CN109231227A - 一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀后加入稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再风干得到圆柱状颗粒,后研磨至粉状颗粒,最后在马弗炉中焙烧,得到贝壳粉改性的陶土;S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,混合后在球磨机上球磨,球磨后过滤烘干,得到前驱物;S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,自然冷却得到含氧化铈的陶土;S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,依次加入氨基硅烷偶联剂溶液,和硼酸酯乙醇溶液,球磨改性,得到复合陶土。本发明的填料分散性好,对橡胶对于很好的力学增强的效果。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶填料领域,具体涉及一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法。
背景技术
天然橡胶的补强是高分子材料研究的一个重要课题,在橡胶中添加粉粒状物质或其它物质制备天然橡胶复合材料已经成为广泛使用的补强方法,同时在橡胶中添加某些填料还可以改善橡胶的加工性能和降低产品的生产成本。近年来出现了很多天然橡胶纳米复合材料的研究报道,不断发展的新型补强剂和补强方法制备复合材料科学给橡胶的填充补强提供了新的概念和理论。贝壳粉主要来源于贝类海产品加工副产物,是一种廉价易得儿具有独特交叉层状结构和有机-无机杂化的天然生物材料。贝壳粉具有特殊的交叉层状结构和优异的强韧性,但是,由于无机贝壳粉与有机聚合物基体的亲和性差,在基体中难以分散均匀,限制了其在聚合物中的应用。陶土是一种以高岭土为主要成分的粘土类集合矿物,其被广泛应用于陶瓷、造纸、橡胶、塑料、涂料等多领域。陶土可作为填充剂用于橡胶中,但是陶土表面含有活泼的羟基,与疏水性的橡胶相容性差,因此对陶土颗粒表面修饰,从而提高复合材料的力学性能和制作工艺都有极为重要的意义。
发明内容
要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种增强天然橡胶的复合陶土填料,该填料分散性好,对橡胶对于很好的力学增强的效果。
技术方案:一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,然后逐渐加入稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过50-80目筛,最后在马弗炉中焙烧,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,混合后在球磨机上球磨,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
进一步的,所述步骤S1中陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为7-10:1-2:0.3。
进一步的,所述步骤S1中稀硝酸的浓度为1-2%,焙烧的温度为600-700℃,时间为2-3h。
进一步的,所述步骤S2中将贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.2-2.3,球磨的转速为500-800r/min,时间为2-3h。
进一步的,所述步骤S3中焙烧的温度为500-700℃,时间为2-3h。
进一步的,所述步骤S4中硼酸酯的用量为1-1.5%,氨基硅烷偶联剂的用量为1.2-1.5%。
进一步的,所述氨基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,KBM-603或KBM-602。
有益效果:本发明具有以下优点:首先,将贝壳粉和陶土混合焙烧,贝壳粉能起到消除陶土杂质的作用,贝壳粉微细结构为一种层片结构,层片之间以有机质相连,这种层片结构在受到冲击时,层间结构会被破坏,随着层间结构的破坏,复合材料会吸收大量的冲击能,故而其冲击强度有所提高,而且这种层状结构能有效传递应力,阻止裂纹生长;氧化铈的包覆与改性部分陶土的微结构,以期改善复合材料中的分散性;用硼酸酯和氨基硅烷复配改性陶土,可进一步改善复合体系的加工流变性,大幅度提高填充量,降低聚合物基复合材料的成本;另外两种偶联剂复配改性的陶土,对其充填于橡胶的复合材料的冲击强度和拉伸强度也有一定的提高作用。
具体实施方式
实施例1
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为7:1:0.3,然后逐渐加入浓度为1%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过50目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为600℃,时间为2h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.2,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为500r/min,时间为2h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为500℃,时间为3h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1%,KH-550氨基硅烷偶联剂的用量为1.5%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
实施例2
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为10:2:0.3,然后逐渐加入浓度为2%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过80目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为700℃,时间为3h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:2.3,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为800r/min,时间为3h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为700℃,时间为2h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1.5%,KBM-603氨基硅烷偶联剂的用量为1.2%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
实施例3
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为8:1:0.3,然后逐渐加入浓度为2%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过60目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为680℃,时间为2h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.5,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为600r/min,时间为3h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为600℃,时间为3h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1.2%,KBM-602氨基硅烷偶联剂的用量为1.4%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
实施例4
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为9:2:0.3,然后逐渐加入浓度为1%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过70目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为640℃,时间为3h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:2,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为700r/min,时间为2h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为700℃,时间为2h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1.4%,KBM-603氨基硅烷偶联剂的用量为1.2%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
实施例5
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为8:1.5:0.3,然后逐渐加入浓度为1.5%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过65目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为650℃,时间为3h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.8,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为650r/min,时间为3h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为650℃,时间为2h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1.3%,KH-550氨基硅烷偶联剂的用量为1.2%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
对比例1
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土和田菁粉的质量比为10:0.3,然后逐渐加入浓度为2%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过80目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为700℃,时间为3h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,改性陶土和硝酸铈的质量比为10:2.3,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为800r/min,时间为3h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为700℃,时间为2h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,其中硼酸酯的用量为1.5%,KBM-603氨基硅烷偶联剂的用量为1.2%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
对比例2
一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,其中,陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为8:1:0.3,然后逐渐加入浓度为2%稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过60目筛,最后在马弗炉中焙烧。焙烧的温度为680℃,时间为2h,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.5,混合后在球磨机上球磨,球磨的转速为600r/min,时间为3h,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,焙烧的温度为600℃,时间为3h,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌,KBM-602氨基硅烷偶联剂的用量为1.4%,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
基本配方(重量份):NR100份、硬脂酸2份、ZnO 3.5、防老剂1份,促进剂1.5份,硫磺2份,复合陶土填料45份;先将NR制成塑炼胶经过混炼,排胶,开炼机上加硫磺、促进剂混炼,薄通打三角包5次,下片,停放备用最后硫。
硫化胶的拉伸性能和撕裂强度按GB/T 528和GB/T 529进行。
Claims (7)
1.一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.将陶土,贝壳粉以及田菁胶混合搅拌均匀,然后逐渐加入稀硝酸溶液,混合搅拌至可挤压成条状,再自然风干得到圆柱状颗粒,将圆柱状颗粒研磨至粉状颗粒,过50-80目筛,最后在马弗炉中焙烧,得到贝壳粉改性的陶土;
S2.将贝壳改性的陶土,硝酸铈,草酸和乙醇混合,混合后在球磨机上球磨,球磨后过滤烘干,得到前驱物;
S3.将步骤S2中制备得到前驱物置于马弗炉中焙烧,然后自然冷却,得到含氧化铈的陶土;
S4.将S3中制备的含氧化铈的陶土放入高速混合球磨机中,喷洒氨基硅烷偶联剂溶液,球磨搅拌后加入硼酸酯乙醇溶液继续球磨搅拌改性,最后将改性复合陶土烘干完成改性。
2.根据权利要求1所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中陶土,贝壳粉和田菁粉的质量比为7-10:1-2:0.3。
3.根据权利要求1所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中稀硝酸的浓度为1-2%,焙烧的温度为600-700℃,时间为2-3h。
4.根据权利要求1所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中将贝壳改性陶土和硝酸铈的质量比为10:1.2-2.3,球磨的转速为500-800r/min,时间为2-3h。
5.根据权利要求1所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述步骤S3中焙烧的温度为500-700℃,时间为2-3h。
6.根据权利要求1所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述步骤S4中硼酸酯的用量为1-1.5%,氨基硅烷偶联剂的用量为1.2-1.5%。
7.根据权利要求6所述的一种增强天然橡胶的复合陶土填料的制备方法,其特征在于:所述氨基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550,KBM-603或KBM-602。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190118 |
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