[发明专利]海泡石橡胶补强剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种利用低品位海泡石生产的新型橡胶补强材料，能部份取代橡胶中的炭黑和白炭黑的海泡石橡胶补强剂及制备方法。

目前，在橡胶工业中普遍采用炭黑和白炭黑作橡胶补强剂，其用量比例大，成本高。随着石油危机造成炭黑市场价格上涨。据“决策参考”第四十六期，湖南省科技情报所编“大力开发我省稀贵的海泡石”，西班牙阿尔氏雷斯·A著”“海泡石的性质与用途”及L·Gonz′alez Hern′adez等著“用于橡胶胶料的一种新型二氧化硅填充剂”中报导：海泡石是一种纤维状含水镁质硅酸盐粘土矿物，具有特殊的层链状晶体结构，化学式为H₄Mg≡Si₈O₁₀。结构式为：(Mg₃)Si₁₂）O₃₀(OH)₄（oH₂）₄·8H₂o其主要成分为二氧化硅，且比表面积大，存在硅氧团与硅烷醇团，并且有纤维状结构。我国海泡石1982年首次在江西省乐平县发现有工业价值的矿床，1985年在湖南省浏阳县永和发现特大型矿床，故我国对海泡石的研究起走较迟，国外西班牙海泡石贮量最多，在橡胶补强材料方面的研究曾有报导，但工艺复杂，成本较高。为此研究一种新型橡胶补强剂具有一定的现实意义和经济意义。

本发明的任务是提供一种利用低品位海泡石制备橡胶补强材料，且工艺简单、成本较低，能部份取代橡胶中的炭黑和白炭黑的海泡石橡胶补强剂及制备方法。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是，将原矿经选矿、烘干、粉碎等工艺而制得，其特征在于利用低品位海泡石原矿，经选矿、烘干、粉碎，在反应釜中加水及有机物制成乳液，与经处理的海泡石粉未混合搅拌、烘干、粉碎制备而成。根据不同需要，其A型海泡石橡胶补强剂系采用低品位海泡石原矿，经选矿、用煤、电或蒸汽烘干，也可用太阳自然晒干，控制海泡石表面温度不超过300℃，含水量在2%以下，将水份含量合格的海泡石进行粉碎，控制细度在120-300目，即制得成品或半成品。而B型海泡石橡胶补强剂系在反应釜中加入部份水和一定量的有机物，如有机硅偶联剂、钛酸酯偶联剂、三乙醇胺、曲拉通、平平加等，匀速搅拌，加温在35℃±5℃，恒温搅拌10-30分钟，然后加入其余全部水，升温至60℃±2℃，恒温搅拌0.5-4小时，制成水包油型乳液，和经处理的海泡石粉未混合，搅拌均匀，控制有机物的量是海泡石量的0.5～2.5%，待海泡石粉未全部被乳液浸湿包复，再继续搅拌约10分钟，静置1小时以上，然后烘干、粉碎，即为成品，为了提高海泡石的表面积和孔隙度，加热烘干将除去吸附水或沸石水，增大海泡石的比表面积。

由于非炭黑无机填料与橡胶的相容性较差，它们在橡胶中的大量填充，不仅降低了补强效果，而且胶料的定伸强度、磨耗及加工工艺性能都远远不如炭黑填充的胶料，为此采用表面处理，改善海泡石的性能，使之均匀分散而不聚集，且与橡胶材料紧密结合，从而起到桥梁作用，提高材料的机械性能，其偶联机理在于：硅烷偶联剂系一种低分子化合物，其通式为：R′-Si（oR），它有两个不同的官能团R′和oR，R′系可以同有机物发生反应的有机官能团，oR则表示水解性的烷氧基，它可与亲水表面的无机物填料发生反应，通过偶联的作用作桥梁使橡胶分子和无机填料连结起来，从而提高填料的性能。用偶联剂处理海泡石，能提高胶料物理机械性能，如抗撕裂性、耐磨性都有显著改善。一般海泡石橡胶中加入量为1/3-1/2为宜。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.成本低、本法制备的A型或B型海泡石橡胶补强剂的价格，只是炭黑或白炭黑价格的1/8-1/4，用水作溶剂，有机物耗量少，而国外采用喷淋法，有机物用量大、成本高。

2.工艺简单、设备少，本法A型橡胶补强剂工序少，不需酸处理，而B型橡胶补强剂只需一般搅拌设备，无特殊要求，而国外多采用酸处理海泡石及真空抽泸等工序，并用高速捏合机，搅拌反应条件要求高。

3.操作方便、安全，本法A型橡胶补强剂只需控制海泡石的水份含量和细度，B型橡胶补强剂是在原料生产厂家一次制成，而国外工艺要接触酸等危险品，在橡胶混炼过程中加入海泡石，操作工艺复杂。

4.用途广泛，效果明显，本法制备的A型或B型橡胶补强剂补强效果好，适用于黑大底、网鞋底及浅色底胶鞋等橡胶制品使用。

本发明的工艺流程为：

1.A型海泡石橡胶补强剂生产工艺示意：

原矿→选矿→烘干→粉碎→成品

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