[发明专利]活性载体法制备低锌硫化活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶硫化工艺中的硫化活性剂，具体是活性载体法制备低锌硫化活性剂。 

背景技术

近年来，橡胶产品中助剂对环境的污染引起了越来越多的重视，氧化锌作为橡胶产品生产中最常用的助剂，其用量一直偏高，一方面浪费了宝贵的锌资源，另一方面，过量的锌通过后期橡胶制品的应用释放到环境中，对锌敏感的水生物造成巨大的危害，造成对环境的污染。最近剖析的国外名牌轮胎分析数据显示，其氧化锌用量远低于国内轮胎的普遍用量。而国内的轮胎生产厂家仍然沿用传统的标准，国内的氧化锌用量明显偏高。 

目前降低氧化锌的用量主要有四类途径，一类是采用有机锌皂盐来替代氧化锌，市面上的产品主要有struktol公司的活化剂73A(直链羧酸锌皂盐和芳香酸锌皂盐混合物)和ZEH(α-乙基己酸锌)，山西省化工研究院开发生产的耐热硫化活性剂SL-272、SL-273，北京中橡科达橡胶材料有限公司的硫化活性剂Z-311，台湾欧士橡胶助剂有限公司的有机锌。这些产品都是优化结构的锌皂混合物，可部分或全部替代传统活性剂。存在的缺点是Akt-73，SL-273降低锌含量的能力有限，同时其价格和普通间接法氧化锌相比没有优势，影响产品成本。 

第二类是采用氧化锌母粒来替代氧化锌。氧化锌母粒一般是采用改性的纳米氧化锌粉体与载体母胶，胶粘分散剂，增塑剂，润滑剂等组分 按适当的配方比例，在密炼设备中使各组分混合均匀，以热喂料或冷喂料方式从挤出机中挤出，再切成母粒。市面上莱茵公司的氧化锌-80产品，就是以三元乙丙胶为载体制得的分散体。 

第三类是采用纳米氧化锌来替代氧化锌。纳米氧化锌具有粒径小、比表面积大、活性高的优点。当取代普通氧化锌在橡胶中应用时，当纳米氧化锌2份时，其硫化性能最接近于普通氧化锌5份。目前纳米氧化锌在橡胶中的应用研究还不够，产品性能不稳定。 

第四类是采用其他金属氧化物或其他完全无锌的化合物来替代氧化锌，产品的性能较差。 

氧化锌作为一项必须的橡胶助剂，完全从橡胶中消除有很大的难度，目前市场化较好的产品主要是莱茵公司的氧化锌-80产品。其综合性能较好，但是降低锌含量的能力仍然有限。 

本发明是采用一种新的纳米级分散粘土作为载体，对载体有机活化改性后加载少量锌离子，使载上的锌离子富集在载体的表面，。充分吸附反应后，滴加沉淀剂，使吸附加载上的锌离子完全沉淀在活性载体粘土的表面。在提高实际参与反应的锌离子浓度同时其分散性也得到了改善。由于加载上的锌离子浓度较小，仅为实际参与反应的锌离子的量，就可以使胶料中的ZnO用量明显减少。 

WO2004/052981是以蒙脱土(MMT K10)作为载体，将蒙脱土先酸化处理，再和含锌离子的溶液进行离子交换的方法制备锌粘土。蒙脱土未进行有机活性改性，吸附上的锌离子有限，在胶料中的应用性能下降较大。 

发明内容

本发明的目的是采用一种新的纳米级分散粘土作为载体，对载体有机活化改性后加载少量锌离子，使载上的锌离子富集在载体的表面，充 分吸附反应后，滴加沉淀剂，使吸附加载上的锌离子完全沉淀在活性载体粘土的表面。在提高实际参与反应的锌离子浓度同时其分散性也得到了改善。由于加载上的锌离子浓度较小，仅为实际参与反应的锌离子的量，就可以使胶料中的ZnO用量明显减少。该方法工艺简单，制备的低锌硫化活性剂锌含量低，应用性能与氧化锌相当。 

本发明的制备方法主要包括以下步骤： 

a.选择阳离子交换容量在60～110mmol/100g的粘土作为载体，将粘土配制成质量浓度为5％～20％的水溶液，在20∽80℃对粘土进行有机活化改性，所述有机改性剂的质量浓度为1∽10％，改性时间为1∽12h； 

b.将改性后的粘土洗涤、抽滤，放入60∽100℃烘箱中干燥，干燥时间在12∽24h； 

c.将改性粘土溶解于锌盐溶液中，锌盐溶液浓度在0.01∽6mol/l，充分反应后滴加0.01∽6mol/l的沉淀剂，滴加时间在15∽120min； 

d.将反应1∽12h完全的粘土抽滤，用水洗涤，于60∽100℃烘箱干燥12∽24h； 

e.将干燥后的粘土在150∽450℃灼烧2∽8h。 

所述的粘土为下列一种或几种：蒙脱土、高岭土、伊利石、蛭石、海泡石。 

所述的粘土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。