本發(fā)明涉及非金屬礦應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑、其制備方法及應(yīng)用，尤其涉及一種伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑、其制備方法及包含該伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠。

背景技術(shù)：

目前，在生產(chǎn)橡膠制品的過程中，為達(dá)到橡膠產(chǎn)品需求的性能指標(biāo)，如拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度、光亮度、耐磨性及抗老化性等指標(biāo)要求，生產(chǎn)過程中需添加功能性無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)劑，這些補(bǔ)強(qiáng)劑通常使用炭黑、白炭黑等原料制成。

其中炭黑是使用石油產(chǎn)品和瀝青、煤焦油產(chǎn)品，通過烴類在高溫下不完全燃燒或熱解而成，存在生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)生產(chǎn)工作人員身體傷害較大等問題。

白炭黑是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，通常由沉淀法和氣相法制得。生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本偏高，市場(chǎng)價(jià)格較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供了一種基于天然伊利石礦物的伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑、其制備方法及包含該補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠，通過利用特殊的先進(jìn)設(shè)備和特殊的加工工藝，簡(jiǎn)單高效地制備了一種伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑，其可替代或部分替代炭黑、白炭黑和納米高嶺土等作為橡膠無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)劑使用，進(jìn)一步調(diào)整伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑與其它橡膠組分的配方比例，得到的橡膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度和光澤度等性能均得到改善，且成本大幅降低。

本發(fā)明對(duì)所述的包含伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠的種類并不作限定，可以是內(nèi)膠膠料、工程橡膠或電纜護(hù)套膠料，還可以是本領(lǐng)域常用的其它橡膠。

本發(fā)明中所述“高純氧化硅”指：氧化硅的純度在98％以上。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑，所述伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑為伊利石粉體，以質(zhì)量百分含量計(jì)，所述伊利石粉體的成分為：SiO₂ 63.5～77.46％、Al₂O₃ 36.5～15.2％、K₂O 3.8～7.2％、Na₂O 0.5～1.5％、CaO≤1％、MgO≤1％。

優(yōu)選地，所述伊利石粉體的目數(shù)在200～4000目，例如可為200目、230目、240目、270目、300目、325目、400目、500目、600目、800目、1000目、1340目、2000目、2500目、3000目或4000目等，優(yōu)選為325目～4000目，進(jìn)一步優(yōu)選為1200～4000目。

優(yōu)選地，所述伊利石粉體的含水量≤1.0wt％，例如可為1.0wt％、0.8wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％或0.1wt％等，優(yōu)選為≤0.5wt％。

第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的制備方法，所述方法包括依次進(jìn)行的以下步驟：選料、破碎、研磨、干燥并分選，得到伊利石粉體。

優(yōu)選地，所述選料的步驟中，以質(zhì)量百分含量計(jì)，選擇的伊利石的成分為：SiO₂63.5～77.46％、Al₂O₃ 36.5～15.2％、K₂O 3.8～7.2％、Na₂O 0.5～1.5％、CaO≤1％、MgO≤1％。

優(yōu)選地，所述破碎的步驟中，破碎至得到的物料的粒度≤10mm，例如可為10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm或1mm等。

優(yōu)選地，所述研磨的步驟中，將破碎后的物料送入球磨機(jī)中研磨，研磨至得到的粉料的粒度≤85μm，例如可為85μm、75μm、70μm、60μm、45μm、35μm或20μm等。

優(yōu)選地，所述干燥的步驟中，干燥的溫度為100～150℃，例如可為100℃、110℃、120℃、130℃、135℃、145℃或150℃等。

優(yōu)選地，所述分選的步驟中，將研磨并干燥后的物料送入分級(jí)機(jī)，進(jìn)行分選，分選出粒度≤75μm的伊利石粉體，例如粒度為75μm、50μm、30μm、20μm、10μm、5μm、3.0μm或2.5μm等，優(yōu)選為分選出≤45μm的伊利石粉體。

本發(fā)明中的伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的制備方法簡(jiǎn)單，成本低，無污染，而且得到的伊利石粉體的性能優(yōu)良。

第三方面，本發(fā)明提供一種包含第一方面所述伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠，

一種包含伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠，所述橡膠包括以下原料組分：

所述生橡膠的重量份數(shù)為95～130份，例如可為95份、100份、105份、110份115份、120份或130份等。

所述伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的重量份為13～50份，例如可為13份、15份、16份、18份、20份、25份、30份、35份、40份或50份等。

所述炭黑的重量份為0～20份，例如可為0份、0.5份、1份、3份、5份、8份、12份、15份、18份或20份等，其中所述炭黑的重量份為0份表示不添加炭黑。

所述白炭黑的重量份為0～10份，例如可為0份、0.3份、1份、2份、2.5份、3份、5份、7份、8.5份或10份等，其中所述白炭黑的重量份為0份表示不添加白炭黑。

所述高純氧化硅的重量份為0～10份，例如可為0份、0.2份、0.6份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、8份或10份等，其中所述高純氧化硅的重量份為0份表示不添加高純氧化硅。

所述促進(jìn)劑的重量份為1～5份，例如可為1份、2份、2.5份、3份、4份、4.5份或5份等。

所述硫化劑的重量份為0.1～3份，例如可為0.1份、0.2份、0.5份、1份、1.5份、1.8份、2份、2.5份或3份等。

本發(fā)明中所述硫化劑可以是硫磺、金屬氧化物、過氧化物、樹脂化合物硫化劑和醌類衍生物硫化劑等本領(lǐng)域常用的橡膠硫化劑。

所述其它添加劑的重量份為0～20份，例如可為0份、0.5份、1份、2份、3.5份、4.5份、6份、8份、10份、11份、12份、13份、15份、17份、18份、19份或20份等。其中所述其它添加劑的重量份為0份表示不添加其它添加劑。

本發(fā)明所述添加劑為本領(lǐng)域制備橡膠常用的添加劑，比如偶聯(lián)劑、軟化劑、防老劑或除本發(fā)明列舉的補(bǔ)強(qiáng)劑之外的其它種類的補(bǔ)強(qiáng)劑等，可以單獨(dú)添加某一種，也可以添加幾種的混合物，但需要保證橡膠的各組分經(jīng)反應(yīng)可以得到橡膠產(chǎn)品。

通過上述橡膠的各組分的含量可知，當(dāng)炭黑、白炭黑和高純氧化硅的重量份均為0份，即均不添加這三種物質(zhì)時(shí)，該橡膠中只有伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑這單一種類的補(bǔ)強(qiáng)劑，實(shí)現(xiàn)了伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑完全替代現(xiàn)有技術(shù)的常用補(bǔ)強(qiáng)劑。

當(dāng)炭黑、白炭黑或高純氧化硅中的任意一種的重量份不為0份時(shí)，實(shí)現(xiàn)了伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑部分替代現(xiàn)有技術(shù)的常用補(bǔ)強(qiáng)劑。

優(yōu)選地，生橡膠和伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的質(zhì)量比為(3～10):1，例如可為3:1、3.1:1、3.3:1、4:1、4.2:1、4.5:1、5:1、6:1、6.4:1、7:1、8:1或10:1等，優(yōu)選為(3～8):1，進(jìn)一步優(yōu)選為(3～4):1。

作為本發(fā)明所述的包含伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠的優(yōu)選技術(shù)方案，所述橡膠包括以下原料組分：

作為本發(fā)明所述的包含伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠的又一優(yōu)選技術(shù)方案，所述橡膠包括以下原料組分：

作為本發(fā)明所述的包含伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠的另一優(yōu)選技術(shù)方案，所述橡膠包括以下原料組分：

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過采用合適組分的伊利石，并通過特殊的先進(jìn)設(shè)備和特殊的加工工藝制備得到伊利石粉體，該伊利石粉體的制備方法為物理加工工藝，無尾礦、無污染、對(duì)工作人員身體傷害小，工藝簡(jiǎn)單，便于規(guī)?；a(chǎn)。

(2)本發(fā)明的伊利石粉體的成本低，在橡膠中的相容性好，補(bǔ)強(qiáng)作用明顯，可全部或部分替代炭黑、白炭黑和納米高嶺土等作為一種新型的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，不僅可以顯著降低橡膠制品的成本，還可以改善橡膠產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度和光澤度等性能，且大幅降低成本，以伊利石粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑替換等質(zhì)量的炭黑、白炭黑、納米高嶺土或高純氧化硅，得到的橡膠的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、硬度和光澤度等性能均得到適當(dāng)改善，且制備內(nèi)膠膠料、工程橡膠和電纜護(hù)套膠料的成本可分別降低15～20％、10～25％和10～15％。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

(一)伊利石粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于橡膠制品膠管類，比如應(yīng)用于內(nèi)膠膠料，完全或部分替代常用的無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑、炭黑和高純氧化硅等。

實(shí)施例1

一種內(nèi)膠膠料，按質(zhì)量份數(shù)主要包括如下原料組分：

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝1200目，伊利石粉體的含水量≤0.5wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的內(nèi)膠膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到內(nèi)膠膠料。

對(duì)本實(shí)施例的內(nèi)膠膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

一種內(nèi)膠膠料，按質(zhì)量份數(shù)主要由如下原料制備得到：

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝2000目，伊利石粉體的含水量≤1.0wt％。采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的內(nèi)膠膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到內(nèi)膠膠料。對(duì)本實(shí)施例的內(nèi)膠膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

一種內(nèi)膠膠料，按質(zhì)量份數(shù)主要由如下原料制備得到：

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝2000目，伊利石粉體的含水量≤1.0wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的內(nèi)膠膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到內(nèi)膠膠料。

對(duì)本實(shí)施例的內(nèi)膠膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

對(duì)比例1

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的內(nèi)膠膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到內(nèi)膠膠料。

對(duì)本對(duì)比例的內(nèi)膠膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1

(二)伊利石粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于工程橡膠，完全或部分替代常用的無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑和炭黑等。

實(shí)施例4

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝2500目，伊利石粉體的含水量≤0.5wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的工程橡膠的制備方法，經(jīng)硫化制備得到工程橡膠。

對(duì)本實(shí)施例的工程橡膠進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表2。

實(shí)施例5

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝4000目，伊利石粉體的含水量≤0.5wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的工程橡膠的制備方法，經(jīng)硫化制備得到工程橡膠。

對(duì)本實(shí)施例的工程橡膠進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表2。

對(duì)比例2

經(jīng)硫化制得工程橡膠。

對(duì)本對(duì)比例的工程橡膠進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2

(三)伊利石粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用于混煉膠，比如應(yīng)用于電纜護(hù)套膠料，完全或部分替代常用的無機(jī)填料補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑和炭黑等。

實(shí)施例6

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝2500目，伊利石粉體的含水量≤1.0wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的電纜護(hù)套膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到電纜護(hù)套膠料。

對(duì)本實(shí)施例的電纜護(hù)套膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表3。

實(shí)施例7

其中，伊利石粉體的粒度為D97＝2500目，伊利石粉體的含水量≤0.5wt％。

采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的電纜護(hù)套膠料的制備方法，經(jīng)硫化制備得到電纜護(hù)套膠料。

對(duì)本實(shí)施例的電纜護(hù)套膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表3。

對(duì)比例3

對(duì)本對(duì)比例的電纜護(hù)套膠料進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表3。

表3

由實(shí)施例1-7和對(duì)比例1-3對(duì)比可以得出：使用伊利石粉體補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠制品與使用炭黑、白炭黑等作為補(bǔ)強(qiáng)劑的橡膠制品相比，綜合性能更佳。同時(shí)，達(dá)到綠色環(huán)保的效果，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)突出，更適用于橡膠制品補(bǔ)強(qiáng)劑。

申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。