中加入部份水和一定量的有机物，如有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂、三乙醇胺、曲拉通、平平加等，匀速搅拌，加温在35℃±5℃，恒温搅拌10-30分钟，然后加入其余全部水，升温至60℃±2℃，恒温搅拌0.5-4小时，制成水包油型乳液，和经处理的海泡石粉未混合，搅拌均匀，控制有机物的量是海泡石量的0.5～2.5%，待海泡石粉未全部被乳液浸湿包复，再继续搅拌约10分钟，静置1小时以上，然后烘干、粉碎，即为成品，为了提高海泡石的表面积和孔隙度，加热烘干将除去吸附水或沸石水，增大海泡石的比表面积。
由于非炭黑无机填料与橡胶的相容性较差，它们在橡胶中的大量填充，不仅降低了补强效果，而且胶料的定伸强度、磨耗及加工工艺性能都远远不如炭黑填充的胶料，为此采用表面处理，改善海泡石的性能，使之均匀分散而不聚集，且与橡胶材料紧密结合，从而起到桥梁作用，提高材料的机械性能，其偶联机理在于硅烷偶联剂系一种低分子化合物，其通式为R′-Si(oR)，它有两个不同的官能团R′和oR，R′系可以同有机物发生反应的有机官能团，oR则表示水解性的烷氧基，它可与亲水表面的无机物填料发生反应，通过偶联的作用作桥梁使橡胶分子和无机填料连结起来，从而提高填料的性能。用偶联剂处理海泡石，能提高胶料物理机械性能，如抗撕裂性、耐磨性都有显著改善。一般海泡石橡胶中加入量为1/3-1/2为宜。
本发明与现有技术相比，具有如下优点1.成本低、本法制备的A型或B型海泡石橡胶补强剂的价格，只是炭黑或白炭黑价格的1/8-1/4，用水作溶剂，有机物耗量少，而国外采用喷淋法，有机物用量大、成本高。
2.工艺简单、设备少，本法A型橡胶补强剂工序少，不需酸处理，而B型橡胶补强剂只需一般搅拌设备，无特殊要求，而国外多采用酸处理海泡石及真空抽泸等工序，并用高速捏合机，搅拌反应条件要求高。
3.操作方便、安全，本法A型橡胶补强剂只需控制海泡石的水份含量和细度，B型橡胶补强剂是在原料生产厂家一次制成，而国外工艺要接触酸等危险品，在橡胶混炼过程中加入海泡石，操作工艺复杂。
4.用途广泛，效果明显，本法制备的A型或B型橡胶补强剂补强效果好，适用于黑大底、网鞋底及浅色底胶鞋等橡胶制品使用。
本发明的工艺流程为1.A型海泡石橡胶补强剂生产工艺示意原矿→选矿→烘干→粉碎→成品↑加温2.B型海泡石橡胶补强剂生产工艺示意
海泡石粉未↓有机物→橡胶补强剂乳液制备→烘干→粉碎→成品溶剂(水)→制备↑↑加温加温实施例一A型海泡石橡胶补强剂生产工艺系利用低品位海泡石原矿石(5-25个品位)，经选矿、用煤、电或蒸汽烘干，控制海泡石表面温度不超过300℃，也可用太阳自然晒干，晒干温度可不控制，严格控制海泡石水份含量在2%以下，将水份含量合格的海泡石进行粉碎，控制细度为120-300目，即得成品。经橡胶试片检测结果外观为浅白色，硬度73-75邵尔，300%定伸应力为11.41-12.03MPa，拉伸强度为26.76-27.66MPa，扯断伸长率为520%-530%。扯断永久变形为80-85%，密度为1.208-1.210g/Cm3，磨耗减量为0.58-0.77Cm3/1.61KM。
实施例二B型海泡石橡胶补强剂生产工艺〔a〕为在反应釜中先加入20份水作溶剂，启动搅拌器，再将1-2份有机物，如有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂、三乙醇胺、曲拉通、平平加等放入釜中，匀速搅拌，加温35℃±5℃，恒温搅拌10-30分钟，然后加入其余全部水，升温至60°±2℃，恒温搅拌0.5-4小时，制成水包油型乳液，将此乳液和经处理的海泡石粉未混合，搅拌均匀，控制有机物的量是海泡石粉未量的0.5-2.5%，待海泡石粉未全部被乳液浸湿包复，再继续搅拌10分钟，静置1小时以上，然后烘干、粉碎、控制细度为120-300目，即为成品。
B型海泡石橡胶补强剂生产工艺〔b〕为在反应釜中加入水作溶剂100份，有机物如有机硅偶联剂等10-30份，恒温60℃±2℃，搅拌1-6小时，将此乳液和经处理的海泡石粉未充分混合，按有机物量是海泡石量的0.5～2.5%，混合搅拌，全部浸湿，再继续搅拌10分钟，静置1小时以上，然后烘干、粉碎，控制细度为120-300目，即为成品。经橡胶试片检测结果外观为浅白色，硬度为50-60邵尔，300%定伸应力为8.71-9.36MPa，拉伸强度为23.04-26.01MPa，扯断伸长率为540-580%，扯断永久变形为58-70%，密度为1.22g/Cm3，磨耗减量为0.81-0.84Cm3/1.61KM。
本发明可根据橡胶制品的需要，分别采用A型或B型海泡石橡胶补强剂，能部份取代橡胶中的炭黑或白炭黑，通常海泡石橡胶补强剂在橡胶中加入量为1/3-1/2为宜。
黑大底胶鞋试验以海泡石橡胶补强剂代替炭黑试验在生产车间进行，抽查结果物理性能如下表项目结果(海泡石作补强剂)国家标准硬度(邵尔)5855-70300%定伸强度MPa7.04抗张强度MPa10.91＞9.32扯断伸长率%450＞370断后变形%28磨耗减量 Cm3/1.61KM 0.39 ＜1.0摘自《橡胶工业》86年12月版第48页。
浅绿大底胶鞋试验以海泡石橡胶补强剂代替自炭黑在生产车间进行，物理性能检测结果如下表硫化时间(分)15′14′12′10′国家一级浅色鞋标准硬度(邵尔)6463595855-70300%定伸强度MPa6.738.16.626.42Kg/Cm2117 128 110 112 ≮95抗张强度MPa11.9313.0511.2111.42扯断伸长率%470470500500≮370磨耗减量 Cm3/1.61Km 0.79 0.81 1.权利要求
1.一种海泡石橡胶补强剂及制备方法，经选矿、烘干、粉碎等工序而制得，其特征在于利用低品位海泡石原矿，经选矿、烘干、粉碎，在反应釜中加水作溶剂和有机物制成乳液，与经处理的海泡石粉未混合搅拌、烘干、粉碎。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用煤、电或蒸汽烘干，也可用太阳自然晒干，控制海泡石表面温度不超过300℃，控制水份含量在2%以下。
3.根据权利要求1所述的乳液，其特征在于以水作溶剂和有机物，如有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂、三乙醇胺、曲拉通、平平加等混合，是一种水包油型乳液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有机物的加入量是海泡石粉未加入量的0.5-2.5%。
全文摘要
一种海泡石橡胶补强剂及制备方法，系利用低品位海泡石原矿，经选矿、烘干、粉碎、加入适量的有机物乳液混合，搅拌、烘干、粉碎等工序而制得，是一种新型橡胶补强材料，能部分取代橡胶中的炭黑和白炭黑，本方法制备简单、成本低、补强效果好，适用于黑大底、网鞋底、浅色底胶鞋等橡胶制品使用。
文档编号C08K9/06GK1045981SQ8910569
公开日1990年10月10日 申请日期1989年3月29日 优先权日1989年3月29日
发明者黎茂钦, 李汀, 刘定斌, 朱志刚 申请人:浏阳县轻工研究所