[发明专利]一种湿法混炼的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿法混炼的方法。该方法所得橡胶纳米复合母胶主要应用于轿车胎面胶，工程胎面胶等领域。

背景技术

从20世纪90年代法国米其林公司宣布大力开展绿色轮胎的研究开始，欧洲、美国和同本等各大轮胎公司相继加快了绿色轮胎的研制步伐。所谓绿色轮胎是指可降低油耗并减少汽车废气排放量的轮胎，它已成为轮胎工业发展的主流。近年来，随着汽车工业向着高速、安全、节能、舒适化等方向发展，对于轮胎的性能的要求也是进一步提高，这就得要求轮胎具有优异的耐磨性、较低的滚动阻力、良好抗湿滑性，以及良好的耐切割和耐疲劳等性能。因此，研制能平衡各项性能的胎面胶料是各国研究者致力攻克的难题。

降低胎面的滚动阻力并保证有好的抗湿滑性能是绿色轮胎最基本的要求，同时有较好的耐切割和耐疲劳性能。降低轮胎滚动阻力的途径有两个：一是改进轮胎结构，二是改进胎面胶胶料性能。改进胎面胶胶料性能的关键在于胶种和补强剂的选用。

胶种与补强剂之间的复合，使得有机聚合物/无机纳米粒子复合材料的制备成为了各国的研究热点，而母胶技术的发展也成为橡胶领域最急需突破的技术。炭黑母胶技术、白炭黑母胶技术成了重点研究的方向。

炭黑是橡胶工业最常用的增强填充剂，但是传统的干法混炼过程中炭黑存在着与胶粒结合作用大部分为物理吸附，滚动阻力大，内摩擦损失大等缺点。

白炭黑作为补强填料应用于橡胶之中，这能使得轮胎胎面要求的‘魔鬼三角’性能获得较为明显的平衡。但白炭黑结构中具有表面羟基，颗粒小，比表面积大等特点，使得白炭黑易吸附水，与非极性的橡胶结合能力弱，干法混炼过程，白炭黑比重小，会产生粉尘飞扬造成环境的污染，且在橡胶基体中容易造成自身易发生团聚等现象，使得橡胶性能下降。

粘土具备特殊的片层结构，能够均一分散在橡胶相中，赋予了材料良好的抗撕裂性能以及良好的耐疲劳性能。通常的处理工艺均是将粘土水溶液与乳胶进行乳液聚合得到橡胶纳米复合材料，但是在聚合过程难以控制反应过程，不易形成均相复合。

综上填料在干法混炼工艺中，均存在着不足之处，这也使得湿法混炼的技术研究成了热点研究方向。

专利CN102153792A公开了一种湿法混炼天然橡胶料的制备方法，该方法通过偶联剂和表面活性剂对白炭黑进行改性，研磨后与天然胶乳共混，在共混液中加入醋酸凝固，脱水制备白炭黑/天然橡胶纳米复合材料，该法得到的材料具有滚动阻力小，生热低，耐老化性好等优点。但是该法采用传统的正絮凝工艺凝固胶乳，人为影响因素大，且不易于连续性生产，且处理工艺时间长，这些缺点限制了这种工艺的工业化。

专利CN101220177A公开了一种白炭黑/溶聚丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，该法通过对白炭黑水溶液进行处理之后，加入溶聚丁苯中共混，凝聚，脱水干燥得到白炭黑/溶聚丁苯纳米复合材料。该法实现了填料水溶液与溶液聚合得到的胶液进行乳液共沉法制备复合材料，但是此法采用氨基类硅烷偶联剂处理白炭黑水溶液，工艺复杂，处理时间长，能耗较高，不适合于工业化生产。

专利CN103819760A公开了一种制备高性能炭黑母胶的工艺方法，该法采用小分子易挥发溶剂对炭黑进行了处理，采用处理后的炭黑将胶乳絮凝出来，脱水烘干得到炭黑/橡胶纳米复合材料，该法制备的材料具有能耗小，生热低，耐磨性高等优点，但是这样的方法仅仅通过填料与处理溶剂对乳胶进行絮凝，絮凝不够完全，会造成成本浪费，不利于工业化推进。

专利CN1900149公开了一种有机改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，该方法通过烷基铵盐对粘土改性，再将粘土水的悬浮液与丁苯胶乳混合，再经过破乳絮凝，干燥脱水，混炼，硫化得到纳米复合材料，该材料中粘土片层呈纳米尺度分散，具有良好的增强效果，但此法粘土水悬浮液和聚合胶液不相混溶，无法实现均相复合。

专利CN1763127A公开了改性粘土与橡胶复合材料的制备方法，该方法通过有机改性剂的水溶液与粘土共混液代替有机改性粘土，制备粘土与橡胶复合材料，此法简单易行，但是改性剂用量大，絮凝难以完全，造成资源浪费，不利于工业化。

我们所知的炭黑、白炭黑、粘土等填料的初级粒子为纳米级，而这些纳米填料由于其较强的表面能使其易于团聚，因此，通常我们可以认为纳米填料是微米级填料。在湿法共混制备橡胶纳米复合材料的过程中，填料在溶液的分散问题是制备高性能母胶的关键。

本发明采用有机溶剂乙醇对填料进行浸润，实验结果表明，采用乙醇对炭黑、有机改性白炭黑、有机改性粘土等填料进行分散，能得到较好的效果。