CN110092953A - 一种新型填料在合成胶液中的精分散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,包括选择异戊橡胶溶液,白炭黑、二氧化硅、金属氧化物,纳米稀土填料等原料,首先将纳米稀土填料分散,随后与其余填料加入橡胶溶液中,采用搅拌剪切的方式进行精分散,本发明取代了研磨式的分散方法,能够在节约工序和降低成本的前提下,取得接近研磨的分散效果,适合工业规模生产的需要。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶领域,特别涉及一种新型填料在合成胶液中的精分散方法。
背景技术
橡胶制品(rubber product)指以天然及合成橡胶为原料生产的各种橡胶制品,包括天然橡胶、异戊橡胶、氢化丁晴胶等,在现代社会各个工业和生活领域得到了广泛应用,已经成为现代社会发展不可缺少的材料。
异戊橡胶是由异戊二烯合成的一种橡胶,结构和性能与天然橡胶近似,其耐水性,电绝缘性超过天然橡胶,主要用于轮胎生产,但其生胶强度、粘着性、加工性能以及硫化胶的抗撕裂强度、耐疲劳性等均有所不足,因此需要添加相应的填料改善其性能。目前炭黑、白炭黑、蒙脱石、累托石等是异戊橡胶中的常用填料,而纳米稀土元素近年来也被应用到橡胶行业中,利用其吸附补强作用,使橡胶分子链强烈地吸附在稀土颗粒的表面上,增加了稀土粒子与橡胶的亲合性,从而提高了橡胶的强度和耐磨性。在橡胶的混炼加工过程中,将填料以均匀分散的方式加入橡胶中以提高其物理机械性能,满足胶制品的使用要求,是其中极为重要的关键技术。由于橡胶生产中所用到的填料种类比较多,且相互之间的相容性和表面活性各不相同,在大规模的工业生产中难以实现快速、高效、均匀地分散,目前主要采用长时间搅拌的方式进行混合和分散,时间长、效果差,给生产带来不利影响,同时还有通过初分散后采用研磨的方式进行精分散的方法,但上述方法在实验室中进行小批量的研究效果尚可,但出于成本或可操作性的考虑,很难将其应用于大规模的工业生产中。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种新型填料在合成胶液中的精分散方法。
本发明完整的技术方案包括:
一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)选择原料组分如下:
异戊橡胶胶液:100-120份;
白炭黑:12~15份,
二氧化硅粉:4~12份,
纳米稀土填料:0.1~0.3份;
金属氧化物:0.5~0.7份;
(2)将纳米稀土填料添加到乙二醇中,并对其进行搅拌20~60min后得到纳米稀土填料混合液。
(3)将纳米稀土填料混合液与其他填料加入异戊橡胶胶液,采用旋转剪切的方式进行精分散,所用的旋转剪切装置包括搅拌筒体,搅拌轴,搅拌电机,垂直桨叶,轴套,第一侧向桨叶,第二侧向桨叶,其中搅拌筒体为圆筒形结构,上方一侧设有填料加入口,搅拌抽设于筒体内,并穿过筒体与电机连接,搅拌轴中段为波浪线形,搅拌轴上安装装有轴套,轴套上安装有搅拌桨叶,轴套可绕搅拌轴转动,搅拌桨叶安装在搅拌轴的各个部分,根据波浪线的形状,搅拌桨叶可以分为垂直桨叶,第一侧向桨叶和第二侧向桨叶,其中垂直桨叶与水平方向垂直,第一侧向桨叶和第二侧向桨叶相对于水平方向倾斜设置,且第一侧向桨叶和第二侧向桨叶的倾斜角度相反。搅拌3~6h后,获得填料精分散后的异戊橡胶胶液。
优选的,步骤(1)中二氧化硅粉的粒度为20~200μm,白炭黑粒度为25~80μm。
优选的,步骤(1)中纳米稀土填料为钕系稀土,粒度为10~200nm。
优选的,步骤(2)中,纳米稀土填料与乙二醇的用量比例关系为1Kg:10L。
优选的,步骤(1)中的金属氧化为为氧化锌或氧化铝粉。
本发明相对于现有技术的改进为:针对各组分之间的分散问题,首先采用有机溶剂使粒度最小、最容易团聚的稀土填料进行分散,防止在初期团聚,随后与其他大粒径的填料一起加入橡胶胶液中,采用整体搅拌和局部剪切的方式进行精分散,与原有的搅拌方式相比,显著降低了分散时间,改善分散效果。与研磨式精分散相比,降低了生产成本和工艺复杂程度,提高了生产效率。选择了合理的橡胶复合填料、粒径和加入量,稀土填料对橡胶性能进行改性,提高耐磨性和强度,白炭黑提高了丁苯橡胶的抗湿滑性、耐磨性和滚动阻力。
附图说明
图1为本发明方法所用的旋转剪切装置的结构示意图。
图2为桨叶结构的局部示意图。
图中,搅拌筒体-1,入口-2,出口-3,搅拌轴-4,搅拌电机-5,垂直桨叶-6,套-7,阻尼层 -8,第一侧向桨叶-9,第二侧向桨叶-10。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1:选择异戊橡胶胶液、50μm的白炭黑、100μm的二氧化硅粉、150nm的纳米氧化钕,100μm的氧化铝粉,各组分的质量比为异戊橡胶胶液:白炭黑:二氧化硅粉:纳米氧化钕:氧化铝=100:12:7:0.3:0.5,随后纳米氧化钕添加到乙二醇中,并对其进行搅拌60min后得到纳米稀土填料混合液,纳米氧化钕与乙二醇的用量比例关系为1Kg:10L。将纳米稀土填料混合液与其他填料加入异戊橡胶胶液,采用旋转剪切的方式进行精分散,所用的旋转剪切装置包括搅拌筒体1,入口2,出口3,搅拌轴4,搅拌电机5,垂直桨叶6,套7,阻尼层 8,第一侧向桨叶9,第二侧向桨叶10。其中搅拌筒体1为圆筒形结构,上方一侧设有胶液入口2,下方远离入口2的一侧设有出口3,搅拌抽4设于筒体内,并穿过筒体与电机5连接,搅拌轴中段为波浪线形,搅拌轴上套装有套7,套7上安装有搅拌桨叶,套7与搅拌轴7之间设有阻尼层8,并可绕搅拌轴7转动,搅拌桨叶安装在搅拌轴的各个部分,根据波浪线的形状,搅拌桨叶可以分为垂直桨叶6,第一侧向桨叶9和第二侧向桨叶10,其中垂直桨叶与水平方向垂直,第一侧向桨叶9和第二侧向桨叶10相对于水平方向倾斜45°设置,且第一侧向桨叶9和第二侧向桨叶10的倾斜角度相反。搅拌3h后,获得填料精分散后的异戊橡胶胶液。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)选择原料组分如下:
异戊橡胶胶液:100-120份;
白炭黑:12~15份,
二氧化硅粉:4~12份,
纳米稀土填料:0.1~0.3份;
金属氧化物:0.5~0.7份;
(2)将纳米稀土填料添加到乙二醇中,并对其进行搅拌20~60min后得到纳米稀土填料混合液。
(3)将纳米稀土填料混合液与其他填料加入异戊橡胶胶液,采用旋转剪切的方式进行精分散,所用的旋转剪切装置包括搅拌筒体,搅拌轴,搅拌电机,垂直桨叶,轴套,第一侧向桨叶,第二侧向桨叶,其中搅拌筒体为圆筒形结构,上方一侧设有填料加入口,搅拌抽设于筒体内,并穿过筒体与电机连接,搅拌轴中段为波浪线形,搅拌轴上安装装有轴套,轴套上安装有搅拌桨叶,轴套可绕搅拌轴转动,搅拌桨叶安装在搅拌轴的各个部分,根据波浪线的形状,搅拌桨叶可以分为垂直桨叶,第一侧向桨叶和第二侧向桨叶,其中垂直桨叶与水平方向垂直,第一侧向桨叶和第二侧向桨叶相对于水平方向倾斜设置,且第一侧向桨叶和第二侧向桨叶的倾斜角度相反。搅拌3~6h后,获得填料精分散后的异戊橡胶胶液。
2.如权利要求1所述的一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,其特征在于,步骤(1)中二氧化硅粉的粒度为20~200μm,白炭黑粒度为25~80μm。
3.如权利要求1-2所述的一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,其特征在于,步骤(1)中纳米稀土填料为钕系稀土,粒度为10~200nm。
4.如权利要求1-3所述的一种新型填料在合成胶液中的精分散方法,其特征在于,步骤(2)中,纳米稀土填料与乙二醇的用量比例关系为1Kg:10L。
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