[发明专利]一种纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及橡胶补强技术领域，尤其涉及一种纳米片状高岭土‑硅灰石‑羟基硅油三元复合粉体及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法采用针状硅灰石与片状高岭土粉体混合，由于两者形态和性质不同，能够提高其与橡胶基体接触的有效比表面积，进而提高了顺丁橡胶的力学性能。且针状/片状结构粉体复配填充时，在胶料混炼成型时会沿着X轴，Y‑Z平面方向同时补强，添加到顺丁橡胶中补强效果更加优异。进一步采用羟基硅油改性能与橡胶分子具有良好的相容性，提升了橡胶产品的力学性能和耐磨性。而添加三乙醇胺、二异丙醇胺与羟基硅油复配改性，改性后的粉体添加到橡胶体系中，防腐性能优异，能延长橡胶产品的使用寿命。

技术领域

本发明涉及橡胶补强技术领域，尤其涉及一种纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体及其制备方法和应用。

背景技术

随着橡胶工业的不断发展，以矿物作为填料的需求越来越大。开发新型的矿物补强剂对降低橡胶制品生产成本具有重要作用。而当今对无机矿物填料的研究已从单一矿物补强逐步过渡到复合矿物补强，甚至是多种矿物混合补强。

在橡胶中加入不同形态的矿物混合物，如硅灰石与绢云母等，可大幅提高硫化胶的物理性能。对两种或者两种以上的无机矿物填料进行表面改性并混合，可以使填料体系的机构复杂化，粉体的表面活性及其与橡胶基体的相容性得到提高。将不同结构、形态、化学成分和性质的无机矿物填料进行有机的结合，可在填充橡胶时达到优势互补，实现无机矿物粉体填充胶性能的优化，但优化程度有限，亟需进一步的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体及其制备方法和应用。所述制备方法制备得到的纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体能够大幅度提高硫化胶的力学性能和耐热性能，同时还能够进一步降低成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体的制备方法，包括以下步骤：

采用尿素溶液对高岭土进行插层后，与有机分散剂第一混合，得到纳米片状高岭土；

将所述纳米片状高岭土和水第二混合，得到纳米片状高岭土浆料；

采用浓硫酸对所述纳米片状高岭土浆料进行活化后，与阳离子表面活性剂第三混合进行第一改性，得到改性纳米片状高岭土；

将所述改性纳米片状高岭土、无机硅源和针状硅灰石的预分散浆料进行混合研磨，得到改性纳米片状高岭土-硅灰石的二元复合物；

将三乙醇胺和二异丙醇胺的复合改性剂与所述改性纳米片状高岭土-硅灰石的二元复合物第四混合，进行第二改性后，加入羟基硅油进行陈化，得到所述纳米片状高岭土-硅灰石-羟基硅油三元复合粉体。

优选的，所述尿素溶液的质量浓度为75～85％；

所述高岭土与尿素溶液的质量比为1:(2～3)；

所述插层在研磨的条件下进行，所述研磨的温度为60～70℃，转速为800～1000rpm，时间为7.5～8.5h。

优选的，所述有机分散剂为纤维素衍生物；

所述有机分散剂与所述高岭土的质量比为(2～9):100。

优选的，所述纳米片状高岭土浆料的固含量为15～30％；

所述纳米片状高岭土浆料和浓硫酸的质量比为100:(5～7)；

所述活化的温度为85～95℃，时间为3～4h。

优选的，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和/或十八烷基二甲苯苄基氯化铵；

所述纳米片状高岭土浆料与阳离子表面活性剂的质量比为100：(2～3)；