[发明专利]胶乳凝块复合材料的形成

说明书

技术领域

本发明涉及向胶乳凝块复合材料中引入另外的弹性体胶乳。

背景技术

许多具有商业意义的产品由其中颗粒填料分散于多种合成弹性体、天然橡胶或弹性体共混物的任一种中的弹性体组合物形成。例如，炭黑广泛地用作天然橡胶和其它弹性体中的增强剂。通常制造母料(母炼胶，masterbatch)，即，填料、弹性体和多种任选的添加剂例如填充油的预混合物。炭黑母料是使用不同级别的市售炭黑制备的，所述炭黑在每单位重量的表面积和结构两方面都不同，所述结构描述通过一次炭黑颗粒相互的融合(fusion)形成的炭黑聚集体的尺寸和复杂性。许多具有商业意义的产品由炭黑颗粒填料分散于天然橡胶中的这样的弹性体组合物形成。这样的产品包括例如汽车轮胎，其中，不同的弹性体组合物可用于胎面部分、胎壁、线膜层(金属线脱脂，wire skim)和胎体。其它产品包括例如发动机支架衬套、传送带、风档刮水器等。

存在多种用于制造炭黑母料的方法。在一种公开于美国专利No.6,841,606(“所述‘606专利”)的方法中，将炭黑浆料和弹性体胶乳在大桶中组合，且随后通过加入促凝剂如酸使其凝固。在公开于日本专利公布No.2005220187中的该方法的变型中，将天然橡胶胶乳(从约24%的橡胶)稀释至20%橡胶含量并使其与蛋白酶结合以使所述胶乳的非橡胶组分的酰胺键断开。所述断开被认为改善了最终橡胶产品的性能。在另一公开于美国专利No.6,048,923(其内容引入本文作为参考)中的方法中，将包括弹性体胶乳的第一流体的连续流进料到凝固反应器的混合区。将包括炭黑浆料的第二流体的连续流在压力下进料到混合区以与所述弹性体胶乳形成混合物。所述两种流体的混合是充分高能的以使所述弹性体胶乳与所述炭黑在所述凝固反应器的排放端之前基本上完全凝固。如美国专利No.6,075,084中所公开的，可将另外的弹性体加入到从凝固反应器的排放端排出(emerge)的材料中。如美国专利No.6,929,783中所公开的，凝固物可随后进料到脱水挤出机。

在高的炭黑负载下，凝固物不是作为炭黑-弹性体复合材料的连续流，而是作为被基本上不含凝固物的含水相携带的多个离散的炭黑-弹性体复合材料区域从凝固反应器排出。通常，这样的不连续的材料不是那么容易地通过脱水挤出机并且可在脱水挤出机内逆流，造成堵塞。因此，期望制备能够更容易地在设备例如脱水挤出机中处理(handle)的含有高的炭黑体积分数的凝固物的连续流。

发明内容

在一个实施方式中，本发明为制造凝固胶乳复合材料的方法。所述方法包括使包括第一弹性体的第一弹性体胶乳和颗粒填料浆料的凝固混合物(coagulating mixture)沿着管道流动，和将包括第二弹性体的第二弹性体胶乳引入所述凝固混合物的流中。所述方法可进一步包括在使所述凝固混合物流动之前，通过如下产生所述凝固混合物：将所述第一弹性体胶乳的连续流进料到凝固反应器的混合区，所述凝固反应器限定从所述混合区延伸到排放端并包括所述管道的伸长的(细长的)凝固区(a mixing zone of a coagulum reactordefining an elongate coagulum zone extending from the mixing zone to adischarge end and comprising the conduit)；和将包括颗粒填料的流体的连续流在压力下进料到所述凝固反应器的所述混合区以形成所述凝固混合物。

所述包括颗粒填料的流体的连续流可具有约30m/s-约250m/s的速度，所述第一弹性体胶乳的连续流可具有至多约10m/s的速度，而且，在这些条件下，在引入所述第二弹性体胶乳之前，所述凝固混合物在所述凝固反应器中的停留时间可为1×10^-2s-约6×10^-2s。

所述管道可包括具有第一直径的第一管道部分、具有大于所述第一直径的第二直径的第二管道部分和具有从所述第一直径增加到所述第二直径的直径的在所述第一管道部分和所述第二管道部分之间的过渡区，流动可包括使所述凝固混合物从所述第一管道部分流入所述第二管道部分中，且引入可包括将所述第二弹性体胶乳在过渡区引入所述凝固混合物中。