[发明专利]一种提高天然橡胶物理性能的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及天然橡胶的物理性能控制技术领域，特别涉及一种提高天然橡胶物理性能的方法。

【背景技术】

单纯采用天然橡胶制造橡胶制品，缺乏良好的物理性能，没有使用价值。如天然橡胶最宝贵的高弹性受温度的影响很大，温度低时发硬，温度高时变软发粘。生胶的强度低，在溶剂中会溶胀而溶解，这些缺点使得天然橡胶的使用范围很狭窄。因此，在天然橡胶制品中常采用大量的微细粒子（补强剂）填充补强制备复合材料来提高天然橡胶的物理性能。目前，在天然橡胶工业中广泛使用的补强剂主要有：炭黑、白炭黑、碳酸钙等。由于这些传统的补强剂表面光滑，与天然橡胶基体亲和力弱，且颗粒小表面自由能大，粒子之间总倾向于团聚，因而在天然橡胶基体中很难达到均匀分散。补强剂粒子的团聚会使材料在受到冲击时，由于应力集中产生裂纹并快速发展，使材料抗冲击性能下降，而橡胶的其他大部分物理机械性能也会随补强粒子分散性的降低而下降，特别是拉伸强度、撕裂强度等物理力学性能。如果补强剂粒子在天然橡胶基体中分布不均匀，不但不能提高天然橡胶物理性能，反而会降低其物理性能。为达到理想补强效果，通常要使用较大份数的补强剂，这在补强的同时也会大大降低了天然橡胶的高弹性。现有的提高天然橡胶物理性能的技术方法存在补强剂相容性差、在天然橡胶基体中难以分散均匀、物理性能提高效果不理想或生产成本较高等缺陷。

因此，还需要提供一种提高天然橡胶物理性能的方法，该方法能克服传统补强剂与天然橡胶基体相容性差、分散不均匀等缺点，能显著提高天然橡胶的物理性能，且生产成本较低，以满足实际生产应用需求。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高天然橡胶物理性能的方法，这种方法可以使补强剂在天然橡胶基体中均匀分散，充分发挥补强剂的补强作用，可有效提高天然橡胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨损等物理性能的同时不降低天然橡胶的拉断伸长率，对橡胶的高弹性无影响，且该制备方法生产成本较低，易于工业化推广。

具体地说，本发明提供了一种提高天然橡胶物理性能的方法，该方法以精制海螺壳粉为补强剂对天然橡胶进行补强。海螺壳具有非常精细的微结构，具有较高的强度与优异的机械性能，通过对补强剂进行粉碎、高温煅烧、碱洗、球磨和超分散剂表面改性精制处理后有效提高补强剂与天然橡胶基体的相容性，使补强剂能在天然橡胶中稳定、均匀分散，充分发挥补强剂的补强作用，提高天然橡胶的物理性能。

本发明所述的一种提高天然橡胶物理性能的方法，具体实施方案如下：

a、海螺壳粉碎：将海螺壳用粉碎机粉碎后，采用100目的筛子过筛，得到粗海螺壳粉；

b、海螺壳粉高温煅烧：将上述步骤“a”所得的粗海螺壳粉在500℃～1000℃高温条件下煅烧30～60min，得到高温煅烧后的海螺壳粉；

c、海螺壳粉碱洗：在一定量的NaOH溶液中加入一定量上述步骤“b”所制得的高温煅烧后的海螺壳粉，超声分散1小时，之后在80～100℃条件下加热回流搅拌2～4小时，洗涤、过滤至pH值为中性，90℃烘干，得到碱洗后的海螺壳粉，备用；

d、海螺壳粉球磨处理：在球磨筒中加入一定量上述步骤“c”所得的碱洗后的海螺壳粉，并加入适量的钢球和乙醇，在100r/min转速条件下球磨15～24小时，得到粒径为纳米级的海螺壳粉；

e、表面改性剂处理：将上述步骤“d”得到的粒径为纳米级的海螺壳粉水浴加热搅拌，在60℃条件下逐渐加入表面改性剂，改性处理30～90min后趁热过滤，滤饼干燥后即得精制海螺壳粉；

f、称取一定量步骤“e”得到的精制海螺壳粉分散于去离子水中，加入适量的乳化剂，在5000r/min～10000r/min均质乳化5～15min，制成稳定的分散悬浮液，再与一定量的天然胶乳共混，在机械搅拌作用下使其均匀分散于乳液后，最后经常规的凝固、压片、水洗、造粒和干燥后得到天然橡胶干胶材料。