[发明专利]一种淀粉改性白炭黑/橡胶复合填料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉改性白炭黑/橡胶复合材料的制备方法，本发明属于橡胶领域。

背景技术

现代汽车对轮胎性能的技术要求日益提高,轮胎正向朝着高技术含量和精细化方向发展。抗湿滑、低滚动阻力、高性能和多功能轮胎在轮胎中所占的比率不断加大，在这种时代背景下，“绿色轮胎”应运而生。所谓“绿色轮胎”是指由于应用新材质和设计，而导致滚动阻力小，因而耗油低、废气排放少的子午线轮胎。绿色轮胎具有低碳环保、降低油耗和优化轮胎提升安全等优势。其中，降低胎面的滚动阻力并保证抗湿滑性能良好是绿色轮胎最基本的要求。当汽车在有水的路面上行驶时，由于轮胎和路面之间有水的存在，所以轮胎的抓着力会大幅度降低。尤其对于行驶速度较高的乘用车，轮胎的抗湿滑显得尤为重要。所以在保证安全的前提下，尽可能地减小轮胎的滚动阻力对橡胶行业的发展具有重大意义。

淀粉是一种天然植物多糖，它以颗粒形式广泛存在于植物的果实、根、茎中，是人类主要的碳水化合物的来源。淀粉资源丰富，价格低廉，又具有可再生性，与人类的生存与发展息息相关，近年来，随着人们对环保要求的日益强烈，环保理念逐渐深入工业的设计及实际应用中，将淀粉应用于轮胎这一创举满足人们对节能和环保的要求。

与传统的橡胶填料白炭黑相似，淀粉颗粒表面存在活性羟基，这使得淀粉应用到橡胶中成为了可能。但是，天然淀粉具有结晶性，颗粒粗大，含有大量羟基，与橡胶基体的相容性差，这些特性限制了淀粉在橡胶中的应用。所以，要将淀粉运用到橡胶中，必须先对淀粉进行适当的处理，其中淀粉糊化就是最重要的处理方法之一。

淀粉的糊化(Gelatinization)是指在高温下,淀粉溶胀、分裂形成均匀糊状溶液。淀粉经过糊化后，淀粉的晶体部分溶解，颗粒溶胀，颗粒结构松散，淀粉水悬浮液变为一种半透明的粘稠度较高的胶体。在前人的研究中，主要采用淀粉胶乳共凝聚(LCM)的方法制备淀粉/橡胶复合材料。此方法主要利用了淀粉具有糊化以及大多数橡胶具有水乳液的特点，可将糊化淀粉或者改性糊化淀粉与胶乳共凝聚，得到淀粉/橡胶复合材料。采用这种方法，改善了淀粉在橡胶基体中的分散，在一定程度上起到了补强作用。但是，这种方法生产周期长，工艺复杂，淀粉填加量有限，淀粉易于在后续加工过程中发生团聚。

发明内容

本发明旨在克服现有制备淀粉/橡胶复合材料技术中的缺陷，提供一种方法简单，成本低廉且易于工业化的制备方法。利用了淀粉具有可糊化的特性，淀粉糊化的过程破坏了淀粉的结晶性以及淀粉分子间的缔合状态。而且，经过糊化后的淀粉，淀粉颗粒松散，淀粉分子溶解在水中。在传统橡胶加工设备的强剪切力的作用下，具有较高黏度的淀粉糊能够均匀精细的分散到白炭黑/橡胶复合材料中。而且淀粉分子链上的羟基能够与白炭黑表面的硅羟基相互作用，在一定程度上减少了白炭黑之间的团聚，增强了填料的分散性，橡胶复合材料的性能优异。

一种淀粉改性白炭黑/橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：将质量浓度为10％-35％的淀粉水悬浮液糊化，按照固含量取白炭黑与淀粉的质量比为67/10-67/2的淀粉糊，利用传统的橡胶加工设备将其均匀分散在白炭黑/橡胶复合材料中，即得到淀粉改性白炭黑/橡胶复合填料。

进一步：淀粉为糯米淀粉，玉米淀粉，马铃薯淀粉或豌豆淀粉一种或几种。

作为优选：淀粉为糯米淀粉，玉米淀粉，马铃薯淀粉，豌豆淀粉。

作为优选：淀粉的质量浓度为10％-35％。

作为优选：白炭黑与淀粉的质量比为67/10-67/2。

有益效果

1)本发明所涉及的淀粉改性白炭黑/橡胶复合填料的制备方法工艺简单，不改变传统橡胶加工方式，原材料成本低廉，低碳环保；

2)糊化淀粉能够与白炭黑相互作用，在一定程度上降低了白炭黑的团聚，分散效果加强；

3)淀粉糊的引入提高了白炭黑/橡胶复合材料的抗湿滑性能和耐磨性能，降低了其滚动阻力。

附图说明

图1为本发明实施例7制备的橡胶/淀粉复合材料的拉伸断裂面的扫面电子显微镜照片。

图2为对比例2制备的橡胶/淀粉复合材料的拉伸断裂面的扫面电子显微镜照片。

具体实施方式

实施例1：