[发明专利]一种提高天然橡胶性能的改性伊利石制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工程与技术领域，特别是涉及到一种提高天然橡胶性能的改性伊利石制备方法。

背景技术

黏土掺入橡胶，可提高橡胶力学性能，降低相应橡胶产品的成本。改性黏土在橡胶中添加的比例更大，对橡胶性能的提高也较大。该型黏土就是使用含有如胺、磷、硫的有机物，取代黏土颗粒层中的阳离子，使黏土与橡胶有更好的亲和力，尤其膨胀性黏土，更容易改性并与橡胶掺杂，制备相应复合材料。

吉林省安图县发现一特大型沙质非膨胀性伊利石矿。为拓宽此种伊利石应用市场，将一定目数的伊利石粉与橡胶共混，并对其共混物性能进行测试，结果是伊利石可加入量很少。对橡胶性能没有多大提高。原因是伊利石与橡胶共混时分散的不好，易团聚。尝试性用改性的方法，改善伊利石的性能，效果不佳，问题在于这种伊利石颗粒的层内间距较小，很难通过传统改性方法撬动其层间间距。携入有机物集团，改善现有伊利石的结构及性能，拓宽其应用范围和使用量是本发明的动力。

目前也有其他方法改性伊利石如硅烷偶联剂改性伊利石，但由于伊利石的天然结构导致改性效果不明显，改性剂的含量较低。伊利石是由两个硅氧四面体中间夹着一个铝氧八面体构成的“TOT”结构，其中四面体和八面体是由一个氧原子连接形成的。在伊利石的片层中分布着不同的羟基，大部分是不可反应的羟基只有少部分羟基可以参与反应。在八面体片上没有与四面体连接的氧原子结合一个氢原子形成八面体中的铝羟基、镁羟基、铁羟基等，这些羟基是不可反应羟基。在伊利石结构中可反应的羟基数量较少，只有结构层边缘打开化学键形成的硅羟基，以及少量由于结构存在缺陷产生的硅羟基是可反应的羟基。硅烷偶联剂改性伊利石需要大量可以参与反应的羟基，但因为伊利石可以反应的羟基数量较少，所以目前改性方法中硅烷偶联剂直接改性伊利石效果较弱。同时，昂贵的硅烷偶联剂也对产品的经济价值产生了一定程度的影响。

使用阳离子改性剂直接改性伊利石方法较少，改性效果不明显。这是因为伊利石是属于非膨胀黏土阳离子改性剂不能撑开伊利石的夹层结构，同时伊利石电负性较低不能很好的吸附阳离子改性剂，只有少量的改性剂被伊利石的断层边缘的断层处吸附。

由于改性伊利石存在着诸多困难，导致复合材料的性能上提高也不明显，力学性能等各项性能提高幅度较低。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高天然橡胶性能的改性伊利石制备方法使得改性伊利石负载改性剂的含量多，改善伊利石的性能的技术问题。一种提高天然橡胶性能的改性伊利石制备方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，

步骤一、取伊利石投放到质量浓度0.5％～5％HCl溶液中，其中固液比按g/ml为1：40，在50℃～70℃恒温水浴中以600rad/min搅拌1h～2h，将酸洗后的伊利石静置、降至常温后过滤；

步骤二、将所述步骤一中过滤后的伊利石用去离子水在三口烧瓶中反复搅拌冲洗，直至三口烧瓶中的去离子水pH值为7，过滤得到清洗后的伊利石在鼓风式恒温干燥箱60℃条件下干燥24小时，磨成粉末颗粒，获得酸洗后伊利石粉末；

步骤三、取5g所述步骤二中获得的酸洗伊利石、200mL体积浓度50％异丙醇水溶液以及0.4g十六烷基三甲基溴化铵CTAB加入500ml三口瓶反应器中，在微波及70℃～80℃条件下反应0.5h～1h，静置至室温，采用离心机以5000rad/min条件下离心5min，离心后的固定颗粒在鼓风式恒温干燥箱60℃条件下干燥24h，再用玛瑙研钵研细得到CTAB改性伊利石。

所述步骤二中的粉末颗粒的粒径为0.5μm～2μm。

所述CTAB改性伊利石的粒径为0.5μm～2μm。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

本发明提供了一种制备改性伊利石的新方法，与原有改性方法相比该方法得到的改性伊利石负载改性剂的含量增多。用这种改性方法制备的改性伊利石与橡胶制得的复合材料与未改性伊利石或原有方法改性伊利石对比本法制备的改性伊利石在橡胶中分散较好，得到的复合材料各项性质优异，本法制备的改性伊利石与传统填料如炭黑、二氧化硅对比价格便宜。本法制备的改性伊利石在橡胶中应用具有十分广阔的应用前景。

本发明制备的改性伊利石与硅烷偶联剂制备改性伊利石相比，其反应时间较短，反应温度较低。本发明中使用的阳离子改性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB比硅烷偶联剂更为廉价。本发明制备出的改性伊利石与橡胶分散更佳、力学性能更为优秀。

附图说明