[发明专利]一种橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种橡胶复合材料及其制备方法，包括组分：天然橡胶100份，硼泥碳化残渣40~50份，促进剂0.75~1.5份，活性剂5~10份，硬脂酸1~3份，硫磺1.5~2.5份，防老剂3~5份，增塑剂5~10份。本发明将硼泥碳化残渣应用到橡胶复合材料中，通过配方中各成分的优化及工艺的优化，可明显改善硼泥碳化残渣与橡胶之间的相容性，制备得到的复合橡胶材料具有较好的拉伸强度与定伸应力，可代替炭黑、陶土、碳酸钙等无机补强填料，不仅可以降低橡胶制品的生产成本，还具有节能环保的特点，极大的提高了硼泥的综合利用价值。

技术领域

本发明属于固体废弃物的综合利用技术领域，具体涉及一种橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

硼泥是以硼镁矿为原料生产硼砂过程中产生的碱性固体废弃物，生产1吨的硼砂同时伴随着产生4吨的硼泥废料，硼泥的排放量较大，大量堆积占用土地，且硼砂的生产过程中有纯碱的加入，导致硼泥碱性较强，污染河流。

目前国内的对硼泥的处理手段主要有利用硼泥废料生产碱式碳酸镁，硼镁磷复合肥，建筑用砖等。其中以硼泥为原料通过碳化法制备碱式碳酸镁的工艺最为成熟，同时硼泥的使用量最大，但该方法生产碱式碳酸镁过程中加入大量氧化钙，会产生几乎等量的二次固体废弃物（即硼泥碳化残渣）。其主要组成是氧化镁26.98%，氧化钙18.35%，氧化铝4.09%，氧化铁2.53%，氧化钾0.31%，氧化钛0.14%，氧化锰0.12%等。这对硼泥的综合利用是不利的，也不符合国家对废弃资源的“减量化、再利用、资源化”处理原则。因此硼泥通过碳化法生产碱式碳酸镁所产生的固体废弃物（即硼泥碳化残渣）必须进一步加以开发利用。

通过对硼泥碳化残渣的分析发现，其主要化学组成是：氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁、氧化钠、氧化钾等。其物相组成主要是镁橄榄石、方解石、石英、黄铁矿、钠长石、钾长石等。目前以硼泥处理后作为橡胶补强填料的研究已有报道，如CN1044479,但该专利公开的是对硼泥的简单处理方式，并没有充分的利用硼泥中的有效组分。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种橡胶复合材料，该复合材料采用硼泥碳化残渣为原料代替陶土、碳酸钙以及炭黑，极大的提高了硼泥的综合利用价值。

本发明的另一目的在于提供上述橡胶复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种橡胶复合材料，按重量份数计，包括以下组分：

天然橡胶100份，硼泥碳化残渣40~50份，促进剂0.75~1.5份，活性剂5~10份，硬脂酸1~3份，硫磺1.5~2.5份，防老剂3~5份，增塑剂5~10份。

本发明所述的硼泥碳化残渣是以硼泥为原料采用碳化法生产碱式碳酸镁过程中产生的固体废弃物。采用德国 Bruker 公司的 D8-FOCUS 型 X 射线衍射仪，测试条件为：扫描范围 5-70°，扫描速度为 2°/min， Cu， Kα 辐射， 波长为 1.54 A ，经过分析其主要组成是：氧化镁25-27%，氧化钙17-20%，氧化铝3-5%，氧化铁2-3%，氧化钾0-0.5%，氧化钛0-0.2%，氧化锰0-0.2%等，用激光粒度分析仪测试其平均粒径小于3μm。

优选的，所述硼泥碳化残渣是以偶联剂预处理后的硼泥碳化残渣，基于整个橡胶复合材料的总重量份数，所述偶联剂的加入量为1-3份，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯或硬脂酸中的一种或几种的混合，优选为Si69或KH560。采用偶联剂对硼泥碳化残渣进行表面预处理，可以提高它与橡胶基体的相容性，进一步提高材料的力学性能。

所述促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺（促进剂CZ）、对称二苯胍（促进剂D）、2-巯醇基苯并噻唑(促进剂M)或四甲基二硫化秋兰姆（促进剂TMTD）中一种或几种的混合，优选为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺（促进剂CZ）或对称二苯胍（促进剂D）。