CN103627092A - 一种氧化锌预分散母胶粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氧化锌预分散母胶粒，以质量份数计，包括，75-85份氧化锌粉，6-14份基体材料，7-11份分散剂和1-3份增塑剂，其中，所述基体材料包括三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR，所述分散剂由脂肪酸锌和油酸锌组成，所述增塑剂为硫化异丁烯。上述材料相互配合，分子间相互影响，使其硬度下降和灰分提高，在实际应用过程中，其混入速度、分散速度和分散均匀性得到显著提高，硫化时间短，硫化效果好，降低了混炼能耗，节省了生产成本。

Description

一种氧化锌预分散母胶粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种橡胶助剂，具体的说，涉及一种氧化锌预分散母胶粒及其制备方法和应用。
背景技术
随着轮胎行业的快速发展，无论是对橡胶工业原材料的理化性能，还是对原材料的快速加工特性和质量稳定性提出了更高的要求，为了达到现代橡胶加工业对高质量和高产量的要求，将难以分散、难以混入或者难以计量的传统橡胶助剂通过预处理加工制成预分散橡胶助剂非常必要。预分散橡胶助剂是以聚合物为载体，通过特殊工艺将传统橡胶助剂分散到聚合物中，得到的一定浓度的均匀分散体（挤出造粒）。
橡胶加工工艺通常包括塑炼、配合剂称量、密炼机混炼或者开炼机混炼、开炼机或者挤出机出片、返炼、骨架材料贴合成型、半成品成型、挤出、压延、注射、模压、硫化、制品修饰、包装等过程。橡胶制品和配方设计不同，橡胶的加工工艺过程有所差异。就轮胎生产来说，通常采用在密炼机中进行1-3段混炼和在开炼机上添加硫磺和各种橡胶助剂的快速生产工艺，这种快速生产工艺，对橡胶助剂的称量、混入速度、分散速度、分散均匀性提出了更高的要求。
中国专利文献CN102924829A公开了一种氧化锌预分散母胶粒，该氧化锌预分散母胶粒配方由以下质量份数的组成物组成，氧化锌80份、基体材料16份、硬脂酸1份和白油3份，其中使用的基体材料由三元乙丙橡胶（EPDM）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、乙烯辛烯共聚物（POE）组成， EVA中醋酸乙烯酯含量为30%，该氧化锌预分散母胶粒是将氧化锌粉均匀的分散到载体中，然后造粒得到预分散母胶粒，其改善了氧化锌粉体直接作为助剂使用时，在橡胶混炼过程中由于粘辊、粉尘飞扬，从而危害员工身体健康和污染环境的问题。但在实际使用过程中，该氧化锌预分散母胶粒产品由于硬度大，灰分含量低等原因，使其应用于胎面胶配方中时，混入速度和分散速度较慢，分散不均匀，进而使橡胶的硫化时间延长，硫化效果欠佳。
发明内容
为解决现有技术中的氧化锌预分散母胶粒应用于胎面胶配方中时，混入速度和分散速度慢，分散不均匀等原因，造成橡胶硫化时间长的问题，进而提供了一种氧化锌预分散母胶粒，并进一步提供了所述氧化锌预分散母胶粒的制备方法。
为此，采取的技术方案为：
一种氧化锌预分散母胶粒，以质量份数计，包括，75-85份氧化锌粉，所述氧化锌粉的粒度为0.1μm，6-14份基体材料，7-11份分散剂和1-3份增塑剂，其中所述基体材料包括三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR，所述分散剂由脂肪酸锌和油酸锌组成，所述增塑剂为硫化异丁烯。
上述氧化锌预分散母胶粒，由以下组分组成，80份氧化锌粉，9份基体材料，8份分散剂和3份增塑剂。
上述氧化锌预分散母胶粒，所述三元乙丙橡胶EPDM和所述顺丁橡胶BR的质量比为8：10-35：10。
上述氧化锌预分散母胶粒，所述脂肪酸锌与油酸锌的质量比为1：3-3：1。
上述氧化锌预分散母胶粒，所述基体材料由三元乙丙橡胶EPDM、顺丁橡胶BR和丁苯橡胶SBR组成，所述丁苯橡胶SBR的质量占所述基体材料总质量的20-40%。
一种制备上述氧化锌预分散母胶粒的方法，包括以下步骤，
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在40-70℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
上述制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法中，所述步骤（2）中首先将占所述氧化锌粉总加入量二分一的氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下混炼10-20min后，再加入所述油酸锌和剩余的氧化锌粉，在40-70℃下继续混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
上述制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法中，所述步骤（1）中还包括加入所述丁苯橡胶SBR的步骤。
上述制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法中，所述氧化锌预分散母胶粒为短柱状。
一种上述氧化锌预分散母胶粒在胎面胶配方中的应用。
与现有技术相比，本申请具有如下优点：
（1）本发明所述氧化锌预分散母胶粒由氧化锌、三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR形成的基体材料、脂肪酸锌和油酸锌组成的分散剂和硫化异丁烯增塑剂组成，上述材料相互配合，分子间相互影响，使其硬度下降和灰分提高到适宜范围，在实际应用过程中，其混入速度、分散速度，采用本发明所述的氧化锌预分散母胶粒得到的胎面胶产品的密度偏差在0.025-0.035之间，分散均匀性得到显著提高，硫化效果好，其产品经硫化仪测定其T10、T90数值小，ML(硫化曲线上最低点的扭矩值)和MH(硫化曲线上最高点的扭矩值)数值大，表时其硫化速度快，所需的硫化时间短，降低了混炼能耗，节省了生产成本。
（2）本发明所述氧化锌预分散母胶粒应用到胎面胶配方中，与添加其它母胶粒相比，不仅缩短了硫化时间，更减少了硫化剂的添加量，还改善了胎面胶的性能。
（3）本发明所述氧化锌预分散母胶粒在制备过程中，分段加入氧化锌粉及相关助剂，提高了氧化锌粉在橡胶载体中的分散程度现有技术中氧化锌粉体的平均粒度在0.01-0.3μm之间，本申请选择0.1μm的氧化锌粉，相对于小粒度的超精细粉体克服了其粉体易团聚，表面极性强，而不易均匀分散的问题，从而提高了粉体在分散介质中分散均匀度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本实施例中氧化锌粉由潍坊龙达锌业有限公司提供，并处理成粒度为0.1μm的粉体备用，脂肪酸锌、油酸锌国内普通化工市场购得，硫化异丁烯是由辽宁天合精细化工股份有限公司提供的型号为T321的产品，EPDM是由德国朗盛提供的型号为5459的产品，其门尼粘度为38，BR是由大庆石化公司提供的型号为BR9000的产品，SBR是由中国石油兰州石化公司提供的型号为SBR1778的产品。
实施例1
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM4份；BR5份；脂肪酸锌4份；油酸锌4份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将4份三元乙丙橡胶EPDM和5份顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将80份氧化锌粉、所述橡胶载体、4份脂肪酸锌、4份油酸锌和3份硫化异丁烯加入密炼机中，在40℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例2
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM5份；BR4份；脂肪酸锌6份；油酸锌2份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在50℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例3
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM6份；BR3份；脂肪酸锌2份；油酸锌6份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例4
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM7份；BR2份；脂肪酸锌5份；油酸锌3份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在70℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例5
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM5份；BR4份；脂肪酸锌3份；油酸锌5份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例6
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉75份；EPDM3份；BR3份；脂肪酸锌3份；油酸锌4份；硫化异丁烯2份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在55℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例7
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉85份；EPDM10份；BR4份；脂肪酸锌6份；油酸锌5份；硫化异丁烯1份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在65℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例8
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉85份；EPDM4份；BR5份，SBR 6份；脂肪酸锌4份；油酸锌6份；硫化异丁烯2份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM、顺丁橡胶BR和丁苯橡胶SBR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例9
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM5份；BR5份，SBR 2.5份；脂肪酸锌7份；油酸锌3份；硫化异丁烯1份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM、顺丁橡胶BR和丁苯橡胶SBR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在70℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
实施例10
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM5份；BR4份；脂肪酸锌6份；油酸锌2份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）首先将40份氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下混炼10min后，再加入所述油酸锌和剩余的40份氧化锌粉，在60℃下继续混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
实施例11
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM6份；BR3份；脂肪酸锌2份；油酸锌6份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）首先将40份氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下混炼15min后，再加入所述油酸锌和剩余的40份氧化锌粉，在70℃下继续混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
实施例12
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉85份；EPDM10份；BR4份；脂肪酸锌6份；油酸锌5份；硫化异丁烯1份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）首先将42.5份氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下混炼20min后，再加入所述油酸锌和剩余的42.5份氧化锌粉，在70℃下继续混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
对比例1
本对比例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM4份；EVA5份；脂肪酸锌4份；油酸锌4份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将4份三元乙丙橡胶EPDM和5份EVA投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将80份氧化锌粉、所述橡胶载体、4份脂肪酸锌、4份油酸锌和3份硫化异丁烯加入密炼机中，在40℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
对比例2
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM4份；BR5份；脂肪酸锌8份；硫化异丁烯3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将4份三元乙丙橡胶EPDM和5份顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将80份氧化锌粉、所述橡胶载体、8份脂肪酸锌和3份硫化异丁烯加入密炼机中，在40℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
对比例3
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒是由以下质量份数的组分组成：氧化锌粉80份；EPDM4份；BR5份；脂肪酸锌4份；油酸锌4份；白油3份。
本实施例所述的氧化锌预分散母胶粒的制备方法如下：
（1）将4份三元乙丙橡胶EPDM和5份顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将80份氧化锌粉、所述橡胶载体、4份脂肪酸锌、4份油酸锌和3份白油加入密炼机中，在40℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，经过挤压造粒得到短柱状的氧化锌母胶粒。
评价例
采用ASTMD4574标准对上述实施例1-6及对比例1-3中的母胶粒的灰分含量时行测定，将上述氧化锌预分散母胶粒用于胎面胶配方中，其中采用实施例1-6制备得到的氧化锌预分散母胶粒时，在胶料中的添加量为3%即可满足要求，而采用对比例1-3制备得到的氧化锌预分散母胶粒时，在胶料中的添加量需要达到6%才能满足要求，进一步的采用GB/T528-1998 对胎面胶的拉伸强度进行测测，采用GB/T16584-1996对胎面胶的硫化性能进行测试，并采用GB/T3686-1998对胎面胶的断裂伸长率进行测试。其数据如表1-1所示，另外通过测定胎面胶产品不同位置的密度，得到密度偏差，采用本申请实施例1-12的氧化锌预分散母胶粒得到的胎面胶的密度偏差在0.025-0.035之间，而采用对比例1-3制备得到的氧化锌预分散母胶粒得到的胎面胶的密度偏差达在0.6-0.7之间，从而证明本申请实施例1-12的氧化锌预分散母胶粒在胶料中分散的更均匀。
表1-1实施例1-6及对比例1-3中所述胎面胶的性能数据
Figure 663052DEST_PATH_IMAGE001
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种氧化锌预分散母胶粒，以质量份数计，包括，75-85份氧化锌粉，所述氧化锌粉的粒度为0.1μm, 6-14份基体材料，7-11份分散剂和1-3份增塑剂，其特征在于，所述基体材料包括三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR，所述分散剂由脂肪酸锌和油酸锌组成，所述增塑剂为硫化异丁烯。
2.根据权利要求1所述的氧化锌预分散母胶粒，其特征在于，由以下组分组成，80份氧化锌粉，9份基体材料，8份分散剂和3份增塑剂。
3.根据权利要求1或2所述的氧化锌预分散母胶粒，其特征在于，所述三元乙丙橡胶EPDM和所述顺丁橡胶BR的质量比为8：10-35：10。
4.根据权利要求1-3任一所述的氧化锌预分散母胶粒，其特征在于，所述脂肪酸锌与油酸锌的质量比为1：3-3：1。
5.根据权利要求1-4任一所述的氧化锌预分散母胶粒，其特征在于，所述基体材料由三元乙丙橡胶EPDM、顺丁橡胶BR和丁苯橡胶SBR组成，所述丁苯橡胶SBR的质量占所述基体材料总质量的20-40%。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述的氧化锌预分散母胶粒的方法，包括以下步骤，
（1）将三元乙丙橡胶EPDM和顺丁橡胶BR投入开炼机中，在常温下混炼均匀得到所需的橡胶载体；
（2）将氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌、油酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在40-70℃下进行混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
7.根据权利要求6所述的制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法，其特征在于，所述步骤（2）中首先将占所述氧化锌粉总加入量二分一的氧化锌粉、所述橡胶载体、脂肪酸锌和硫化异丁烯加入密炼机中，在60℃下混炼10-20min后，再加入所述油酸锌和剩余的氧化锌粉，在40-70℃下继续混炼，混炼完成后以冷喂料形式进入造粒设备造粒，得到所需的氧化锌预分散母胶粒。
8.根据权利要求6所述的制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法，其特征在于，所述步骤（1）中还包括加入所述丁苯橡胶SBR的步骤。
9.根据权利要求8所述的制备所述氧化锌预分散母胶粒的方法，其特征在于，所述氧化锌预分散母胶粒为短柱状。
10.一种权利要求1-5任一项所述的氧化锌预分散母胶粒在胎面胶配方中的应用。
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