CN104311906B - 一种轮胎带束层用白炭黑/nr母炼胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属橡胶加工领域，涉及一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法，是在反应器中加入白炭黑、水、分散剂、稳定剂后进行高速搅拌，制备成高分散的白炭黑浆液；将白炭黑浆液加入到天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合后，经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑/NR母炼胶。本发明工艺简单，采用湿法工艺，通过对白炭黑进行无硅烷化处理，有效地缩短了混炼大量白炭黑的时间、降低了能耗，提高白炭黑在橡胶中的分散性和均匀性，避免了干法中橡胶分子受到机械剪切和高温热氧化的破坏作用，在采用间‑甲‑白粘合体系的胶料中，可以显著提高胶料的钢丝粘合性能和抗撕裂性，所制备的白炭黑/天然橡胶母炼胶可应用于轮胎带束层中。

Description

一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法
技术领域
本发明属橡胶加工领域，涉及一种天然橡胶母炼胶的制备方法，特别是一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法。
背景技术
天然橡胶综合性能良好，现今已广泛应用于轮胎、胶管、胶带及各种工业橡胶制品中。白炭黑不仅是一种优良的橡胶补强剂，能改善胶接性和抗撕裂性，部分替代或全部替代炭黑可以降低轮胎的生热、滚动阻力和车辆油耗，提高胎面胶的抗刺扎性、抗崩花掉块和抗湿滑性，同时还是橡胶间-甲-白粘合体系的组分之一。但是由于白炭黑表面富含羟基，吸水性强，与天然橡胶相容性差，分散困难，混炼过程易飞扬，污染严重，影响了其使用效果。为提高白炭黑的分散性，改善胶料的性能，通常制备白炭黑/NR母炼胶。
目前，白炭黑/NR母炼胶的制备方法可以分为两类：一类是湿法制备，即先将白炭黑预先分散于水中制成淤浆或悬浮液，然后与天然胶乳混合、凝聚共沉得到；另一类是采用常规机械干法混炼(如开炼机混炼、密炼机混炼)加工得到。
在上述两种制备白炭黑/NR母炼胶的工艺中，干法混炼会破坏橡胶分子链的整体性，造成强力降低，而且无法形成天然橡胶与白炭黑的一体性，致使胶料耐磨性下降。而湿法工艺，由于在液相中混炼白炭黑，可有效保存天然橡胶大分子的原状，避免橡胶分子受到机械剪切和高温热氧化的破坏作用，并显著改善白炭黑在橡胶中的分散性和均匀性，进而提高橡胶制品的性能。此外，湿法工艺可有效缩短混炼大量白炭黑的混炼时间、降低混炼能耗；减少橡胶混炼时白炭黑粉尘飞扬，改善工作环境，减少环境污染；还可实现生产连动化和自动化。
目前，湿法制备白炭黑/NR母炼胶的研究报道较多，中国专利CN102775654A公开了一种液相搅拌混合白炭黑和天然胶的制备方法，其制备方法主要通过加入硅烷偶联剂、稳定剂、防沉剂和分散剂，并采用搅拌的方式制备白炭黑浆液，然后将白炭黑浆液和天然胶乳混合制得白炭黑和天然胶的母炼胶。
中国专利CN102153792B公开了一种制备湿法混炼天然橡胶料的制备方法,包括：(1)15％～40％白炭黑干料浸泡在60％～85％的去离子水中，加入硅烷偶联剂、表面活性剂混合均匀，并进行研磨，配置白炭黑浆料；(2)将白炭黑水分散体加入到胶乳中，搅拌混合成胶乳混合液；(3)絮凝、脱水、造粒、干燥，得到湿法天然混炼胶。
中国专利CN102585309A公开了一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法，其制备方法是通过将橡胶乳液与白炭黑水浆混合得到均匀混合液，再利用喷雾干燥技术得到白炭黑/橡胶纳米复合材料。
带束层是子午线轮胎的关键部件，承受约70％的内应力，因此制备带束层的胶料应满足关键技术要求：硬度高、撕裂性能好、白炭黑用量低(10phr左右)、胶料与钢丝粘合性能好等。上述专利中白炭黑/NR母炼胶均是用作子午线轮胎胎面胶。而且，以NR鲜胶乳为原料制备的白炭黑母炼胶拉伸强度较低，当白炭黑含量较高时(高于30phr)，因白炭黑分散的均匀性较差，将对胶料的耐磨性产生影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法，采用的湿法工艺，通过对白炭黑进行无硅烷化处理，提高白炭黑的分散性，所制备的白炭黑/天然橡胶母炼胶具有较好的硬度、抗撕裂性能、胶料与钢丝粘合性能，可应用于轮胎带束层中。
本发明所采用的技术方案：
一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法，其步骤如下：
1、白炭黑浆液的制备
在反应器中按重量份数加入10～30份的白炭黑、70～90份的水，再以白炭黑干料质量计加入0.01～1％的分散剂、0.05～2％的稳定剂,进行高速搅拌，速度为1000～4000rpm，时间为10～90min，制备成高分散的10～30％白炭黑浆液，备用。所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯醇的混合物或十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇的质量比为2～4:1。
所述稳定剂是羧甲基纤维素钠。
2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合
按质量份数将100份高分散的白炭黑浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，速度为1000～3500rpm，时间为10～60min。
3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为10～30phr的白炭黑/NR母炼胶。
本发明工艺简单，采用湿法工艺，通过对白炭黑进行无硅烷化处理，既能有效地缩短了混炼大量白炭黑的时间、降低了能耗，又提高白炭黑在橡胶中的分散性和均匀性，还避免了橡胶混炼时白炭黑粉尘飞扬，改善工作了环境，减少了环境污染，避免了干法中橡胶分子受到机械剪切和高温热氧化的破坏作用，在采用间-甲-白粘合体系的胶料中，可以显著提高胶料的钢丝粘合性能和抗撕裂性，所制备的白炭黑/天然橡胶母炼胶可应用于轮胎带束层中。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例一
1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入10g白炭黑、90g水、0.001g十二烷基硫酸钠,0.0005g聚乙烯醇，0.005g羧甲基纤维素钠，并高速搅拌，速度为1000rpm，时间为90min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。
2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1)制备的白炭黑浆液加入到353.4g稳定的天然胶乳溶液(干含28.3％)中，在高速搅拌下混合，速度为3500rpm，时间为10min。
3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为10phr的白炭黑/NR母炼胶。
实施例二
1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入20g白炭黑、80g水、0.15g十二烷基苯磺酸钠、0.05g聚乙烯醇，0.1g羧甲基纤维素钠，并高速搅拌，速度为4000rpm，时间为10min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。
2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1)制备的白炭黑浆液加入到318.5g稳定的天然胶乳溶液(干含31.4％)中，在高速搅拌下混合，速度为2500rpm，时间为30min。
3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为20phr的白炭黑/NR母炼胶。
实施例三
1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入30g白炭黑、70g水、0.2g十二烷基苯磺酸钠、0.05g聚乙烯醇、0.3g羧甲基纤维素钠，并高速搅拌，速度为2000rpm，时间为50min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。
2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1)制备的白炭黑浆液加入到332.2g稳定的天然胶乳溶液(干含30.1％)中，在高速搅拌下混合，速度为1000rpm，时间为60min。
3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为30phr的白炭黑/NR母炼胶。
实验：
采用间-甲-白粘合体系，将实施例制备的白炭黑/NR母炼胶应用于轮胎带束层粘合配方中，各配方对比如下表：
表1白炭黑/NR母炼胶粘合配方表
注：对比例为干法混炼添加10phr的白炭黑。
表2粘合配方的性能测试结果
从实验结果可以看出，采用本发明方法制备得到的白炭黑/NR母炼胶的胶料，其钢丝粘合性能(H抽出)和抗撕裂性能等方面优于对比例，都有很大的提高，满足带束层胶料的技术要求，可应用于轮胎带束层中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种轮胎带束层用白炭黑/NR母炼胶的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
1)、白炭黑浆液的制备
在反应器中按重量份数加入10～30份的白炭黑、70～90份的水，再以白炭黑干料质量计加入0.01～1％的分散剂、0.05～2％的稳定剂,进行高速搅拌，速度为1000～4000rpm，时间为10～90min，制备成高分散的10～30％白炭黑浆液，备用；所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯醇的混合物或十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇的混合物，其中十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠与聚乙烯醇的质量比为2～4:1；所述稳定剂是羧甲基纤维素钠；
2)、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合
按质量份数将100份高分散的白炭黑浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，速度为1000～3500rpm，时间为10～60min；
3)、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为10～30phr的白炭黑/NR母炼胶。
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