CN103711032A

CN103711032A - 硫磺分散体的制备方法和应用及由其制得的橡胶密封材料

Info

Publication number: CN103711032A
Application number: CN201310626290.6A
Authority: CN
Inventors: 夏新兴; 张萍
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-04-09

Abstract

硫磺分散体的制备方法和应用及由其制得的橡胶密封材料。制备方法：先将硫磺和润湿剂混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后加入稳定剂、碱溶液、分散剂和水，研磨均匀，再加入助悬剂和水，得混合物，将混合物研磨均匀，得硫磺分散体。该硫磺分散体能作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂应用。用该硫磺分散体制备出的橡胶密封材料，其抗张指数为12～17N·m·g^-1，压缩率为15～18%，回弹率为40～47%。本发明制备工艺简单，制得的硫磺分散体在用于造纸法生产橡胶密封材料时，能够使硫磺不易流失、并使硫磺在纸张中分布均匀，提高了制得的橡胶密封材料的抗张强度和回弹率，降低了压缩率。

Description

硫磺分散体的制备方法和应用及由其制得的橡胶密封材料

技术领域

本发明属于橡胶工业和造纸工业领域，具体涉及一种硫磺分散体的制备方法和应用及由其制得的橡胶密封材料。

背景技术

造纸法生产橡胶密封材料因产品尺寸和性能比较稳定、强度性能好等优点被应用在工业和生活的各个领域。该法将纤维、胶乳、填料、硫化剂及助留助滤剂等在水中均匀分散后，经纸机抄造成形、压榨、干燥，最后高温硫化。硫磺作为主要的硫化剂，对产品产生硫化交联网络起着重要作用。硫磺在抄造过程中以颗粒形式存在，因此难以在纸张中均匀分布。而且硫磺为强疏水性物质，颗粒表面易吸附空气而形成气膜，故而聚集在液面，影响其使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫磺分散体的制备方法和应用及由其制得的橡胶密封材料，该制备方法操作简单，制得的硫磺分散体能够作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂，用该硫磺分散体制得的橡胶密封材料比用传统的硫磺分散体制得的橡胶密封材料的抗张强度高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种硫磺分散体的制备方法，其具体步骤为：

先将质量比为(40～60):(5～15)的硫磺和润湿剂混合，向其中加入水并研磨成糊状；然后加入稳定剂、碱溶液、分散剂和水，研磨均匀；再加入助悬剂和水，得混合物，将混合物研磨均匀，得硫磺分散体；其中加入的稳定剂与硫磺的质量比为(10～30):(40～60)，加入的分散剂与硫磺的质量比为(0.5～1.5):(40～60)，加入的助悬剂与硫磺的质量比为(0.5～1.5):(40～60)，加入的水的总质量与硫磺的质量比为(15～20):(40～60)，加入的碱溶液将混合物的pH值调节为9.8～11.5。

所述的润湿剂包括甘油、乙醇或丙二醇。

所述的稳定剂包括质量分数为8～12%的酪素溶液、质量分数为10%～15%淀粉水溶液或质量分数为10%～12%的聚乙烯醇溶液。

所述的碱溶液包括质量分数为8～12%的KOH溶液或NaOH溶液。

所述的分散剂包括亚甲基二萘磺酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠或聚丙烯酸钠。

所述的助悬剂包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素或丙烯酸。

第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的30～50%。

所述的研磨均匀所需的时间为20～80min。

根据所述的硫磺分散体的制备方法制得的硫磺分散体作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂的应用。

所述的硫磺分散体的制备方法制得的硫磺分散体作为硫化剂制备出的橡胶密封材料，其抗张指数为12～17N·m·g^-1，压缩率为15～18%，回弹率为40～47%。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明提供的硫磺分散体的制备方法，将硫磺、润湿剂、稳定剂、碱溶液、分散剂、水和助悬剂混合并研磨制得该硫磺分散体，该方法制备工艺简单、生产成本低、操作过程的安全性高，润湿剂能够使硫磺在水中均匀分散，助悬剂能够增加硫磺分散体的动力学稳定性，使硫磺分散体中的硫磺颗粒物不易于沉淀，从而良好的分散在水中。因此该方法能够提高硫磺分散体的硫化效果及质量，从而进一步提高橡胶密封材料的质量。

本发明制得的硫磺分散体能够替代普通颗粒硫磺、硫磺微乳液、硫磺微胶囊等现有的硫化剂；在作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂时，能够使得硫磺不易流失、并使硫磺在纸张中分布均匀，能够提高制得的橡胶密封材料的抗张强度和回弹率、降低压缩率，解决了现有的造纸法橡胶密封材料生产中硫磺易流失、颗粒硫磺难以在纸张中均匀分布的问题。用本发明的硫磺分散体制得的橡胶密封材料的抗张指数为12～17N·m·g^-1、压缩率为15～18%、回弹率为40～47%，比用传统的硫磺分散体制得的橡胶密封材料的抗张强度高5～10N·m·g^-1、压缩率减小5～8%、回弹率增加5～12%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

在研磨罐中，先将质量比为50:10的硫磺和甘油混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为10%的酪素溶液（将酪素粉末溶解在热氨水中配得的）、质量分数为10%的KOH溶液、亚甲基二萘磺酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和甘油一起继续研磨60min至研磨均匀；再向研磨罐中加入羧甲基纤维素和水，得混合物，将混合物研磨40min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为10%的KOH溶液是为了将混合物的pH值调节为10.5；加入的质量分数为10%的酪素溶液与硫磺的质量比为20:50；加入的亚甲基二萘磺酸钠与硫磺的质量比为1:50；加入的羧甲基纤维素与硫磺的质量比为1:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为17:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的50%。

验证本实施例的硫磺分散体的性能：

依次在温石棉纤维浆料中加入质量为温石棉纤维质量16%的丁苯胶乳、质量为温石棉纤维质量15%的商品碳酸钙填料、质量为温石棉纤维质量1.5%的硫磺分散体以及质量为温石棉纤维质量0.12%的CPAM和质量为温石棉纤维质量0.2%的膨润土，在水中均匀分散，抄造成形，然后压榨、干燥、硫化，得到抄取板，经测定，制得的抄取板的抗张指数为13N·m·g^-1，压缩率、回弹率分别为15%和47%，而用传统的硫磺分散体制备出的抄取板抗张指数仅为7N·m·g^-1，压缩率回弹率分别为23%和35%。

实施例2

在研磨罐中，先将质量比为40:8的硫磺和乙醇混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为15%的淀粉水溶液、质量分数为8%的KOH溶液、亚甲基双甲基萘磺酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和乙醇一起继续研磨20min至研磨均匀；再向研磨罐中加入羟甲基纤维素和水，得混合物，将混合物研磨80min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为8%的KOH溶液是为了将混合物的pH值调节为9.8；加入的质量分数为15%的淀粉水溶液与硫磺的质量比为10:50；加入的亚甲基双甲基萘磺酸钠与硫磺的质量比为0.5:50；加入的羟甲基纤维素与硫磺的质量比为1.5:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为15:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的30%。

实施例3

在研磨罐中，先将质量比为60:15的硫磺和丙二醇混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为10%的聚乙烯醇溶液、质量分数为12%的KOH溶液、聚丙烯酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和丙二醇一起继续研磨80min至研磨均匀；再向研磨罐中加入丙烯酸和水，得混合物，将混合物研磨20min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为12%的KOH溶液是为了将混合物的pH值调节为11.5；加入的质量分数为10%的聚乙烯醇溶液与硫磺的质量比为30:50；加入的聚丙烯酸钠与硫磺的质量比为1.5:50；加入的丙烯酸与硫磺的质量比为0.5:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为20:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的40%。

实施例4

在研磨罐中，先将质量比为45:5的硫磺和乙醇混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为12%的酪素溶液、质量分数为8%的NaOH溶液、亚甲基双甲基萘磺酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和乙醇一起继续研磨30min至研磨均匀；再向研磨罐中加入丙烯酸和水，得混合物，将混合物研磨70min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为8%的NaOH溶液是为了将混合物的pH值调节为10；加入的质量分数为12%的酪素溶液与硫磺的质量比为15:50；加入的亚甲基双甲基萘磺酸钠与硫磺的质量比为0.7:50；加入的丙烯酸与硫磺的质量比为1.2:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为18:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的35%。

实施例5

在研磨罐中，先将质量比为55:12的硫磺和甘油混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为10%的淀粉水溶液、质量分数为12%的NaOH溶液、聚丙烯酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和甘油一起继续研磨40min至研磨均匀；再向研磨罐中加入羧甲基纤维素和水，得混合物，将混合物研磨50min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为12%的NaOH溶液是为了将混合物的pH值调节为11；加入的质量分数为10%的淀粉水溶液与硫磺的质量比为25:50；加入的聚丙烯酸钠与硫磺的质量比为1.2:50；加入的羧甲基纤维素与硫磺的质量比为0.7:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为19:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的45%。

实施例6

在研磨罐中，先将质量比为53:9的硫磺和甘油混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为12%的聚乙烯醇溶液、质量分数为10%的NaOH溶液、亚甲基二萘磺酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和甘油一起继续研磨50min至研磨均匀；再向研磨罐中加入羟甲基纤维素和水，得混合物，将混合物研磨60min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为10%的NaOH溶液是为了将混合物的pH值调节为11.2；加入的质量分数为12%的聚乙烯醇溶液与硫磺的质量比为18:50；加入的亚甲基二萘磺酸钠与硫磺的质量比为0.8:50；加入的羟甲基纤维素与硫磺的质量比为0.6:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为17.5:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的42%。

实施例7

在研磨罐中，先将质量比为58:7的硫磺和丙二醇混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为8%的酪素溶液、质量分数为11%的KOH溶液、聚丙烯酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和丙二醇一起继续研磨70min至研磨均匀；再向研磨罐中加入羟甲基纤维素和水，得混合物，将混合物研磨30min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为11%的KOH溶液是为了将混合物的pH值调节为10.8；加入的质量分数为8%的酪素溶液与硫磺的质量比为22:50；加入的聚丙烯酸钠与硫磺的质量比为0.9:50；加入的羟甲基纤维素与硫磺的质量比为1.3:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为16:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的32%。

实施例8

在研磨罐中，先将质量比为48:13的硫磺和丙二醇混合，向其中加入水并研磨成糊状，然后将质量分数为12%的淀粉水溶液、质量分数为9%的NaOH溶液、亚甲基二萘磺酸钠和水加入研磨罐中，同硫磺和丙二醇一起继续研磨45min至研磨均匀；再向研磨罐中加入丙烯酸和水，得混合物，将混合物研磨65min至研磨均匀，得硫磺分散体。其中加入质量分数为9%的NaOH溶液是为了将混合物的pH值调节为10.2；加入的质量分数为12%的淀粉水溶液与硫磺的质量比为28:50；加入的亚甲基二萘磺酸钠与硫磺的质量比为1.3:50；加入的丙烯酸与硫磺的质量比为0.9:50；加入的水的总质量与硫磺的质量比为18.5:50，且第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的38%。

本发明制得的硫磺分散体能够替代普通颗粒硫磺、硫磺微乳液、硫磺微胶囊等现有的硫化剂，能够作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂应用，能够使得硫磺不易流失、并使硫磺在纸张中分布均匀，能够提高制得的橡胶密封材料的抗张强度和回弹率、降低压缩率。用本发明的硫磺分散体制得的橡胶密封材料（抄取板）的抗张指数为12～17N·m·g^-1、压缩率为15～18%、回弹率为40～47%，比用传统的硫磺分散体制得的橡胶密封材料（抄取板）的抗张强度高5～10N·m·g^-1、压缩率减小5～8%、回弹率增加5～12%。

Claims

1.一种硫磺分散体的制备方法，其特征在于：其具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的润湿剂包括甘油、乙醇或丙二醇。

3.根据权利要求1所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的稳定剂包括质量分数为8～12%的酪素溶液、质量分数为10%～15%淀粉水溶液或质量分数为10%～12%的聚乙烯醇溶液。

4.根据权利要求1所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的碱溶液包括质量分数为8～12%的KOH溶液或NaOH溶液。

5.根据权利要求1所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的分散剂包括亚甲基二萘磺酸钠、亚甲基双甲基萘磺酸钠或聚丙烯酸钠。

6.根据权利要求1所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的助悬剂包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素或丙烯酸。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：第一次加入的水和第二次加入的水的总和占加入的水的总质量的30～50%。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的硫磺分散体的制备方法，其特征在于：所述的研磨均匀所需的时间为20～80min。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的硫磺分散体的制备方法制得的硫磺分散体作为造纸法生产橡胶密封材料的硫化剂的应用。

10.权利要求1-8中任意一项所述的硫磺分散体的制备方法制得的硫磺分散体作为硫化剂制备出的橡胶密封材料，其特征在于：其抗张指数为12～17N·m·g^-1，压缩率为15～18%，回弹率为40～47%。