專利名稱：一種負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)載性納米氧化鋅復(fù)合材料，同時(shí)還涉及一種采用該復(fù)合材料的橡膠制品。
背景技術(shù)：
氧化鋅是橡膠制品必不可少的添加劑，是橡膠的硫化活性劑和補(bǔ)強(qiáng)劑，世界上有50%氧化鋅流向橡膠工業(yè)。普通的氧化鋅顆粒較大，活性低，用量較大。納米氧化鋅因其粒徑小，比表面積大，吸附活性強(qiáng)，從而具有表面效應(yīng)和高活性。納米氧化鋅可以與橡膠分子實(shí)現(xiàn)分子水平上的結(jié)合，用于橡膠中可以充分發(fā)揮硫化促進(jìn)作用，提高橡膠的性能，其用量可大幅度降低，減少了對鋅資源的依賴及其帶來的環(huán)境污染。然而，盡管納米氧化鋅的活性較高，但是因?yàn)榧{米氧化鋅在橡膠制品中的加入量很少，往往因?yàn)榉稚⒉怀浞謱?dǎo)致其在橡膠硫化過程中真正起到作用的氧化鋅原子仍然是少數(shù)，即氧化鋅的原子利用率很·低，大部分僅作為填料存在于橡膠制品中，從而影響了橡膠制品的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米氧化鋅原子利用率高的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，采用如下的方法制備而成
1)將橡膠用炭黑加入到10 20%的硫酸鋅溶液中攪拌分散，炭黑的加入量為硫酸鋅質(zhì)量的10 50%，然后滴加碳酸氫銨溶水溶液直至沉淀完全，碳酸氫銨的質(zhì)量為硫酸鋅質(zhì)量的O. 5 I. 5倍；
2)過濾得到沉淀，用去離子水洗滌至無硫酸根；
3)將沉淀干燥后，在惰性氣體保護(hù)下于200 300°C下煅燒2被4小時(shí)，得到負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。作為進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟I)中的碳酸氫銨水溶液的濃度為10 20%。
作為進(jìn)一步的優(yōu)化，所述碳酸氫鹽為碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。作為進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟I)所述攪拌時(shí)間為30 90分鐘。作為進(jìn)一步的優(yōu)化，步驟3)所述沉淀干燥溫度為85°C。作為進(jìn)一步的優(yōu)化，述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于步驟I)滴加碳酸氫銨水溶液后繼續(xù)反應(yīng)I小時(shí)。本申請負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，采用表面積很大的橡膠炭黑做載體，首先使硫酸鋅以碳酸鋅的形式沉淀在炭黑表面，然后高溫分解在炭黑的表面上生成一層表面積很大納米氧化鋅，相對于其它形式的納米氧化鋅具有更高的活性，并且炭黑相對于納米氧化鋅的粒徑較大，而且其在橡膠制品中用量比納米氧化鋅要大得多，因此負(fù)載在炭黑表面的納米氧化鋅很容易實(shí)現(xiàn)均勻分散，因此采用本發(fā)明的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料可以顯著的提高氧化鋅中鋅原子利用率，從而降低氧化鋅的用量，其用量僅為普通氧化鋅的30% 50%，可以大大節(jié)省納米氧化鋅資源。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料采用如下方法制備而成
1)將純度為大于99.5%的硫酸鋅溶于去離子水，形成10%的硫酸鋅溶液；按硫酸鋅質(zhì)量50%加入NllO型炭黑，快速攪拌30min后形成懸浮液，將硫酸鋅質(zhì)量O. 5倍的碳酸氫銨配成10%的水溶液，緩慢加入上述懸浮液中，加完后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行I小時(shí)后結(jié)束；
2)將懸浮液過濾，濾餅用去離子水洗滌至無硫酸根(SO/—)存在；
3)將濾餅在85°C下干燥后，進(jìn)入焙燒爐在氮?dú)夥罩杏?50°C下煅燒2小時(shí)，得到負(fù)載型·納米氧化鋅復(fù)合材料。產(chǎn)品指標(biāo)見附表1，ZnO負(fù)載量為50. 3%。實(shí)施例2
本實(shí)施例的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料采用如下方法制備而成
1)將純度為大于99.5%的硫酸鋅溶于去離子水，形成15%的硫酸鋅溶液；按硫酸鋅質(zhì)量30%加入NllO型炭黑,快速攪拌60min后形成懸浮液,將硫酸鋅質(zhì)量I倍的碳酸氫鈉配成15%的水溶液，緩慢加入上述懸浮液中，加完后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行2小時(shí)后結(jié)束；
2)將懸浮液過濾，濾餅用去離子水洗滌至無硫酸根(SO/—)存在；
3)將濾餅在105°C下干燥后，進(jìn)入焙燒爐在氮?dú)夥罩杏?00°C下煅燒3小時(shí)，得到負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。產(chǎn)品指標(biāo)見附表1，ZnO負(fù)載量為62. 5%。實(shí)施例3
本實(shí)施例的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料采用如下方法制備而成
1)將純度為大于99.5%的硫酸鋅溶于去離子水，形成20%的硫酸鋅溶液；按硫酸鋅質(zhì)量10%加入NllO型炭黑,快速攪拌90min后形成懸浮液,將硫酸鋅質(zhì)量I. 5倍的碳酸氫鉀配成15%的水溶液，緩慢加入上述懸浮液中，加完后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行3小時(shí)候結(jié)束；
2)將懸浮液過濾，濾餅用去離子水洗滌至無硫酸根(SO/—)存在；
3)將濾餅在80°C下干燥后，進(jìn)入焙燒爐在氮?dú)夥罩杏?00°C下煅燒4小時(shí)，得到負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。產(chǎn)品指標(biāo)見附表1，ZnO負(fù)載量為73. 3%。附表I
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注負(fù)載量％=(炭黑負(fù)載后質(zhì)量-炭黑質(zhì)量質(zhì)量)/炭黑質(zhì)量?！?br> 權(quán)利要求
1.一種負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于采用如下的方法制備而成 1)將橡膠用炭黑加入到質(zhì)量百分比濃度為10 20%的硫酸鋅溶液中攪拌分散，炭黑的加入量為硫酸鋅質(zhì)量的10 50%,然后滴加碳酸氫鹽水溶液直至沉淀完全,碳酸氫銨的質(zhì)量為硫酸鋅質(zhì)量的O. 5 I. 5倍； 2)過濾得到沉淀，用去離子水洗滌至無硫酸根； 3)將沉淀干燥后，在惰性氣體保護(hù)下于200 300°C下煅燒2 4小時(shí)，得到負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于所述碳酸氫鹽水溶液的濃度為10 20%質(zhì)量百分濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于所述碳酸氫鹽為碳酸氫銨、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于步驟I)所述攪拌時(shí)間為30 90分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于步驟3)所述沉淀干燥溫度為80-105°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，其特征在于步驟I)滴加碳酸氫銨水溶液后繼續(xù)反應(yīng)1-3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，采用如下方法制備將橡膠用炭黑加入到硫酸鋅溶液中攪拌分散，然后滴加碳酸氫銨溶水溶液直至沉淀完全，過濾得到沉淀，用去離子水洗滌至無硫酸根；將沉淀干燥后，在惰性氣體保護(hù)下于200～300℃下煅燒2～4小時(shí)，得到負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料。本申請負(fù)載型納米氧化鋅復(fù)合材料，將納米氧化鋅負(fù)載在橡膠用炭黑上，納米氧化鋅具有更高的活性，其中鋅原子的利用率高，添加量僅為普通氧化鋅的30%～50%，可以大大節(jié)省納米氧化鋅資源。
文檔編號C08K3/22GK102898681SQ201210365960
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者張玉清, 劉秋菊, 姚大虎, 赫玉欣, 高喜平 申請人:河南科技大學(xué)