CN101696282A - 用于橡胶胶乳制品的补强填充剂及其制备方法与用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于橡胶胶乳制品的补强填充剂及其制备方法与用途。它由基料、分散剂、表面处理剂、乳化液和水组成，各组分的重量份为：基料50～80、分散剂0.01～0.4、表面处理剂0.001～0.5、乳化液0.01～1、水20～50；基料为重质碳酸钙粉、高岭土粉、陶土粉中的任一种；分散剂为酪素、亚甲基双荼磺酸钠、聚丙烯酸钠、氢氧化钾、氨水中的任一种；表面处理剂为皂土、纤维素、膨润土、凹凸棒土中的任一种；乳化液为矿物油、凡士林、液体石蜡、聚氧氯乙烯蜡中的任一种。它组方经济，补强效果好。制备方法为传统的搅拌研磨方法。工艺简单，使用设备少。用途为：将它加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍、铸模方法在模具上形成一层膜，然后在110～130℃条件下干燥15～30分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。它有助于提高橡胶胶乳制品的拉伸强度，降低胶乳使用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种补强填充剂，更具体地说，本发明涉及一种用于橡胶胶乳制品的补强填充剂，同时，本发明还涉及一种所述用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的制备方法与用途。
背景技术
胶乳工业是橡胶工业的一个重要组成部分。由于科学技术突飞猛进的迅速发展，胶乳工业的产品日益广泛渗透到国民经济的各部门。胶乳系指高聚物粒子分散在水质中所形成的具有一定稳定性的胶体分散体系。胶乳分为两大类，即橡胶胶乳和树脂胶乳。
橡胶胶乳制品由于具有一定的延展性和柔韧性，广泛应用于工业、农业、国防以及医疗卫生和人民生活各个领域。使用过程中，需要橡胶胶乳制品具有较好的强度和拉伸度。
目前，在制作橡胶胶乳制品时要加入一定的补强填充剂。补强填充剂一般能提高硫化胶的耐磨性、撕裂强度、拉伸强度及定伸应力，从而改善橡胶胶乳制品使用性能，延长使用寿命；另外，由于补强填充剂价格比橡胶价格低，还可以降低胶料的使用量。
传统的补强填充剂为未经研磨的干燥固体粉末，直接加入橡胶胶乳中。其缺点为：(1)粉末会降低橡胶胶乳中橡胶粒子的表面水合度，使橡胶胶乳的稳定性降低，导致脱水胶凝；(2)粉末的粒度大，不易分散均匀，常发生粒子附聚式沉淀；(3)粉末未经研磨，容易造成橡胶胶乳胶膜的针孔漏气。
现在，炭黑是最主要的补强填充剂。但是，在橡胶胶乳状态下，炭黑的加入不仅达不到补强效果，往往还会损害橡胶胶乳的物理性能，其原因主要有三个：一是炭黑以水分散体的形式加入到橡胶胶乳中，而水分散体中炭黑大多是以各种聚集体形式分散于水相中，降低了炭黑与橡胶胶乳的接触面积；二是含炭黑的橡胶胶乳在成膜时，橡胶胶乳粒子和炭黑粒子的沉积速度不同，从而导致了炭黑在橡胶胶乳膜中分布不均匀；三是橡胶胶乳粒子表面保护物质的存在，阻碍了炭黑与橡胶胶乳之间的直接接触。
据申请人了解，国内目前尚无可有效地对橡胶胶乳制品进行补强、填充的产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于橡胶胶乳制品的补强填充剂，其组方经济，补强效果好；同时提供一种该补强填充剂的制备方法，该方法工艺简单，使用设备少；同时也给出了该补强填充剂的用途，即将所述用于橡胶胶乳制品的补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍、铸模方法在模具上形成一层膜，然后在110～130℃条件下干燥15～30分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于橡胶胶乳制品的补强填充剂，它由基料、分散剂、表面处理剂、乳化液和水组成，各组分的重量份为：基料50～80、分散剂0.01～0.4、表面处理剂0.001～0.5、乳化液0.01～1、水20～50；
所述基料为重质碳酸钙粉、高岭土粉、陶土粉中的任一种；
所述分散剂为酪素、亚甲基双荼磺酸钠、聚丙烯酸钠、氢氧化钾、氨水中的任一种；
所述表面处理剂为皂土、纤维素、膨润土、凹凸棒土中的任一种；
所述乳化液为矿物油、凡士林、液体石蜡、聚氧氯乙烯蜡中的任一种。
所述的用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)常温下，将表面处理剂、分散剂加入到水中进行均匀分散，再加入基料并搅拌均匀，得到物料；
(2)将得到的物料进行研磨，在研磨后的物料中加入乳化液并搅拌均匀，制得用于橡胶胶乳制品的补强填充剂。
另，研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g。
所述的用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的用途为：将所述用于橡胶胶乳制品的补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍、铸模方法在模具上形成一层膜，然后在110～130℃条件下干燥15～30分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
为能简洁说明问题起见，以下对本发明用于橡胶胶乳制品的补强填充剂均简称为本补强填充剂。
在本补强填充剂中：
基料为自然界三种天然矿石加工而成的粉末，在橡胶胶乳中呈化学惰性，是较好的填充剂和载体之一。基料经有效分散、研磨后细度较小(研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g)，与橡胶胶乳粒子(最大3μm)的相溶性好，在橡胶胶乳中分散度大。
分散剂可被吸附在固-液界面上，显著降低固-液界面张力，使基料均匀、稳定地分散在液体中，并保证了物料在研磨过程后其粒子无法重新聚集，研磨后物料的细度高度一致。分散剂的作用为：一是增加物料粒子表面的电荷，使粒子间的斥力增加，以保持稳定的分散状态；二是起保护胶体的作用，在物料粒子表面形成保护膜，防止已分散的粒子重新聚集。
表面处理剂对基料进行表面包覆技术处理，创造出具有均匀分散微细结构的新型复合材料，并使物料粒子表面由亲水性变为亲有机性，改善物料粒子与橡胶胶乳间的界面状况，产生空间位阻效应，减少了相互碰撞的概率，阻止了物料粒子之间的相互靠近，达到防止其团聚的目的，保证物料粒子在橡胶胶乳中的分散性，使得其分散稳定性得到有效改进。基料经表面包覆技术处理后，其结构中具有双键，能参与交联，更好地增进物料粒子与橡胶胶乳之间的结合，显著提高物料粒子与橡胶胶乳的化学亲和力，从而增加物料粒子与橡胶胶乳的相容性，使物料粒子由一般的“增量剂(即填充剂)”上升为“性能补强剂”，并保证被填充的橡胶胶乳制品具有良好的物理性能，保证了本补强填充剂中的物料粒子在放置过程中不聚集、不沉降。
乳化液能增大橡胶胶乳分子间的距离，减弱分子间的吸收力，使分子链之间彼此容易移动，在防止物料粒子沉降的同时，又提高橡胶胶乳制品的柔软性、耐曲挠性和耐寒性。
采用本发明方法制备三个批次的本补强填充剂，它们的外观为白色粘稠状液体，性能数据见表1。
表1
| 项目名称 | 第一批次(100kg) | 第二批次(1000kg) | 第三批次(10000kg) |
| 白度(ISO白度R457≥) | 96.1 | 96.8 | 96.5 |
| 细度(％)≤2μm | 95.08 | 95.18 | 95.15 |
| 粘度(mPa.S@30℃) | 260 | 330 | 180 |
| 总固体％ | 69.5 | 70.2 | 70.8 |
将表1中三个批次的本补强填充剂添加到橡胶胶乳中，制备出三个批次(第一批次、第二批次、第三批次)的橡胶胶乳家用手套制品；另，橡胶胶乳中不添加表1中的本补强填充剂，制备出第四批次的橡胶胶乳家用手套制品。上述制备四个批次的橡胶胶乳家用手套制品的实验条件均相同。经检测，它们的性能数据见表2。
表2
| 项目名称 | 第一批次 | 第二批次 | 第三批次 | 第四批次 |
| 老化前扯断力N | 96.6 | 94.7 | 113.6 | 78.4 |
| 老化前扯断伸长率％ | 730 | 760 | 700 | 690 |
| 老化后扯断力N | 72.2 | 86.4 | 101.2 | 71.7 |
| 老化后扯断伸长率％ | 740 | 750 | 700 | 700 |
将表1中三个批次的本补强填充剂添加到橡胶胶乳中，制备出三个批次(第一批次、第二批次、第三批次)的橡胶胶乳一次性检查用手套制品；另，橡胶胶乳中不添加表1中的本补强填充剂，制备出第四批次的橡胶胶乳一次性检查用手套制品。上述制备四个批次的橡胶胶乳一次性检查用手套制品的实验条件均相同。经检测，它们的性能数据见表3。
表3
| 项目名称 | 第一批次 | 第二批次 | 第三批次 | 第四批次 |
| 老化前扯断力N | 9.1 | 9.5 | 9.8 | 7.6 |
| 老化前扯断伸长率％ | 780 | 830 | 880 | 810 |
| 项目名称 | 第一批次 | 第二批次 | 第三批次 | 第四批次 |
| 老化后扯断力N | 8.2 | 8.4 | 8.5 | 6.4 |
| 老化后扯断伸长率％ | 730 | 790 | 810 | 760 |
将表1中三个批次的本补强填充剂添加到橡胶胶乳中，制备出三个批次(第一批次、第二批次、第三批次)的橡胶胶乳医用手术手套制品；另，橡胶胶乳中不添加表1中的本补强填充剂，制备出第四批次的橡胶胶乳医用手术手套制品。上述制备四个批次的橡胶胶乳医用手术手套制品的实验条件均相同。经检测，它们的性能数据见表4。
表4
| 项目名称 | 第一批次 | 第二批次 | 第三批次 | 第四批次 |
| 老化前扯断力N | 14.5 | 15.1 | 14.8 | 12.8 |
| 老化前扯断伸长率％ | 880 | 950 | 920 | 780 |
| 老化后扯断力N | 12.5 | 13.1 | 12.9 | 10.1 |
| 老化后扯断伸长率％ | 900 | 1020 | 980 | 680 |
由表2至表4可见，本补强填充剂在橡胶胶乳制品的制备中可发挥以下积极作用：(1)起到补强效果，提高橡胶胶乳制品的拉伸强度10％-20％；(2)降低胶乳使用量15％-25％，节约了资源。
本补强填充剂的组方经济，补强效果好，其制备方法的工艺简单，使用设备少，对橡胶胶乳制品的产品质量起到较显著的提升作用，同时，节约了资源和能源，降低了橡胶胶乳制品的制造成本。本补强填充剂不仅可以用于对橡胶胶乳制品的补强、填充，也可用于高档橡胶胶乳漆的生产、配制，应用广泛，前景广阔，适应性强，工业化使用没有障碍。
具体实施方式
以下通过下面给出的实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例1：
本补强填充剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)常温下，将0.5重量份的皂土、0.4重量份的酪素加入到50重量份的水中进行均匀分散，再加入80重量份的重质碳酸钙粉并搅拌均匀，得到物料；
(2)将得到的物料进行研磨，研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g，在研磨后的物料中加入1重量份的矿物油并搅拌均匀，制得本补强填充剂。
将得到的本补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍方法在模具上形成一层膜，然后在130℃条件下干燥15分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
实施例2：
本补强填充剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)常温下，将0.25重量份的纤维素、0.2重量份的亚甲基双荼磺酸钠加入到35重量份的水中进行均匀分散，再加入65重量份的高岭土粉并搅拌均匀，得到物料；
(2)将得到的物料进行研磨，研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g，在研磨后的物料中加入0.5重量份的凡士林并搅拌均匀，制得本补强填充剂。
将得到的本补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍方法在模具上形成一层膜，然后在120℃条件下干燥20分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
实施例3：
本补强填充剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)常温下，将0.001重量份的膨润土、0.01重量份的聚丙烯酸钠加入到20重量份的水中进行均匀分散，再加入50重量份的陶土粉并搅拌均匀，得到物料；
(2)将得到的物料进行研磨，研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g，在研磨后的物料中加入0.01重量份的液体石蜡并搅拌均匀，制得本补强填充剂。
将得到的本补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用铸模方法在模具上形成一层膜，然后在110℃条件下干燥30分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
Claims (4)
1.用于橡胶胶乳制品的补强填充剂，其特征在于：
它由基料、分散剂、表面处理剂、乳化液和水组成，各组分的重量份为：基料50～80、分散剂0.01～0.4、表面处理剂0.001～0.5、乳化液0.01～1、水20～50；
所述基料为重质碳酸钙粉、高岭土粉、陶土粉中的任一种；
所述分散剂为酪素、亚甲基双荼磺酸钠、聚丙烯酸钠、氢氧化钾、氨水中的任一种；
所述表面处理剂为皂土、纤维素、膨润土、凹凸棒土中的任一种；
所述乳化液为矿物油、凡士林、液体石蜡、聚氧氯乙烯蜡中的任一种。
2.权利要求1所述的用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)常温下，将表面处理剂、分散剂加入到水中进行均匀分散，再加入基料并搅拌均匀，得到物料；
(2)将得到的物料进行研磨，在研磨后的物料中加入乳化液并搅拌均匀，制得用于橡胶胶乳制品的补强填充剂。
3.根据权利要求2所述的用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的制备方法，其特征在于：研磨后物料的细度为2μm≤95％、沉降体积≥9.8ml/g。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于橡胶胶乳制品的补强填充剂的用途，其特征在于：将所述用于橡胶胶乳制品的补强填充剂加入到橡胶胶乳中混匀，采用浸渍、铸模方法在模具上形成一层膜，然后在110～130℃条件下干燥15～30分钟，得到经过补强填充的橡胶胶乳制品。
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