[发明专利]一种环保橡胶补强剂及橡胶

说明书

本发明提供了一种新型环保橡胶补强剂及橡胶，由污泥热解而成，含有碳元素30.00‑35.00wt％、氢元素1.40‑1.50wt％、氮元素2.80‑3.20wt％、硫元素1.38‑1.42wt％；其中，新型环保橡胶补强剂的酸性活性基团含量为0.31‑1.403mmol/g，碱性活性基团含量为0.486‑1.603mmol/g，pH值范围为5.19‑8.34；所述橡胶采用所述新型环保橡胶补强剂作为橡胶填料之一制备而成。本发明由污泥热解所得的新型环保橡胶补强剂表面的酸性活性基团、碱性活性基团数量较多，远远大于传统的炭黑补强剂N772，反应活性大，更容易与橡胶分子表面的碱性基团发生化学反应，形成化学键，从而发生硫化交联，进而提高硫化胶的耐磨性能、抗撕裂性能或拉伸强度等性能，其性能优异，可替代常用的N772炭黑作为橡胶补强剂。

技术领域

本发明涉及橡胶添加剂技术领域，尤其涉及一种通过热解原污泥的新型环保橡胶补强剂及橡胶。

背景技术

补强剂是一种能提高硫化胶的耐磨性能、抗撕裂性能或拉伸强度的配合剂，有补强性填充剂和补强树脂两种。常用的橡胶补强性填充剂为细粒子炭黑或白炭黑等；炭黑作为一种无定形碳由于具有较高的表面活性而能很好地与橡胶之间产生化学吸附，该化学吸附具有分子链比较容易在炭黑表面上移动，但不易和炭黑脱离的特点，以及抵抗撕裂同时又不会过于损坏橡胶的弹性(即分子链的运动)的特点，因此被作为补强剂和添加剂广泛应用于橡胶材料制造领域中，其添加量一般为橡胶材料的30wt％，据统计，炭黑每年仅在轮胎制造业中的使用量就超过1100万吨。

然而现有的炭黑是由含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在氧气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。其中煤、天然气、重油、燃料油等均为不可再生资源，这些不可再生资源不仅在相当长的时间内不能再生，而且不完全燃烧或受热分解时会产生大量的二氧化碳造成全球变暖，进而影响各地区的气候。

因此急需开发出一种性能优良的“绿色”填充剂来替代炭黑在橡胶制备中的应用，减少炭黑生产过程中对矿物燃料的依赖，并为橡胶填料的生产提供可持续的物质基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种新型环保橡胶补强剂，该新型环保橡胶补强剂通过生物可降解废弃物获得，不仅减少了传统炭黑生产过程中对不可再生资源的需求；而且通过将废弃物转化成固体碳质材料，固定碳元素，还降低了二氧化碳或甲烷的排放量，该环保橡胶补强剂性能优异，可替代常用的N772炭黑作为橡胶补强剂。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种新型环保橡胶补强剂，由污泥热解而成，含有以下组分：

碳元素30.00-35.00wt％、氢元素1.40-1.50wt％、氮元素2.80-3.20wt％、硫元素1.38-1.42wt％；

其中，所述新型环保橡胶补强剂的酸性活性基团含量为0.31-1.403mmol/g，碱性活性基团含量为0.486-1.603mmol/g，pH值范围为5.19-8.34。

优选地：一种新型环保橡胶补强剂，由污泥热解而成，含有以下组分：碳元素32.69wt％、氢元素1.41wt％、氮元素3.00wt％、硫元素1.40wt％；

其中，所述新型环保橡胶补强剂的酸性活性基团含量为0.683mmol/g，碱性活性基团含量为1.123mmol/g，所述新型环保橡胶补强剂的pH值为7.10。

优选地：所述污泥为未经处理的初沉污泥和/或二沉污泥。