CN111234319B - 一种高密度聚合物调节剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了橡胶制品技术领域中的一种高密度聚合物调节剂，原料的重量份数为硅微粉0.8～0.9份、炭粉0.1～0.2份，其中硅微粉为石英砂生产过程中的烟囱灰，炭粉为烟煤加工的焦炭粉，其中硅微粉中二氧化硅的含量≥90％，粒径≤0.1mm，炭粉中碳的含量≥80％，粒径≤0.2mm。本申请使用硅微粉、炭粉和粉煤灰或者沸石作为复合材料，通过材料上的优势互补，再通过改性技术、粉磨等方法提高产品的性能，可以完全或者部分替代炭黑，该高密度聚合物调节剂具有的补强性能优于炭黑。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶生产技术领域，具体而言，涉及一种高密度聚合物调节剂及其制备方法。
背景技术
橡胶作为广泛应用的聚合物材料，其在制备加工过程中需要大量使用填料以改善其力学性能、加工性能和填充增容。目前常用的橡胶填料主要包括炭黑、白炭黑等，但是炭黑与白炭黑的生产不仅工艺繁杂，而且需要消耗大量能源和资源，导致成本较高。而随着橡胶的大量使用及其消费量的不断增加，填料的需求量也随之增加，因此现有技术急需找到一种利用工业废弃物生产橡胶填料，以减少消耗大量资源和能源，且成本较高的问题。
发明内容
本发明针对现有技术在制备橡胶制品添加的填料成本较高的问题，提供一种利用废弃物制备的高密度聚合物调节剂，用来替代炭黑和白炭黑作为橡胶制品的填料使用，将该填料添加到橡胶中，使橡胶制品的强度性能得到显著提高。
本发明提供的是一种高密度聚合物调节剂，原料的重量份数为硅微粉0.8～0.9份、炭粉0.1～0.2份，其中硅微粉为石英砂生产过程中的烟囱灰，炭粉为烟煤加工的焦炭粉，其中硅微粉中二氧化硅的含量≥90％，粒径≤0.1mm，炭粉中碳的含量≥80％，粒径≤0.2mm。
优选一，所述原料中还包括有粉煤灰，所述原料的重量比为硅微粉：炭粉：粉煤灰＝0.6：0.2:0.2，其中粉煤灰中三氧化二铁的含量≤5％，粒径≤30μm。
优选二，所述原料中还包括有沸石，所述原料的重量比为硅微粉：炭粉：粉煤灰：沸石＝0.5：0.2:0.2：0.1。
优选三，所述炭粉替换成粉煤灰，所述原料的重量比为硅微粉：粉煤灰＝0.5：0.5。
进一步的，还包括有反应助剂，所述反应助剂包括三乙醇胺、硫酸钠和高级硬脂酸。
本发明还提供了高密度聚合物调节剂的制备方法，在具体制备的过程中，包括以下步骤：
步骤一、按上述比例将原料计量后混合得到混合物，将混合物置于含有质量分数为0.05～0.2％的三乙醇胺的水溶液中，并放于搅拌器中，用高于1000r/min的速度高速搅拌10min，之后加入质量分数为2％的硫酸钠继续搅拌10min，制成浆液；
步骤二、用研磨机研磨上述浆液，使浆液中的颗粒粒径≤10μm，将研磨后的浆液置于反应釜中，将浆液温度升至90℃后立即添加浆液固含量1％的高级硬脂酸，用高于1000r/min的转速高速搅拌10min，之后逐渐降低转速，转速不低于500r/min，待液温低于55℃后停止搅拌，将反应釜内的液体转至压滤储罐内存放；
步骤三，将反应液压滤干燥后得到高密度聚合物调节剂。
其中，所述研磨机为卧盘式砂磨机。
进一步，转速最高为1600r/min，转速最低为500r/min。
本发明的工作原理及有益效果：本发明使用硅微粉、炭粉和粉煤灰或者沸石作为复合材料，通过材料上的优势互补，再通过改性技术、粉磨等方法提高产品的性能，可以完全或者部分替代炭黑，该高密度聚合物调节剂具有的补强性能优于炭黑。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1，一种高密度聚合物调节剂的制备方法，其中原料的重量份数为硅微粉0.8～0.9份、焦炭粉0.1～0.2份，其中硅微粉为烟囱灰，其中硅微粉中二氧化硅的含量≥90％，粒径≤0.1mm，焦炭粉中碳的含量≥80％，粒径≤0.2mm；还包含有反应助剂，反应助剂包括三乙醇胺、硫酸钠和高级硬脂酸。
具体制备时，包括以下步骤：步骤一、按上述比例将原料计量后混合得到混合物，将混合物置于含有0.05～0.2％的三乙醇胺的水溶液中，并放于搅拌器中，用高于1000r/min的速度高速搅拌10min，之后加入2％的硫酸钠继续搅拌10min，制成浆液；
步骤二、用卧盘式砂磨机研磨上述浆液，使浆液中的颗粒粒径≤10μm，将研磨后的浆液置于反应釜中，将浆液温度升至90℃后立即添加高级硬脂酸，用高于1000r/min的转速高速搅拌10min，之后逐渐降低转速，最低转速不低于500r/min，待液温低于55℃后停止搅拌，将反应液转至压滤储罐内存放；
步骤三，将反应液压滤干燥后得到高密度聚合物调节剂。
实施例2与实施例1的区别仅在于原料的改变，原料中还包括有粉煤灰，原料的重量比为硅微粉：焦炭粉：粉煤灰＝0.6：0.2:0.2，其中粉煤灰中三氧化二铁的含量≤5％，粒径≤30μm。
实施例3与实施例1的区别仅在于原料的改变，原料中还包括有沸石，所述原料的重量比为硅微粉：焦炭粉：粉煤灰：沸石＝0.5：0.2:0.2：0.1。
实施例4与实施例1的区别仅在于原料的改变，焦炭粉替换成粉煤灰，原料的重量比为硅微粉：粉煤灰＝0.5：0.5。
性能验证：
以下是四种调节剂加工的不同品种橡胶的配方以及检测数据
实验1：应用于密封制品橡胶配方：(实施例1)
其中，BNBR是指丁腈橡胶。
实验2：应用于密封件配方：(实施例2)
其中，EPDM是指三元乙丙橡胶。
实验3：应用于输送带配方：(实施例3)
其中，NR是指天然橡胶，SBR是指丁苯橡胶。
实验4：应用于特殊性能输送带覆盖胶配方：(实施例4)
其中，NR是指天然橡胶。
检测数据：
实施例1的密封制品橡胶的参数对比：
实施例2的密封件的参数对比：
实施例3的输送带的参数对比：
实施例4的特殊性能输送带覆盖胶的参数对比：
其中ML代表低门尼值，MH代表高门尼值，是检测橡胶混练过程中流动性好坏的粘度值。
上述检测仪器均由常用的检测仪器检测，这里就不在赘述。
综合上述分析，检测数据中的序号1(100％定伸应力)、2(拉伸强度)、4(撕裂强度)代表补强的性能参数，其他为常规数据，由上述四个检测表格上的数据可以看出，再添加了本发明的调节剂后，各橡胶制品的补强性能都得到明显的提高。
Claims (8)
1.一种高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：原料的重量份数为硅微粉0.8~0.9份、炭粉0.1~0.2份，其中硅微粉为石英砂生产过程中的烟囱灰，炭粉为烟煤加工的焦炭粉，其中硅微粉中二氧化硅的含量≥90%，粒径≤0.1mm，炭粉中碳的含量≥80%，粒径≤0.2mm；具体制备的时候，包括以下步骤：
步骤一、按上述比例将原料计量后混合得到混合物，将混合物置于含有质量分数为0.05~0.2%的三乙醇胺的水溶液中，并放于搅拌器中，用高于1000r/min的速度高速搅拌10min，之后加入质量分数为2%的硫酸钠继续搅拌10min，制成浆液；
步骤二、用研磨机研磨上述浆液，使浆液中的颗粒粒径≤10μm，将研磨后的浆液置于反应釜中，将浆液温度升至90℃后立即添加浆液固含量1%的高级硬脂酸，用高于1000r/min的转速高速搅拌10min，之后逐渐降低转速，转速不低于500r/min，待液温低于55℃后停止搅拌，将反应釜内的液体转至压滤储罐内存放；
步骤三，将反应液压滤干燥后得到高密度聚合物调节剂。
2.根据权利要求1所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：所述研磨机为卧盘式砂磨机。
3.根据权利要求2所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：转速最高为1500 r/min，转速最低为500 r/min。
4.根据权利要求1~3任一所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：所述原料中还包括有粉煤灰，所述原料的重量比为硅微粉：炭粉：粉煤灰=0.6：0.2:0.2，其中粉煤灰中三氧化二铁的含量≤5%，粒径≤30μm。
5.根据权利要求4所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：所述原料中还包括有沸石，所述原料的重量比为硅微粉：炭粉：粉煤灰：沸石=0.5：0.2:0.2：0.1。
6.根据权利要求5所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：将所述炭粉替换成粉煤灰，所述原料的重量比为硅微粉：粉煤灰=0.5：0.5。
7.根据权利要求6所述的高密度聚合物调节剂的制备方法，其特征在于：原料还包括有反应助剂，所述反应助剂包括三乙醇胺、硫酸钠和高级硬脂酸。
8.根据权利要求5~7任一所述方法制备的高密度聚合物调节剂。
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| "新型填料与炭黑、白炭黑的杂化改性及在橡胶中的应用";解佳楠;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20191115;第57-58/66页 * |
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Address after: 563000 Shenxi Industrial Park, Honghuagang District, Zunyi City, Guizhou Province Patentee after: Zunyi Juyuan New Material Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 563000 Shenxi Industrial Park, Honghuagang District, Zunyi City, Guizhou Province Patentee before: ZUNYI JUYUAN BUILDING MATERIAL Co.,Ltd. Country or region before: China |
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