[发明专利]一种复合橡胶填料的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合橡胶填料的制备方法，包括以下步骤：(1)对酸性炭黑和硬脂酸进行酰氯化处理，得到酰氯改性的炭黑和硬脂酰氯的混合物；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入N‑环己基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺，加热至60‑80℃，真空条件下反应5‑8h，反应结束后升温脱除杂质，得到复合橡胶填料。本发明还提供一种橡胶，采用该复合橡胶填料为原料。本发明以酸性炭黑上带有的活性羧基为着手点，提出了一种采用CBS氨基化改性处理炭黑和硬脂酸的复合填料，该填料用于原位接枝橡胶中，只需采用常规的常温一段混炼工艺，就可以得到炭黑分散较好的胶料，且胶料的回弹、压缩永久变形性能有明显提升。

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，尤其涉及一种复合橡胶填料的制备方法和应用。

背景技术

酸性炭黑是橡胶制品的重要补强剂和填充剂，其主要作用在于提高胶料的物理性能，减小含胶率。1970年，H.P.Boehm根据实验证实酸性炭黑表面存在大量的羧基官能团，如(i)所示，羧基官能团的作用可以提高炭黑在橡胶体系中的分散性和反应性。

但目前炭黑作为橡胶填料应用在橡胶中，还存在以下问题：一、炭黑表面的羧基反应活性偏低，在胶料中分散性能相对较差，对胶料性能改善有限；二，采用炭黑填料的原位接枝技术，需要采用高温热炼，工艺较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种复合橡胶填料的制备方法和应用，以提高对胶料的改善性能，并简化橡胶的混炼工艺。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种复合橡胶填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对酸性炭黑和硬脂酸进行酰氯化处理，得到酰氯改性的炭黑和硬脂酰氯的混合物；

(2)向步骤(1)得到的混合物中加入N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，加热至60-80℃，真空条件下反应5-8h，反应结束后升温脱除杂质，得到复合橡胶填料。

上述的制备方法，步骤(1)中的酰氯化反应式为:

步骤(2)中的酰胺化反应式为：

进一步优选的，本发明的复合填料为含有未反应完的(酰氯化炭黑，记作CB/COCl)、(CBS改性的炭黑，记作CB/CBS)和(CBS改性的硬脂酰氯，记作SC)组成的复合填料。

上述的制备方法，优选的，步骤(1)中的酰氯化处理的具体过程为：将酸性炭黑和硬脂酸加入有机溶剂中搅拌均匀，加入催化剂和无机氯化物，升温至40-60℃，同时进行抽真空处理，反应3-5h，得到酰氯改性的炭黑和硬脂酰氯的混合物。

上述的制备方法，优选的，以重量份计，各原料的用量分别为：酸性炭黑28-30份、硬脂酸1-3份、有机溶剂150-500份、催化剂0.05-0.1份、无机氯化物5-30份、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺2-3份。进一步优选的，无机氯化物要过量。N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的加入量适量，保证所制备的中间产物酰氯化炭黑在CBS改性过程中，不会完全被氨基化，只部分氨基化，最终形成CB/COCl、CB/CBS和SC组成的复合填料。

上述的制备方法，优选的，所述无机氯化物为三氯化磷，采用三氯化磷作为酰氯化试剂，在反应制备过程中，不易产生有毒气体。

上述的制备方法，优选的，所述有机溶剂为甲苯；所述催化剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或者吡啶。

上述的制备方法，优选的，整个制备过程在带有旋片式真空泵的旋转蒸发仪中进行。

上述的制备方法，优选的，所述酸性炭黑中羧基的质量含量为0.6-2％。