CN104497382B - 一种橡胶补强剂、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶补强剂、其制备方法及该橡胶补强剂的应用。该橡胶补强剂主要包括以下成分:高岭土、塑料粒子、硼酸酯偶联剂及硬脂酸。本发明的橡胶补强剂的制备方法,使用了两亲性界面改性活化剂,解决了水解问题,提高了改性效果。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶补强剂、其制备方法及应用。
背景技术
橡胶制品广泛应用于生产及生活中,然而纯橡胶性能难以达到要求,通常需要加入各种补强剂以提高机械性能。
现有一种橡胶补强剂包括高岭土、十六烷基三甲基溴化铵、机油和硅烷偶联剂及钛酸酯。上述补强剂中硅烷与钛酸酯遇水会发生水解,降低改性效果;分散不均匀,产品质量不稳定。
发明内容
有鉴于此,实有必要提供一种改性效果好的橡胶补强剂。
此外,还有必要提供一种橡胶补强剂的制备方法。
此外,还有必要提供一种上述橡胶补强剂的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种橡胶补强剂,主要包括以下成分:
高岭土;
塑料粒子;
硼酸酯偶联剂;及
硬脂酸;其中,
所述塑料粒子为PP或PE。
其中,所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
其中,橡胶补强剂的各组份按重量份计为,
高岭土100份;
塑料粒子10-40份;
硼酸偶联剂0.5-5份;及
硬脂酸0.1-2份。
一种上述橡胶补强剂的应用,该橡胶补强剂应用于制备改性橡胶。
一种改性橡胶,采用橡胶补强剂,该橡胶补强剂主要包括以下成分:
高岭土;
塑料粒子;
硼酸酯偶联剂;及
硬脂酸;其中,
所述塑料粒子为PP或PE。
其中,所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
其中,所述改性橡胶的各组份按重量份计为,
高岭土100份;
塑料粒子10-40份;
硼酸偶联剂0.5-5份;及
硬脂酸0.1-2份。
一种橡胶补强剂的制备方法,包括以下步骤,其中各组份以重量份计算:
将100份高岭土加入高速搅拌装置中;
加入10-40份塑料粒子,高速搅拌,加热升温至80-100℃;
加入0.5-5份硼酸酯偶联剂和0.1-2份硬脂酸,在100℃-120℃下高速搅拌10-20min,得到所述改性橡胶补强剂。
其中,所述高速搅拌装置为带有油浴加热夹套、双层叶片的搅拌装置。
其中,所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
相较现有技术,本发明的橡胶补强剂的制备方法,使用了两亲性界面改性活化剂,解决了水解问题,提高了改性效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述,但本发明的实施方式不限于此,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
本发明较佳实施例的改性橡胶补强剂的制备方法如下(以下份数均以重量份计):
1)将100份高岭土加入带有油浴加热夹套、双层叶片的高速搅拌装置中;
2)加入10-40份塑料粒子,高速搅拌,加热升温至80-100℃;
3)加入0.5-5份硼酸酯偶联剂和0.1-2份硬脂酸,在100℃-120℃下高速搅拌10-20min,得到所述改性橡胶补强剂。
在本发明较佳实施例中,所述塑料粒子为聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(AcrylonitrilebutadieneStyrenecopolymers,ABS)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)等。所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0的市售产品。
所述硼酸酯偶联剂为市售产品,具体可以为青岛兆兴化工助剂有限公司型号为ZR-201。
活化率H检测:称取1g上述改性橡胶补强剂,加入到200ml水中,然后对浮层的粉体进行搅拌,接着再用玻璃棒分散表层粉体,静置2h,根据公式:活化率H=样品中漂浮部分的质量(g)/样品总质量(g)×100%,测得改性橡胶补强剂的活化率。
以下结合具体实施例说明制备过程。
实施例1~12及对比实施例1~2
实施例1-12均采用上述改性橡胶补强剂的制备方法制备。
对比实施例1与上述方法基本相同,不同的是用硅烷偶联剂代替硼酸酯偶联剂。对比实施例2与上述方法基本相同,不同的是用钛酸酯偶联剂代替硼酸酯偶联剂。
由实施例1-12及对比实施例1与2可知,采用硼酸酯偶联剂改性的高岭土与采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂改性的高岭土相比,其更不易水解,活性更高,吸附性更强。
实施例13及对比实施例3
实施例13
一种改性橡胶补强剂的制备方法,其包括以下步骤:
1)将100份高岭土加入带有油浴加热夹套、双层叶片的高速搅拌装置中;
2)加入25份PP,高速搅拌,加热升温至90℃;
3)加入3.5份硼酸酯偶联剂和1.5份硬脂酸,在115℃下高速搅拌15min,得到所述改性橡胶补强剂。
对比实施例3与实施例13的制备方法基本相同,不同的是用硅烷偶联剂代替硼酸酯偶联剂。
性能检测:
改性橡胶补强剂与橡胶混合方法如下(以下份数均为重量份):
a)先将100份天然橡胶SCR-5投入密炼机中混炼20s,再将15份改性橡胶补强剂、38份炭黑N234、5份白炭黑等一起加入密炼机,混炼50s;
b)再将3.5份ZnO、2份硬脂酸SA1801等加入密炼机,混炼40s,排胶;
c)在再开炼机上加入1份硫磺、1.25份促进剂N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺,(N-tert-butylbenzothiazole-2-sulphenamide,NS),薄通、打三角包,制得混炼胶。
上述制得的样品,对实施例13和对比实施例3制得的样品进行检测。测量结果如下表:
性能比较
(3)添加塑料粒子辅助粉碎,在粉碎高岭土团聚体的同时实现包覆活化改性,不仅能提高改性生产效率,还可进一步提高改性效果。
本发明较佳实施例中,采用自行分子设计的硼酸酯偶联剂作为改性剂,不易水解,相对硅烷、钛酸酯类偶联剂具有活化效率高,吸附性强的优点,能改善高岭土与橡胶基体的湿润性及其在橡胶中的分散性,进而改善改性橡胶补强剂与橡胶的相容性和结合强度,提高补强效果。
为进一步改善效果,采用了高搅设备带油浴加热套,升温速度快,控温稳定;双层搅拌叶片增加了物料的混合效果,提高效率和产品均匀性;
为进一步提高效果,本发明的较佳实施例中添加硬韧粗粒子辅助粉碎,在粉碎高岭土团聚体的同时实现包覆活化改性,不仅能提高改性生产效率,还可进一步提高改性效果。
本发明还意外地发现,通过添加塑料粒子辅助粉碎,解决了高岭土及改性剂附着于容器内壁的问题。
本发明并不局限于上述实施方式,如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围,倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求或等同技术范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种橡胶补强剂,其特征在于,主要包括以下成分:
高岭土;
塑料粒子;
硼酸酯偶联剂;及
硬脂酸;其中,
所述塑料粒子为PP、PE、ABS、PS或PC。
2.如权利要求1所述的橡胶补强剂,其特征在于:所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
3.如权利要求1所述的橡胶补强剂,其特征在于:各组份按重量份计为,
高岭土100份;
塑料粒子10-40份;
硼酸酯偶联剂0.5-5份;及
硬脂酸0.1-2份。
4.一种如权利要1-3任意一项所述的橡胶补强剂的应用,其特征在于该橡胶补强剂应用于制备改性橡胶。
5.一种改性橡胶,其特征在于,采用橡胶补强剂,该橡胶补强剂主要包括以下成分:
高岭土;
塑料粒子;
硼酸酯偶联剂;及
硬脂酸;其中,
所述塑料粒子为PP、PE、ABS、PS或PC。
6.如权利要求5所述的改性橡胶,其特征在于:所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
7.如权利要求5所述的改性橡胶,其特征在于:各组份按重量份计为,
高岭土100份;
塑料粒子10-40份;
硼酸酯偶联剂0.5-5份;及
硬脂酸0.1-2份。
8.一种橡胶补强剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,其中各组份以重量份计算:
将100份高岭土加入高速搅拌装置中;
加入10-40份塑料粒子,高速搅拌,加热升温至80-100℃,其中,所述塑料粒子为PP、PE、ABS、PS或PC;
加入0.5-5份硼酸酯偶联剂和0.1-2份硬脂酸,在100℃-120℃下高速搅拌10-20min,得到橡胶补强剂。
9.如权利要求8所述的橡胶补强剂的制备方法,其特征在于:所述高速搅拌装置为带有油浴加热夹套、双层叶片的搅拌装置。
10.如权利要求8所述的橡胶补强剂的制备方法,其特征在于:所述高岭土选用粒径1-2um含量≥80%,水分≤1.5%,200-325目筛余量≤0.0005%,在常温下pH值≥4.0。
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