CN110330698A - 一种用页岩灰改性天然橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用页岩灰改性天然橡胶及其制备方法，涉及一种橡胶及其制备方法，页岩灰改性天然橡胶的重量份组成为：天然橡胶100份、页岩灰0‑70份、白炭黑0‑40份、硬脂酸2份、氧化锌5份、硫黄2份、促进剂1.2份、防老剂1份。页岩灰为未改性页岩灰、磷酸二氢铵改性页岩灰、CTAB改性页岩灰、四乙基溴化铵改性页岩灰、KH560改性页岩灰中的一种。本发明利用页岩灰中含部分有机质，吸油量小，有增塑作用，与橡胶具有优异的结合性的特点，还利用页岩灰的主要成分与白炭黑一致的特点，部分替代或完全替代白炭黑，不仅增加了经济效益，减少原材料的投入成本，还可减少了环境污染，使油页岩提油后的废弃物变废为宝，因此具有很高的实用价值。

Description

一种用页岩灰改性天然橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶及其制备方法，特别是涉及一种用页岩灰改性天然橡胶及制备方法。
背景技术
油页岩的工业开发利用主要有两种途径,即提炼页岩油、煤气以及直接燃烧产蒸汽发电。
油页岩的最大使用潜力是提炼页岩油，页岩灰是油页岩在转化利用过程中所产生的一种附属固体废料，主要包括干馏提油后半焦、燃烧剩余灰渣等，其主要矿物成分为硅铝酸盐，其次为碳等有机质，属煤系高岭岩系列。
由于在干馏或燃烧过程中，去除了页岩灰中的挥发分、碳质或其它有机酸等，形成多孔结构，具有很好的活性，因而用途非常广泛。所以充分合理利用页岩灰，既能变废为宝，产生较好的经济效益，又可以达到环境保护的目的。页岩灰中氧化铝和二氧化硅含量较高，可以通过酸碱法制备成附加值高的产品，进一步开拓页岩灰利用途径。由其干馏半焦制得的白炭黑含有约30%的二氧化硅晶体，经分离得到了较低结晶度的白炭黑，这就为油页岩干馏半焦生产白炭黑实现工业化奠定了基础，不仅解决了工业废料的堆积问题，还提供了一种低成本的白炭黑生产方法，实现了资源的综合利用，具有良好的经济、环保和社会效益。
页岩灰的组成可见下表：
表1.1 辽宁抚顺页岩灰矿物组成
表1.2 辽宁抚顺页岩灰化学成分
我国作为油页岩丰富的国家，低含油率的油页岩占了绝大多数，如果按照页岩油提取率达到80%计算，一座每年生产1万吨页岩油的干馏厂，将对应产生近24万吨页岩灰。页岩灰的排放，占地的同时又污染环境，从而处理制油后的残渣也就成为了一项紧迫的任务，目前还没有切实有效的利用方法。面对日益加剧的能源供需矛盾和高涨的国际石油价格，作为常规油气资源的重要补充，油页岩资源的开发利用展示出了诱人前景。但由于油页岩中大部分为无机矿物质，利用后也带来了许多环境问题，页岩灰是油页岩经干馏或燃烧后剩下的物质，我国对页岩灰的利用率较低，除了少部分做填料，大多数的废渣丢弃堆置，不仅占用了大量的土地，还因其含有大量毒性或潜在毒性物质造成了严重的生态环境污染，对废渣本身而言也是资源浪费。
由于油页岩中大部分为无机矿物质，利用后也带来了许多环境问题，页岩灰是油页岩经干馏或燃烧后剩下的物质，我国对页岩灰的利用率较低，除了少部分做填料，大多数的废渣丢弃堆置，不仅占用了大量的土地，还因其含有大量毒性或潜在毒性物质造成了严重的生态环境污染，对废渣本身而言也是资源浪费。本发明提出了一种新的页岩灰的利用方法，即将其添加到天然橡胶产品中，利用页岩灰中含部分有机质，吸油量小，可起增塑作用，能够与聚合物具有优异的结合性，主要成分与白炭黑一致，因此以页岩灰及改性页岩灰来部分或全部替代白炭黑，对页岩灰加以适当的利用，不仅增加经济效益，还可减少了环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用页岩灰改性天然橡胶及其制备方法，本发明用页岩灰改性天然橡胶。页岩灰中含部分有机质，吸油量小，可起增塑作用，与聚合物具有优异的结合性。此外，页岩灰的主要成分与白炭黑一致，因此，可部分替代或完全替代白炭黑，不仅可以增加经济效益，减少原材料的投入成本，还可减少了环境污染，使油页岩提油后的废弃物变废为宝。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用页岩灰改性天然橡胶，所述橡胶原料为以下重量份组分组成：
天然橡胶 100份；
页岩灰 0-70份；
白炭黑 0-40份；
硬脂酸 2份；
氧化锌 5份；
硫黄 2份；
促进剂 1.2份；
防老剂 1份。
所述的一种页岩灰改性天然橡胶，所述页岩灰为粒径为200目、300目、400目中的一种。
所述的一种页岩灰改性天然橡胶，所述页岩灰为未改性页岩灰、磷酸二氢铵改性页岩灰、CTAB改性页岩灰、四乙基溴化铵改性页岩灰、KH560改性页岩灰中的一种。
所述的一种页岩灰改性天然橡胶，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ、促进剂DM中的一种或几种。
所述的一种页岩灰改性天然橡胶，所述防老剂为防老剂4010Na、防老剂A、防老剂264中的一种或几种。
一种用页岩灰改性天然橡胶的制备方法，所述方法包括以下制备步骤：
（1）将提油后的油页岩灰渣（页岩灰）粉碎至200目、300目、400目；
（2）页岩灰的表面改性：分别用1%的磷酸二氢铵、CTAB、四乙基溴化铵、KH560改性页岩灰，制备磷酸二氢铵改性页岩灰、CTAB改性页岩灰、四乙基溴化铵改性页岩灰、KH560改性页岩灰改性；
（3）将天然橡胶100份、页岩灰0-70份、白炭黑0-40份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂1.2份、防老剂1份在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（4）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
本发明的优点与效果是：
本发明油页岩资源的开发利用展示出了诱人前景。由于油页岩中大部分为无机矿物质，利用后也带来了许多环境问题，页岩灰是油页岩经干馏或燃烧后剩下的物质，我国对页岩灰的利用率较低，大多数的废渣丢弃堆置，不仅占用了大量的土地，还因其含有大量毒性或潜在毒性物质造成了严重的生态环境污染，对废渣本身而言也是资源浪费。本发明用页岩灰改性天然橡胶及其方法，利用页岩灰中含部分有机质，吸油量小，有增塑作用，与橡胶具有优异的结合性的特点，还利用页岩灰的主要成分与白炭黑一致的特点，部分替代或完全替代白炭黑，不仅增加了经济效益，减少原材料的投入成本，还可减少了环境污染，使油页岩提油后的废弃物变废为宝，因此具有很高的实用价值。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
（1）将天然橡胶100份、白炭黑40份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂CZ 1份、促进剂TMTD 0.2份、防老剂4010Na1份，在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（2）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
测试样品的机械性能如下：
拉伸强度（MPa）：16.3
断裂伸长率（%）：615
邵氏硬度（A型）：43
实施例2
（1）将提油后的油页岩灰渣（页岩灰）粉碎至400目；
（2）将天然橡胶100份、400目页岩灰40份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂CZ1份、促进剂TMTD 0.2份、防老剂4010Na1份，在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（3）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
测试样品的机械性能如下：
拉伸强度（MPa）：17.4
断裂伸长率（%）：691
邵氏硬度（A型）：40
实施例3
（1）将提油后的油页岩灰渣（页岩灰）粉碎至300目；
（2）将天然橡胶100份、300目页岩灰20份、白炭黑20份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂CZ 1份、促进剂TMTD 0.2份、防老剂4010Na1份，在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（3）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
测试样品的机械性能如下：
拉伸强度（MPa）：20.9
断裂伸长率（%）：663
邵氏硬度（A型）：42
实施例4
（1）将提油后的油页岩灰渣（页岩灰）粉碎至300目；
（2）页岩灰的表面改性：用1%的CTAB改性300目页岩灰，制备CTAB改性页岩灰；
（3）将天然橡胶100份、CTAB改性页岩灰40份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂CZ 1份、促进剂DM 0.2份、防老剂A 1份，在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（3）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
测试样品的机械性能如下：
拉伸强度（MPa）：19.4
断裂伸长率（%）：728
邵氏硬度（A型）：41。

Claims (6)

1.一种用页岩灰改性天然橡胶，其特征在于，所述橡胶原料为以下重量份组分组成：
天然橡胶 100份；
页岩灰 0-70份；
白炭黑 0-40份；
硬脂酸 2份；
氧化锌 5份；
硫黄 2份；
促进剂 1.2份；
防老剂 1份。
2.根据权利要求1所述的一种页岩灰改性天然橡胶，其特征在于，所述页岩灰为粒径为200目、300目、400目中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种页岩灰改性天然橡胶，其特征在于，所述页岩灰为未改性页岩灰、磷酸二氢铵改性页岩灰、CTAB改性页岩灰、四乙基溴化铵改性页岩灰、KH560改性页岩灰中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种页岩灰改性天然橡胶，其特征在于，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂CZ、促进剂DM中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种页岩灰改性天然橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010Na、防老剂A、防老剂264中的一种或几种。
6.一种用页岩灰改性天然橡胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：
（1）将提油后的油页岩灰渣（页岩灰）粉碎至200目、300目、400目；
（2）页岩灰的表面改性：分别用1%的磷酸二氢铵、CTAB、四乙基溴化铵、KH560改性页岩灰，制备磷酸二氢铵改性页岩灰、CTAB改性页岩灰、四乙基溴化铵改性页岩灰、KH560改性页岩灰改性；
（3）将天然橡胶100份、页岩灰0-70份、白炭黑0-40份、硬脂酸 2份、氧化锌5、份硫黄2份、促进剂1.2份、防老剂1份在开炼机上混炼10-20分钟下片；
（4）混炼后的胶料在平板硫化仪中成型。
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