一種橡膠助劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種橡膠助劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠制品是W橡膠為主要原料經(jīng)過(guò)一系列加工制得成品的總稱。橡膠制品的共同 特點(diǎn)是具有高彈性，優(yōu)異的耐磨、減震、絕緣和密封等性能。橡膠工業(yè)生產(chǎn)的橡膠制品，種類 眾多。橡膠工業(yè)不僅為人們提供日常生活不可或缺的日用、醫(yī)用等輕工橡膠產(chǎn)品，而且向采 掘、交通、建筑、機(jī)械、電子等重工業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)提供各種橡膠制生產(chǎn)設(shè)備或橡膠部件，例如 實(shí)屯、輪胎和大型橡膠護(hù)艇。
[0003] 實(shí)屯、輪胎在行駛過(guò)程中受到來(lái)自載重方面的作用力，輪胎在不斷地反復(fù)曲曉中工 作，由于輪胎部件之間、原材料分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦使輪胎產(chǎn)生并積累了大量的熱量。 尤其是大規(guī)格的實(shí)屯、輪胎，隨著輪胎不斷行駛，運(yùn)種熱量的積蓄越來(lái)越多，輪胎的溫度越來(lái) 越高，運(yùn)種高溫嚴(yán)重地破壞橡膠使用壽命，在熱氧的作用下使交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂，橡膠的交聯(lián) 密度急劇下降，最后導(dǎo)致輪胎過(guò)早爆破、脫層等，進(jìn)而過(guò)早報(bào)廢。
[0004] 大型橡膠護(hù)艇是用于港口船舶靠岸的緩沖掛件，用W緩沖在船舶靠岸時(shí)的沖擊 力，減緩對(duì)船舶和口岸的破壞。護(hù)艇長(zhǎng)年在日光下暴曬，橡膠護(hù)艇在外力沖擊和太陽(yáng)暴曬作 用造成艇體升溫，同時(shí)分子鏈不斷斷裂，加快橡膠護(hù)艇的老化。
[0005] 國(guó)外為了提高大型厚橡膠制品的使用壽命，研制了多種助劑，例如（1)德國(guó)己±夫 生產(chǎn)的乙烘酪醒樹脂，它作為增粘劑可大大提高混煉膠復(fù)合層之間的粘性改善加工質(zhì)量； (2) S. S公司生產(chǎn)的橡膠均勻劑，用W改善不同極性橡膠之間的混合，增加膠料粘力和強(qiáng)力； (3) 富萊克斯公司生產(chǎn)的PK-900抗硫化返原效果不錯(cuò)。但是W上助劑仍然均存在缺乏散熱 和缺乏降低生熱功能的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠助劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的橡膠助 劑生熱低、散熱快。
[0007] 本發(fā)明提供了一種橡膠助劑，包括如下重量份數(shù)的原料：白碳黑80~110份;硅烷 偶聯(lián)劑2~25份;氮化物5~15份;稀±化合物的組合物2~18份。
[000引優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑為雙-(=乙氧基甲娃烷基丙基）四硫化物和雙-(=乙氧 基娃基丙基)二硫化物，所述雙-(=乙氧基甲娃烷基丙基）四硫化物和所述雙-(=乙氧基娃 基丙基)二硫化物的重量比為（1~15):(1~10)。
[0009] 優(yōu)選的，所述稀±化合物為銅系化合物，所述稀±化合物的組合物包括第一稀± 組合物和第二稀±組合物，所述第一稀±組合物和所述稀±第二組合物的重量比為（1~ 10):(1~8)。
[0010] 優(yōu)選的，所述第一稀±組合物包括Ce化、CeN和LaN中的任意兩種。
[00川優(yōu)選的，所述第二稀±組合物包括Nd2N3、La02、NdN和PrN中的任意兩種。
[0012] 優(yōu)選的，所述氮化物包括BN、A1N和Si3N4中的一種。
[0013] 本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述的制備方法，包括W下步驟：
[0014] 將白炭黑、氮化物、稀±化合物的組合物和硅烷偶聯(lián)劑混合得到混合物料；
[0015] 將所述混合物料在液相狀態(tài)下進(jìn)行改性反應(yīng)，得到橡膠助劑。
[0016] 優(yōu)選的，所述改性反應(yīng)溫度為140~150°C ;所述改性反應(yīng)的時(shí)間為10~15min。
[0017] 優(yōu)選的，所述液相狀態(tài)由醇類溶劑提供。
[0018] 本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的橡膠助劑或者上述技術(shù)方案所述制備方法 得到的橡膠助劑的橡膠材料的應(yīng)用，具體為:所述橡膠材料為實(shí)屯、輪胎或橡膠護(hù)弦厚制品。
[0019] 本發(fā)明提供了一種橡膠助劑，包括如下重量份數(shù)的原料：白碳黑80~110份;硅烷 偶聯(lián)劑2~25份;氮化物5~15份;稀±化合物的組合物2~18份。在本發(fā)明中，稀±化合物的 組合物與硅烷偶聯(lián)劑對(duì)白碳黑的改性，使得到的橡膠助劑具有生熱低、散熱快的特點(diǎn)，能夠 有效解決橡膠厚制品由于生熱大、傳熱差等缺陷造成橡膠厚制品的早期脫層、爆破易報(bào)廢 的問(wèn)題。而且，本發(fā)明提供的橡膠助劑還具有導(dǎo)熱性能好、耐高溫特性;橡膠助劑具有較好 的補(bǔ)強(qiáng)性能，W橡膠助劑制得的橡膠材料制備得到的實(shí)屯、輪胎或橡膠護(hù)弦厚制品強(qiáng)度提高 顯著。本申請(qǐng)實(shí)施例的結(jié)果表明，所得到的橡膠助劑生熱低、散熱快，添加橡膠助劑的橡膠 材料制備的試驗(yàn)輪胎比沒(méi)有使用橡膠助劑的耐久試驗(yàn)多行駛1小時(shí)44分，胎面內(nèi)溫低irc， 胎側(cè)內(nèi)溫低l〇°C，顯著延長(zhǎng)橡膠厚制品的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021 ]圖1本發(fā)明實(shí)施例提供的橡膠助劑的制備流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了一種橡膠助劑，包括如下重量份數(shù)的原料：白碳黑80~110份;硅烷 偶聯(lián)劑2~25份;氮化物5~15份;稀±化合物的組合物2~18份。
[0023] 本發(fā)明提供的橡膠助劑通過(guò)稀±化合物的組合物與硅烷偶聯(lián)劑對(duì)白碳黑的改性， 得到的橡膠助劑具有生熱低、散熱快的特點(diǎn)，能夠有效解決橡膠厚制品由于生熱大、傳熱差 等缺陷造成橡膠厚制品的早期脫層、爆破易報(bào)廢的問(wèn)題。
[0024] 在本發(fā)明中，W重量份數(shù)計(jì)，制備所述橡膠助劑的原料包括80~110份白碳黑，優(yōu) 選為85~105份，更優(yōu)選為90~100份。在本發(fā)明中，對(duì)白炭黑沒(méi)有特殊要求，采用本領(lǐng)域技 術(shù)人員所熟知的白炭黑即可，本發(fā)明實(shí)施例中可具體為白炭黑粉末或白炭黑膠體;本發(fā)明 中白炭黑優(yōu)選為L(zhǎng)K975、LK955-1或933,本申請(qǐng)實(shí)施例中選用山東聯(lián)科卡爾迪克白炭黑有限 公司生產(chǎn)的白炭黑LK975或者白炭黑LK955-1。
[0025] 在本發(fā)明中，W重量份數(shù)計(jì)，制備所述橡膠助劑的原料包括2~25份硅烷偶聯(lián)劑， 優(yōu)選為5~20份，更優(yōu)選為10~15份。在本發(fā)明中，所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為雙-(=乙氧基甲 娃烷基丙基）四硫化物(TESPT)和雙-(S乙氧基娃基丙基)二硫化物(TESPD);本發(fā)明對(duì)所述 TESPT和所述TESro的來(lái)源沒(méi)有特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的兩種硅烷偶聯(lián)劑的 市售商品或采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法自行制備即可。
[0026] 在本發(fā)明中，所述TESPT和所述ESPD的重量比優(yōu)選為（1~15): (1~10)，更優(yōu)選為 (5~10):(3~8)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述165口1'和165抑的重量比可具體為2:9、3:8、4: 7、9:2、8:3或7:4。
[0027] 在本發(fā)明中，W重量分?jǐn)?shù)計(jì)，制備所述橡膠助劑的原料包括7~12份氮化物，優(yōu)選 為8~11份，更優(yōu)選為9~10份。在本發(fā)明中，所述氮化物優(yōu)選為BN、A1N和Si3N4中的一種，本 發(fā)明對(duì)BN、A1N和Si3N4的來(lái)源沒(méi)有特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的BN、A1N和Si3N4 市售產(chǎn)品或采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的制備方法自行制備即可。
[0028] 在本發(fā)明中，W重量份數(shù)計(jì)，制備所述橡膠助劑的原料包括2~18份的稀±化合物 的組合物，優(yōu)選為5~15份，更優(yōu)選為7~10份。在本發(fā)明中，所述稀±化合物優(yōu)選為銅系化 合物，所述稀±化合物的組合物優(yōu)選包括第一稀±組合物和第二稀±組合物，本發(fā)明中所 述第一稀±組合物和所述第二稀±組合物重量比優(yōu)選為（1~10):(1~8)，更優(yōu)選為（2~ 8): (3~5);在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一稀±組合物和所述第二稀±組合物重量比可具 體為 3:7、5:6、7:5 或 9:4。
[0029] 本發(fā)明中所述第一組合物優(yōu)選為Ce化、CeN和LaN中的任意兩種，本發(fā)明實(shí)施例對(duì) 所述Ce化、CeN和LaN中的任意兩種的比例沒(méi)有任何限制，本申請(qǐng)實(shí)施例中兩種的比例可具 體為:Ce〇2和CeN為1:1、CeN和LaN為1:2或Ce化和LaN為2:1;本發(fā)明中所述第二組合物優(yōu)選為 M2N3、La〇2、NdN和PrN中的任意兩種，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)所述炯2化、La〇2、NdN和PrN中的任意兩 種的比例沒(méi)有任何限制，本發(fā)明實(shí)施例中兩種的比例可具體為:刷2化和La化為1:1、La化和 NdN為2:1、NdN和 PrN為1:3或M2N3和 PrN為2:1。
[0030] 本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述橡膠助劑的制備方法，包括W下步驟：
[0031] 將白炭黑、氮化物、稀±化合物的組合物和硅烷偶聯(lián)劑混合得到混合物料；
[0032] 將所述混合物料在液相狀態(tài)下進(jìn)行改性反應(yīng)，得到橡膠助劑。
[0033] 如圖1本發(fā)明實(shí)施例提供的橡膠助劑的制備流程示意圖所示，圖1中橡膠助劑的工 藝流程為:原料混合^改性過(guò)程^后處理。
[0034] 本發(fā)明將白炭黑、氮化物、稀±化合物的組合物和硅烷偶聯(lián)劑混合得到混合物料， 本發(fā)明對(duì)混合方式?jīng)]有特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的物料混合方式即可。本發(fā) 明優(yōu)選在震動(dòng)攬拌的條件下，將上述技術(shù)方案所述原料混合;在本發(fā)明中，所述混合的時(shí)間 優(yōu)選為15~20min，更優(yōu)選為16~ISmin;本申請(qǐng)實(shí)施例所述白碳黑、氮化物和稀±化合物的 組合物的混合溫度優(yōu)選為室溫。在本發(fā)明中，震動(dòng)攬拌的速率優(yōu)選為800~1500轉(zhuǎn)/分。本發(fā) 明對(duì)所述混合采用的設(shè)備沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的物料混合設(shè)備即 可，如可W為震動(dòng)研磨機(jī)。
[0035] 得到混合物料后，將所述混合物料在液相狀態(tài)下，進(jìn)行改性反應(yīng)得到橡膠助劑。在 本發(fā)明中，所述液相狀態(tài)優(yōu)選由醇類溶劑提供;具體的，本發(fā)明優(yōu)選向得到的混合物料中添 加醇類溶劑提供所述混合物料的液相狀態(tài)。在本發(fā)明中，所述醇類溶劑優(yōu)選為乙醇溶液，更 優(yōu)選為乙醇水溶液;所述乙醇溶液的體積濃度優(yōu)選為90~98%，更優(yōu)選為95~96%。在本發(fā) 明中，所述醇類溶劑與所述硅烷偶聯(lián)劑的體積比優(yōu)選為(0.5~1): (0.5~2);在本申請(qǐng)實(shí)施 例中，乙醇溶液與所述硅烷偶聯(lián)劑的體積比可具體為0.5:1、0.5:1.5、0.5:2、1:0.5、1:1或 1:2。
[0036] 本申請(qǐng)中，所述改性反應(yīng)的溫度優(yōu)選為140~150°C，進(jìn)一步優(yōu)選為142~148°C;在 本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述改性反應(yīng)溫度可具體為141°C、143 °C、144°C、145 °C、146 °C或147 °C。
[0037] 本申請(qǐng)中，改性反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為10~15min，進(jìn)一步優(yōu)選為11~14min;在本申請(qǐng) 實(shí)施例中，所述改性反應(yīng)的時(shí)間可具體為10min、12min或13min。
[0038] 完成所述改性反應(yīng)后，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述改性反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行后處理，得到橡膠助 劑。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括排料、冷卻、檢驗(yàn)和包裝，本發(fā)明優(yōu)選依據(jù)HG/T3061-1999標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排料、冷卻、檢驗(yàn)和包裝;在本申請(qǐng)中，對(duì)所述排料方法沒(méi)有特殊要求，采用本 領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的排料方法即可;在本申請(qǐng)中，對(duì)所述冷卻方式?jīng)]有特殊要求，采用本 領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的冷卻方式即可，本申請(qǐng)實(shí)施例中冷卻方式具體為空冷方式，冷卻后 溫度達(dá)到室溫;檢驗(yàn)和包裝按照本領(lǐng)域所熟知