CN113637246B - 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法 - Google Patents

一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113637246B
CN113637246B CN202110967512.5A CN202110967512A CN113637246B CN 113637246 B CN113637246 B CN 113637246B CN 202110967512 A CN202110967512 A CN 202110967512A CN 113637246 B CN113637246 B CN 113637246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil shale
rubber
modified oil
parts
reinforcing filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110967512.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113637246A (zh
Inventor
许江
王爱勤
牟斌
朱永峰
王晓雯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Original Assignee
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS filed Critical Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority to CN202110967512.5A priority Critical patent/CN113637246B/zh
Publication of CN113637246A publication Critical patent/CN113637246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113637246B publication Critical patent/CN113637246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/06—Pretreated ingredients and ingredients covered by the main groups C08K3/00 - C08K7/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/06—Sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，是将生胶加入混炼机塑化后，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、硅烷偶联剂、改性油页岩半焦与白炭黑混合物、硫磺后混炼得到混炼胶，再将混炼胶放置、硫化后得到橡胶产品，其中改性油页岩半焦是油页岩半焦经酸蚀和球磨有机化改性后得到的。本发明利用酸蚀和球磨有机化改性处理使亲油性显著增加，提升了改性油页岩半焦在有机混合体系中的分散性，有利于进行插层和交联反应提升橡胶产品的机械性能，将得到的改性油页岩半焦代替部分白炭黑用作补强填充剂制备出具有优异机械性能和稳定性的橡胶产品，具有工艺简单和成本可控等优势，有利于固废资源化利用和环境保护。

Description

一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法
技术领域
本发明涉及一种制备橡胶的方法，具体涉及一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，属于固废资源化利用和橡胶深加工技术领域。
背景技术
油页岩是一种以油母和矿物质为主要组分的沉积岩，常与煤伴生且一起被开采出来，被广泛应用于提炼页岩油、发电和建筑材料等领域。油页岩半焦是油页岩经低温干馏提取页岩油时产生的主要固体废弃物，含有大量矿物质和残留有机质。油页岩半焦常见的处置方法为堆存或填埋，堆存或填埋会占用大量土地、破坏生态景观，而且经雨水淋滤或融雪产生的渗滤液会对土壤、地下水环境造成污染。因此，油页岩半焦的堆存和填埋不仅会对生态和环境质量造成潜在危害，而且会造成其中矿物质和有机质资源的浪费，迫切需要从矿物学、材料学等创新视角高值化开发和利用油页岩半焦。
白炭黑是一种橡胶行业常用且用量较大的填料，能够为橡胶配方提供高硬度、高拉伸强度和高耐磨性，可实现增韧补强和填充等多种功能，但是白炭黑制备工艺复杂、产品价格高导致国内外学者研究利用其他功能材料或复合材料进行替代。中国发明专利“用油页岩灰渣改性橡胶及其方法（CN201110355054.6）”、“一种利用改性油页岩半焦制备橡胶填料的方法（CN201710134586.4）”、“一种油页岩石灰橡胶内胎改良剂（CN201710882354.7）”、“一种用页岩灰改性天然橡胶及其制备方法（CN201910268499.7）”以及“用于橡胶产品以页岩灰为填充剂的天然胶制备方法（CN201910825736.5）”等均涉及油页岩半焦作为填料或改良剂在橡胶中应用，说明油页岩半焦用作橡胶助剂已逐渐被研究人员熟知和重视。
袁天元等学者通过研究发现Cu2+、Mn2+和Fe3+三种金属离子会加速天然橡胶硫化胶老化，导致天然橡胶的耐热氧老化性能、耐紫外老化性能及耐臭氧老化性能明显降低，而且含有Cu2+的天然橡胶臭氧老化后拉伸强度保持率低至32%，较大的破坏了硫化胶的性能（参见“金属离子对天然橡胶老化性能影响的研究”）。吕明哲等学者通过研究天然橡胶在空气中的降解行为，发现Mn离子可以使天然橡胶起始分解温度降低，Mn和Cu一起作用对热稳定性影响更大，使其提前降解（参见“金属离子对不同品系天然橡胶热稳定性的影响”）。刘芳等学者经研究发现变价金属离子对高分子聚合材料的热氧老化过程具有较强的催化作用，将会严重影响到橡胶的老化性能，尤其铜、锰都是橡胶的强氧化剂（参见“金属离子钝化剂对胶清橡胶性能的影响”）。而从取自吉林汪清、吉林桦甸、辽宁抚顺、山东龙口的4种油页岩半焦的化学组成中可以看出，油页岩半焦中除了矿物质和有机质，均含有Mn、Cu、Fe等金属离子（参见“不同产地油页岩半焦的物理化学特性研究”）。因此，油页岩半焦中含有降低橡胶产品的机械性能、抗老化性能以及稳定性的重金属离子和变价金属离子，而且油页岩半焦中无机矿物组分和有机橡胶基体之间还存在相容性差的问题，上述问题在油页岩半焦作为橡胶补强填充剂时函待进一步解决和优化。
发明内容
本发明的目的是针对上述油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶存在的不足之处，提供一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，是将油页岩半焦固废经酸蚀和球磨有机改性得到的改性油页岩半焦作为补强填充剂，并对橡胶配方、混炼以及硫化工艺等关键制备参数进行优化制备出性能优异的复合橡胶产品。
一、改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶
本发明以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，包括如下步骤：
（1）油页岩半焦的改性：将油页岩半焦破碎至＜200目，均匀分散到酸溶液中，在60～90℃下搅拌反应2～6h，经离心、洗涤、压滤和干燥得到含水率为20～30%的酸蚀产物；再将酸蚀产物与改性剂加入乙醇中混合后，球磨1～10h，得到改性油页岩半焦。
所述的酸溶液为浓度0.5～2.0 mol/L的盐酸、硫酸的一种或两种，油页岩半焦是以质量比1: 5～1: 10分散于酸溶液中。
所述改性剂为硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH550、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述改性剂添加量为酸蚀产物质量的3～12%，其中改性剂硅烷偶联剂Si-69、KH570或KH550的添加量为酸蚀产物质量的3～7%，改性剂十六烷基三甲基溴化铵的添加量为酸蚀产物质量的5%。所述改性剂和乙醇的质量体积比为0.25~0.50g/mL。
所述的球磨过程中，设置球料比为10:1～20:1、转速为50～500rpm。
（2）橡胶产品的制备：将生胶加入混炼机塑化后，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、硅烷偶联剂、改性油页岩半焦与白炭黑混合物、硫磺，经混炼得到混炼胶，将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在15～17Mpa、155～165℃下硫化0.5~1h，得到橡胶产品；各原料按以下质量份数计量：生胶100份、氧化锌3～4份、硬脂酸2～2.5份、促进剂2～3份、硅烷偶联剂2～3份、改性油页岩半焦与白炭黑混合物50份、硫磺1～2份；其中，改性油页岩半焦和白炭黑的混合物中，改性油页岩半焦的质量份数为5～20份。
所述促进剂为ZDMC、TMTD、TBBS中的至少一种；硅烷偶联剂为Si-69。所述的混炼温度为50～60℃，混炼时间为30～40min。
二、改性油页岩半焦及橡胶的结构和性能
表1、表2和图1分别为本发明中油页岩半焦和酸蚀油页岩半焦的化学组成、比表面积、表面电位相关参数和SEM图片。由表1可知，经本发明酸蚀工艺处理后，酸蚀油页岩半焦中重金属Cu、Mn和铁氧化物Fe2O3去除率分别达到93.5%、90.6%和90.2%，且所含的具有催化活性的Cr、Zn、As质量分数也明显降低，同时从扫描电镜下可以观察到酸蚀油页岩半焦仍保留着不规则堆叠的片层状结构（图1），这说明酸蚀处理并未破坏油页岩半焦中矿物结构和形貌，而且金属离子和可溶盐溶蚀后使片层分布的更为松散，这从材料的N2吸/脱附曲线（图2）和比表面积数据（表2）中也得到了证实，经酸蚀和球磨处理后N2吸附量大幅提高且比表面积增大至原来的2倍以上，且孔体积增大1倍、孔径几乎不变，说明堆积形成的假孔数量增多，这都有利于后续改性过程中有机改性分子吸附在油页岩半焦表面或进入片层结构之间提升改性效率和产品的机械性能。同时从Zeta电位数据中可以看出，经过球磨有机化改性后，改性油页岩半焦表面电负性显著增加（Zeta电位值为-35.4），进一步证实了球磨过程使其粒径减小、分散性增加。
Figure 757107DEST_PATH_IMAGE001
Figure 24009DEST_PATH_IMAGE002
为证实球磨有机改性的实际改性效果，以水/对二甲苯混合溶液（水/对二甲苯体积比为2:1）模拟水/油两相体系，分别将等质量（0.10g）的油页岩半焦或改性油页岩半焦加入30mL的水/对二甲苯混合溶液中，在转速为6000rpm/min下搅拌5分钟，二者在水/油体系中的分散情况如图3所示，可以看出，油页岩半焦在水/油界面附近呈现薄层团聚，而改性油页岩半焦在上层油相中实现大范围、均匀分布，这证实了球磨有机化改性处理后亲油性显著增加，提升了改性油页岩半焦在橡胶分子和硅烷偶联剂等有机组分混合体系中分散性，有利于进行插层和交联反应提升橡胶产品的机械性能，这从本发明实施例所制备的橡胶产品的机械性能数据(表3)也得到了进一步证实，利用本发明方法添加改性油页岩半焦部分替代白炭黑制备的复合橡胶产品（MSC-SR-X）的拉伸强度高于用白炭黑作为补强填充剂制备的橡胶产品（RB）的，其中断裂伸长率指标的提升幅度最高可达到16.73%。
Figure 49734DEST_PATH_IMAGE003
综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在充分认识油页岩半焦特有理化特性和橡胶产品制备工艺的基础上，通过酸蚀处理工艺大幅溶蚀了油页岩半焦中影响橡胶产品性能的重金属离子（Cu2+、Mn2+和Fe3 +）、变价金属离子（Fe2+）和可溶盐等伴生物质，并进一步通过球磨有机改性提高了油页岩半焦基助剂与橡胶基体之间的相容性，且酸蚀和球磨处理后比表面积大幅提高，有利于有机改性分子吸附在油页岩半焦表面或进入片层结构之间提升改性效率和产品的机械性能；另外，球磨有机化改性处理后亲油性显著增加，提升了改性油页岩半焦在橡胶分子和硅烷偶联剂等有机组分混合体系中分散性，有利于进行插层和交联反应提升橡胶产品的机械性能，将得到的改性油页岩半焦用作补强填充剂制备出具有优异机械性能和稳定性的橡胶产品。
2、本发明通过控制酸浓度、酸蚀时间以及固液比等反应条件，在充分溶蚀油页岩半焦中金属离子和可溶盐等物质的同时，还保留了油页岩半焦中的重要矿物组分（如高岭石）、有机质以及不规则堆叠的片层状结构，酸蚀产物收率高（酸蚀过程质量损失率小于20%），所用酸液可循环利用，且球磨改性属于机械力辅助的绿色化学制备工艺，具有操作简单、改性效率高等优势，两步法组合处理工艺合理、绿色、高效。
3、本发明所用油页岩半焦具有原料易得、供应稳定和廉价等特点，将改性油页岩半焦替代部分白炭黑作为补强助剂，并进一步调控橡胶混炼配方和改性油页岩半焦的添加量等关键参数，制备的橡胶产品的机械性能优于白炭黑做补强填料，其中断裂伸长率指标大幅提升，且具有显著的成本优势、环保效益和产业化潜力，有助于实现油页岩半焦固废的资源化利用。
附图说明
图1为油页岩半焦（左）和酸蚀油页岩半焦（右）的SEM图片；
图2为油页岩半焦、酸蚀油页岩半焦和改性油页岩半焦的N2吸/脱附曲线；
图3为油页岩半焦（左）和改性油页岩半焦（右）分散在水/对二甲苯混合溶液中的数码照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明改性油页岩半焦补强填充剂及复合橡胶产品的制备方法及性能作进一步说明。
实施例1
（1）酸蚀油页岩半焦：称取500g油页岩半焦粉末（破碎，过200目筛，下同），分散到2.5L、2M的盐酸溶液中，在90℃下搅拌反应6h，经离心、去离子水洗涤3次、压滤和干燥后得到酸蚀油页岩半焦；
（2）橡胶产品的制备：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌4份、硬脂酸2.5份、促进剂（ZDMC）3份、硅烷偶联剂Si-69 3份、酸蚀油页岩半焦5份、白炭黑45份以及硫磺2份，在60℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在15Mpa、165℃下硫化40min得到橡胶产品，标记为ASC-RB。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。
实施例2
（1）油页岩半焦的改性：称取500g油页岩半焦粉末，分散到5L、2M的盐酸溶液中，在60℃下搅拌反应6h，经离心、去离子水洗涤3次、压滤和干燥后得到含水率为20%的酸蚀油页岩半焦；再将200g酸蚀油页岩半焦与6g硅烷偶联剂KH570和12mL的乙醇混合加入球磨机，在球料比为10:1、转速为50rpm下球磨6h得到改性油页岩半焦。
（2）橡胶产品的制备：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂（TBBS）3份、硅烷偶联剂Si-69 2份、改性油页岩半焦5份、白炭黑45份以及硫磺2份，在55℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在16Mpa、155℃下硫化40min得到橡胶产品，标记为MSC-RB-1。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。
实施例3
（1）油页岩半焦的改性：称取500g油页岩半焦粉末，分散到5L、1M的硫酸溶液中，在90℃下搅拌反应2h，经离心、去离子水洗涤3次、压滤和干燥后得到含水率为25%酸蚀油页岩半焦；再将200g酸蚀油页岩半焦与14g硅烷偶联剂KH550、10g十六烷基三甲基溴化铵和48mL的乙醇混合加入球磨机，在球料比为20:1、转速为500rpm下球磨4h得到改性油页岩半焦。
（2）橡胶产品的制备：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂（TMTD）2份、硅烷偶联剂Si-69 2份、改性油页岩半焦5份、白炭黑45份以及硫磺2份，在60℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在17Mpa、165℃下硫化40min得到橡胶产品，标记为MSC-RB-2。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。
实施例4
（1）油页岩半焦的改性：称取500g油页岩半焦粉末，分散到4L、1M的硫酸溶液中，在90℃下搅拌反应6h，经离心、去离子水洗涤3次、压滤和干燥后得到含水率为30%的酸蚀油页岩半焦；再将200g酸蚀油页岩半焦与14g硅烷偶联剂Si-69、10g十六烷基三甲基溴化铵和48mL的乙醇混合加入球磨机，在球料比为20:1、转速为300rpm下球磨4h得到改性油页岩半焦。
（2）橡胶产品的制备：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌4份、硬脂酸2.5份、促进剂（TBBS）3份、硅烷偶联剂Si-69 3份、改性油页岩半焦5份、白炭黑45份以及硫磺2份，在60℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在16Mpa、165℃下硫化40min得到橡胶产品，标记为MSC-RB-3。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。
实施例5
（1）油页岩半焦的改性：称取500g油页岩半焦粉末，分散到4L、2M的盐酸溶液中，在90℃下搅拌反应6h，经离心、去离子水洗涤3次、压滤和干燥后得到含水率为25%的酸蚀油页岩半焦；再将200g酸蚀油页岩半焦与10g硅烷偶联剂Si-69和40mL的乙醇混合加入球磨机，在球料比为10:1、转速为500rpm下球磨2h得到改性油页岩半焦。
（2）橡胶产品的制备：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂（ZDMC）3份、硅烷偶联剂Si-69 3份、改性油页岩半焦10份、白炭黑40份以及硫磺1份，在55℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在16Mpa、160℃下硫化40min得到橡胶产品，标记为MSC-RB-4。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。
对比例
以白炭黑为补强填充剂、不添加改性油页岩半焦制备橡胶产品，主要步骤为：将丁苯橡胶生胶100份加入混炼机塑化10分钟后，依次加入氧化锌3份、硬脂酸2份、促进剂（ZDMC）3份、硅烷偶联剂Si-69 3份、白炭黑50份以及硫磺2份，在60℃下混炼0.5h，混炼过程中调整辊距进行多次割刀得到混炼胶；然后将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在15Mpa、165℃下硫化40min，得到橡胶产品，标记为RB。复合橡胶产品的机械性能数据见表3。

Claims (10)

1.一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，主要包括如下步骤：
（1）油页岩半焦的改性：将油页岩半焦破碎至＜200目，均匀分散到酸溶液中，在60～90℃下搅拌反应2～6h，经离心、洗涤、压滤和干燥得到含水率为20～30%的酸蚀产物；再将酸蚀产物与改性剂加入乙醇中混合后，球磨1～10h，得到改性油页岩半焦；
（2）橡胶产品的制备：将生胶加入混炼机塑化后，依次加入氧化锌、硬脂酸、促进剂、硅烷偶联剂、改性油页岩半焦与白炭黑混合物、硫磺，经混炼得到混炼胶，将混炼胶放置12h后加入平板硫化机中，在15～17Mpa、155～165℃下硫化0.5~1h，得到橡胶产品；各原料按以下质量份数计量：生胶100份、氧化锌3～4份、硬脂酸2～2.5份、促进剂2～3份、硅烷偶联剂2～3份、改性油页岩半焦与白炭黑混合物50份、硫磺1～2份；其中，改性油页岩半焦和白炭黑的混合物中，改性油页岩半焦为5～20份。
2.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述酸溶液为浓度0.5～2.0 mol/L的盐酸、硫酸的一种或两种。
3.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述油页岩半焦以质量比1: 5～1: 10分散于酸溶液中。
4.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述改性剂为硅烷偶联剂Si-69、硅烷偶联剂KH570、硅烷偶联剂KH550、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述改性剂添加量为酸蚀产物质量的3～12%。
5.如权利要求4所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述改性剂硅烷偶联剂Si-69、KH570或KH550的添加量为酸蚀产物质量的3～7%，改性剂十六烷基三甲基溴化铵的添加量为酸蚀产物质量的5%。
6.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述改性剂和乙醇的质量体积比为0.25~0.50g/mL。
7.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的球磨过程中，球料比为10:1～20:1，转速为50～500rpm。
8.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述促进剂为ZDMC、TMTD、TBBS中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述硅烷偶联剂为Si-69。
10.如权利要求1所述的一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的混炼温度为50～60℃，混炼时间为30～40min。
CN202110967512.5A 2021-08-23 2021-08-23 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法 Active CN113637246B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110967512.5A CN113637246B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110967512.5A CN113637246B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113637246A CN113637246A (zh) 2021-11-12
CN113637246B true CN113637246B (zh) 2023-02-28

Family

ID=78423247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110967512.5A Active CN113637246B (zh) 2021-08-23 2021-08-23 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113637246B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114057428B (zh) * 2022-01-17 2022-04-12 甘肃智通科技工程检测咨询有限公司 一种油页岩半焦吸附抑制剂及其在混凝土制备中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110128850A (zh) * 2019-06-12 2019-08-16 中国科学院兰州化学物理研究所 利用油页岩半焦制备混相尖晶石型黑色陶瓷杂化颜料的方法
CN111115647A (zh) * 2020-02-07 2020-05-08 中国科学院兰州化学物理研究所 通过酸蚀和有氧煅烧提高油页岩半焦白度的方法
CN111170328A (zh) * 2020-02-07 2020-05-19 中国科学院兰州化学物理研究所 通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法
CN112159550A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 中国科学院兰州化学物理研究所 一种以改性油页岩半焦作为填充剂制备橡胶的方法
CN113121884A (zh) * 2021-05-10 2021-07-16 西北师范大学 一种改性油页岩半焦及其制备方法和在橡胶中的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110128850A (zh) * 2019-06-12 2019-08-16 中国科学院兰州化学物理研究所 利用油页岩半焦制备混相尖晶石型黑色陶瓷杂化颜料的方法
CN111115647A (zh) * 2020-02-07 2020-05-08 中国科学院兰州化学物理研究所 通过酸蚀和有氧煅烧提高油页岩半焦白度的方法
CN111170328A (zh) * 2020-02-07 2020-05-19 中国科学院兰州化学物理研究所 通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法
CN112159550A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 中国科学院兰州化学物理研究所 一种以改性油页岩半焦作为填充剂制备橡胶的方法
CN113121884A (zh) * 2021-05-10 2021-07-16 西北师范大学 一种改性油页岩半焦及其制备方法和在橡胶中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113637246A (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113637246B (zh) 一种以改性油页岩半焦作为补强填充剂制备橡胶的方法
CN112159550B (zh) 一种以改性油页岩半焦作为填充剂制备橡胶的方法
CN103059608A (zh) 一种二次偶联改性矿物粉体填料及其制备工艺
CN108047495B (zh) 一种碳纳米管和炭黑超强复合填料的原位制备方法
EP2664019B1 (de) Kathodenzusammensetzung
CN107033386A (zh) 纳米铁粉提高沥青抗老化或还原路面重金属离子的应用
CN101376114B (zh) 一种金属/炭复合材料或金属氧化物/炭复合材料的制备方法
CN112029300A (zh) 一种低掺量沥青再生剂及其制备和应用方法
CN112322076A (zh) 一种制备炭黑的方法
Wang et al. Interface polarization strategy to prepare Sn/SnO2@ C absorber with tunable core compositions and broader frequency absorption properties
CN112226254A (zh) 一种废旧电路板与印染废水协同处理方法
CN106710664A (zh) 一种高导电性煅烧石油焦炭及其制备方法
CN105777051B (zh) 一种适用于接地工程注浆用石油焦炭和制备方法
CN116377756B (zh) 一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法
CN113603932B (zh) 一种以油页岩半焦基矿物/生物炭材料作为补强助剂制备橡胶的方法
CN111187448A (zh) 一种油页岩半焦基复合阻燃剂及其制备方法和在高分子材料中的应用
CN111607165B (zh) 高扩张绝缘乙丙胶冷缩材料、其制备方法和应用
CN104549278B (zh) 一种渣油双功能催化剂及其制备和应用
CN107151335B (zh) 一种浆体共混制备粘土/橡胶纳米复合材料的方法
CN110698817A (zh) 一种耐磨抗紫外老化环氧复合材料及其制备方法
CN111170328A (zh) 通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法
CN112920462B (zh) 一种用于橡胶电缆屏蔽料的导电复合母粒及其制备方法
CN112892873B (zh) 一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法
CN112194913B (zh) 一种制备炭黑的方法
CN111014247B (zh) 一种重油悬浮床加氢固体废弃物的高值化利用工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant