CN110105635A - 一种白炭黑母胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种白炭黑母胶及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种白炭黑母胶及其制备方法与应用。所述的白炭黑母胶是以湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂为原料开炼得到，所述的中料由氧化锌、硬脂酸、PEG‑4000和防老剂4020组成；所述的粉料为轻质碳酸钙；所述的促进剂由促进剂CZ、促进剂D和硫磺组成。所述的制备方法是将配方配比的各原料混合均匀后塑练6次得到目标物白炭黑母胶。所述的应用为所述的白炭黑母胶在制备红内胎中的应用。本发明所述的白炭黑母胶在红内胎中能全面推广应用，补强效果，特别是撕裂强度较好，并且滤胶、挤出更容易；本发明所述的白炭黑母胶吸湿性低，便于运输和存储，且符合清洁节能环保的要求，具有较好发展前景。

Description

一种白炭黑母胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于橡胶深加工技术领域，具体涉及一种白炭黑母胶及其制备方法与应用。
背景技术
白炭黑分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑，广泛应用于轮胎、胶带、胶管、胶鞋、电线电缆等橡胶制品中，白炭黑与硅烷偶联剂并用于在透明和彩色橡胶制品中更有其优势。随着人们环境意识的增强、轮胎工业的发展及白炭黑品质的不断提高，其应用范围还将进一步扩大。但由于白炭黑在储存上的吸湿，在橡胶胶料加工过程中的飞扬、分散困难等问题，限制了其扩大使用范围，随着湿法混炼白炭黑工艺的突破，白炭黑的不足之处得到改善。天然橡胶/白炭黑干法混炼的一个主要障碍是两者的表面极性相差太大。混炼过程中，除了极性外，天然橡胶极高的粘度和白炭黑的巨大的表面积都是均匀混炼的壁垒。两者往往无法分散均匀，或者说它依赖于白炭黑本身的分散性能，这限制了白炭黑在橡胶中的应用，因此开发一种能解决上述技术难题的产品是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种白炭黑母胶；第二目的在于提供所述的白炭黑母胶的制备方法；第三目的在于提供所述的白炭黑母胶的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的白炭黑母胶是以湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂为原料开炼得到，所述的中料由氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020组成；所述的粉料为轻质碳酸钙；所述的促进剂由促进剂CZ、促进剂D和硫磺组成。
本发明的第二目的是这样实现的，是将配方配比的各原料混合均匀后塑练6次得到目标物白炭黑母胶。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的白炭黑母胶在制备红内胎中的应用。
本发明是将干法混炼配方中的白炭黑剔除，利用湿法混炼的白炭黑母胶替代干法混炼的部分天然橡胶，再与中料、促进剂、防老剂、粉料等并炼，降低能耗、减少白炭黑对环境的影响，使白炭黑混炼的分散性有效改善，解决了白炭黑混炼分散的难题，与传统的干法相比使白炭黑在胶料中具有卓越的分散性，使硫化胶的应力-应变、弹性、生热、耐切割、耐屈挠等物理机械性能都比干法混炼胶有不同程度的改善和提高。
本发明所述的白炭黑母胶在红内胎中能全面推广应用，补强效果，特别是撕裂强度较好，并且滤胶、挤出更容易；本发明所述的白炭黑母胶吸湿性低，便于运输和存储，且符合清洁节能环保的要求，具有较好发展前景。
附图说明
图1为本发明塑练次数的增加门尼粘度变化示意图；
图2为本发明所述的白炭黑母胶在停放2~112小时门尼值变化示意图；
图3为硫化仪检测结果示意图；
图4为门尼粘度值检测结果示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的白炭黑母胶是以湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂为原料开炼得到，所述的中料由氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020组成；所述的粉料为轻质碳酸钙；所述的促进剂由促进剂CZ、促进剂D和硫磺组成。
所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为（50~150）：（75~180）：（8~15）：（25~45）：（3~10）。
所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为（70~120）：（90~160）：（10~15）：（30~40）：（4~6）。
所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为100：135：12.5：35：5。
所述的氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020的质量配比为（4~6）：（1~3）：（3~4）：（1~3）。
所述的氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020的质量配比为5：2：3.5：2。
所述的促进剂CZ、促进剂D和硫磺得质量配比为（1~3）：（0.5~1.5）：（1~3）。
所述的促进剂CZ、促进剂D和硫磺得质量配比为2：1：2。
本发明所述的白炭黑母胶的制备方法是将配方配比的各原料混合均匀后塑练6次得到目标物白炭黑母胶。
本发明所述的白炭黑母胶的应用为所述的白炭黑母胶在制备红内胎中的应用。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
1、主要原材料 ：
NR/silica湿法混炼白炭黑母胶（白炭黑含量26%）和标2#胶（云南农垦）、白炭黑（株洲兴隆新材料股份有限公司）、氧化锌（云南化工冶金研究所股份有限公司）、促进剂（河南省开仑化工有限责任公司）、硫磺（州毕节明圆磺粉加工厂）。
2、主要设备和仪器
55N捏炼机大连橡胶机械厂生产，6吋开炼机，高铁GT-U60电子拉力机，平板硫化机(XLB-25T)上海第一橡胶机械厂生产，硫化仪(MR-C3)和门尼粘度仪(MV-C3)北京环峰化工机械实验生产。
3、试样制备
湿法白炭黑母胶塑炼过程记录
注：
a、 辊温采用接触式测温仪测量，探头与辊筒接触测量时有摩擦生热的问题，数值仅供参考；
b、胶温采用红外线测温仪测量；
3.2、门尼粘度值检测对比：
2.2、检测条件：ML(1+4)100℃、试样规格：30g/个、试样停放时间：2小时。
3、检测数据统计对比分析：
3.1、湿法白炭黑黑母胶：
3.1.1、随着塑炼次数的增加门尼粘度值变化情况见图1和下表：
3.1.2、、塑炼6次后停放2-112小时门尼值变化情况见图2和下表：
3.3、分析：
从相关检测数据可以看出：
湿法白炭黑母胶初始门尼值（MI值）高于（超过200）比景洪标2#天然胶高143.93％，同样塑炼薄通6次后白炭黑母胶门尼值（Me值）高于景洪标2#塑炼胶27.34％，但塑炼效果明显，降低了32.6%；
随着试样停放时间的增加湿法白炭黑母胶和景洪标2#天然胶的初始门尼（MI值）随着增大，但门尼值（Me值）波动在4度以内，反弹不明显。
4、性能检测：
4.1、检测配方
4.2、1#配方生产工艺
4.3、2#配方生产执行工艺：
注：均采用6吋开炼机小配合开炼生产；辊温测量均采用接触式测温仪测量；胶温采用红外线测温仪测量。
从以上数据可以看出：采用湿法白炭黑母胶替代原干法混炼，操作简便，工艺时间大幅度缩短（缩短156.25％）。
4.4、相关物性检测数据统计对比：
4.4.1、硫化仪检测结果见图3和下表：
注：试样停放2小时；检测温度：162℃；检测时间：10分钟，
4.4.2、门尼粘度值检测结果见图4和下表：
注：试样停放6小时；
4.4.3、物性检测结果统计对比：
试片硫化条件：试样停放时间20小时；硫化温度：162℃；硫化时间：2.5/3.0/4.0分；硫化压力：16T。
4.3.1、1#配方检测结果统计：
4.3.2、2#配方检测结果统计：
注：试片停放30小时后裁样检测；在试片硫化中弹性试片硫化3分钟不熟，采用硫化4分钟检测。
4.3.3、同等硫化时间2#配方与1#配方检测结果（平均值）对比：
从以上数据可以看出：在同等条件（硫化时间、温度、压力、胶样停放时间等）下检测的结果2#配方性能均优于1#配方。
5、吸湿性验证：
纳米白炭黑母胶吸附性验证情况：纳米白炭黑母胶开包停放，再次称重验证，数据如下：
结果分析：24小时内随着停放时间的延长，重量随着增重，24小时后重量无变化。
结论：湿法白炭黑母胶开包24小时内有一定的吸附性，24小时后吸附性不明显。
6、湿法白炭黑母胶在红内配方中应用情况：
配方的不同之处：
半成品性能检测：
注：硬度、比重为本公司实验室检测；其余项由本公司硫化试片移交昆明橡胶研究所检测，(撕裂试样为直角形试样)。
结果分析：
a、18S2配方与1806配方相比，拉升强度高57.23％；伸长率下降24.60％；300％定伸增高288.16％；撕裂高90.54％；弹性高1.85％；比重低13.39％；硬度高16.67％。
b、18S3配方与1806配方相比， 拉升强度高8.04％；伸长率下降46.24％；300％定伸增高232.46％；撕裂高44.36％；弹性低8.00％；比重低1.41％；硬度高22.92％。
成品性能检测：
注：重量为本公司称量，其余项由本公司制样移交昆明橡胶研究所检测（撕裂试样为新月形试样）。
结果分析：
18S2配方与1806配方相比，硬度高13.73％；拉升强度高99.17％；伸长率低6.77％；300％定伸高196.77％；撕裂高121.39％；接头强力高41.94％；气咀拔出强力高11.78％。
18S3配方与1806配方相比，硬度高23.53％；拉升强度高29.75％；伸长率低21.59％；300％定伸高158.06％；撕裂高56.26％；接头强力高18.55％。
现场跟踪硫化8小时，未出现粘模情况。

Claims (10)

1.一种白炭黑母胶，其特征在于所述的白炭黑母胶是以湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂为原料开炼得到，所述的中料由氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020组成；所述的粉料为轻质碳酸钙；所述的促进剂由促进剂CZ、促进剂D和硫磺组成。
2.根据权利要求1所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为（50~150）：（75~180）：（8~15）：（25~45）：（3~10）。
3.根据权利要求1或2所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为（70~120）：（90~160）：（10~15）：（30~40）：（4~6）。
4.根据权利要求1或2所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的湿法白炭黑母胶、天然橡胶标二、中料、粉料和促进剂的质量配比为100：135：12.5：35：5。
5.根据权利要求1所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020的质量配比为（4~6）：（1~3）：（3~4）：（1~3）。
6.根据权利要求1或5所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的氧化锌、硬脂酸、PEG-4000和防老剂4020的质量配比为5：2：3.5：2。
7.根据权利要求1所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的促进剂CZ、促进剂D和硫磺得质量配比为（1~3）：（0.5~1.5）：（1~3）。
8.根据权利要求1或7所述的白炭黑母胶，其特征在于所述的促进剂CZ、促进剂D和硫磺得质量配比为2：1：2。
9.一种权利要求1~8任一所述的白炭黑母胶的制备方法，其特征在于是将配方配比的各原料混合均匀后塑练6次得到目标物白炭黑母胶。
10.一种权利要求1~8任一所述的白炭黑母胶的应用，其特征在于所述的白炭黑母胶在制备红内胎中的应用。
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