CN110078982A - 一种高分散氧化锌-橡胶母胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在解决现有氧化锌在橡胶中分散困难的技术问题，以此增强氧化锌在橡胶中的使用效果。对此，本发明公开一种高分散氧化锌‑橡胶母胶及其制备方法，先将特定配比的醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷溶于水性橡胶胶乳中，然后经特殊工艺配置氧化锌凝胶，再将这两者混合、凝絮，得到预分散氧化锌胶块，最后加入表面处理剂后密炼得高分散氧化锌‑橡胶母胶。本发明所制得的母胶，氧化锌颗粒稳定不团聚，且在橡胶基体中分散均匀，硫化后胶料性能优良。

Description

一种高分散氧化锌-橡胶母胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，特别是涉及一种高分散氧化锌-橡胶母胶及其制备方法。
背景技术
氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、橡胶、硅酸盐制品、润滑油、粘合剂、食品、电池等产品的制作中。其中，橡胶产业是氧化锌的第一大用户，橡胶制品硫化成型过程中，氧化锌是一种良好的硫化活性剂，而且氧化锌还对橡胶有一定的硫化、补强作用。因为氧化锌可与橡胶分子链实现分子水平上的结合，故可提高胶料使用性能，改善成品特性，如：应用氧化锌可显著提高橡胶产品的拉伸强度、导热性能、抗撕裂性能、耐磨性能等性能；在加工工艺上，能延长混炼胶焦烧时间，对加工安全性也很有利。
但是，由于氧化锌颗粒表面能极高，处于热力学非稳定状态，极易团聚，容易造成橡胶基体中颗粒团聚缺陷；而且氧化锌表面亲水疏油，与油性的橡胶基体相容性很差，分散性能也相对较差，很容易造成界面的缺陷。这些性能都造成了氧化锌-橡胶复合材料性能低下，使用寿命短等问题。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种高分散氧化锌-橡胶母胶及其制备方法。
本发明可以通过以下技术方案来加以实现：
一种高分散氧化锌-橡胶母胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）取包含橡胶基体的水性胶乳，将一定比例的醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷均匀溶解于其中后待用；
（2）将无机锌盐溶解于无水乙醇中，然后把无水乙醇的氢氧化钠溶液滴入其中，在常温剧烈搅拌成凝胶体，然后加入一定量的晶体调节剂搅拌后待用；
（3）将（2）中制得的氧化锌凝胶分散于（1）中的水性胶乳中，再进行凝絮，得到预分散氧化锌胶块；
（4）将所述预分散氧化锌胶块于密炼机中混炼，并加入表面改性剂和环烷油，之后经排胶、开炼、压制，获得高分散氧化锌-橡胶母胶。
所述水性胶乳是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或几种混合。
所述醇醚羧酸盐是异构十三醇聚氧乙烯醚羧酸钠、仲十二醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异辛醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异构十二醇聚氧丙烯醚羧酸钠中的一种或几种混合。
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵是月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、异辛醇聚氧乙烯醚硫酸铵和异构十醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种或几种混合。
所述醇醚糖苷是月桂醇醚糖苷和肉豆蔻醇醚糖苷其中一种。
所述醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷的质量比例为1:0.35-0.55:0.65-0.75。
所述晶体调节剂是氮化硼、石墨、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝中的一种或几种混合。
所述表面改性剂是硬脂酸、山梨酸锌、有机硅、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合。
与现有技术相比，本发明技术有益效果包括：
（1）本发明使用醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷的复配分散体系，能够很好的改善氧化锌和橡胶之间的界面作用力，使其与橡胶基体具有更好的相容性，使氧化锌能够均匀的分散在橡胶基体之中，达到使氧化锌预分散的目的；
（2）醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷的复配分散体系与氧化锌之间配合无需进行复杂的预处理，在液相搅拌的过程中即可实现，实际操作工艺简单，适合大规模生产；
（3）本发明所采用原料及助剂均无污染性，且操作工艺无需使用有机溶剂，因此，制备过程绿色环保，适合当前环保理念；
（4）在混炼的过程中添加特殊的表面处理剂和环烷油能够进一步稳定氧化锌在橡胶基体中的分散性，防止氧化锌在高温条件下因高温而出现团聚，维持氧化锌的分散稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
一种高分散氧化锌-橡胶母胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）取包含50wt%天然橡胶基体的水性胶乳100kg，向其中加入0.5kg异辛醇聚氧乙烯醚羧酸钠、0.25kg月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、0.35kg肉豆蔻醇醚糖苷高速搅拌至其全部溶解；
（2）将33.8kg醋酸锌溶解于无水乙醇中，然后把无水乙醇的氢氧化钠溶液滴入其中，在常温剧烈搅拌成凝胶体，然后加入1.25kg氮化硼搅拌后待用；
（3）将（2）中制得的氧化锌凝胶分散于（1）中的水性胶乳中，再进行凝絮，得到预分散氧化锌胶块；
（4）将所述预分散氧化锌胶块于密炼机中混炼，并加入1.5kg硅烷偶联剂和0.5kg环烷油，之后经排胶、开炼、压制，获得高分散氧化锌-橡胶母胶。
实施例2
一种高分散氧化锌-橡胶母胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）取包含60wt%丁苯橡胶基体的水性胶乳90kg，向其中加入0.7kg异构十三醇聚氧乙烯醚羧酸钠、0.4kg异构十醇聚氧乙烯醚硫酸铵、0.55kg月桂醇醚糖苷高速搅拌至其全部溶解；
（2）将54.8kg硝酸锌溶解于无水乙醇中，然后把无水乙醇的氢氧化钠溶液滴入其中，在常温剧烈搅拌成凝胶体，然后加入1.35kg碳化硅搅拌后待用；
（3）将（2）中制得的氧化锌凝胶分散于（1）中的水性胶乳中，再进行凝絮，得到预分散氧化锌胶块；
（4）将所述预分散氧化锌胶块于密炼机中混炼，并加入1.8kg山梨酸锌和0.65kg环烷油，之后经排胶、开炼、压制，获得高分散氧化锌-橡胶母胶。
对比例1
取50kg天然橡胶和15kg氧化锌加入到密炼机密炼一段时间后排胶、开炼、压制成氧化锌母胶。
对比例2
取54kg丁苯橡胶和15kg氧化锌加入到密炼机密炼一段时间后排胶、开炼、压制成氧化锌母胶。
为了对比发明效果，取与各实施例、对比例基体胶种一致的橡胶20g，和实施例1、实施例2、对比例1和对比例2母胶20g，在转矩流变仪中混炼5min后，加入一定量炭黑、硫磺、促进剂、硬脂酸、防老剂等，继续混炼5min后排胶。将制得的混炼胶在平板硫化仪中，以160℃×30min的硫化条件制成硫化胶。再按照国家标准GB/T 528-2009测试硫化胶的力学性能，测试结果如表1所示。
表1各个硫化胶的力学性能
从表1可以看出，应用了本发明的高分散氧化锌-橡胶母胶的硫化胶各项力学性能都比传统的氧化锌母胶好很多。在上述对比试验中，除了母胶不同，其他所有试验条件都一致，引起力学性能的巨大差距只能是母胶。正因为本发明所提供母胶氧化锌粒度细、粒径分布窄，且在橡胶基体中分散均匀，在橡胶基体中引起的粒子团聚的微观缺陷极少，硫化胶在受力时抗破坏能力强，所以各项力学性能都好。

Claims (8)

1.一种高分散氧化锌-橡胶母胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）取包含橡胶基体的水性胶乳，将一定比例的醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷均匀溶解于其中后待用；
（2）将无机锌盐溶解于无水乙醇中，然后把无水乙醇的氢氧化钠溶液滴入其中，在常温剧烈搅拌成凝胶体，然后加入一定量的晶体调节剂搅拌后待用；
（3）将（2）中制得的氧化锌凝胶分散于（1）中的水性胶乳中，再进行凝絮，得到预分散氧化锌胶块；
（4）将所述预分散氧化锌胶块于密炼机中混炼，并加入表面改性剂和环烷油，之后经排胶、开炼、压制，获得高分散氧化锌-橡胶母胶。
2.根据权利要求1所述水性胶乳是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述醇醚羧酸盐是异构十三醇聚氧乙烯醚羧酸钠、仲十二醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异辛醇聚氧乙烯醚羧酸钠、异构十二醇聚氧丙烯醚羧酸钠中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵是月桂醇聚氧乙烯醚硫酸铵、异辛醇聚氧乙烯醚硫酸铵和异构十醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述醇醚糖苷是月桂醇醚糖苷和肉豆蔻醇醚糖苷其中一种。
6.根据权利要求1所述醇醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、醇醚糖苷的质量比例为1:0.35-0.55:0.65-0.75。
7.根据权利要求1所述晶体调节剂是氮化硼、石墨、氮化硅、碳化硅、氮化铝、氧化铝中的一种或几种混合。
8.根据权利要求1所述表面改性剂是硬脂酸、山梨酸锌、有机硅、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合。
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