CN106883455A - 一种用于橡胶填料的改性脱硫灰及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于橡胶填料的改性脱硫灰及其制备方法，属于资源循环利用领域。该改性脱硫灰包括硅烷偶联剂、硬酯酸和脱硫灰，所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为600目～1000目。上述改性脱硫灰的制备方法是：将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在60℃～80℃下搅拌20min～60min获得。本发明解决了现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高，脱硫灰直接填充于橡胶中极易发生团聚，以及脱硫灰无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题，实现了工业废料的循环利用，符合节能环保、循环经济的产业发展要求。

Description

一种用于橡胶填料的改性脱硫灰及其制备方法
技术领域
本发明属于资源循环利用领域，具体涉及一种用于橡胶填料的改性脱硫灰及其制备方法。
背景技术
随着我国控制和削减SO2排放力度的不断加大，烟气脱硫已进入快速发展阶段。伴随着脱硫装置的陆续安装，脱硫产物越来越多。由于半干法脱硫灰的成分极其复杂，由脱硫剂、脱硫产物与飞灰等多种成分组成，并且脱硫灰中的亚硫酸钙在被利用过程中性质十分不稳定，所以大多是以堆放和抛弃处理为主。因此，如何大规模、高效的利用脱硫灰，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。
橡胶作为广泛应用的聚合物材料，其在制备加工过程中需要大量使用填料以改善其的力学性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡胶填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑与白炭黑的生产不仅工艺繁杂，而且需要消耗大量能源和资源，导致成本较高。面对上述问题，脱硫灰是一种潜在的补强填料，利用含有的CaO、SO3等成分发挥补强作用，实现工业废料的循环利用，促进烟气脱硫企业增效、橡胶制品行业降成本。
发明内容
为了解决现有橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高，脱硫灰直接填充于橡胶中极易发生团聚，以及脱硫灰无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题，本发明提供了一种用于橡胶填料的改性脱硫灰，以期解决以上问题。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供了一种用于橡胶填料的改性脱硫灰，该改性脱硫灰按重量百分比配方如下：
硅烷偶联剂 0.3％～0.9％；
硬酯酸 0.2％～0.6％；
脱硫灰 98.5％～99.5％。
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为600目～1000目。
本发明同时提供了上述改性脱硫灰的制备方法，包括如下步骤：
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度60℃～80℃与搅拌时间20min～60min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
本发明的科学原理：
脱硫灰的细度为600目～1000目，造成吸湿性能较增强，导致补强效果不明显，所以采用硅烷偶联剂、硬酯酸对脱硫灰表面进行改性处理，形成改性脱硫灰，既能克服脱硫灰的弊端，又能提高对橡胶的补强效果。而且，由于改性脱硫灰作为一种碱性物质，填充于橡胶中，可以加快硫化速度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明解决了脱硫灰直接填充于橡胶中极易发生团聚，以及脱硫灰无机界面与橡胶有机界面的相容性较差的问题。
2、本发明利用改性脱硫灰作为橡胶填料，解决了橡胶工业主要填料炭黑和白炭黑的价格较高，实现了工业废料的循环利用，促进烟气脱硫企业增效、橡胶制品行业降成本，带来了良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明改性脱硫灰丁苯橡胶(对比例1)的扫描电镜图；
图2为本发明改性脱硫灰丁苯橡胶(对比例2)的扫描电镜图；
从图1与图2可以看出，脱硫灰在丁苯橡胶表面存在脱落现象，同时脱硫灰在丁苯橡胶表面出现大量沉淀，并且出现明显的团聚现象。这是因为只利用硅烷偶联剂或硬酯酸改性脱硫灰，依然在丁苯橡胶表面出现团聚。
图3为本发明改性脱硫灰丁苯橡胶(实施例6)的扫描电镜图；
从图3可以看出，只有少许脱硫灰在丁苯橡表面沉淀，说明硅烷偶联剂与硬酯酸共同改性脱硫灰，其具有良好的分散性；同时丁苯橡胶表面极少出现因改性脱硫灰脱落而留下的空洞，说明其具有优良的力学性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
一、本发明一种用于橡胶填料的改性脱硫灰的制备方法
实施例1
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.6g
硬酯酸 0.3g
脱硫灰 99.1g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为800目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度65℃与搅拌时间40min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
实施例2
硅烷偶联剂 0.7g
硬酯酸 0.5g
脱硫灰 98.8g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为1000目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度75℃与搅拌时间60min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
实施例3
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.8g
硬酯酸 0.2g
脱硫灰 99.0g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为700目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度70℃与搅拌时间20min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
实施例4
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.9g
硬酯酸 0.6g
脱硫灰 98.5g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为600目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度60℃与搅拌时间50min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
实施例5
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.5g
硬酯酸 0.4g
脱硫灰 99.1g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为900目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度80℃与搅拌时间30min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
实施例6
以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.8g
硬酯酸 0.4g
脱硫灰 98.8g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为800目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度70℃与搅拌时间40min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
对比例1
以制备本产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.0g
硬酯酸 0.3g
脱硫灰 99.7g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为800目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度70℃与搅拌时间40min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
对比例2
以制备本产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
硅烷偶联剂 0.7g
硬酯酸 0.0g
脱硫灰 99.3g
所述硅烷偶联剂为工业纯；所述硬脂酸为分析纯；所述脱硫灰的细度为800目。
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度70℃与搅拌时间40min下对其进行搅拌，获得改性脱硫灰。
二、本发明改性脱硫灰加入橡胶后的力学性能测试
制备实施例1～6及对比例1～2，其性能检测过程如下：
将丁苯橡胶(100份)放入开炼机薄通3～5次后，将丁苯橡胶加入密炼机(密炼温度70℃)混炼3min，依次加入氧化锌(2.5份)混合样混炼1min、加入炭黑(30份)与改性脱硫灰(20份)混合样混炼1min、加入促进剂(1.0份)和硫磺(1.5份)混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通6～8次，打三角包5次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用四柱式平板硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化一定时间后放置24h，获得改性脱硫灰丁苯橡胶。
《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》(GB/T528-2009)测试改性脱硫灰丁苯橡胶的拉伸性能；《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤型、直角形、新月形试样)》(GB/T529-2008)测试改性脱硫灰丁苯橡胶的撕裂强度；《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)》测试改性脱硫灰丁苯橡胶的硬度。
表1.改性脱硫灰丁苯橡胶力学性能
将天然橡胶(100份)放入开炼机薄通1～3次后，将天然橡胶加入密炼机(密炼温度70℃)混炼3min，依次加入氧化锌(6.0份)混合样混炼1min、加入炭黑(30份)与改性脱硫灰(20份)混合样混炼1min、加入促进剂(0.5份)和硫磺(2.5份)混炼1min后取出备用，即密炼胶；将密炼胶放入开炼机薄通2～4次，打三角包3次后停放12h后，称取60g的密炼胶，采用四柱式平板硫化机进行硫化，硫化温度为145℃，硫化一定时间后放置24h，获得改性脱硫灰天然橡胶
《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》(GB/T528-2009)测试改性脱硫灰天然橡胶的拉伸性能；《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤型、直角形、新月形试样)》(GB/T529-2008)测试改性脱硫灰天然橡胶的撕裂强度；《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)》测试改性脱硫灰天然橡胶的硬度。
表2.改性脱硫灰天然橡胶力学性能

Claims (2)

1.一种用于橡胶填料的改性脱硫灰，其特征在于，按重量百分比计，该改性脱硫灰组成如下：
硅烷偶联剂 0.3％～0.9％；
硬酯酸 0.2％～0.6％；
脱硫灰 98.5％～99.5％；
所述硅烷偶联剂为工业纯；
所述硬脂酸为分析纯；
所述脱硫灰的细度为600目～1000目。
2.一种如权利要求1所述用于橡胶填料的改性脱硫灰的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将脱硫灰与硅烷偶联剂、硬酯酸进行混合，利用恒温磁力搅拌器在搅拌温度60℃～80℃下，搅拌20min～60min，获得改性脱硫灰。
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