CN102977428A - 高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料的方法。具体操作为：将高岭土和白炭黑一起置于高速混合机中，加热搅拌至90℃，依次加入两种硅烷偶联剂，在100℃时加入辅助改性剂，搅拌20min制得改性填料，将其填充至天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶的并用胶中，制备的复合材料力学性能达到了工程机械轮胎胎面胶或其他轮胎胎面胶国标的要求。本发明对两种填料共混改性填充，能同时解决高岭土单独填充综合性能不足和白炭黑单独填充加工成本高的问题；并用胶的采用能降低加工成本并提高复合材料的综合性能；本发明改性工艺和药剂制度简单，并提供了与此匹配的硫化配方，适用性广，生产成本低，便于工业化生产和应用。
Description
技术领域
本发明涉及非金属矿的深加工、应用和复合材料技术，具体涉及对高岭土/白炭黑共混填料进行改性以及在并用胶复合材料中的应用。
背景技术
纳米级的炭黑和白炭黑是橡胶工业传统的补强填料，但炭黑的生产主要来源于石油，生产成本高，又存在环保问题。白炭黑不管是气相法还是沉淀法的，生产成本都较高，采用来源广泛、价格低廉的高岭土部分取代炭黑和白炭黑作为补强填料，不仅能够降低复合材料的生产成本，而且能够起到补强的作用，因此，用改性的高岭土部分替代炭黑和白炭黑，共同填充橡胶，具有较好的应用前景。
近年来，利用高岭土替代炭黑和白炭黑补强橡胶材料的研究较多。例如：刘钦甫等发明了一种具有补强和阻隔双重性能的高岭土/橡胶纳米复合材料(专利号：CN 101381488A)，该方法将纳米高岭土粉体与橡胶共混，其复合材料具有良好的物理机械性能和阻隔性；刘志强等发明了一种改性煅烧超细高岭土填充料的方法(专利号：CN 03151290.9)，该方法将煅烧和改性工艺结合，制备的改性高岭土填充PVC可应用于电线电缆；管俊芳等发明了一种软质橡胶鞋底用高岭土/丁苯橡胶复合材料的制备方法(专利号：CN 101875733A)，该方法对-45μm高岭土分级和磨剥后，进行改性处理，填充至丁苯橡胶，其复合材料性能达到软质橡胶鞋底的物理机械性能要求；陈永辉等发明了一种超细复合改性高岭土粉体的制备方法（专利号：CN 101372558A），制备的改性粉体表面活性和分散性良好，可应用于轻型汽车轮胎胎面胶、水性建筑外墙涂料和PE大棚膜材料中；严春杰等发明了一种丁基胶塞用煅烧高岭土的制备工艺（专利号：ZL 200710052951.3），采用煤系高岭土，经水洗—磨细—打散—分级—插层—煅烧—打散—分级等工艺，制备的高岭土填充后可用于丁基胶塞；程先忠等发明了一种用煤系高岭土制备丁基橡胶瓶塞补强填料的方法（CN 1654549），煤系高岭土经选矿、水洗、粗碎、煅烧增白、粉碎改性后粒度细、有害金属离子低，可作为氯化丁基橡胶瓶塞的补强填料。
以上专利文献所公布的方法的共同点在于单独对高岭土进行加工和改性研究，将其应用到橡胶材料中。这些方法大多以纳米高岭土作为研究对象或者要利用选别、破碎、磨细、煅烧等工艺将高岭土加工到较细的粒度进行改性处理才能取得较好的补强效果，而大多廉价的高岭土仅为微米级，单独改性这些高岭土制得的橡胶复合材料性能不佳，应用领域有限，只能作为某些功能性材料，尽管选别、破碎、磨细、煅烧等手段可显著的提高微米级高岭土的补强效果，但工艺复杂，成本较高。所以，在某些对复合材料的综合力学性能要求较高的领域，炭黑和白炭黑等传统补强填料的作用依然无法完全替代。
施利毅等公布了一种偶联剂改性白炭黑增强载重轮胎胎面胶性能的方法（CN 101555363A），该方法将纳米白炭黑干燥和偶联剂改性处理后添加到生胶中进行混炼。制备的载重轮胎胎面胶的拉伸强度、撕裂强度、硬度等大幅度提高；朱建忠等发明了一种利用改性白炭黑制备耐用橡胶的方法（CN 102229713A），该方法用偶联剂Si69对白炭黑进行改性处理，然后将其填充到烟片胶、顺丁橡胶组成的并用胶中。该方法提高了硫化胶的物理机械性能，改善了产品的动态性能，提高了屈挠次数、耐疲劳性和使用寿命；康旭等发明了一种硅烷改性的白炭黑-炭黑复合填料的制备方法（CN 101798473A），该方法将沉淀法白炭黑和气相法白炭黑混和后加入多硫硅烷，反应彻底后加入炭黑高速混合，冷却即得改性好的复合填料。该方法改善了气相法白炭黑在橡胶中的分散性，应用于轮胎胎面胶可明显降低轮胎滚动阻力，节省能耗。
以上有关白炭黑的专利技术主要应用于汽车轮胎的胎面胶，这对填料的补强效果和复合材料的综合力学性能要求较高。作为轮胎产品，必须控制胎面磨耗，同时减小滚动阻力、具备良好的抗湿滑性能。相对于高岭土填料，白炭黑的加入能够减小滚动阻力，使复合材料具备良好的耐磨性能和撕裂性能，节省油耗，延长使用寿命。然而，纳米级的白炭黑表面极性很高，填充时混入困难，且填充份数有限，同时白炭黑表面吸附大量药剂，延迟硫化，这些都在一定程度上增大了加工成本。
此外，单一胶种制备的复合材料往往难以获得优良的综合性能，天然橡胶机械强度好易裂解和老化，丁苯橡胶硫化平坦性好加工性能较差，顺丁橡胶耐磨耐寒抗湿滑性差。应用于汽车轮胎胎面胶时，往往难以控制胎面磨耗，同时减小滚动阻力和具备良好的抗湿滑性能。
发明内容
本发明目的在于对高岭土/白炭黑进行共混改性，并将其填充到天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶的并用胶中，制备综合性能优异的复合材料。高岭土/白炭黑共混改性填充既较好的解决高岭土单独填充综合性能不足的问题、又较好的解决白炭黑单独填充加工成本高的问题；相对于单一胶种填充，天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶的并用体系可降低加工成本并较好的提高复合材料的综合性能，达到高性能应用标准的要求。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的是一种高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
（1）高岭土/白炭黑共混表面改性：
将高岭土和白炭黑一起置于高速混合机中，加热搅拌；温度从90℃上升至100℃的过程中，依次加入硅烷偶联剂和硬脂酸，搅拌20min，制得高岭土/白炭黑改性填料；
（2）混炼和硫化配方：
将制备的高岭土/白炭黑改性填料按以下的配方进行混炼：并用胶100份，工业级氧化锌3份，工业级硬脂酸1份，固体古马隆树脂7份，硫化促进剂4.05份，防老剂1份，高岭土/白炭黑改性填料60份，硫磺1份，均为重量份；
然后混炼下片，停放12小时后进行硫化；
（3）硫化：
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
所述的高岭土/白炭黑共混表面改性方法，其步骤可以包括：
（1）高岭土和白炭黑按重量比3:2进行共混，在高速混合机中进行改性；
（2）用无水乙醇稀释两种硅烷偶联剂，按重量比1:1配置；
（3）当温度达到90℃时加入偶联剂；当温度达到100℃时，加入硬脂酸，控制温度为98~102℃，搅拌20min；
（4）硅烷偶联剂用量为共混填料重量的1.5%，二者用量比为1:2~1:1，硬脂酸用量为共混填料重量的1.5%。
所述的混炼和硫化配方可以为：
（1）按重量计，配方中的并用胶由20份的天然橡胶、45份的丁苯橡胶（SBR1502）和35份的顺丁橡胶（BR9000）组成；
（2）按重量计，配方中的促进剂有4种，分别是：促进剂M，2.5份；促进剂D，0.7份；促进剂CZ，0.7份；促进剂TMTD，0.15份；
（3）按重量计，配方中的防老剂为2246，1份。
在硫化过程中，其工艺是：硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa。
所述硅烷偶联剂采用WD-81和WD-50偶联剂。
上述步骤（1）中，当温度达到90℃时，加入硅烷偶联剂WD-81，控制温度为88~92℃；3~5min后，加入偶联剂WD-50。
所述硫化促进剂采用促进剂2-硫醇基苯并噻唑、促进剂二苯胍、促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和促进剂二硫化四甲基秋兰姆。
所述防老剂采用2,2′-亚甲基-双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）。
本发明提供的上述方法，就填料而言，无论是分级高岭土还是煅烧高岭土，在不经磨剥设备加工的情况下很难达到纳米级，市场上的高岭土产品多为微米级。笔者单独填充36份广西北海分级高岭土试样至并用胶体系中，该高岭土试样粒度特征：-2μm含量22.68%，-5μm 含量57.96%，-10μm 含量84.08%，结果为：拉伸强度：5.64MPa；300%定伸应力：1.78MPa；断裂伸长率：819.9%；1MPa定应力伸长率：111.63%；断裂强度：4.8MPa；撕裂强度：13.47KN/m；拉断永久变形：20.4%；绍尔A硬度：50.5度；磨耗量：0.63cm3。所以单独填充这种类似级别的高岭土效果不佳。而由于白炭黑表面羟基活性很高，大量填充时存在着分散困难，加工成本高的问题。本发明中将36份高岭土与24份白炭黑共混改性并填充，抗拉强度、定伸应力和撕裂强度明显提高，硬度增大，磨耗减小，综合性能提高。实施例中采用了6种不同粒度大小的高岭土产品，效果较好。
本发明提供的上述方法，就填充体系而言，天然橡胶具有良好的物理机械性能，丁苯橡胶抗湿滑性较好，顺丁橡胶可以降低滚动阻力。
本发明提供的上述方法，就加工成本而言，普通优质高岭土价格约为500元/t，可用于造纸涂料级别的高岭土约1000-2000元/t，天然橡胶价格约25000元/t，丁苯橡胶约17000元/t，顺丁橡胶约17000元/t。并用胶中天然橡胶仅占20%，丁苯橡胶45%，顺丁橡胶35%，改性剂中硅烷偶联剂价格较高，但用量仅为1.5%，成本较低。硫化条件为150℃×8min，能耗低，硫化效率高。
所以，与现有的研究技术相比，本发明具有以下主要的优点：
（1）改性方法适用于高岭土/白炭黑两种填料的共混改性，高岭土仅为微米级，适用性广；
（2）橡胶体系为天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶的并用胶，这种体系与现在企业橡胶轮胎的体系基本一致，有利于工业应用；
（3）硫化配方适用于两种填料共混填充三种胶的硫化体系；
（4）两种填料共混改性填充既较好的解决高岭土单独填充综合性能不足的问题、又较好的解决白炭黑单独填充加工成本高的问题，天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶并用体系一是可降低加工成本，二是能较好的提高复合材料的综合性能，达到高性能应用标准的要求；
（5）本发明改性工艺和药剂制度简单，并提供了与此匹配的硫化配方，适用性广，生产成本低，便于工业化生产和应用。
具体实施方式
本发明提供的高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料的方法，其步骤包括：
（1）高岭土/白炭黑共混表面改性：
将高岭土和白炭黑一起置于高速混合机中，加热搅拌；温度从90℃上升至100℃的过程中，依次加入硅烷偶联剂WD-81、WD-50和硬脂酸，搅拌20min，制得高岭土/白炭黑改性填料。
改性过程中，高岭土和白炭黑按重量比3:2进行共混；用无水乙醇稀释两种硅烷偶联剂，按重量比1:1配置。
当温度达到90℃时，加入硅烷偶联剂WD-81，控制温度为88~92℃；3~5min后，加入偶联剂WD-50；当温度达到100℃时，加入硬脂酸，控制温度为98~102℃，搅拌20min。
WD-81和WD-50两种偶联剂总用量为共混填料重量的1.5%，二者用量比为1:2~1:1，硬脂酸用量为共混填料重量的1.5%。
（2）混炼和硫化配方：
将制备的高岭土/白炭黑改性填料按以下的配方进行混炼：天然橡胶，20份；丁苯橡胶（SBR1502），45份；顺丁橡胶（BR9000），35份；工业级氧化锌，3份；工业级硬脂酸，1份；固体古马隆树脂，7份；促进剂M，2.5份；促进剂D，0.7份；促进剂CZ，0.7份；促进剂TMTD，0.15份；防老剂2246，1份；高岭土/白炭黑改性填料，60份；硫磺，1份；混炼下片，停放12小时后进行硫化；
（3）硫化：
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
下面结合实施例对本发明加以说明，实施例中的变量为高岭土，编为1~6号高岭土试样。实施例1~5采用了五种不同粒度的高岭土试样进行应用研究，实施例6~8采用同一种高岭土对改性剂用量范围的两个端点值和中间值进行验证。本发明的内容包括而不限于下面的实施例所述内容。
实施例1：
实施例1中所用到的1号高岭土试样来自广东茂名。该高岭土试样粒度特征：-2μm 含量60.07%，-5μm 含量96.79%，-10μm 含量99.96%。
具体的改性工艺、条件和步骤为：将1号高岭土试样和白炭黑按重量比3:2一起置于高速混合机中，加热搅拌，当温度达到90℃时，加入共混填料重量0.5%的偶联剂WD-81，控制温度为88~92℃；3~5min后加入共混填料重量1.0%的偶联剂WD-50；当温度达到100℃时，加入共混填料重量1.5%的硬脂酸，控制温度为98~102℃，搅拌20min，制得高岭土/白炭黑改性填料。
将制备的1号高岭土/白炭黑改性填料按以下的配方进行混炼：天然橡胶，20份；丁苯橡胶，45份；顺丁橡胶，35份；工业级氧化锌，3份；工业级硬脂酸，1份；固体古马隆树脂，7份；促进剂M，2.5份；促进剂D，0.7份；促进剂CZ，0.7份；促进剂TMTD，0.15份；防老剂2246，1份；高岭土/白炭黑改性填料，60份；硫磺，1份；混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：250.85N；拉伸强度：16.51MPa；300%定伸应力：3.78 MPa；断裂伸长率：867.72%；1MPa定应力伸长率：37.73%；断裂强度：16.51MPa；撕裂强度：32.67KN/m；拉断永久变形：48.8%；绍尔A硬度：59度；磨耗量：0.27cm3。达到工程机械轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1190-2009）。
实施例2：
实施例2中所用到的2号高岭土试样来自广东茂名。该高岭土试样粒度特征：-2μm 含量49.12%，-5μm 含量90.49%，-10μm 含量98.73%。
具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的2号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：246.67N；拉伸强度：16.78MPa；300%定伸应力：3.59 MPa；断裂伸长率：889.54%；1MPa定应力伸长率：44.26%；断裂强度：14.78MPa；撕裂强度：30.69KN/m；拉断永久变形：44.8%；绍尔A硬度：58度；磨耗量：0.25cm3。达到工程机械轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1190-2009）。
实施例3：
实施例3中所用到的3号高岭土试样为广西北海剥片高岭土。该高岭土试样粒度特征：-2μm 含量36.94%，-5μm 含量79.67%，-10μm 含量95.07%。
具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的3号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：224.13N；拉伸强度：15.11MPa；300%定伸应力：3.47 MPa；断裂伸长率：890.03%；1MPa定应力伸长率：39.8%；断裂强度：13.64MPa；撕裂强度：31.67KN/m；拉断永久变形：50.0%；绍尔A硬度：58度；磨耗量：0.34cm3。达到工业车辆充气轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 2981-2001）。
实施例4：
实施例4中所用到的4号高岭土试样为广西北海漂白高岭土。该高岭土试样粒度特征：-2μm 含量21.88%，-5μm 含量60.60%，-10μm 含量86.77%。
具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的4号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：194.75N；拉伸强度：13.38MPa；300%定伸应力：3.25 MPa；断裂伸长率：850.22%；1MPa定应力伸长率：42.28%；断裂强度：12.4MPa；撕裂强度：30.74KN/m；拉断永久变形：34.4%；绍尔A硬度：57度；磨耗量：0.39cm3。达到工业车辆充气轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 2981-2001）。
实施例5：
实施例5中所用到的5号高岭土试样为广西北海分级高岭土。该高岭土试样粒度特征：-2μm 含量22.69%，-5μm 含量56.71%，-10μm 含量83.84%。
具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的5号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：177.56N；拉伸强度：12.1MPa；300%定伸应力：3.85 MPa；断裂伸长率：806.31%；1MPa定应力伸长率：34.63%；断裂强度：5.77MPa；撕裂强度：35.77KN/m；拉断永久变形：46.4%；绍尔A硬度：59度；磨耗量：0.37cm3。达到进出口自行车轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1153-2002）。
实施例6：
实施例6中所用到的6号高岭土试样为广西北海分级高岭土。该高岭土试样粒度特征：-2μm含量22.68%，-5μm 含量57.96%，-10μm 含量84.08%。
具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的6号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：176.28N；拉伸强度：11.88MPa；300%定伸应力：2.87MPa；断裂伸长率：845.87%；1MPa定应力伸长率：47.82%；断裂强度：11.58MPa；撕裂强度：27.94KN/m；拉断永久变形：30%；绍尔A硬度：57度；磨耗量：0.43cm3。达到进出口自行车轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1153-2002）。
实施例7：
实施例7中所用到的高岭土为6号高岭土试样。该高岭土试样粒度特征：-2μm含量22.68%，-5μm 含量57.96%，-10μm 含量84.08%。
硅烷偶联剂WD-81和WD-50的用量比为1:1，即二者用量均为共混填料重量的0.75%，其他具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的6号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：173.26N；拉伸强度：11.75MPa；300%定伸应力：2.73MPa；断裂伸长率：870.64%；1MPa定应力伸长率：54.14%；断裂强度：6.57MPa；撕裂强度：27.19KN/m；拉断永久变形：30%；绍尔A硬度：56度；磨耗量：0.42cm3。达到进出口自行车轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1153-2002）。
实施例8：
实施例8中所用到的高岭土为6号高岭土试样。该高岭土试样粒度特征：-2μm含量22.68%，-5μm 含量57.96%，-10μm 含量84.08%。
硅烷偶联剂WD-81和WD-50的用量比为3:4，即二者用量分别为共混填料重量的0.64%、0.86%，其他具体的改性工艺、条件和步骤：同实施例1。
将制备的6号高岭土/白炭黑改性填料按实施例1中的配方进行混炼。混炼下片，停放12小时后进行硫化。
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
利用中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》（GB/T 528-1998）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》（GB/T 529-1999）、中华人民共和国国家标准《硫化橡胶耐磨性能的测定》（GB/T 1689-1998）测试复合材料的物理机械性能。具体指标为：
最大载荷：174.76N；拉伸强度：11.81MPa；300%定伸应力：2.94MPa；断裂伸长率：860.23%；1MPa定应力伸长率：48.24%；断裂强度：7.34MPa；撕裂强度：27.29KN/m；拉断永久变形：32.4%；绍尔A硬度：55.5度；磨耗量：0.41cm3。达到进出口自行车轮胎外胎胎面胶物理机械性能国标要求（GB/T 1153-2002）。
上述实施例中，高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料所用到的主要设备和仪器有：GH-10DY型用高速混合机，X（S）K-160开放式炼胶机，0.25兆牛半自动压力成型机，CP-25型切片机，RGD-5电子拉力实验机，测厚仪，LX-A型邵氏橡胶硬度计，镀铬游标卡尺。
Claims (8)
1.一种并用胶复合材料的制备方法，其特征是一种高岭土/白炭黑共混改性制备并用胶复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
（1）高岭土/白炭黑共混表面改性：
将高岭土和白炭黑一起置于高速混合机中，加热搅拌；温度从90℃上升至100℃的过程中，依次加入硅烷偶联剂和硬脂酸，搅拌20min，制得高岭土/白炭黑改性填料；
（2）混炼和硫化配方：
将制备的高岭土/白炭黑改性填料按以下的配方进行混炼：并用胶100份，工业级氧化锌3份，工业级硬脂酸1份，固体古马隆树脂7份，硫化促进剂4.05份，防老剂1份，高岭土/白炭黑改性填料60份，硫磺1份，均为重量份；
然后混炼下片，停放12小时后进行硫化；
（3）硫化：
混炼胶切片后在0.25兆牛半自动压力成型机上进行硫化，硫化胶停放24小时，切片制样，测试力学性能。
2.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是所述的高岭土/白炭黑共混表面改性方法的步骤包括：
（1）高岭土和白炭黑按重量比3:2进行共混，在高速混合机中进行改性；
（2）用无水乙醇稀释两种硅烷偶联剂，按重量比1:1配置；
（3）当温度达到90℃时加入偶联剂；当温度达到100℃时，加入硬脂酸，控制温度为98~102℃，搅拌20min；
（4）硅烷偶联剂用量为共混填料重量的1.5%，二者用量比为1:2~1:1，硬脂酸用量为共混填料重量的1.5%。
3.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是所述的混炼和硫化配方为：
（1）按重量计，配方中的并用胶由20份的天然橡胶、45份的丁苯橡胶（SBR1502）和35份的顺丁橡胶(BR9000)组成；
（2）按重量计，配方中的促进剂有4种，分别是：促进剂M，2.5份；促进剂D，0.7份；促进剂CZ，0.7份；促进剂TMTD，0.15份；
（3）按重量计，配方中的防老剂为2246，1份。
4.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是在硫化过程中，其工艺是：硫化温度145~150℃，硫化时间8min，硫化压力15.5MPa。
5.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是所述硅烷偶联剂采用WD-81和WD-50偶联剂。
6.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是当温度达到90℃时，加入硅烷偶联剂WD-81，控制温度为88~92℃；3~5min后，加入偶联剂WD-50。
7.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是所述硫化促进剂采用促进剂2-硫醇基苯并噻唑、促进剂二苯胍、促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和促进剂二硫化四甲基秋兰姆。
8.根据权利要求1所述的并用胶复合材料的制备方法，其特征是所述防老剂采用2,2′-亚甲基-双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）。
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