CN111548533A - 一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用，涉及橡胶硫化技术领域。本发明提供的橡胶硫化活性剂，包括对苯二甲酸钙和负载在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)。在本发明中，对苯二甲酸钙能够作为负载氧化锌的基体，能够提高氧化锌的分散性，使氧化锌能够均匀的分散在橡胶基体中，在保证氧化锌的硫化活性的基础上，有效地降低了氧化锌的用量，降低生产成本的同时减少氧化锌对环境的污染。并且对苯二甲酸钙为非极性材料，作为负载氧化锌的基体，增大了氧化锌和橡胶分子的接触面积，进而增强了氧化锌与橡胶分子链的相容性，提高了硫化橡胶的拉伸强度。

Description

一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及橡胶硫化技术领域，尤其涉及一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用。
背景技术
硫化过程可以使橡胶形成三维网状结构，增强橡胶的机械性能和热稳定性，满足生产生活所需。在硫化过程中，往往需要加入助剂提高橡胶硫化活性，而氧化锌就是其中最为重要的一种橡胶硫化活性剂。氧化锌的加入可以延长橡胶的焦烧时间，加快硫化速率，提升硫化指数，其对于橡胶工业的重要性不言而喻。
但是氧化锌在橡胶中存在分散性差、易团聚的技术问题，会导致部分氧化锌未参与橡胶的硫化过程，残留在橡胶中，在橡胶制品的使用和废弃的过程中，这部分未参与硫化过程的氧化锌会被释放出来，对环境，尤其是水生生物有着巨大的影响。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用，本发明提供的橡胶硫化剂能够提高氧化锌在橡胶中分散性，使氧化锌在硫化过程中不易团聚。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种橡胶硫化活性剂，包括对苯二甲酸钙和负载在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)。
优选地，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(3～5)：(7～5)。
优选地，所述氧化锌的粒径为10～100nm。
优选地，所述对苯二甲酸钙的粒径为1～20μm。
本发明还提供了上述技术方案所述橡胶硫化活性剂的制备方法，包括以下步骤：
将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合，得到混合物料；
将所述混合物料进行喷雾干燥，得到所述橡胶硫化活性剂。
优选地，所述混合在胶体磨中进行，所述胶体磨的磨盘缝隙为10～100μm。
优选地，所述混合的转速为2500～5000转/min，时间为10～60min。
优选地，所述喷雾干燥的进口温度为160～250℃，出口温度为80～110℃。
本发明还提供了上述技术方案所述的橡胶硫化活性剂或由上述技术方案所述橡胶硫化活性剂的制备方法制得的橡胶硫化活性剂在硫化橡胶中的应用。
优选地，所述橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为1～5:100。
本发明提供的橡胶硫化活性剂，包括对苯二甲酸钙和负载在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)。在本发明中，对苯二甲酸钙能够作为负载氧化锌的基体，提高氧化锌的分散性，使氧化锌能够均匀的分散在橡胶基体中，在保证氧化锌的硫化活性的基础上，有效地降低了氧化锌的用量，降低生产成本的同时减少氧化锌对环境的污染。并且对苯二甲酸钙为非极性材料，作为负载氧化锌的基体，增大了氧化锌和橡胶分子的接触面积，进而增强了氧化锌与橡胶分子链的相容性，提高了硫化橡胶的拉伸强度。实施例结果表明，本发明制得的橡胶硫化活性剂用于橡胶硫化过程后，硫化橡胶的拉伸强度为25.8～26.8Mpa。
具体实施方式
本发明提供的橡胶硫化活性剂，包括对苯二甲酸钙和负载在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)。
在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
在本发明中，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)，优选为(3～5)：(7～5)。在本发明中，所述氧化锌的粒径优选为10～100nm。在本发明中，所述对苯二甲酸钙的粒径优选为1～20μm。在本发明中，对苯二甲酸钙作为负载氧化锌的基体，氧化锌以分子间作用力和化学键作用，负载在对苯二甲酸钙的表面，能够提高氧化锌的分散性，使氧化锌能够均匀的分散在橡胶基体中，在保证氧化锌的硫化活性的基础上，有效地降低了氧化锌的用量，降低生产成本的同时减少氧化锌对环境的污染。并且对苯二甲酸钙为非极性材料，作为负载氧化锌的基体，增大了氧化锌和橡胶分子的接触面积，进而增强了氧化锌与橡胶分子链的相容性，提高了硫化橡胶的拉伸强度。
本发明还提供了上述技术方案所述橡胶硫化活性剂的制备方法，包括以下步骤：
将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合，得到混合物料；
将所述混合物料进行喷雾干燥，得到所述橡胶硫化活性剂。
本发明将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合，得到混合物料。
在本发明中，所述混合的转速优选为2500～5000转/min，进一步优选为3000～4000转/min；所述混合的时间优选为10～60min，进一步优选为20～40min。在本发明中，所述混合优选在胶体磨中进行，所述胶体磨的磨盘缝隙优选为10～100μm，进一步优选为20～80μm。在本发明中，磨盘缝隙在上述范围内有利于氧化锌负载在对苯二甲酸钙表面。
本发明对所述水的用量没有特殊的限定，能够为混合提供液相环境即可，具体用量可根据实际情况进行调整。
得到混合物料后，本发明将所述混合物料进行喷雾干燥，得到所述橡胶硫化活性剂。
在本发明中，所述喷雾干燥的进口温度优选为160～250℃，进一步优选为180～230℃，所述喷雾干燥的出口温度优选为80～110℃，进一步优选为90～100℃。本发明通过喷雾干燥得到颗粒均匀的橡胶硫化活性剂粉末，在硫化过程中能够均匀的分散在橡胶基体中，提高橡胶硫化活性剂的利用率。
本发明还提供上述技术方案所述的橡胶硫化活性剂或由上述技术方案所述橡胶硫化活性剂的制备方法制得的橡胶硫化活性剂在硫化橡胶中的应用。
在本发明中，所述橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比优选为1～5:100，进一步优选为2～4:100。
在本发明中，在橡胶的硫化过程中，所述橡胶硫化活性剂的应用方法优选为HG/T2404-2008。
下面结合实施例对本发明提供的橡胶硫化活性剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将氧化锌(粒径为10nm)和对苯二甲酸钙(粒径为1μm)按质量比为2：8的比例混合，加入胶体磨中，用水作为溶剂，胶体磨的磨盘缝隙为10μm，速率为3000转/min，时间为20min，得到混合物料；
将得到的混合物料在进口温度为160℃，出口温度为80℃的条件下进行喷雾干燥，得到橡胶硫化活性剂。
将得到的橡胶硫化活性剂根据国标HG/T2404-2008中记载的配方及硫化方法对橡胶进行混炼，橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为4:100，混炼48h后根据国标GB/T528-1998测试得到的硫化橡胶的拉伸强度，拉伸强度为26.0Mpa。
实施例2
将氧化锌(粒径为10nm)和对苯二甲酸钙(粒径为1μm)按质量比为3：7的比例混合，加入胶体磨中，用水作为溶剂，胶体磨的磨盘缝隙为40μm，速率为4000转/min，时间为40min，得到混合物料；
将得到的混合物料在进口温度为250℃，出口温度为110℃的条件下进行喷雾干燥，得到橡胶硫化活性剂。
将得到的橡胶硫化活性剂根据国标HG/T2404-2008中记载的配方及硫化方法对橡胶进行混炼，橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为3:100，混炼48h后根据国标GB/T528-1998测试得到的硫化橡胶的拉伸强度，拉伸强度为25.8Mpa。
实施例3
将氧化锌(粒径为10nm)和对苯二甲酸钙(粒径为1μm)按质量比为4：6的比例混合，加入胶体磨中，用水作为溶剂，胶体磨的磨盘缝隙为70μm，速率为2500转/min，时间为35min，得到混合物料；
将得到的混合物料在进口温度为200℃，出口温度为90℃的条件下进行喷雾干燥，得到橡胶硫化活性剂。
将得到的橡胶硫化活性剂根据国标HG/T2404-2008中记载的配方及硫化方法对橡胶进行混炼，橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为5:100，混炼48h后根据国标GB/T528-1998测试得到的硫化橡胶的拉伸强度，拉伸强度为25.9Mpa。
实施例4
将氧化锌(粒径为10nm)和对苯二甲酸钙(粒径为1μm)按质量比为5：5的比例混合，加入胶体磨中，用水作为溶剂，胶体磨的磨盘缝隙为70μm，速率为4500转/min，时间为40min，得到混合物料；
将得到的混合物料在进口温度为200℃，出口温度为100℃的条件下进行喷雾干燥，得到橡胶硫化活性剂。
将得到的橡胶硫化活性剂根据国标HG/T2404-2008中记载的配方及硫化方法对橡胶进行混炼，橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为2:100，混炼48h后根据国标GB/T528-1998测试得到的硫化橡胶的拉伸强度，拉伸强度为26.8Mpa。
对比例1
本对比例与实施例4的制备方法相同，区别仅在于，氧化锌(粒径为10nm)和对苯二甲酸钙(粒径为1μm)按质量比为5：95的比例混合。
将得到的橡胶硫化活性剂根据国标HG/T2404-2008中记载的配方及硫化方法对橡胶进行混炼，混炼48h后根据国标GB/T528-1998测试得到的硫化橡胶的拉伸强度，拉伸强度为24.6Mpa。
对比实施例1～4及对比例1的结果可知，在同样的测试条件下，实施例1～4制备得到的硫化橡胶的拉伸强度高，说明实施例1～4中氧化锌分散性好，硫化得更加充分。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种橡胶硫化活性剂，包括对苯二甲酸钙和负载在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(1～6)：(9～4)。
2.根据权利要求1所述的橡胶硫化活性剂，其特征在于，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为(3～5)：(7～5)。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶硫化活性剂，其特征在于，所述氧化锌的粒径为10～100nm。
4.根据权利要求1或2所述的橡胶硫化活性剂，其特征在于，所述对苯二甲酸钙的粒径为1～20μm。
5.权利要求1～4任一项所述橡胶硫化活性剂的制备方法，包括以下步骤：
将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合，得到混合物料；
将所述混合物料进行喷雾干燥，得到所述橡胶硫化活性剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合在胶体磨中进行，所述胶体磨的磨盘缝隙为10～100μm。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的转速为2500～5000转/min，时间为10～60min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的进口温度为160～250℃，出口温度为80～110℃。
9.权利要求1～4任一项所述的橡胶硫化活性剂或由权利要求5～8任一项所述橡胶硫化活性剂的制备方法制得的橡胶硫化活性剂在硫化橡胶中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述橡胶硫化活性剂和橡胶的质量比为1～5:100。
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