專利名稱：改質(zhì)氧化鋅及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改質(zhì)氧化鋅及其制造方法，特別是一種具高分 散性能力的氧化鋅，使橡膠制品及輪胎的制程中可以減少氧化鋅的 使用量，減少空氣污染及資源節(jié)用。
背景技術(shù)：
氧化鋅是一種白色或淺黃色粉末，無毒、無臭。它的密度為
5.67g/cm3，分子量為81.4,熔點(diǎn)為1975°C。不溶于水，能溶于強(qiáng)酸
和強(qiáng)堿。氧^^辛的制備方法有三種，即間4妄法、直4妻法和濕4b學(xué)法。 間接法是以金屬鋅錠為原料，把鋅錠熔入蒸發(fā)坩鍋中，經(jīng)灼熱氣化 通過空氣氧化、冷卻、捕集得到成品。直接法是以含鋅的氧化礦為 原料，加入煤粉作為還原劑，在高溫下直接燃燒產(chǎn)生的鋅蒸汽與熱 空氣接觸氧化生成氧化鋅、冷卻、捕集得到成品。濕化學(xué)法是以含 鋅物料為原料，把原料溶解在硫酸中，經(jīng)反應(yīng)獲得精制石克酸鋅液， 加入沉淀劑獲得碳酸鋅，最后焙解得到氧化鋅。
橡膠和輪胎工業(yè)是氧化鋅的最大用戶，在橡膠的硫化過程中， 能增加橡膠的物理性能。硫化活性劑主要是指氧化鋅和硬脂酸，氧 化鋅和硬脂酸共同構(gòu)成石克化的活化體系，是橡月交發(fā)展史的經(jīng)典之
作。其中橡膠制品及輪胎必需使用5PHR的氧化鋅，但是輪胎在公 路上高速行駛時(shí)，輪胎的溫度會(huì)升溫到100~140°C，此時(shí)氧化鋅會(huì) 借著熱氣散發(fā)到空氣中，造成空氣污染。
雖然目前本領(lǐng)域技術(shù)人員在使用橡膠配方的同時(shí)加入1 ~ 2.5 PHR的硬脂酸，利用這些硬脂酸來作為加石充調(diào)節(jié)及分散功能，利用 1 ~ 2.5 PHR的硬脂酸來作為氧化鋅的分散劑。這是雖然氧化鋅粉細(xì) 度已為粒徑35 -45 (am,但是因?yàn)檠趸\之間具有粘著性不分散， 所以在橡膠制品及輪胎的制程中才會(huì)使用到5 PHR的氧化鋅。
而輪胎要減少使用氧化鋅用量，減少空氣污染，就必須要想辦 法在橡膠制品及輪胎的制程中減少氧化鋅的使用量。目前氧化鋅的 發(fā)展主要朝向活性、奈米氧化鋅的方向發(fā)展，近年來大量的試驗(yàn)研 究表明，奈米氧化鋅因?yàn)榱叫?、整體表面積變大、活性高，與普 通氧化鋅相比用量減半時(shí)，硫化膠的性能就能夠滿足要求，而且膠 料的強(qiáng)拉伸性能、耐老化性能、生熱性能等都有所提高，因此有利 于提高膠料性能，降低膠料成本，符合輪胎輕量化的發(fā)展要求。但 是，如前述的理由，因?yàn)檠趸\之間具有粘著性不分散，所以就算 是實(shí)驗(yàn)室可以使氧化鋅細(xì)度變小，但是在商業(yè)使用上，還是無法達(dá) 到氧化鋅減量的目標(biāo)，在鋅礦資源有限的情況下，節(jié)省使用是未來 必然的技術(shù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種改質(zhì)氧化 鋅及其制造方法，特別是一種具有高分散性能力的氧化鋅，改質(zhì)氧 化鋅后可應(yīng)用于棉J交制品及4侖胎的制程中，可大幅減少碌u化活性劑 中氧化鋅的使用量，降低成本。
本發(fā)明的另一目的在于，橡膠制品及輪胎的制程減少氧化鋅使 用量的情況下，使得輪胎高速行駛于公路而導(dǎo)致溫度升高時(shí)、以及 橡月交制品在高溫的情況下，可釋i文的氧化鋅量變少，減少空氣污染， 節(jié)省鋅礦的使用。
本發(fā)明的再一目的在于提出一種改質(zhì)氧化鋅的制造方法，該制 造方法安全有效，可適用于商業(yè)批量生產(chǎn)的制程。
本發(fā)明披露一種改質(zhì)氧化鋅，該氧化鋅是應(yīng)用于橡膠和輪胎制
程中的硫化活性劑，其特征在于該氧化鋅微粒與硬脂酸復(fù)合溶融 改質(zhì)成一體。其中，該氧化《爭孩i粒的if立徑為l~45|am，最佳粒徑為 1 ~ 5 (im。該氧4匕4辛孩i并立與石更脂酸重量比為1:0.1 ~ 1之間。而且該 熔融改質(zhì)成 一體的氧化鋅樣i粒與^更脂酸可進(jìn)一 步熔融定型成粒徑 0.5 ~ 2.0 mm的顆粒，防止氧化鋅與硬脂酸比重差距大的部份分離， 產(chǎn)生分布不均勻的現(xiàn)象，因此需要石更脂酸溶融改質(zhì)定型。
其改質(zhì)的制造方法至少包括先提供氧化鋅微粒，與前述氧化 鋅微粒重量比為1:0.1 ~ 1之間的硬脂酸，然后將前述氧化鋅與硬脂 酸攪拌均勻復(fù)合，使氧化鋅微粒與硬脂酸熔融改質(zhì)成一體。其中， 攪拌10至30分鐘，利用摩〗察升溫的方式，待升溫至50-70。C后維 持溫度將硬脂酸液化，使前述氧化鋅;微粒與石更脂酸攪拌均勻復(fù)合成 壽欠月交狀，再通過造粒與冷卻4吏前述熔融 文質(zhì)成一體的氧化鋅孩i并立與 石更脂酸成沖立4圣0.5 ~ 2.0 mm的果頁并立。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用石更脂酸作為氧化鋅的改質(zhì)材料，也作 為氧化鋅的分散劑。硬脂酸本來就是作為加硫調(diào)節(jié)及分散功能與作 為氧化鋅的分散劑，所以改質(zhì)后的氧化鋅具有高分散性功能，因此 在橡膠制品及輪胎等制程的使用上，只需1 ~2 PHR改質(zhì)后的氧化 鋅，就可以發(fā)揮橡膠制品及輪胎加硫促進(jìn)劑的助劑功能。


圖l是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)通過實(shí)施例作進(jìn)一步說 明，但應(yīng)了解的是，這些實(shí)施例僅為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋 為本發(fā)明實(shí)施的限制。
本發(fā)明是一種改質(zhì)氧化鋅，該氧化鋅是應(yīng)用于橡膠和輪胎制程 中的硫化活性劑，其特征在于，該氧化鋅微粒與硬脂酸熔融改質(zhì)成
一體。其中，該氧化鋅微粒與硬脂酸重量比為1:0.1 ~ 1之間，該氧 化鋅微粒的粒徑為1 ~45 nm，其中最佳的粒徑為1 ~5 nm,因?yàn)榱?徑小、整體表面積變大、活性高，與普通氧化鋅相比用量減半時(shí)， 硫化膠的性能就能夠滿足要求，對(duì)于減少硫化活性劑中氧化鋅的使 用量、降低成本方面，效果會(huì)更加顯著。而為了制程上的使用方便， 這些氧化鋅可進(jìn)一步定型成立徑為0.5-2.0 mm的顆粒。
請參照圖l所示，是本發(fā)明的流程示意圖。本發(fā)明的改質(zhì)氧化 鋅的制造方法，至少包括先提供氧化鋅微粒，與前述氧化鋅微粒 重量比為1:0.1 ~ 1之間的硬脂酸；然后將前述氧化鋅微粒與硬脂酸 攪拌均勻混合，使前述氧化鋅微粒與硬脂酸熔融改質(zhì)成一體。
其中，該氧化鋅;微粒的粒徑為1~45 iam，最佳的粒徑為1~5 1im。氧化鋅微粒可從硅酸鉛鋅礦提煉出99.95%的鋅錠，再通過1000 °C ~ 1100。C的氧化溫度將鋅氧化，收集細(xì)度30~45 (am的氧化鋅微 粒；或通過800°C ~ 900。C的氧化溫度將鋅氧化，收集細(xì)度1 ~ 5 (am 的氧化鋅」微粒。
然后攪拌10至30分鐘，利用摩擦升溫的方式，^使溫度升高至 50 ~ 7(TC后維持溫度將硬脂酸液化，^f吏前述氧化鋅孩i粒與硬脂酸攪 拌均勻復(fù)合熔融成軟膠狀，再通過造粒固定成小顆粒狀，然后再冷 卻定型，使前述熔融改質(zhì)成一體的氧化鋅微粒與硬脂酸均勻復(fù)合成
粒徑為0.5 ~ 2.0 mm的顆粒，防止氧化鋅與硬脂酸分布不均勻的現(xiàn) 象，更方便后續(xù)的使用。
本發(fā)明利用在橡膠制品及輪胎等制程中必須加入1~2.5 PHR 硬脂酸作為加硫調(diào)節(jié)、以及作為氧化鋅的分散劑的特性，所以利用 硬脂酸作為氧化鋅的改質(zhì)材料，并作為氧化鋅的分散劑與固型劑。 所以本發(fā)明改質(zhì)后的氧化鋅具有高分散性功能，即使是1 ~ 5 pm超 細(xì)微的氧化鋅也具有高分散性功能，符合目前氧化鋅朝向活性、奈 米氧化鋅的發(fā)展方向。本發(fā)明改質(zhì)后的氧化鋅與一^:普通的氧化鋅 相比，表現(xiàn)在橡膠制品及輪胎等制程的用量上，本發(fā)明改質(zhì)后的氧 化鋅只需1~2PHR，可以大幅降^f氐制造成本，并且石克化膠的性能 也能夠滿足制程中加硫促進(jìn)劑的助劑功能要求，膠料的強(qiáng)拉伸性 能、耐老化性能、生熱性能等都有所提高，因此有利于提高膠料性 能，降低膠料成本，符合輪胎輕量化的發(fā)展要求。
本發(fā)明的制造方法安全有效，可適用于商業(yè)批量生產(chǎn)，在橡膠 制品及輪胎等制程中大幅減少氧化鋅使用量，不僅可降低成本，也 使得輪胎高速行駛于公路而使溫度升高時(shí)與橡膠制品在高溫的情 況下，可釋力欠的氧化鋅量變少，減少空氣污染。
以上所述〗又為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā) 明。在上述實(shí)施例中，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包 含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
1. 一種改質(zhì)氧化鋅，所述氧化鋅是應(yīng)用于橡膠和輪胎制程中的硫化活性劑，其特征在于所述氧化鋅微粒與硬脂酸熔融改質(zhì)成一體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)氧化鋅，其特征在于，所述氧化鋅 微粒的粒徑為1 ~45 ,。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改質(zhì)氧化鋅，其特征在于，所述氧化鋅 樣M立的并立4圣為1 ~ 5 pm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)氧化鋅，其特征在于，所述氧化鋅 微粒與所述硬脂酸的重量比為1:0.1 ~ 1之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)氧化鋅，其特4正在于，所述熔融改 質(zhì)成一體的氧化鋅孩i粒與石更脂酸進(jìn)一步定型成粒徑為0.5 ~ 2.0 mm的茅貞沖立。
6. —種改質(zhì)氧化鋅的制造方法，其特征在于，至少包括提供氧化鋅微粒；才是供與所述氧化鋅樣i粒的重量比為1:0.1~1之間的石更脂 酸；以及將所述氧化鋅微粒與所述硬脂酸攪拌均勻復(fù)合，使所述 氧化鋅樣i粒與所述石更脂酸熔融改質(zhì)成一體。
7. 才艮據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述氧化鋅孩t 粒的粒徑為1 ~45 (im。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述氧化鋅的粒徑為1 ~ 5 um。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，攪拌10至30 分鐘，并且摩擦升溫至50 70。C后維持溫度將硬脂酸液化， 使所述氧化鋅與所述硬脂酸攪拌均勻復(fù)合成軟膠狀，再通過造 粒與冷卻使所述熔融改質(zhì)成一體的氧化鋅微粒與硬脂酸形成 并立徑為0.5 ~ 2.0 mm的顆粒。
全文摘要
一種改質(zhì)氧化鋅及其制造方法，是先提供氧化鋅微粒，與前述氧化鋅微粒的重量比為1∶0.1～1之間的硬脂酸；然后將前述氧化鋅與硬脂酸攪拌均勻復(fù)合，使氧化鋅與硬脂酸溶融改質(zhì)成一體，形成一種具高分散性能力的氧化鋅，改質(zhì)氧化鋅后可應(yīng)用于橡膠制品及輪胎的制程中，可大幅減少橡膠和輪胎制程中的硫化活性劑中氧化鋅的使用量。
文檔編號(hào)C08L21/00GK101386712SQ20071014808
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者柯枝連 申請人:臺(tái)茂高分子科學(xué)股份有限公司