CN102786724A - 一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，包括以下步骤：步骤一、将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆；步骤二、将天然胶乳在水中进行破乳，使其表面的蛋白质打破，制成天然胶乳浆；步骤三、将炭黑浆与天然胶乳浆混合后旋转振动，制备成母炼胶悬浮液；步骤四、将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理后得到炭黑母炼胶粒；步骤五、将炭黑母炼胶粒在烘箱中干燥。采用本发明所制得母炼胶力学性能较好，设备投资少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性剂、偶联剂、乳化剂，不会对环境造成污染。

Description

一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法
技术领域
本发明涉及母炼胶制备技术领域，具体涉及一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法。
背景技术
母炼胶是指在橡胶中混合炭黑等填料的一种胶料，它可以是预混炼的胶料半成品，也可以是一种最终橡胶配方胶料，它可以解决橡胶混炼时的炭黑污染和流失问题。目前，制备炭黑母炼胶粉末的方法主要有：凝聚共沉法、喷雾干燥法等。凝聚共沉法的工艺流程为：先用脂肪酸钾乳化剂和助剂，使丁二烯和丙烯腈在低温或高温下进行乳液共聚，通过转化率、单体配比和调节剂的变化，制得NBR胶浆，再用无机盐溶液作凝聚剂使胶浆经预凝、絮凝和粉末胶粒球化，同时用边凝聚边隔离的技术将胶粒及时隔离防止粘结，得到PNBR淤浆，然后再离心过滤和洗涤脱水，滤饼用自制的机械分散为湿粉，经专用设备干燥和过筛得PNBR产品；而喷雾干燥法的工艺流程为：将水、炭黑、氧化锌、硬脂酸、硫黄、促进剂CZ和DM按一定配比制备成炭黑悬浮液，然后炭黑悬浮液经稀释后加入到天然胶乳中并使炭黑在NR胶乳中混合均匀，得到炭黑/水/天然胶乳悬浮液，再采用喷雾干燥机将炭黑/水/天然胶乳悬浮液通过雾化器分散为雾滴，雾滴经热干燥介质（空气）加热后除去水分，得到含炭黑的粉末天然橡胶。以上工艺所制得母炼胶的力学性能一般，而且皆设备复杂，能耗大，生产成本高，还有制备过程中需要添加表面活性剂、偶联剂、乳化剂，会造成环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，使用机械物理分散、旋转振动湿法制备炭黑母炼胶，所制得母炼胶的力学性能较好，设备投资少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性剂、偶联剂、乳化剂，不会对环境造成污染。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，包括以下步骤：步骤一、将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆；步骤二、将天然胶乳在水中进行破乳，使其表面的蛋白质打破，制成天然胶乳浆；步骤三、将炭黑浆与天然胶乳浆混合后旋转振动，制备成母炼胶悬浮液；步骤四、将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理后得到炭黑母炼胶粒；步骤五、将炭黑母炼胶粒在烘箱中干燥。
作为优选，所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤20μm。炭黑分散性较好。
作为优选，所述步骤二中天然胶乳固含量为50-80%。此设置范围能够制备出具有较好力学性能的炭黑母炼胶。
作为优选，所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为0.5h-20h，旋转振动温度为50℃-100℃，转速为1500rpm-2500rpm。制备的炭黑母炼胶的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能较好。
作为优选，所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为30-75份。制备的炭黑母炼胶耐磨性好。
作为优选，所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为1-100目。炭黑分散性较好，制备出的炭黑母炼胶撕裂性能优异。
作为优选，所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为60℃-120℃，干燥时间为0.5h-24h。干燥效果较好，制备出的炭黑母炼胶的力学性能较优。
作为优选，所述步骤一中采用搅拌粉磨机将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆。采用搅拌粉磨机能将炭黑充分研磨、分散，制得的炭黑浆比较均匀。
作为优选，所述步骤二中采用砂磨搅拌分散机将天然胶乳在水中进行破乳，制成天然胶乳浆。采用砂磨搅拌分散机能使天然胶乳表面的蛋白质充分打破从而暴露出蛋白质内的聚异戊二烯分子结构，制得的天然胶乳浆质量较好。
作为优选，所述步骤三中采用旋转振动机将炭黑浆同天然胶乳浆混合在一起进行旋转振动，使其形成母炼胶悬浮液。采用旋转振动机制得的母炼胶悬浮液比较均匀，制得的炭黑母炼胶力学性能更好。
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，使用机械物理分散、旋转振动湿法制备炭黑母炼胶，所制得母炼胶的力学性能较好，设备投资少，能耗小，生成成本低，且不添加表面活性剂、偶联剂、乳化剂，不会对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，包括以下步骤：步骤一、将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆；步骤二、将天然胶乳在水中进行破乳，使其表面的蛋白质打破，制成天然胶乳浆；步骤三、将炭黑浆与天然胶乳浆混合后旋转振动，制备成母炼胶悬浮液；步骤四、将制备的的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理后得到炭黑母炼胶粒；步骤五、将炭黑母炼胶粒在烘箱中干燥。所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤20μm。所述步骤二中天然胶乳固含量为50%。所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为0.5h，旋转振动温度为50℃，转速为1500rpm。所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为75份。所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为100目。所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为60℃，干燥时间为0.5h。所述步骤一中采用搅拌粉磨机将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆。所述步骤二中采用砂磨搅拌分散机将天然胶乳在水中进行破乳，制成天然胶乳浆。所述步骤三中采用旋转振动机将炭黑浆同天然胶乳浆混合在一起进行旋转振动，使其形成母炼胶悬浮液。
实施例二：
与实施例一的不同之处在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤17μm。所述步骤二中天然胶乳固含量为60%。所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为5h，旋转振动温度为60℃，转速为1800rpm。所述每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为55份。所述筛网规格为80目。所述所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为70℃，干燥时间为4h。
实施例三：
与实施例一和实施例二的不同之处在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤13μm。所述步骤二中天然胶乳固含量为65%。所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为10.5h，旋转振动温度为70℃，转速为2000rpm。所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为50份。所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为50目；所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为80℃，干燥时间为10h。
实施例四：
与实施例一、实施例二和实施例三的不同之处在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤8μm。所述步骤二中天然胶乳固含量为70%。所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为15h，旋转振动温度为80℃，转速为2200rpm。所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为40份。所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为40目。所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为90℃，干燥时间为14h。
实施例五：
与实施例一、实施例二、实施例三和实施例四的不同之处在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤4μm。所述步骤二中天然胶乳固含量为75%。所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为18h，旋转振动温度为90℃，转速为2350rpm。所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为35份。所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为35目。所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为100℃，干燥时间为18h。
实施例六：
与实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五的不同之处在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤1μm；所述步骤二中天然胶乳固含量为80%；所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为20h，旋转振动温度为100℃，转速为2500rpm；所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为30份；所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为1目；所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为120℃，干燥时间为24h。
本发明中，所述步骤一与步骤二的顺序不分先后。所述步骤一中炭黑浆中的炭黑中位径D50还可细至0.5μm以下甚至更细。
采用本发明制得的炭黑母炼胶力学性能比传统工艺加同样份数的炭黑母炼胶力学性能相比，拉伸强度可提高15%以上，300%定伸应力可提高18%以上。本发明减少了混炼设备、能源和劳动力投入，制备工艺流程简单、操作容易、设备投资少，能耗小，生成成本低，炭黑填料分散卓越，不依赖于填料形态，且无需处理游离炭黑并减少了粉尘排放，且不添加表面活性剂、偶联剂、乳化剂，不会对环境造成污染。本发明为母炼胶生产开辟了一条新的工艺路线。

Claims (10)

1.一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：包括以下
步骤：步骤一、将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆；步骤二、将天然胶乳在水中进行破乳，使其表面的蛋白质打破，制成天然胶乳浆；步骤三、将炭黑浆与天然胶乳浆混合后旋转振动，制备成母炼胶悬浮液；步骤四、将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理后得到炭黑母炼胶粒；步骤五、将炭黑母炼胶粒在烘箱中干燥。
2.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤一中制备的炭黑浆中的炭黑中位径D50≤20μm。
3.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤二中天然胶乳固含量为50-80%。
4.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中进行旋转振动时，旋转振动时间为0.5h-20h，旋转振动温度为50℃-100℃，转速为1500rpm-2500rpm。
5.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中每100重量份以干质计的母炼胶悬浮液中的炭黑填充量为30-75份；
6.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤四中将制备的母炼胶悬浮液进行过筛、脱水处理时筛网规格为1-100目；
7.根据权利要求1所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤五中制备炭黑母炼胶粒时的干燥温度为60℃-120℃，干燥时间为0.5h-24h。
8.根据权利要求1至7中任一所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤一中采用搅拌粉磨机将炭黑在水中研磨、分散制成均匀的炭黑浆。
9.根据权利要求1至7中任一所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤二中采用砂磨搅拌分散机将天然胶乳在水中进行破乳，制成天然胶乳浆。
10.根据权利要求1至7中任一所述的一种利用旋转振动湿法制备炭黑母炼胶的工艺方法，其特征在于：所述步骤三中采用旋转振动机将炭黑浆同天然胶乳浆混合在一起进行旋转振动，使其形成母炼胶悬浮液。
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