CN111690174A - 一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机硅的技术领域，具体公开了一种改性白炭黑，改性白炭黑包括粉煤灰10份‑16份；碳酸钠28份‑45份；对甲苯磺酸31份‑48份；二甲基二甲氧基硅烷1.3份‑2.4份；正辛醇52份‑81份；乙醇24份‑36份；水58份‑74份；其制备方法为：将粉煤灰与碳酸钠反应，随后加对甲苯磺酸酸浸；加入二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇改性，即得改性白炭黑。还公开了一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，包括甲基乙烯基硅橡胶100份；改性白炭黑10份‑90份；其制备方法为：将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机混合成团。本发明生产的硅橡胶不添加结构控制剂，可以显著提高回弹性和加工性能。

Description

一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机硅的技术领域，更具体地说，它涉及一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶及其制备方法。
背景技术
硅橡胶在胶辊行业中有着广泛的应用，结构化控制剂主要是含羟基、甲氧基、乙氧基类的硅油或二苯基硅二醇等，其作用是缩短捏合成型时间，处理填料白炭黑中的羟基，延长硅橡胶的储存时间和改善硅橡胶的加工性，避免胶料出现结构化，是硅橡胶配方中必不可少的成分。
相关技术，如中国发明专利申请公开号CN102070905B公开了一种复合硅橡胶及其制备方法，其中复合硅橡胶是由以下重量份数的组分组成：低乙烯基含量甲基乙烯基硅橡胶95-99.5份，高乙烯基含量甲基乙烯基硅橡胶0.5-5份，补强剂30-55份，结构控制剂2-6份，硫化剂0.5-1份；其中低乙烯基含量甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.05-0.18％；高乙烯基含量甲基乙烯基硅橡胶的乙烯基含量为0.5-3％；补强剂是由50-100wt％的沉淀白炭黑和0-50wt％的气相白炭黑组成。采用两种不同乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶，以沉淀白炭黑替代气相白炭黑，在保证了硅橡胶强度基本不变的前提下，大大降低了硅橡胶的压缩永久变形量。
针对上述相关技术的特征，该白炭黑表面含有大量亲水性的羟基集团，应用在硅橡胶制作时需要与结构控制剂一起反应，以减少白炭黑表面羟基数量，从而提高白炭黑与硅橡胶的结合效果。在胶辊行业中的实践中证明，结构化控制剂会影响硅橡胶制品的回弹性，同时对胶辊的打磨和胶辊与铁芯的粘结性有不利的影响，使硅橡胶生产的胶辊在回弹性、操作性能等方面还存在不足之处，有较高的提升空间。
发明内容
针对现有技术存在的回弹性和操作性不足的问题，本发明的第一个目的在于提供一种改性白炭黑，利用该改性白炭黑生产的硅橡胶具有高回弹性和操作性的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种改性白炭黑的制作方法，所述制备方法具有节约资源，减少成本的优点。
本发明的第三个目的在于提供一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，所述硅橡胶不需添加结构化控制剂，提高硅橡胶的回弹性和加工性能。
本发明的第四个目的在于提供一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制作方法，所述制备方法具有步骤简单的优点。
为实现上述第一个发明目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性白炭黑，所述改性白炭黑由包含以下重量份的原料制成：
粉煤灰：10份-16份；
碳酸钠：28份-45份；
对甲苯磺酸：31份-48份；
二甲基二甲氧基硅烷：1.3份-2.4份；
正辛醇：52份-81份；
乙醇：24份-36份；
水：58份-74份；
其中，所述粉煤灰的目数为90目-120目。
通过采用上述技术方案，由于白炭黑表面存在大量的亲水羟基，在有机相中难以分散，利用二甲基二甲氧基硅烷与白炭黑表面的羟基结合，预先进行活化，同时减少羟基数量，达到疏水的效果，随后利用正辛醇对白炭黑的表面接枝高分子基团，使改性后的白炭黑具有疏水亲油的性能，改善白炭黑在硅橡胶有机相中的湿润和分散效果，提高其与甲基乙烯基硅橡胶的结合能力，从而提高硅橡胶的硫化效率和回弹性。
为实现上述第二个发明目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性白炭黑的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将粉煤灰与碳酸钠混合均匀后，经1300℃-1600℃高温熔融1h-1.5h，加80％质量分数的水萃取浸溶，过滤、浓缩，即可得到白炭黑半成品；
S2、将上述白炭黑半成品加入20％质量分数的水溶解，加入对甲苯磺酸酸浸5h-9h，控制体系温度在28℃-35℃，随后升温至50℃-80℃，调节PH值为5-7，熟化20min-30min，即得悬浮液；
S3、在上述悬浮液中加入二甲基二甲氧基硅烷和乙醇，超声分散20min-30min后，升温至100℃-120℃，搅拌反应8h-12h，随后加入正辛醇，回流分水4h-5h，冷却、过滤、洗涤、干燥，即得改性白炭黑。
通过采用上述技术方案，依次加入碳酸钠纯碱和对甲苯磺酸与粉煤灰相互反应，从而合成白炭黑半成品，在白炭黑半成品合成的悬浮液中同时加入二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇改性剂，对白炭黑进行改性，可以节约对甲苯磺酸的用量，工艺简单，有利于降低产品的成本。
为实现上述第三个发明目的，本发明提供了如下技术方案：
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，所述胶辊用硅橡胶由包含以下重量份的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶：100份；
改性白炭黑：10份-90份；
其中，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶的摩尔质量为30W-60W，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为0.03％-5％。
通过采用上述技术方案，利用改性白炭黑取代普通白碳黑和羟基封端聚硅氧烷，可以显著提高硅橡胶的回弹性以及放置100天以后的加工性，该改性白炭黑依次利用二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇进行改性，可以减少白炭黑分子表面的羟基量，使白炭黑具有疏水亲油的性能，提高其与甲基乙烯基硅橡胶之间偶联键的形成，从而提高硫化效率和回弹性。
进一步地，所述硅橡胶还包含有脱模剂，所述脱模剂的重量份数为0.01份-0.5份。
通过采用上述技术方案，硅橡胶中加入脱模剂，脱模剂具有润湿、润滑作用，使硅橡胶不易分解和磨损，从而提高硅橡胶的抗拉强度，脱模剂可以迁移到硅橡胶的外表面，减缓硅胶材料在模腔的流动速率，减少成型周期时间，使硅橡胶易于成型和脱模，改善硅橡胶加工时的脱模效果。
进一步地，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸锌。
通过采用上述技术方案，硬脂酸锌具有润滑和软化的效果，其性能相比于其他类的脱模剂较稳定，与硅橡胶原料中其他组分的结合效果较好，不影响改性白炭黑的性能，使硅橡胶的回弹性、拉伸强度和撕裂强度达到最优。
进一步地，所述硅橡胶还包含有耐热剂，所述耐热剂的重量份数为0.5份-5份。
通过采用上述技术方案，硅橡胶中添加耐热剂可以提高撕裂强度，耐热剂可以帮助硅橡胶产品保持尺寸稳定性和较低的热收缩率，提高硅橡胶的耐热性能。
进一步地，所述耐热剂由纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为2：1：3的比例混合而成。
通过采用上述技术方案，耐热剂采用纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为2：1：3的比例混合而成，普遍为稀土纳米材料，表面活性高、纳米粒子尺寸小等特征，可以渗入高分子链当中，增强分子间的稳定性；同时稀土元素对硅分子具有特殊的络合效应，能够增加硅橡胶材料的交联密度和分子链之间的连接稳定性，从而提高硅橡胶的撕裂强度。
进一步地，所述硅橡胶还包含有三乙醇胺硼酸酯，所述三乙醇胺硼酸酯的重量份数为0.7份-1.4份。
通过采用上述技术方案，三乙醇胺硼酸酯不影响硅橡胶其他组分的性能，使拉伸强度、硬度和回弹性保持最优，同时具有润滑和耐磨的作用，可以提高硅橡胶的自粘性，使硅橡胶胶辊与铁芯的结合度提高，降低硅橡胶胶辊打磨过程受到的影响，提高硅橡胶的加工性能。
为实现上述第四个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机，控制体系温度在80℃-100℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到140℃-160℃，热处理1h-3h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
通过采用上述技术方案，将硅橡胶原料组分加入捏合机中进行混炼、搅拌、硫化和聚合，操作步骤简单，生产效率提高。
进一步地，S1步骤中，还添加有脱模剂、耐热剂和三乙醇胺硼酸酯。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、利用改性白炭黑取代普通白碳黑和羟基封端聚硅氧烷，可以显著提高硅橡胶的回弹性以及放置100天以后的加工性，利用二甲基二甲氧基硅烷与白炭黑表面的羟基结合，预先进行活化，同时减少羟基数量，达到疏水的效果，随后利用正辛醇对白炭黑的表面接枝高分子基团，使改性后的白炭黑具有疏水亲油的性能，改善白炭黑在硅橡胶有机相中的湿润和分散效果，提高其与甲基乙烯基硅橡胶的结合能力，从而提高硅橡胶的硫化效率和回弹性；
第二、依次加入碳酸钠纯碱和对甲苯磺酸与粉煤灰相互反应，从而合成白炭黑半成品，在白炭黑半成品合成的悬浮液中同时加入二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇改性剂，对白炭黑进行改性，可以节约对甲苯磺酸的用量，工艺简单，有利于降低产品的成本；
第三、硅橡胶中加入脱模剂，脱模剂具有润湿、润滑作用，使硅橡胶不易分解和磨损，从而提高硅橡胶的抗拉强度，脱模剂可以迁移到硅橡胶的外表面，减缓硅胶材料在模腔的流动速率，减少成型周期时间，使硅橡胶易于成型和脱模，改善硅橡胶加工时的脱模效果；
第四、耐热剂采用纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为2：1：3的比例混合而成，普遍为稀土纳米材料，表面活性高、纳米粒子尺寸小等特征，可以渗入高分子链当中，增强分子间的稳定性；同时稀土元素对硅分子具有特殊的络合效应，能够增加硅橡胶材料的交联密度和分子链之间的连接稳定性，从而提高硅橡胶的撕裂强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
在以下制备例、实施例和对比例中所使用的原料来源如下表1所示：
表1-原料来源
Figure BDA0002579287350000051
制备例
制备例1
一种改性白炭黑，包含有以下质量的原料：
粉煤灰：10kg；
碳酸钠：35kg；
对甲苯磺酸：31kg；
二甲基二甲氧基硅烷：1.7kg；
正辛醇：59L；
乙醇：26L；
水：62L；
其中，粉煤灰目数为90目。
上述改性白炭黑采用以下制备方法获得，包括如下步骤：
S1、将粉煤灰与碳酸钠混合均匀后，经1300℃高温熔融1h，加80％质量分数的水萃取浸溶，过滤、浓缩，即可得到白炭黑半成品；
S2、将上述白炭黑半成品加入20％质量分数的水溶解，加入对甲苯磺酸酸浸5h，控制体系温度在30℃，随后升温至80℃，调节PH值为5，熟化30min，即得悬浮液；
S3、在上述悬浮液中加入二甲基二甲氧基硅烷和乙醇，超声分散20min后，升温至120℃，搅拌反应8h，随后加入正辛醇，回流分水4h，冷却、过滤、洗涤、干燥，即得改性白炭黑。
制备例2
一种改性白炭黑，包含有以下质量的原料：
粉煤灰：16kg；
碳酸钠：28kg；
对甲苯磺酸：43kg；
二甲基二甲氧基硅烷：1.3kg；
正辛醇：62L；
乙醇：24L；
水：74L；
其中，粉煤灰目数为120目。
上述改性白炭黑采用以下制备方法获得，包括如下步骤：
S1、将粉煤灰与碳酸钠混合均匀后，经1600℃高温熔融1.5h，加80％质量分数的水萃取浸溶，过滤、浓缩，即可得到白炭黑半成品；
S2、将上述白炭黑半成品加入20％质量分数的水溶解，加入对甲苯磺酸酸浸8h，控制体系温度在18℃，随后升温至60℃，调节PH值为7，熟化25min，即得悬浮液；
S3、在上述悬浮液中加入二甲基二甲氧基硅烷和乙醇，超声分散25min后，升温至110℃，搅拌反应12h，随后加入正辛醇，回流分水4h，冷却、过滤、洗涤、干燥，即得改性白炭黑。
制备例3
一种改性白炭黑，包含有以下质量的原料：
粉煤灰：12kg；
碳酸钠：45kg；
对甲苯磺酸：48kg；
二甲基二甲氧基硅烷：2.4kg；
正辛醇：81L；
乙醇：36L；
水：69L；
其中，粉煤灰目数为110目。
上述改性白炭黑采用以下制备方法获得，包括如下步骤：
S1、将粉煤灰与碳酸钠混合均匀后，经1400℃高温熔融1.2h，加80％质量分数的水萃取浸溶，过滤、浓缩，即可得到白炭黑半成品；
S2、将上述白炭黑半成品加入20％质量分数的水溶解，加入对甲苯磺酸酸浸9h，控制体系温度在35℃，随后升温至50℃，调节PH值为6，熟化20min，即得悬浮液；
S3、在上述悬浮液中加入二甲基二甲氧基硅烷和乙醇，超声分散30min后，升温至100℃，搅拌反应10h，随后加入正辛醇，回流分水5h，冷却、过滤、洗涤、干燥，即得改性白炭黑。
实施例
实施例1
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，包含有以下质量的原料：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
改性白炭黑：40kg；
其中，改性白炭黑采用制备例1获得的改性白炭黑；
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机，控制体系温度在80℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到160℃，热处理1h；即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
实施例2
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，包含有以下质量的原料：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
改性白炭黑：10kg；
其中，改性白炭黑采用制备例3获得的改性白炭黑；
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机，控制体系温度在90℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到140℃，热处理3h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
实施例3
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，包含有以下质量的原料：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
改性白炭黑：90kg；
其中，改性白炭黑采用制备例2获得的改性白炭黑；
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机，控制体系温度在100℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到150℃，热处理2h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
实施例4
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，原料组分还包含有质量为0.01kg的脱模剂，脱模剂为硬脂酸锌。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，与实施例1的区别在于，在S1步骤中同时加入硬脂酸锌到捏合机中。
实施例5
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例4的区别在于，脱模剂的质量为0.2kg。
实施例6
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例4的区别在于，脱模剂的质量为0.5kg。
实施例7
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，脱模剂为脂肪酸。
实施例8
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，脱模剂为滑石粉。
实施例9
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，改性白炭黑为20kg；
实施例10
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，改性白炭黑为50kg；
实施例11
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例5的区别在于，改性白炭黑为70kg；
实施例12
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例10的区别在于，原料组分还包含有质量为0.5kg的耐热剂，耐热剂为纳米氧化铁。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，与实施例1的区别在于，在S1步骤中同时加入耐热剂到捏合机中。
实施例13
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例12的区别在于，耐热剂的质量为3kg。
实施例14
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例12的区别在于，耐热剂的质量为5kg。
实施例15
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例13的区别在于，耐热剂为纳米氧化钛。
实施例16
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例13的区别在于，耐热剂为纳米氧化铈。
实施例17
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例13的区别在于，耐热剂由纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为2:1:3的比例混合而成。
实施例18
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例13的区别在于，耐热剂由纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为1:3：3的比例混合而成。
实施例19
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例13的区别在于，耐热剂由纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为3:2:2的比例混合而成。
实施例20
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例17的区别在于，原料组分还包含有质量为0.7kg的三乙醇胺硼酸酯。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，与实施例1的区别在于，在S1步骤中同时加入三乙醇胺硼酸酯到捏合机中。
实施例21
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例20的区别在于，三乙醇胺硼酸酯的质量为0.9kg。
实施例22
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例20的区别在于，三乙醇胺硼酸酯的质量为1.4kg。
对比例
对比例1
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例10的区别在于，主要由以下质量的原料组成：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
普通气相白炭黑：50kg；
羟基封端聚硅氧烷：5kg；
硬脂酸锌：0.2kg。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶、普通气相白炭黑、羟基封端聚硅氧烷和硬脂酸锌加入捏合机，控制体系温度在80℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到160℃，热处理1h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
对比例2
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例10的区别在于，主要由以下质量的原料组成：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
普通沉淀白炭黑：50kg；
羟基封端聚硅氧烷：1.5kg；
硬脂酸锌：0.2kg。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶、普通沉淀白炭黑、羟基封端聚硅氧烷和硬脂酸锌加入捏合机，控制体系温度在80℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到160℃，热处理1h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
对比例3
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例10的区别在于，主要由以下质量的原料组成：
甲基乙烯基硅橡胶：100kg；
普通沉淀白炭黑：50kg；
羟基封端聚硅氧烷：3.5kg；
硬脂酸锌：0.2kg。
上述实施例的含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶通过以下方法制备得到：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶、普通沉淀白炭黑、羟基封端聚硅氧烷和硬脂酸锌加入捏合机，控制体系温度在80℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到160℃，热处理1h，即得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
对比例4
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，改性白炭黑中未添加有二甲基二甲氧基硅烷。
对比例5
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，改性白炭黑中未添加有正辛醇。
对比例6
一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，与实施例1的区别在于，改性白炭黑中未添加有二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇。
性能检测试验
采用邵氏A硬度计检测实施例1-22和对比例1-6的硅橡胶硬度，测试前制作大小为30×30×7mm、表面平整的硬度粒，硬度为40 Shore A-50 Shore A时，可作为硅橡胶的优选硬度；采用GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》中3.3的拉伸强度TS，检测实施例1-22和对比例1-6硅橡胶的拉伸强度，拉伸强度为7MPa-9MPa时，可作为硅橡胶的优选拉伸强度；
采用GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》中3.2的伸长率E，检测实施例1-22和对比例1-6硅橡胶的伸长率，伸长率为300％-600％时，可作为硅橡胶的优选伸长率；
采用GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》，检测实施例1-22和对比例1-6硅橡胶的撕裂强度，撕裂强度为18KN/M-25KN/M时，可作为硅橡胶的优选撕裂强度；采用GB/T1681-2009《硫化橡胶回弹性的测定》，检测实施例1-22和对比例1-6硅橡胶的回弹性；
采用如下方式检测实施例1-22和对比例1-6份硅橡胶放置100天后加工性：
取混炼胶100g，开炼机辊距调整为2mm，测试混炼胶返炼光滑所需的辊数，其中0-5辊定义为极好，6-10辊定义为好，11-20辊定义为一般，21-30辊定义为差，大于30辊则定义为极差。
表2-实施例1-3的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000121
表3-实施例10和对比例1-3的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000122
表4-实施例1和对比例4-6的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000123
表5-实施例1、4-8的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000131
表6-实施例5、9-11的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000132
表7-实施例10、12-19的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000133
Figure BDA0002579287350000141
表8-实施例17、20-22的性能检测结果
Figure BDA0002579287350000142
根据表3中实施例10和对比例1-3的检测数据对比可知，通过利用改性白炭黑取代普通白碳黑和羟基封端聚硅氧烷，可以显著提高硅橡胶的回弹性以及放置100天以后的加工性，该改性白炭黑依次利用二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇进行改性，可以减少白炭黑分子表面的羟基量，使白炭黑具有疏水亲油的性能，提高其与甲基乙烯基硅橡胶之间偶联键的形成，从而提高硫化效率和回弹性。
根据表4中实施例1和对比例4-6的检测数据对比可知，由于白炭黑表面存在大量的亲水羟基，在白炭黑中添加二甲基二甲氧基硅烷和正辛醇依次进行改性，可以显著提高硅橡胶的回弹性和放置100天后的加工性。利用二甲基二甲氧基硅烷与白炭黑表面的羟基结合，预先进行活化，同时减少羟基数量，达到疏水的效果，随后利用正辛醇对白炭黑的表面接枝高分子基团，使改性后的白炭黑具有疏水亲油的性能，改善白炭黑在硅橡胶有机相中的湿润和分散效果，提高与甲基乙烯基硅橡胶的结合能力。
根据表5中实施例1、4-8的检测数据对比可知，硅橡胶中添加脱模剂可以改善拉伸强度和降低硬度，脱模剂具有润湿和软化的作用，从而改善硅橡胶的拉伸强度和回弹性，硬脂酸锌相比于其他的脱模剂，具有较强的稳定性，与硅橡胶中其他原料组分的结合效果较好，从而提高硅橡胶的性能。
根据表6中实施例5、9-11的检测数据对比可知，随着改性白炭黑的添加量增加，硅橡胶的硬度不断提高，硅橡胶的回弹性先上升随后下降，当改性白炭黑的添加量为50kg时，硅橡胶的回弹性达到最优。改性白炭黑吸附橡胶分子，使橡胶分子沿改性白炭黑分子表面定向排列或滞留，从而达到补强效果；随着改性白炭黑的增加，硅橡胶的硬度增加，从而影响硅橡胶的回弹性。
根据表7中实施例10、12-14的检测数据对比可知，硅橡胶中添加耐热剂可以提高撕裂强度，耐热剂可以帮助硅橡胶产品保持尺寸稳定性和较低的热收缩率，提高硅橡胶的耐热性能。耐热剂普遍为稀土纳米材料，对硅分子具有特殊的络合效应，能够增加硅橡胶材料的交联密度和分子链之间的连接稳定性，从而提高硅橡胶的撕裂强度。
根据表8中实施例17、20-22的检测数据对比可知，硅橡胶中添加三乙醇胺硼酸酯可以改善硅橡胶放置100天后的加工性，同时三乙醇胺硼酸酯不影响硅橡胶其他组分的性能，使拉伸强度、硬度和回弹性保持最优。三乙醇胺硼酸酯具有润滑和耐磨的作用，可以提高硅橡胶的自粘性，使硅橡胶胶辊与铁芯的结合度提高，同时降低硅橡胶胶辊打磨过程受到的影响，提高硅橡胶的加工性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种改性白炭黑，其特征在于，所述改性白炭黑由包含以下重量份的原料制成：
粉煤灰：10份-16份；
碳酸钠：28份-45份；
对甲苯磺酸：31份-48份；
二甲基二甲氧基硅烷：1.3份-2.4份；
正辛醇：52份-81份；
乙醇：24份-36份；
水：58份-74份；
其中，所述粉煤灰的目数为90目-120目。
2.一种改性白炭黑的制备方法，基于权利要求1所述的一种改性白炭黑，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、将粉煤灰与碳酸钠混合均匀后，经1300℃-1600℃高温熔融1h-1.5h，加80%质量分数的水萃取浸溶，过滤、浓缩，即可得到白炭黑半成品；
S2、将上述白炭黑半成品加入20%质量份数的水溶解，加入对甲苯磺酸酸浸5h-9h，控制体系温度在28℃-35℃，随后升温至50℃-80℃，调节PH值为5-7，熟化20min-30min，即得悬浮液；
S3、在上述悬浮液中加入二甲基二甲氧基硅烷和乙醇，超声分散20min-30min后，升温至100℃-120℃，搅拌反应8h-12h，随后加入正辛醇，回流分水4h-5h，冷却、过滤、洗涤、干燥，即得改性白炭黑。
3.一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，基于权利要求2所述的一种改性白炭黑的制备方法，其特征在于，所述胶辊用硅橡胶由包含以下重量份的原料制成：
甲基乙烯基硅橡胶：100份；
改性白炭黑：10份-90份；
其中，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶的摩尔质量为30W-60W，所述甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为0.03%-5%。
4.根据权利要求3所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶还包含有脱模剂，所述脱模剂的重量份数为0.01份-0.5份。
5.根据权利要求4所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸锌。
6.根据权利要求3所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶还包含有耐热剂，所述耐热剂的重量份数为0.5份-5份。
7.根据权利要求6所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，所述耐热剂由纳米氧化铁、纳米氧化钛和纳米氧化铈按质量比为2：1：3的比例混合而成。
8.根据权利要求3所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶还包含有三乙醇胺硼酸酯，所述三乙醇胺硼酸酯的重量份数为0.7份-1.4份。
9.一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，基于权利要求3-8任一所述一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将甲基乙烯基硅橡胶和改性白炭黑加入捏合机，控制体系温度在80℃-100℃，混合成团；
S2、上述产物放入烘箱硫化，控制体系温度上升到140℃-160℃，热处理1h-3h，获得混合胶液；
S3、待上述S2结束后，将混合胶液注入模具中成型，即得硅橡胶。
10.根据权利要求9所述的一种含有改性白炭黑的胶辊用硅橡胶的制备方法，其特征在于，S1步骤中，还添加有脱模剂、耐热剂和三乙醇胺硼酸酯。
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