[发明专利]一种具有阻燃补强性能的蒙脱土-红土镍矿渣复合橡胶填料

说明书

本发明公开了一种具有阻燃补强性能的蒙脱土‑红土镍矿渣复合橡胶填料，属于资源高附加值循环利用领域与固废资源循环利用领域。该蒙脱土‑红土镍矿渣复合橡胶填料包括十六烷基三甲基溴化铵、水、硅烷偶联剂KH550‑硬脂酸混合液、无水乙醇和蒙脱土‑红土镍矿渣混合物。本发明解决了现有橡胶工业中补强填料价格高且性能单一，阻燃填料不具有补强性能，蒙脱土‑红土镍矿渣直接加入橡胶中极易发生团聚，蒙脱土‑红土镍矿渣无机界面与橡胶有机界面的相容性较差，以及蒙脱土与红土镍矿渣利用附加值低的问题，实现了资源高附加值循环利用与固废资源循环利用，促进橡胶制品行业降成本。

技术领域

本发明属于资源高附加值循环利用领域与固废资源循环利用领域，具体涉及一种用于阻燃补强橡胶填料的蒙脱土-红土镍矿渣复合橡胶填料及其制备方法。

背景技术

在我国大量蕴藏由纳米级厚度的硅酸盐片层构成的蒙脱土，其主要包括钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土和镁基蒙脱土，然而对于蒙脱土的应用目前存在附加值较低的问题。红土镍矿渣是红土镍矿经过酸浸回收金属矿物后，产生的以非金属矿物为主的非金属矿物，其主要化学成分为SiO₂、FeO、Al₂O₃、CaO、MgO、Cr₂O₃、MnO等，其中Al₂O₃与MgO的含量较高，目前大量红土镍矿渣以露天堆存为主，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模且高附加值的利用蒙脱土与红土镍矿渣，实现环境减负、企业增效的目的，是一个迫切需要解决的问题。橡胶作为一种聚合物材料，被广泛应用于交通车辆轮胎、胶带、胶管、防水材料等与人们生活息息相关的领域。在橡胶制备加工过程中，不仅需要加入补强填料以改善橡胶的力学性能、加工性能和填充增容；而且需要加入阻燃填料以提高橡胶的燃烧性能。目前补强填料主要为炭黑或白炭黑，其生产工艺繁杂，对能源和资源消耗量大，导致市场售价为6000～8000元/吨；阻燃填料主要为卤素类阻燃剂或无机类阻燃剂，其中卤素类阻燃剂阻燃效果好，但在阻燃过程中释放有毒气体，导致人与环境造成危害，而无机类阻燃剂用量大，会影响材料的力学性能。面对上述问题，利用蒙脱土在纳米尺寸具有的特殊效应，以及蒙脱土与红土镍矿渣中含有的MgO、Al₂O₃，研发具有阻燃补强性能的复合橡胶填料，实现资源高附加值循环利用与固废资源循环利用，促进橡胶制品行业降成本。

发明内容

为了解决现有橡胶工业中补强填料价格高且性能单一，阻燃填料不具有补强性能，蒙脱土-红土镍矿渣直接加入橡胶中极易发生团聚，蒙脱土-红土镍矿渣无机界面与橡胶有机界面的相容性较差，以及蒙脱土与红土镍矿渣利用附加值低的问题，本发明提供了一种具有阻燃补强性能的蒙脱土-红土镍矿渣复合橡胶填料，以期解决以上问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种具有阻燃补强性能的蒙脱土-红土镍矿渣复合橡胶填料，该蒙脱土-红土镍矿渣复合橡胶填料按重量百分比配方如下：

所述十六烷基三甲基溴化铵为分析纯；所述水为去离子水；所述硅烷偶联剂KH550-硬脂酸混合液中硅烷偶联剂KH550与硬脂酸的质量比为1:3～3:1，硅烷偶联剂KH550为工业纯，硬脂酸为分析纯；所述无水乙醇为分析纯；所述蒙脱土-红土镍矿渣混合物中蒙脱土与红土镍矿渣的质量比为1:1～4:1，蒙脱土为钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土或镁基蒙脱土，红土镍矿渣的粒径为2.8μm～102.0μm，化学成分(质量分数)为SiO₂(28.15％～29.24％)、FeO(0.59％～1.03％)、Al₂O₃(25.33％～26.57％)、CaO(26.82％～27.94％)、MgO(9.70％～10.33％)、Cr₂O₃(0.59％～1.84％)、MnO(1.56％～2.78％)和其他(3.59％～4.87％)。