一種母煉膠及其制備方法和硫化橡膠及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種母煉膠及其制備方法和硫化橡膠及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在橡膠制品的制備工藝中，橡膠的填充配合是極為重要的環(huán)節(jié)，決定著橡膠制品 的最終性能。通常的橡膠填充方法是，將橡膠與填料和化學(xué)品在密煉機和開煉機中進行混 煉，即干法混合。但是固體橡膠具有很高的韌性和彈性，要將固體形式的橡膠與填料和化學(xué) 品徹底混合既耗時又耗能，還帶來橡膠制品企業(yè)的污染問題。
[0003] 填料與橡膠膠液的濕法混合是一種生產(chǎn)母煉膠的方法。CN1900149A公開了一種有 機改性的粘土與丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備方法，將具有層狀晶層重疊結(jié)構(gòu)的粘土和水 的懸浮液與丁苯膠乳混合，再經(jīng)破乳絮凝、干燥、混煉、硫化，得到粘土與丁苯橡膠納米復(fù)合 材料。但是此種方法僅僅局限丁苯膠乳，對于溶液聚合丁苯橡膠的膠液則不適用。
[0004] CN101220177A公開了一種白炭黑/溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料的制備方法，該方 法包括將改性的白炭黑與溶聚丁苯膠液混合，脫除溶劑、烘干后得到白炭黑/溶聚丁苯橡 膠納米復(fù)合材料。但此種方法為使有機化改性的白炭黑與溶聚丁苯膠液均勻混合。該方法 需要在30-50°C下攪拌混合6-36小時才能獲得白炭黑/溶聚丁苯橡膠納米復(fù)合材料，不適 合工業(yè)化生產(chǎn)且僅適于溶聚丁苯橡膠。
[0005] 通過填料與橡膠膠液濕法混合可以提供含有填料的母煉膠，雖然可以減少已有橡 膠填充耗能耗時且污染的問題，但是現(xiàn)有技術(shù)仍然需要很長的混合時間，還不能提供高效 快速的技術(shù)手段實現(xiàn)濕法混合，不適于在工業(yè)生產(chǎn)中實現(xiàn)白炭黑填料均勻分散在橡膠膠液 中。而且現(xiàn)有技術(shù)僅實現(xiàn)制備含丁苯橡膠的母煉膠。
[0006] 由此可見，需要一種適合工業(yè)化生產(chǎn)制備母煉膠的方法，并能適于更多的膠種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種母煉膠及其制備方法和硫化 橡膠及其應(yīng)用。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種母煉膠的制備方法，該方法包括：（1)將改性 白炭黑-溶劑分散液與經(jīng)溶液聚合得到的橡膠膠液混合，得到改性白炭黑-橡膠懸浮液；混 合過程所使用的混合釜包括：沿縱向設(shè)置在混合釜內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)的中心軸、安裝在所述中心 軸上的至少兩個徑流式攪拌槳和設(shè)置在相鄰兩個徑流式攪拌槳之間的環(huán)狀盤；其中所述中 心軸和徑流式攪拌槳從所述環(huán)狀盤的內(nèi)圓中穿過，并且所述環(huán)狀盤的外圓四周部分連接到 混合釜的內(nèi)壁上；所述混合的溫度為20-80°C，所述混合的時間為l-60min ;(2)將步驟（1) 得到的改性白炭黑-橡膠懸浮液進行凝聚和干燥；其中，所述改性白炭黑-溶劑分散液中的 改性白炭黑為將白炭黑與含硫硅烷偶聯(lián)劑在縮合條件下接觸而制得。
[0009] 本發(fā)明還提供了由本發(fā)明提供的方法制備的母煉膠。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種硫化橡膠，該硫化橡膠由含有本發(fā)明提供的母煉膠、硫化劑、 硫化活化劑、促進劑和防老劑的混合物經(jīng)混煉和硫化后得到，相對于所述母煉膠中的聚合 物100重量份，所述硫化劑的用量為0. 5-2. 5重量份、所述硫化活化劑的用量為3-10重量 份、所述促進劑的用量為1-4重量份、所述防老劑的用量為1-3重量份。
[0011] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的硫化橡膠在制備輪胎中的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明提供的母煉膠的制備方法可以在很短的時間內(nèi)獲得改性白炭黑混合分散 均勻的母煉膠。該方法適于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。例如實施例1中，本發(fā)明提供的方法，可以在 混合的溫度為50-70°C，混合的時間為5. Omin下，獲得母煉膠M1，其中相對于100重量份的 異戊橡膠，改性白炭黑含量為20重量份。經(jīng)透射電鏡觀察，母煉膠Ml中沒有存在改性白炭 黑的聚集態(tài)顆粒。
[0013] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0014] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明提供一種母煉膠的制備方法，該方法包括：（1)將改性白炭黑-溶劑分散液 與經(jīng)溶液聚合得到的橡膠膠液混合，得到改性白炭黑-橡膠懸浮液；混合過程所使用的混 合釜包括：沿縱向設(shè)置在混合釜內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)的中心軸、安裝在所述中心軸上的至少兩個徑 流式攪拌槳和設(shè)置在相鄰兩個徑流式攪拌槳之間的環(huán)狀盤，其中所述中心軸和徑流式攪拌 槳從所述環(huán)狀盤的內(nèi)圓中穿過，并且所述環(huán)狀盤的外圓四周部分連接到混合釜的內(nèi)壁上； 所述混合的溫度為20-80°C，所述混合的時間為l-60min ; (2)將步驟（1)得到的改性白炭 黑-橡膠懸浮液進行凝聚和干燥；其中，所述改性白炭黑-溶劑分散液中的改性白炭黑為將 白炭黑與含硫硅烷偶聯(lián)劑在縮合條件下接觸而制得。
[0016] 本發(fā)明中，所述混合釜為申請人的一項在先專利申請，具體可參見申請公布號為 CN102600749A的中國專利申請，該專利申請在此通過參考全文引入。
[0017] 本發(fā)明中，所述環(huán)狀盤的外圓直徑與所述混合釜的內(nèi)徑匹配，以使所述環(huán)狀盤可 以按圓周對稱方式連接到所述混合釜內(nèi)壁上，所述環(huán)狀盤的內(nèi)圓的直徑為徑流式攪拌槳的 直徑的1-1. 5倍。
[0018] 本發(fā)明中，所述環(huán)狀盤的圓環(huán)部分按圓周對稱方式在每兩個連接點之間沿徑向由 外向內(nèi)挖有凹槽，這樣，所述環(huán)狀盤的中心圓孔和外周凹槽共同形成聚合反應(yīng)物料在所述 混合釜內(nèi)的流動通道。更具體地，在確定所述環(huán)狀盤的內(nèi)圓直徑和外原直徑之后，按圓周對 稱方式確定所述環(huán)狀盤連接到釜內(nèi)壁上的連接點，即所述連接點按圓周對稱方式將所述環(huán) 狀盤分成若干個扇環(huán)區(qū)，然后在每兩個連接點之間，即各扇形環(huán)區(qū)內(nèi)沿徑向由外向內(nèi)挖有 凹槽。在保證連接穩(wěn)定性和強度且考慮加工安裝復(fù)雜性的前提下，可以按圓周對稱方式在 所述環(huán)狀盤上設(shè)置2-8個連接點，優(yōu)選為3-6個，最優(yōu)選為4個，相應(yīng)地，在所述環(huán)狀盤上將 按圓周對稱方式挖有2-8個凹槽。優(yōu)選情況下，所述環(huán)狀盤上設(shè)有3-6個沿徑向從外圓向 內(nèi)圓凹陷的凹槽，最優(yōu)選為4個。
[0019] 本發(fā)明中，所述凹槽的面積（即挖去部分的扇環(huán)區(qū)面積）應(yīng)在不破壞整個環(huán)狀盤的 強度的前提下盡可能保證聚合反應(yīng)物料的流通面積，優(yōu)選為所述環(huán)狀盤上對應(yīng)的兩個連接 點之間的扇環(huán)區(qū)面積的1/4-1/2,優(yōu)選為1/3。
[0020] 本發(fā)明中，所述環(huán)狀盤與釜內(nèi)壁的連接方式可以為本領(lǐng)域常用的合適連接方式， 例如可以在釜內(nèi)壁上設(shè)置支架來支撐所述環(huán)狀盤。
[0021] 本發(fā)明中，所述環(huán)狀盤設(shè)置在相鄰兩個徑流式攪拌槳之間的軸向中點位置。
[0022] 本發(fā)明中，所述中心軸上的徑流式攪拌槳可以為2-10層。所述混合釜，其利用釜 內(nèi)中心軸上設(shè)置的多層徑流式攪拌槳的高剪切分散作用將待混合的物料打碎，然后利用所 述攪拌槳之間的環(huán)狀盤促使釜內(nèi)的物料整體大循環(huán)，從而使物料在短時間內(nèi)達到高度微觀 混勻。
[0023] 本發(fā)明中，所述混合釜的高徑比可以為1-4,優(yōu)選為2-3。徑流式攪拌槳的層數(shù)為 所述混合釜的高徑比的1-3倍，優(yōu)選為1. 5-2倍，這樣，在確定了所述混合釜的高徑比之后， 就可以相應(yīng)確定其中設(shè)置的徑流式攪拌槳的層數(shù)。所述高徑比是指混合釜的高度和混合釜 的直徑的比。
[0024] 本發(fā)明中，所述徑流式攪拌槳的直徑可以為所述混合釜的直徑的1/4-2/3,優(yōu)選為 1/3-1/2。相鄰兩個徑流式攪拌槳之間的間