[发明专利]一种高拉伸性能的煤矸石改性橡胶

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种高拉伸性能的煤矸石改性橡胶。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。

中国历年已积存煤矸石约1000Mt，并且每年仍继续排放约100Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气或引起火灾。煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，此外还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料。现需要对煤矸石进行废物处理，使之能在更多的领域使用。

发明内容

基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高拉伸性能的煤矸石改性橡胶，对煤矸石进行球磨、焙烧、偶联改性后添加进入橡胶材料中，提高橡胶材料的拉伸强度、300％拉伸应力和拉断伸长率，并能降低生产成本。

本发明提出的一种高拉伸性能的煤矸石改性橡胶，其原料按重量份包括：天然橡胶20-23份，氯丁橡胶15-18份，三元乙丙橡胶72-76份，棉纤维10-14份，硫磺粉2-3份，促进剂DZ 1.5-2.4份，促进剂TMTM 1.1-1.5份，改性填充混合物35-38份，轻质碳酸钙20-23份，高耐磨炭黑11-14份，壬二酸二辛酯D0Z 3-4份，邻苯二甲酸二异丁酯DIBP 5-8份，氢氧化镁3-4份，三聚氰胺磷酸盐2.5-3.2份，防老剂OD 1.1-1.7份，防老剂BLE 1.5-1.9份；其中改性填充混合物的制备过程中，将铝锆偶联剂TL-6溶于无水乙醇中并搅拌均匀，加入纳米焙烧硅铝炭黑在72-75℃时以840-860rpm的搅拌速率搅拌15-19min，取出置于干燥箱内干燥43-47min，干燥温度为92-95℃，再加入煅烧高岭土以680-700rpm的搅拌速率搅拌20-23min后，取出置于球磨机中球磨得到改性填充混合物，铝锆偶联剂TL-6与无水乙醇的体积比为1-2:10-12，铝锆偶联剂TL-6、纳米焙烧硅铝炭黑和煅烧高岭土的重量比为1.2-1.5：15-18：23-26；改性填充混合物中的纳米焙烧硅铝炭黑制备方法包括：将煤矸石破碎后，再置于球磨机中球磨得到纳米煤矸石粉，纳米煤矸石粉的粒径为75-100nm；将纳米煤矸石粉以10℃/min升高至470-500℃后，保温28-32min，然后继续升温至630-640℃，升温过程符合T＝500+ln(t+1)，T为温度，单位为℃，t为时间，单位为min，接着保温47-52min，空冷至室温得到纳米焙烧硅铝炭黑。

优选地，煤矸石的吸碘值为33-35mg/g。

优选地，改性填充混合物的平均粒径为75-100nm。

优选地，天然橡胶、氯丁橡胶和三元乙丙橡胶21-22：16-17：73-75。

优选地，其原料按重量份包括：天然橡胶21-22份，氯丁橡胶16-17份，三元乙丙橡胶73-75份，棉纤维12-13份，硫磺粉2.3-2.5份，促进剂DZ 1.8-2.2份，促进剂TMTM 1.2-1.4份，改性填充混合物36-37份，轻质碳酸钙21-22份，高耐磨炭黑12-13份，壬二酸二辛酯D0Z 3.2-3.6份，邻苯二甲酸二异丁酯DIBP6.4-7.2份，氢氧化镁3.5-3.9份，三聚氰胺磷酸盐2.8-3份，防老剂OD 1.4-1.6份，防老剂BLE 1.7-1.8份。

优选地，改性填充混合物的制备过程中，将铝锆偶联剂TL-6溶于无水乙醇中并搅拌均匀，加入纳米焙烧硅铝炭黑在73-74℃时以845-855rpm的搅拌速率搅拌16-18min，取出置于干燥箱内干燥44-46min，干燥温度为93-94℃，再加入煅烧高岭土以685-690rpm的搅拌速率搅拌21-22min后，取出置于球磨机中球磨得到改性填充混合物，铝锆偶联剂TL-6与无水乙醇的体积比为1:6-8，铝锆偶联剂TL-6、纳米焙烧硅铝炭黑和煅烧高岭土的重量比为1.3-1.4：16-17：24-25。