CN102585309A - 一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法。本发明通过将橡胶乳液与白炭黑水浆混合得到均匀混合液，再利用喷雾干燥雾化工艺形成大量混合液的微小液滴，使得混合液的比表面积显著增加，从而在喷雾干燥装置的干燥介质中快速脱除水分；并通过向喷雾干燥载气中引入气化后的絮凝剂，将喷雾干燥工艺与絮凝工艺相结合，使得离子絮凝、快速脱水等过程在同一时间内进行，提高白炭黑/橡胶混合液从液相向固相转变过程的速度和效率；进而制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料。本发明操作简单、节约能源、成本低、适用面广、易于工业化、制备得到的白炭黑/橡胶纳米复合材料产品综合性能优异。
Description
技术领域
本发明提供一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法；特别是一种利用乳液复合法与喷雾干燥工艺共同作用，对白炭黑进行改性，同时阻止白炭黑聚集并形成高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法。
背景技术
白炭黑的化学名称为水合无定形二氧化硅或胶体二氧化硅(SiO2·nH2O)，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物。其SiO2含量较大(＞90％)，原始粒径一般为10-40nm，因表面含有较多羟基，易吸水而成为聚集的细粒。它的相对密度为2.319～2.653t/m3，熔点为1750℃。不溶于水和酸，溶于强碱和氢氟酸。具有多孔性、内表面积大、高分散性、质轻、学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能。白炭黑是经共价键-O-Si-O-无规连接的体型结构， 结构单元可以聚集成一次、二次甚至三次附聚体。主要用作橡胶、塑料、合成树脂以及油漆等产品的填充剂，也可用作润滑剂和绝缘材料。目前全世界70％的白炭黑用于橡胶工业，是优良的橡胶补强剂，能改善胶接性和抗撕裂性。
由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，而且，由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。如在橡胶硫化系统中，未改性的白炭黑不能很好地在聚合物中分散，填料、聚合物之间很难形成偶联键，从而降低硫化效率和补强性能。白炭黑的表面改性是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使白炭黑的表面羟基与化学物质发生反应，消除或减少其表面活性硅醇基的量，使产品由亲水变为疏水，增大其在聚合物中的分散性。
通过混炼法制备白炭黑/橡胶复合材料的过程中，虽然白炭黑已经经过表面改性可以有效地增大其在聚合物基体中的分散性。但是由于混炼过程中的机械剪切力难以将已经形成的白炭黑团聚体完全剪碎，白炭黑聚集体的颗粒仍旧较大，因此使得白炭黑粒子并没有能够在聚合物基体中很好地分散。尤其是当白炭黑的填充量很大时，在机械剪切的作用下白炭黑粒子虽然被破坏，破坏后的聚集体受到剪切力作用嵌入到聚合物基体之中，但是由于填充量很大，聚合物的含量相对较小，在混炼的过程中不能将破碎后的白炭黑粒子完全包裹，因此白炭黑粒子会发生二次聚集，形成较大的颗粒，因此不能达到理想的分散状态。如果进行长时间的混炼操作，那么对聚合物分子链的剪切时间也会相应加长，分子链会被大量剪短，降低其强度，影响制品的性能。
为了解决上述机械共混中白炭黑不易分散的问题，长时间混炼下聚合物分子链被剪断等问题，本发明提出了一种利用溶液法，采用絮凝工艺和喷雾干燥的方法，以及进一步将喷雾干燥与离子絮凝工艺相结合的用于制备得到任意白炭黑填充用量下白炭黑粒子高度分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料的技术方法。
喷雾干燥工艺作为一种工业干燥技术，在很多工农业生产生活领域已经有很广泛的应用。在橡胶工业领域内，喷雾干燥工艺也已经有一定的应用基础，一些粉末橡胶的制备都是利用喷雾干燥工艺来实现的。中国石油化工集团公司北京化工研究院的乔金粱教授等人发明了一种全硫化粉末橡胶的制备方法(专利号：00816450.9)。他们是利用辐照实现橡胶胶乳的乳胶粒交联硫化，后进行喷雾干燥得到全硫化的粉末橡胶。它极易分散在塑料基体中，可以用来制备各种增韧塑料和热塑性弹性体。清华大学的朱跃峰等人发明了一种碳纳米管改性的粉末天然橡胶(专利号：200510058999.6)；他们是将碳纳米管表面处理后在水中分散，与天然胶乳混合，然后采用喷雾干燥法制备含有碳纳米管改性的粉末天然橡胶。
然而这些技术仅仅局限于制备粉末橡胶，未见将其应用于块状橡胶和纳米复合材料的专利和报道，因此这些技术也都采取措施，如对橡胶进行交联，采用较低的烘干温度等等，减低橡胶的流动性，防止喷雾后粉末橡胶的再聚集。
本发明与以上技术路线不同，由于本发明的目的不是为了制备粉末橡胶，而是通过喷雾干燥工艺中喷雾程序雾化形成白炭黑填料与橡胶乳液混合液的微小液滴，极大地增加了混合液的比表面积，进而在干燥介质中混合液滴中的水分得到极快速蒸发，从而使得白炭黑更多地保留在水相中达到的分散状态，制备得到高分散的白炭黑橡胶纳米复合材料。此时橡胶乳胶粒子聚集形成连续相结构并互相粘连形成毫米级的橡胶颗粒，而不是橡胶粉末。因此本发明中采用的技术方案使用的喷雾干燥工艺的进口温度比以往文献和专利报道的聚合物粉末包括橡胶粉末采用的喷舞干燥工艺的进口温度都为高。根据喷雾干燥工艺传质传热的原理(《喷雾干燥》，王喜忠、于才渊、周才君，化学工业出版社，2003，ISBN7-5025-4062-8)，提高进口温度有利于大幅度的提高喷雾干燥工艺中热能的利用效率，而单位产品的能耗则大幅度降低。
综上所述，以申请人此前开发的乳液复合共混共絮凝方法为基础，结合利用喷雾干燥工艺中白炭黑/橡胶胶乳的混合液雾化形成微小液滴，比表面积得到极大提高，在干燥介质中水分能够得到快速脱除的特点，通过喷雾干燥工艺与乳液共混共絮凝工艺的结合、发展，得到本发明；利用本发明可以控制并抑制白炭黑粒子的聚集，从而制备得到任意白炭黑用量下具有高度分散性的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可以控制并且抑制白炭黑粒子在聚合物基体尤其是橡胶基体中聚集，实现白炭黑高度分散在聚合物基体中的技术方法。本发明是以申请人前期发明专利“一种制备偶联剂改性白炭黑的方法”(申请号：201110147594.5)为基础的一项新型技术发明。
本发明利用具有颗粒结构的白炭黑在水中具有悬浮的性质制备得到白炭黑水浆；并利用多种橡胶品种都有乳液形式的特性，将白炭黑水浆与橡胶乳液共混得到白炭黑/橡胶胶乳混合液；利用喷雾干燥工艺将白炭黑/橡胶胶乳的混合液雾化形成微小的混合液液滴；在干燥介质中迅速脱除水份，得到白炭黑/橡胶的纳米复合材料。因为在喷雾干燥工艺下雾化形成的细小液滴使得混合液的比表面积显著增大，在干燥介质中混合液滴中的水分得以快速脱除，因此原先液体混合状态下的相态结构在得到的纳米复合材料中得以保持，即得到了高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；或者直接利用离子共絮凝的方法在混合液中加入絮凝剂、助絮凝剂等物质，直接制备出白炭黑/橡胶纳米复合材料。从而实现了白炭黑均匀分散在橡胶基体中的结构，纳米复合材料表现出优异的性能。
为了进一步加快白炭黑/橡胶胶乳混合液滴中混合液絮凝干燥的速度，，本发明将喷雾干燥工艺与乳液絮凝工艺相结合，通过向喷雾干燥工艺中作为干燥介质的载气中加入气化的絮凝剂，从而使得对于白炭黑/橡胶胶乳混合液的絮凝、白炭黑/橡胶絮凝混合物的干燥在喷雾干燥塔中同时完成。通过此种方式进一步提高了白炭黑/橡胶胶乳混合液体系中白炭黑/橡胶复合材料从液相到固相转变过程的速度，缩短了复合材料从混合液向固体混合物转变过程的时间，从而抑制了在浓缩、干燥相转变过程中白炭黑聚集体在较低粘度液态混合液状态下的聚集。
本发明是将喷雾干燥工艺与白炭黑/橡胶乳液共混共絮凝工艺相结合，充分利用喷雾干燥工艺中混合液高度雾化，比表面积增加，水分得以快速脱除；絮凝剂作用使得白炭黑/橡胶混合液迅速破乳，复合材料快速从液相转变为固相等多种动力学的手段抑制热力学上白炭黑颗粒聚集的趋势，阻止白炭黑聚集体的聚集，同时通过对于白炭黑表面有机化改性，增加其与橡胶基体间的相容性，减弱白炭黑聚集体热力学上自聚集的趋势，从而成功地将乳液共混共絮凝方法下白炭黑/橡胶胶乳混合液中白炭黑/橡胶的分散相态结构在固体混合物中保存下来，进而制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料的技术方法。
本发明中采用的技术手段和技术方案，包括如下步骤：
(1)白炭黑/橡胶胶乳的混合液的制备：本专利中所用到的白炭黑可以是未经任何处理的白炭黑也可以是经过偶联剂表面改性的白炭黑。由于橡胶乳液是水溶性的，因此如果所用白炭黑未经表面改性，可以直接将未经任何处理的白炭黑和偶联剂均匀分散于去离子水之中，制备成白炭黑水浆；再将白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到偶联剂改性的白炭黑/橡胶乳液的混合液。为了防止偶联剂水解速度过快，也为了防止将混合液加入胶乳之后使得胶乳迅速破乳，不能够使白炭黑充分分散到橡胶乳液当中，因此这里不需要加入酸或者碱来调节pH值。如果所用白炭黑经过偶联剂表面改性的白炭黑，那么将经过偶联剂表面改性的白炭黑溶于水中，通过搅拌得到偶联剂改性的白炭黑水浆；再将偶联剂改性的白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到偶联剂改性的白炭黑/橡胶乳液的混合液。其中所用的白炭黑包括沉淀法白炭黑和气相法白炭黑，沉淀法白炭黑在水浆中的重量百分含量为0.01～40％，气相法白炭黑在水浆中的重量百分含量为0.005～20％。沉淀法白炭黑在白炭黑/橡胶乳液混合液中的质量分数为0.1％～50％，其中气相法白炭黑在白炭黑/橡胶乳液混合液中的质量分数为0.01％～50％。
(2)白炭黑/橡胶纳米复合材料的制备：
如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，可以向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，在絮凝的过程中将白炭黑包裹在橡胶内，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；
如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于5％的时候，那么将白炭黑/橡胶胶乳的混合液过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，由于有偶联剂水解液的存在，因此同时进行的反应还有白炭黑的偶联剂改性反应，即白炭黑表面改性，这样就得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；或者通过向喷雾干燥装置的干燥介质载气中引入气化后的絮凝剂，使得离子絮凝、快速脱水和白炭黑表面改性等过程在同一时间内进行，白炭黑/橡胶胶乳的混合液滴由液态到固态的转变过程更迅速、更高效，从而有效地抑制了热力学上白炭黑聚集的趋势，使得液态下的白炭黑/橡胶的分散相态结构在干燥后的固体颗粒中得以保持下来，制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料。是否需要引入絮凝剂主要是根据混合液固含量的大小来判断，如果固含量大于20％就不需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂。
如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，可以向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；
如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于5％的时候，将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；或者通过向喷雾干燥装置的干燥介质载气中引入气化后的絮凝剂，使得离子絮凝、快速脱水的过程在同一时间内进行，白炭黑/橡胶胶乳的混合液滴由液态到固态的转变过程更迅速、更高效，从而有效地抑制了热力学上白炭黑聚集的趋势，使得液态下的白炭黑/橡胶的分散相态结构在干燥后的固体颗粒中得以保持下来，制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料。是否需要引入絮凝剂主要是根据混合液固含量的大小来判断，如果固含量大于20％就不需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂。
本发明步骤(1)中制备白炭黑水浆时，所用到的偶联剂包括双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物(Si69)；双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-二硫化物(Si75)；γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)；γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)；γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KH-590)；硬脂酸；硅氮烷。偶联剂的合适用量一般是白炭黑质量分数的0.01％～50％。
步骤(1)中在配置白炭黑水浆、偶联剂改性的白炭黑水浆以及白炭黑/橡胶胶乳的混合液和偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液的过程中需要进行搅拌，其搅拌速率在10～1000rpm，搅拌时间为0.5～12小时。在配置白炭黑水浆、偶联剂改性的白炭黑水浆的过程中，如果所用为沉淀法白炭黑时的固含量大于10％，所用为气相法白炭黑时的固含量大于3％，在配置白炭黑/橡胶胶乳的混合液和偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液的过程中，如果固含量大于20％，需要施加超声波帮助体系进行均匀分散，其超声波的功率在0.1～1000KW，超声分散的时间在0.5～12小时，每超声分散10～30分钟，需要搅拌5～30分钟，此时的搅拌速率在10～300rpm，这样可以防止混合液的温度过高，通常混合液的温度应控制在50摄氏度以下。
步骤(2)中如果对白炭黑/橡胶胶乳的混合液其喷雾干燥装置的进口温度为100～350℃，出口温度为70～120℃；使用的干燥介质可以是干燥热空气，也可以是载有气化后的絮凝剂的混合载气，还可以是同时载有气化后的絮凝剂和助絮凝剂的混合载气，气流量不做特殊要求；如果对偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液使用喷雾干燥的方法来制备偶联剂改性的白炭黑，其喷雾干燥装置的进口温度为120～350℃，出口温度为70～120℃；使用的干燥介质可以是干燥热空气，也可以是载有气化后的絮凝剂混合载气，还可以是同时载有气化后的絮凝剂和助絮凝剂的混合载气，气流量不做特殊要求。由于有偶联剂与白炭黑发生水解反应，因此在入口温度的设置上需要考虑不同偶联剂的反应温度，同时偶联剂用量增加入口温度也需要相应增加，同时水含量升高的时候入口温度必须要升高才能充分将水份挥发掉，同时避免不必要的能源浪费，综合考虑诸多因素，所以要对入口温度进行控制。入口温度也会影响出口温度的设置，同时是考虑到操作安全，以及降温所需要的成本，因此要对出口温度进行控制。
在本发明的技术方案中所用到的白炭黑可以为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑；所用到的橡胶胶乳一种是天然橡胶胶乳；另一种是合成橡胶胶乳，包括丁苯橡胶胶乳、顺丁橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳、丁腈橡胶胶乳、丁吡和丁苯吡胶乳、丙烯酸酯橡胶胶乳、聚氨酯橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、乙丙橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、氟橡胶胶乳，胶乳固含量为5％～80％；或者使用两种以及两种以上橡胶乳液的混合液，得到使用范围更广的混合基体材料与白炭黑的纳米复合材料；在使用搅拌絮凝时，所用到的絮凝剂和助絮凝剂，包括：盐酸、硝酸、氢氟酸、氢溴酸、氯化钙、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺、淀粉、蛋白质、动物胶、藻朊酸钠、羧甲基纤维素钠、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁、聚硅酸铁、聚磷氯化铝、聚合硫酸氯化铁铝、丙烯酸或者甲基丙烯酸；在喷雾干燥过程中，喷雾干燥装置的干燥介质载气中所引入气化后的絮凝剂和助絮凝剂，主要是挥发性的酸，包括：盐酸、硝酸、氢氟酸、氢溴酸。
在本发明中所用到的经过偶联剂表面改性的白炭黑，推荐使用申请人前期发明专利“一种制备偶联剂改性白炭黑的方法”(申请号：201110147594.5)中所述的处理方法。使用这种方法处理得到的白炭黑，其有机化程度更高，在溶液中可以分散得更均匀，更容易制备得到白炭黑在橡胶基体中分散均匀的复合材料。也可以先通过申请人前期发明专利“一种制备偶联剂改性白炭黑的方法”(申请号：201110147594.5)中所描述的方法先制备得到白炭黑在偶联剂溶胶溶液中均匀分散的浑浊液。然后将制备好的白炭黑/偶联剂的浑浊液通过喷雾干燥的方法，迅速制备成偶联剂改性的白炭黑。其喷雾干燥装置的进口温度为50～350℃，出口温度为40～120℃；使用的干燥介质可以是干燥热空气，气流量不做特殊要求。
在本发明的技术方案中采用的喷雾干燥工艺处理中，通过多种动力学的手段加强了对于白炭黑/橡胶混合液从液相向固相转变过程的控制能力：第一，喷雾干燥工艺下雾化形成细小液滴，使得白炭黑/橡胶胶乳混合液体系的比表面积显著增加，雾化形成的细小混合液滴中的水份在高温干燥介质中得以快速脱除；第二，通过向干燥载气中引入气化后的絮凝剂、助絮凝剂等物质的方式，使得雾化形成的细小混合液滴与载气中的絮凝剂、助絮凝剂发生絮凝作用，同时混合液滴中的水分也会迅速蒸发脱除，离子絮凝与快速脱水等过程在同一时间内进行，使得白炭黑/橡胶胶乳的混合液滴由液态到固态的转变过程更迅速、更高效；从而有效地抑制了热力学上白炭黑聚集的趋势，使得液态下的白炭黑/橡胶的分散相态结构在干燥后的固体颗粒中得以保持下来，制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料。这些动力学手段的采用，配合对于白炭黑的表面改性，使得原先液体混合状态下的相态结构在得到的固体纳米复合材料中得以保持；这是本发明得以建立的最重要的技术手段。
附图说明
图1为本发明的实施例1白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图2为本发明的实施例2白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图3为本发明的实施例3白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图4为本发明的实施例4白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图5为本发明的实施例5白炭黑/橡胶纳米复合材料的扫描电子显微镜照片；
图6为本发明的实施例6白炭黑/橡胶纳米复合材料的扫描电子显微镜照片；
图7为本发明的对比例1白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图8为本发明的对比例2白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图9为本发明的对比例3白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图10为本发明的对比例4白炭黑/橡胶纳米复合材料的透射电子显微镜照片；
图11为本发明的对比例5白炭黑/橡胶纳米复合材料的扫描电子显微镜照片；
图12为本发明的对比例6白炭黑/橡胶纳米复合材料的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
在以下所有实施例中，除了加入步骤以外，混合液的温度都要控制在50摄氏度以下。
实施例1
在3.6L去离子水中加入8g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。称取400g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为50％的天然橡胶乳液1.2kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为40％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为350℃热空气，即入口温度为350℃，此时出口温度为120℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的HCl气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为40％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例2
在500ml去离子水中加入216g经过双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物改性的沉淀法白炭黑，其中偶联剂用量为白炭黑质量的8％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为30％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为600rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行4次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于100rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的偶联剂改性的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为40％的丁苯橡胶乳液500g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为800KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为48％。将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为180℃热空气，即入口温度为180℃，此时出口温度为80℃。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为48％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例3
在1L去离子水混合中加入40g的γ-巯丙基三甲氧基硅烷。称取400g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为28％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为500KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为5％的天然橡胶乳液12kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，在以600rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为40％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为350℃热空气，即入口温度为350℃，此时出口温度为120℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的HCl气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为40％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例4
在4L去离子水混合中加入80g的γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。称取400g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为8小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为60％的丁苯橡胶乳液6kg相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行8次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为10％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的氯化钙溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁苯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为10％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例5
在1L去离子水中加入8g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷。称取200g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为4小时，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为20％，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为1000KW，每次超声时间为30min，共进行4次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于100rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为50％的硅橡胶乳液400g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为800KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为50％。将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为120℃热空气，即入口温度为120℃，此时出口温度为70℃。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为40％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例6
在1L去离子水中加入216g经过硅氮烷改性的沉淀法白炭黑，其中硅氮烷用量为白炭黑质量的8％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为20％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为600rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的偶联剂改性的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为80％的硅橡胶乳液375g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为1000KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为40％。将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为200℃热空气，即入口温度为200℃，此时出口温度为90℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的HCl气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为40％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
实施例7
按实施例1中所述的工艺制备得到复合材料168g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂DM 3份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD2份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在143℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例8
按实施例2中所述的工艺制备得到复合材料208g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例9
按实施例3中所述的工艺制备得到复合材料173.3g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂DM 3份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 2份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在143℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例10
按实施例4中所述的工艺制备得到复合材料113.3g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例11
按实施例5中所述的工艺制备得到复合材料204g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(DCP 1.5份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在160℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例12
按实施例6中所述的工艺制备得到复合材料172g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(DCP 1.5份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在160℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例13
在100ml去离子水中加入0.005g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。称取0.01g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为0.01％。将白炭黑水浆与固含量为5％的天然橡胶乳液200g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为0.1％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的硝酸溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/天然橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为0.1％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料100.15g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂DM 3份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 2份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在143℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例14
在100ml去离子水中加入0.01g的双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-二硫化物。称取100g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为10rpm，搅拌时间为12小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为0.01％。将白炭黑水浆与固含量为80％的天然橡胶和丁苯橡胶的混合乳液12.5g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以1000rpm的搅拌速度下，搅拌6小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为0.1％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的盐酸溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/天然橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为0.01％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料100.15g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂DM 3份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 2份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在143℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例15
在100ml去离子水中加入10.8g经过双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物改性的沉淀法白炭黑，其中硅氮烷用量为白炭黑质量的8％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为200rpm，搅拌时间为4小时得到偶联剂改性白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为20％的丁苯橡胶和丁吡橡胶的混合乳液500g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为9％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的氯化钙溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁苯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为9％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料110.8g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例16
在100ml去离子水混合中加入0.8g的γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。称取10g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为8小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为80％的丁苯橡胶和天然橡胶以及顺丁橡胶的乳液12.5g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为1000KW，每次超声时间为30min，共进行8次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为0.1％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的氯化钙溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁苯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为10％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料100.108g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例17
在500ml去离子水中加入110g经过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性的沉淀法白炭黑，其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)用量为白炭黑质量的10％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为20％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为4小时，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为1000KW，每次超声时间为30min，共进行4次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于100rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的偶联剂改性白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为80％的顺丁橡胶乳液12.5kg相混合，此时混合液中固含量大于20％。在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为800KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为50％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的氢氟酸溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/顺丁橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为0.1％的白炭黑/橡胶纳米复合材料
按上述的工艺制备得到复合材料100.11g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸3份、促进剂CZ 2份、邻苯二甲酸二辛酯10份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂D 1份、硫磺4份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例18
在500ml去离子水混合中加入10g的γ-巯丙基三甲氧基硅烷。称取100g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为20％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为500KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为5％的氯丁橡胶乳液20kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，在以600rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为0.1％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的聚丙烯酸钠溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁苯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为0.1％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料100.11g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸0.5份、氧化镁4份、促进剂NA-22 0.5份、环烷油10份、防老剂4010NA 2份、防老剂TPPD 2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例19
在500ml去离子水混合中加入206g经过γ-巯丙基三甲氧基硅烷改性的沉淀法白炭黑，其中γ-巯丙基三甲氧基硅烷用量为白炭黑质量的8％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为40％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到经过偶联剂改性的白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为500KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的偶联剂改性的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为5％的丁苯吡橡胶乳液20kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，在以600rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为17％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为350℃热空气，即入口温度为350℃，此时出口温度为120℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的氢氟酸气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为17％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料120.6g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例20
在500ml去离子水中加入20g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷。称取200g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为4小时，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为40％，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于100rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为80％的丁基胶乳液1.25kg相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为800KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为16％。将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为200℃热空气，即入口温度为200℃，此时出口温度为90℃。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为16％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料122g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、石蜡2份、促进剂CZ 2份、促进剂TT 0.2份、芳烃油10份、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在170℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例21
在1L去离子水中加入3g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。称取100g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为10％的乙丙橡胶乳液5kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为40％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为350℃热空气，即入口温度为350℃，此时出口温度为120℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的氢溴酸气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为19％的白炭黑/橡胶纳米复合材料
按上述的工艺制备得到复合材料120.6g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、防护蜡1份、石蜡油30份、A151 2份、促进剂TT 0.2份、促进剂CZ 2份、硫磺6份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在170℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例22
在1L去离子水混合中加入103g经过双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物改性的沉淀法白炭黑，其中双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物用量为白炭黑质量的3％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为8小时得到偶联剂改性白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为80％的丁吡橡胶乳液1.25kg相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行8次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为9％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的淀粉溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁吡橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为9％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料110.3g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌5份、硬脂酸2份、促进剂D 0.5份、促进剂DM 0.5份、促进剂TT 0.2份、、防老剂4010NA 1份、防老剂RD 1份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在150℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例23
在200ml去离子水中加入0.005g的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。称取0.01g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为10rpm，搅拌时间为12小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为0.01％。将白炭黑水浆与固含量为5％的丁腈橡胶乳液200g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为40％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的聚乙烯吡啶盐溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丁腈橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为0.01％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料100.015g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂D 1份、促进剂DM 2份、邻苯二甲酸二辛酯30份、防护蜡2份、防老剂4010NA 2份、防老剂RD 2份、硫磺4份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在170℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例24
在100ml去离子水中加入0.1g的硬脂酸。称取3g沉淀法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为3％。将白炭黑水浆与固含量为15％的丙烯酸酯橡胶乳液400g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为4.8％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的动物胶溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/丙烯酸酯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为4.8％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料105.17g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(三乙撑四胺1份、领苯二甲酸二辛酯20份、防老剂445 2份、硫磺2份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在180℃进行一段硫化，然后在170℃下进行二段硫化，正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例25
在100ml去离子水混合中加入0.1g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷。称取3g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为8小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％。将白炭黑水浆与固含量为80％的聚氨酯橡胶乳液100g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行8次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为3.6％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的藻朊酸纳溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/聚氨酯橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为3.6％的白炭黑/聚氨酯橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料103.88g，在120℃热压成型，然后在室温下冷却定型后得到交联后的白炭黑/聚氨酯纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例26
在100ml去离子水混合中加入10.8g经过硅氮烷改性的气相法白炭黑，其中硅氮烷用量为白炭黑质量的8％，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为10％，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为500KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的偶联剂改性的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为5％的氟橡胶乳液4kg相混合，此时混合液中固含量小于20％，在以600rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为4.7％。将混合液加入到搅拌下的、质量浓度为1％的氯化钙溶液中絮凝，搅拌速度为300rpm，直到混合溶液中不再有新的絮凝物产生后，将絮凝得到的白炭黑/氟橡胶的胶团淋水洗涤后，在50℃烘箱中干燥24小时。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为4.7％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料105.4g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(硬脂酸钠1份、TAIC 5份、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯1份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在一段170℃，二段230℃下、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例27
在100ml去离子水中加入0.3g的硬脂酸。称取3g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为1000rpm，搅拌时间为2小时得到白炭黑水浆，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为3％。将白炭黑水浆与固含量为5％的硅橡胶乳液400g相混合，此时混合液中固含量小于20％，以600rpm的搅拌速度下，搅拌8小时得到混合均匀的混合液，此时白炭黑占橡胶复合材料的质量百分含量为48％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为120℃热空气，即入口温度为120℃，此时出口温度为70℃，同时按载气的流量比，向载气中引入1％的HCl气体。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为48％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料116.5g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(DCP 1.5份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在160℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
实施例28
在100ml去离子水中加入0.6g的硬脂酸。称取10g气相法白炭黑，将称好的白炭黑加入到溶液中，对浑浊液进行匀速搅拌使之浑浊液内各组分分散均匀，搅拌速率应为300rpm，搅拌时间为4小时，此时白炭黑在水浆中的质量百分比为20％，然后对水浆用超声波进行分散，超声频率功率为300KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于100rpm的搅拌速度下搅拌10min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，得到分散均匀的白炭黑水浆。将白炭黑水浆与固含量为80％的硅橡胶乳液100g相混合，此时混合液中固含量大于20％，在以1000rpm的搅拌速度下，搅拌2小时得到混合液，然后将混合液用超声波进行分散，超声频率功率为1000KW，每次超声时间为30min，共进行6次。在每次超声分散操作之后，将混合液置于300rpm的搅拌速度下搅拌15min，使混合液体系温度降至室温，然后再进行下次超声分散作业，此时混合液中白炭黑与橡胶之间的质量百分含量为11％。将白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置进行，干燥介质为350℃热空气，即入口温度为350℃，此时出口温度为120℃。收集干燥完成的样品即得到白炭黑含量为11％的白炭黑/橡胶纳米复合材料。
按上述的工艺制备得到复合材料113.25g，将得到的复合材料在双辊开炼机上，按照配方(DCP 1.5份)进行混炼得到混炼胶。将混炼胶在160℃、正硫化时间下进行硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例1
按照实施例1中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例2
按照实施例2中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例3
按照实施例3中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例4
按照实施例4中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例5
按照实施例5中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例6
按照实施例6中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
对比例7
取对比例1中的母胶168g，并按照实施例7中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例8
取对比例2中的母胶168g，并按照实施例8中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例9
取对比例3中的母胶208g，并按照实施例9中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例10
取对比例4中的母胶173.3g，并按照实施例10中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例11
取对比例5中的母胶113.3g，并按照实施例11中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例12
取对比例12中的母胶204g，并按照实施例12中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例13
按照实施例13中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.15g，并按照实施例13中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例14
按照实施例14中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.15g，并按照实施例14中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例15
按照实施例15中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶110.8g，并按照实施例15中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例16
按照实施例16中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.108g，并按照实施例16中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例17
按照实施例17中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.11g，并按照实施例17中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例18
按照实施例18中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.11g，并按照实施例18中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例19
按照实施例19中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶120.6g，并按照实施例13中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例20
按照实施例20中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶122g，并按照实施例20中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例21
按照实施例21中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶120.6g，并按照实施例21中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例22
按照实施例22中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶110.3g，并按照实施例22中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例23
按照实施例23中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶100.015g，并按照实施例23中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例24
按照实施例24中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶105.17g，并按照实施例23中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。。
对比例26
按照实施例26中白炭黑和偶联剂以及聚氨酯橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，混炼温度为150℃，得到混炼母胶，即白炭黑/聚氨酯橡胶纳米复合材料。
按照实施例26中的工艺条件，得到定型的白炭黑/聚氨酯纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例27
按照实施例27中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶116.5g，并按照实施例27中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
对比例28
按照实施例28中白炭黑和偶联剂以及橡胶之间的比例，共称取物料，将所有物料在双辊开炼机上混炼5min，得到混炼母胶，即白炭黑/橡胶纳米复合材料。
取上述母胶113.25g，并按照实施例28中的配方和工艺条件，炼胶并硫化得到硫化好的白炭黑/橡胶纳米复合材料。将此纳米复合材料按相应的国家标准进行各项性能测试。
表1 应用本工艺与白炭黑直接添加工艺对照下的力学性能数据表
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
(1)白炭黑/橡胶胶乳的混合液的制备：所用到的白炭黑是未经任何处理的白炭黑或者是经过偶联剂表面改性的白炭黑；如果所用白炭黑未经表面改性，那么直接将白炭黑和偶联剂均匀分散于去离子水之中，制备成白炭黑水浆；再将白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液；如果所用白炭黑经过偶联剂表面改性的白炭黑，那么将偶联剂改性的白炭黑溶于水中，通过搅拌得到偶联剂改性的白炭黑水浆；再将偶联剂改性的白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到偶联剂改性的白炭黑/橡胶乳液的混合液；在配置白炭黑水浆、偶联剂改性的白炭黑水浆的过程中，如果所用为沉淀法白炭黑时的固含量大于10％，所用为气相法白炭黑时的固含量大于等于3％时，或者在配置白炭黑/橡胶胶乳的混合液或者偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液的过程中，如果固含量大于等于20％时，需要施加超声波帮助体系进行分散；
(2)白炭黑/橡胶纳米复合材料的制备：
如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；
如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于等于5％的时候，那么将白炭黑/橡胶胶乳的混合液通过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，这样就得到白炭黑/橡胶纳米复合材料；在喷雾干燥的过程中如果混合液固含量大于等于20％就不需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂；
如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；
如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于等于5％的时候，将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，得到白炭黑/橡胶纳米复合材料；在喷雾干燥的过程中如果混合液固含量大于20％就不需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所说的白炭黑包括沉淀法白炭黑和气相法白炭黑，在白炭黑水浆中，或者偶联剂改性的白炭黑水浆中，沉淀法白炭黑在水浆中的重量百分含量为0.01～40％，气相法白炭黑在水浆中的重量百分含量为0.005～20％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用到的橡胶胶乳一种是天然橡胶胶乳；另一种是合成橡胶胶乳，合成橡胶胶乳包括丁苯橡胶胶乳、顺丁橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳、丁腈橡胶胶乳、丁吡和丁苯吡胶乳、丙烯酸酯橡胶胶乳、聚氨酯橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、乙丙橡胶胶乳、硅橡胶胶乳、氟橡胶胶乳；或者两种以及两种以上橡胶乳液的混合乳液；胶乳固含量为5％～80％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所制备白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数为0.1％～50％，其中气相法白炭黑的质量分数为0.01％～50％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于使用搅拌絮凝时，所用到的絮凝剂包括：盐酸、硝酸、氢氟酸、氢溴酸、氯化钙、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯亚胺、淀粉、蛋白质、动物胶、藻朊酸钠、羧甲基纤维素钠、聚硅酸硫酸铁、聚磷氯化铁、聚硅酸铁，聚磷氯化铝、聚合硫酸氯化铁铝、丙烯酸或者甲基丙烯酸。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在步骤(1)中制备白炭黑水浆时，所用到的偶联剂包括双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物；双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-二硫化物；γ-氨丙基三乙氧基硅烷；γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；γ-巯丙基三甲氧基硅烷；硬脂酸；硅氮烷；偶联剂的用量是白炭黑质量分数的0.01％～50％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：在步骤(2)中喷雾干燥装置的进口温度为100～350℃，出口温度为70～120℃；使用的干燥介质包括两种，一种是纯净的热空气，另一种是在热空气中混有气化后的絮凝剂的混合气体；如果对偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液使用喷雾干燥的方法来制备偶联剂改性的白炭黑，其喷雾干燥装置的进口温度为120～350℃，出口温度为70～120℃；使用的干燥介质包括两种，一种是热空气，另一种是在热空气中混有气化后的絮凝剂的混合气体；这里所引入的絮凝剂是挥发性的酸，包括：盐酸、硝酸、氢氟酸或氢溴酸。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在步骤(1)中配置白炭黑水浆、偶联剂改性的白炭黑水浆以及白炭黑/橡胶胶乳的混合液和偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液的过程中需要进行搅拌，其搅拌速率在10～1000rpm，搅拌时间为0.5～12小时。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在步骤(1)中所用超声波的功率在0.1～1000KW，超声分散的时间在0.5～12小时，每超声分散10～30分钟，需要搅拌5～30分钟，此时的搅拌速率在10～300rpm；本发明中混合液的温度控制在50摄氏度以下。
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