[发明专利]一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶母胶制备领域，具体涉及一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法。

背景技术

充炭黑橡胶母胶也称为炭黑填充型橡胶，是一种橡胶与炭黑的预混合体，按制备方法可分为两大类：一类是采用橡胶胶乳/炭黑共混法，即以橡胶胶乳和炭黑为原料，制备得到的橡胶/炭黑预混合体(炭黑母胶)；另一类是采用机械混炼法(如密炼机混炼)得到的含炭黑的橡胶母炼胶。与后者相比，前者将炭黑分散在水中制成炭黑淤浆，再与胶乳混合形成橡胶/炭黑混合体，是制备炭黑母胶的主要方法，且在制备过程没有炭黑飞扬，炭黑在橡胶基体中分散更均匀，缩短了混炼时间和降低了动力消耗。

采用橡胶胶乳/炭黑共混法制备充炭黑母胶的关键技术是炭黑在橡胶中的分散，这主要由炭黑在水中的分散水平所决定。橡胶用炭黑是典型的亲油性粉体，在水性体系中易于团聚，故常添加表面活性剂(也称为：乳化剂)来改善炭黑在水中的分散。我们注意到，表面活性剂的加入具有显著的优点，即炭黑在橡胶中的分散变好，所制备的充炭黑母胶也具有较好的综合力学性能，但由于在充炭黑母胶的制备工艺过程中难以将所有的表面活性剂都从充炭黑母胶中洗去，残留在橡胶中的表面活性剂可能会破坏橡胶与炭黑之间的相互作用，例如：可能导致硫化胶的定伸应力下降等；另一方面，从充炭黑母胶中被洗出来的部分乳化剂进入废水系统后，将导致废水处理的成本上升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有充炭黑丁苯橡胶母胶的制备技术中，由于添加表面活性剂作为炭黑分散剂，残留在橡胶中的表面活性剂所导致的橡胶定伸应力和强度降低的不足以及表面活性剂导致废水处理成本增加的不足，提供一种不加表面活性剂的适合于无接触污染的充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种充炭黑丁苯橡胶母胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)备料：按以下组分及重量份配比配料：

丁苯胶乳：100份(按干胶量计)；炭黑：40～100份；水：1500～3000份；操作油：0～30份；包覆剂：1～5份；凝聚剂：1～5份；

(2)制备炭黑悬浮液：在反应釜中加入炭黑，再加入部分水调节炭黑的浓度至2.0～5.0wt％，高速搅拌分散，得到炭黑悬浮液；

(3)胶乳与炭黑的混合与热处理：常温搅拌条件下往上述炭黑悬浮液中加入丁苯胶乳，混合均匀得胶乳/炭黑混合体系，加入水使所述胶乳/炭黑混合体系中的固体物总含量为3～5wt％；然后将反应釜加热至70～90℃，再加入质量浓度为1％的包覆剂的热水悬浮液，继续搅拌10～15分钟，得到热处理后的胶乳/炭黑混合体系；

(4)凝聚处理：在搅拌下，向上述热处理后的胶乳/炭黑混合体系中加入计量的质量浓度为20％的凝聚剂水溶液，发生凝聚共沉现象，以粉末状析出凝聚物，继续搅拌保持温度为70～90℃，如果配方中含有操作油，在搅拌下加入操作油，继续搅拌10～15分钟；

(5)凝凝聚物的后处理：将凝聚处理后的凝聚物经过滤布过滤得到湿粒子产物，用水洗涤三至四次，脱水，所得湿粒子产物在鼓风干燥箱中以80～90℃干燥至水分含量在1％以下，得到所述充炭黑丁苯橡胶母胶。

优选的，所述丁苯胶乳为通用型丁苯橡胶胶乳；

优选的，所述炭黑为超高耐磨炭黑(SAF)、中超耐磨炭黑(ISAF)、高耐磨炭黑(HAF)或半补强炭黑(SRF)；

优选的，所述操作油为橡胶工业常用操作油或填充油，具体为机油、环烷油或芳烃油；

优选的，所述包覆剂为能溶于70℃以上热水的脂肪酸碱金属盐；更优选的，所述包覆剂为能溶于70℃以上热水的硬脂酸钠或硬脂酸钾；

优选的，所述凝聚剂为氯化钙、氯化锌、硝酸钙或硝酸锌中的一种或多种的混合物；

所述包覆剂为可以于60～90℃与凝聚剂中的钙、锌离子就地生产不溶于水的二价金属盐，所生成的二价金属盐对橡胶粒子起隔离包覆作用；

优选的，步骤(2)所述高速搅拌分散的搅拌速度为3000～6000rpm，时间为30～120分钟。

本发明的原理：