CN110092953B - 一种填料在合成胶液中的精分散方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种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

一种填料在合成胶液中的精分散方法

技术领域

本发明涉及橡胶领域，特别涉及一种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。在国家发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016)》中，将高品质合成橡胶列入新材料产业中的新型功能材料产业，成为国家重点发展的战略性产业。

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 (1)

1.一种旋转剪切装置，其特征在于，所述的旋转剪切装置包括搅拌筒体，入口，出口，搅拌轴，搅拌电机，垂直桨叶，套，阻尼层，第一侧向桨叶，第二侧向桨叶；其中搅拌筒体为圆筒形结构，上方一侧设有胶液入口，下方远离入口的一侧设有出口，搅拌轴设于筒体内，并穿过筒体与电机连接，搅拌轴中段为波浪线形，搅拌轴上套装有套，套上安装有搅拌桨叶，套与搅拌轴之间设有阻尼层，并可绕搅拌轴转动，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45°设置，且第一侧向桨叶和第二侧向桨叶的倾斜角度相反。

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