一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)橡膠的方法，特別是涉及一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁苯橡膠(SBR )是工業(yè)化較早的通用合成橡膠，自1937年工業(yè)化以來(lái)已有50多 年的發(fā)展歷史了。由于SBR技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加工性能良好，價(jià)格便宜，物理機(jī) 械性能接近于天然橡膠（N R )，綜合性能較好并可與天然橡膠及其它合成橡膠（S R ) 共用，從而補(bǔ)償其自身的不足，適合于制造耗膠量最多的汽車(chē)輪胎膠管、輸送帶鞋類(lèi)和其 它工業(yè)制品[51]，所以SBR的產(chǎn)量一直占 SR總產(chǎn)量的50%以上。目前，世界上已有30多個(gè) 國(guó)家的10多家工廠生產(chǎn)SBISBR不僅產(chǎn)量居各種SR之首，而且品種最齊全，產(chǎn)品牌號(hào)也 最多;僅各種固體SBR的產(chǎn)品牌號(hào)就已達(dá)250多個(gè)。溶聚丁苯橡膠具有很高的抗?jié)窕?、?低滾動(dòng)阻力與耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，且其抗?jié)窕詢(xún)?yōu)于順丁橡膠、滾動(dòng)阻力比乳聚丁苯橡膠低20% ~30%，因此是制造輪胎的最適合膠種。最近幾年，世界溶聚丁苯橡膠的消費(fèi)日益增加，西 歐和日本的溶聚丁苯橡膠消費(fèi)總量占總丁苯橡膠消費(fèi)量為31%左右，而我國(guó)溶聚丁苯橡膠 的實(shí)際消費(fèi)量卻很低，而其生產(chǎn)能力將近12%，極低的的消費(fèi)量主要是因?yàn)槿榫鄱”较鹉z加 工性能優(yōu)于溶聚丁苯橡膠。
[0003] 納米微粒增強(qiáng)橡膠是20世紀(jì)初在輪胎中使用炭黑開(kāi)始的，用納米材料與其它基體 材料（如橡膠、樹(shù)脂、陶瓷、金屬）制成的納米復(fù)合材料已成為世界各國(guó)有關(guān)人員關(guān)注的熱 點(diǎn)。納米二氧化硅改性氯化聚乙烯(CPE)后CPE力學(xué)性能的變化。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng) 納米二氧化硅用量不斷增加時(shí)，300%定伸應(yīng)力、拉斷伸長(zhǎng)率和改性CPE的硬度都不斷提高， 而拉斷永久變形變大、拉伸強(qiáng)度先上升然后平緩下降。采用溶液插層法，制得了黏土 /天然 橡膠納米復(fù)合材料。該材料具有良好的耐磨性、氣體阻隔性和耐老化性能，和高耐磨炭黑及 白炭黑增強(qiáng)橡膠相比，定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度較高，拉伸強(qiáng)度相當(dāng)。將白燕華CC納米碳酸鈣填 充于丁苯橡膠(SBR)、天然橡膠(NR)及丁腈橡膠(NBR)膠料中。研究表明，當(dāng)白燕華CC用量的 不斷增加時(shí)，SBR與NBR膠料的拉伸強(qiáng)度顯著上升，而NR膠料卻出現(xiàn)先緩慢上升然后顯著下 降的情況，而NR膠料的撕裂強(qiáng)度卻比SBR與NBR膠料增長(zhǎng)顯著。用粒徑為20~40nm的納米二 氧化鈦填充天然橡膠(NR)和丁腈橡膠(NBR)制備了橡膠復(fù)合材料，結(jié)果表明，納米二氧化鈦 在NR和NBR中表現(xiàn)出良好的分散，在用量小的情況下，納米二氧化鈦對(duì)橡膠復(fù)合材料的力學(xué) 性能基本沒(méi)有影響。實(shí)驗(yàn)研究表明，納米氧化鋅能與橡膠發(fā)生分子水平上的結(jié)合，即納米填 料與橡膠分子的接枝作用，從而達(dá)到提高膠料性能的目的。特別是膠料的耐磨性、Η抽出力 和撕裂性能明顯提尚，成品性能也相應(yīng)有所提尚。
[0004] 通過(guò)填充無(wú)機(jī)納米填料制備橡膠納米復(fù)合材料已成為目前研究的重要課題，而堿 式氯化鎂晶須填充到丁苯橡膠中提高其性能，有廣闊前景。
[0005] 丁苯橡膠（SBR)是以丁二烯和苯乙烯作為單體并由自由基引發(fā)的乳液聚合或陰 離子的溶液聚合工藝所得，為目前世界消費(fèi)量最大、產(chǎn)量最高的通用合成橡膠（SR)品 種。丁苯橡膠的物理機(jī)械性能、加工性能和制品的使用性能均與天然橡膠（NR)接近，但 其耐熱性、耐磨性、耐老化性均優(yōu)于天然橡膠，丁苯橡膠可以同NR及多種SR共同使用， 目前其應(yīng)用廣泛，主要在生產(chǎn)輪胎與輪胎制品、膠管、膠帶、鞋類(lèi)、汽車(chē)零部件、電線電纜、醫(yī) 療器械及其他多類(lèi)工業(yè)橡膠制品方面。按生產(chǎn)工藝可以將丁苯橡膠分為乳聚橡膠（ESBR) 和溶聚丁苯橡膠（SSBR)兩大類(lèi)。乳聚丁苯橡膠開(kāi)發(fā)較早并不斷發(fā)展完善，其生產(chǎn)和加工工 藝已然成熟，因此被廣泛應(yīng)用而且其產(chǎn)量、消耗量和生產(chǎn)能力在丁苯橡膠中均居首位。溶聚 丁苯橡膠相比乳聚丁苯橡膠具有小排污量、多樣化的膠種、高單體轉(zhuǎn)化率、少品種的聚合助 劑、強(qiáng)裝置適應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)的主要研究方向。溶聚丁苯膠是未來(lái)丁苯膠的發(fā)展方向， 雖然開(kāi)發(fā)比ESBR晚但生產(chǎn)工藝優(yōu)點(diǎn)突出因此發(fā)展迅速。丁苯橡膠是目前消耗量最大的通用 橡膠，其廣泛應(yīng)用在各行業(yè)，在非要求耐熱、耐特種介質(zhì)、耐油等特殊情況外的普遍條件下 均能使用。主要用于輪胎工業(yè)，另外還應(yīng)用在運(yùn)輸帶的履蓋膠、膠鞋大底、輸水膠管、膠布制 品、膠輥、防水橡膠制品、防震制品、微孔海綿制品等方面。對(duì)丁苯橡膠通過(guò)添加劑以改進(jìn)其 力學(xué)和熱學(xué)性能，將會(huì)大大提高其使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法，該方法以制備 堿式氯化鎂晶須為原料，加入改性劑，進(jìn)行改性。改性后的堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠復(fù) 合材料斷裂伸長(zhǎng)率變高，抗拉強(qiáng)度變大，沖擊彈性實(shí)驗(yàn)證明，提高了丁苯橡膠的柔韌性和彈 性。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法，所述方法包括以下過(guò)程： (1) 輕燒粉煅燒恢復(fù)活性，通過(guò)緩慢加料的方式，抽濾后得到澄清溶液;靜置析出白色 不溶物，再經(jīng)過(guò)蒸餾水、乙醇反復(fù)洗滌、抽濾、烘干，得到高純度的堿式氯化鎂晶須； (2) 將制得的堿式氯化鎂晶須用硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理，得到表面改性的堿式氯化鎂晶須； (3) 將丁苯橡膠、再生膠混煉成混煉膠，堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠復(fù)合材料； (4) 堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠復(fù)合材料由以下重量份數(shù)的原料組成:丁苯橡膠70 份、再生膠30份、堿式氯化鎂晶須2份、氧化鋅2份、硬脂酸2.4份、輕質(zhì)碳酸鈣8份、石蠟2份、 防老劑1份和〇. 4份、古馬隆5份、炭黑45份、促進(jìn)劑2.2份、硫磺1.5份； 上述方法即可達(dá)到增強(qiáng)丁苯橡膠。
[0008] 所述的一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法，所述輕燒粉中的MgO與HC1摩爾 比為0.7:1。
[0009] 所述的一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法，所述制得的堿式氯化鎂晶須用 硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理，將0.5%的硅烷偶聯(lián)劑加入適量的丙酮或無(wú)水乙醇等惰性溶劑中，攪拌 溶解后加入堿式氯化鎂，攪拌3h后，加熱蒸出丙酮或無(wú)水乙醇，得到表面改性的堿式氯化鎂 晶須。
[0010] 所述的一種堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠的方法，所述丁苯橡膠、再生膠混煉成 混煉膠，將混煉膠與氧化鋅、硬脂酸、輕質(zhì)碳酸鈣、石蠟、防老劑、古馬隆、炭黑、促進(jìn)劑、堿式 氯化鎂晶須、硫磺置于開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉，得到本發(fā)明堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠復(fù)合材料。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是： 1.本發(fā)明以低品位菱鎂礦煅燒后的輕燒粉和鹽酸為原料制備堿式氯化鎂晶須，堿式氯 化鎂晶須規(guī)格為:直徑約100-300nm，長(zhǎng)度大于20μπι的晶須。以制備堿式氯化鎂晶須為原料， 加入改性劑，進(jìn)行改性。改性后的堿式氯化鎂晶須增強(qiáng)丁苯橡膠復(fù)合材料按照以下重量份 數(shù)的原料組成:丁苯橡膠70份、再生膠30份、堿式氯化鎂晶須2~8份、氧化鋅2份、硬脂酸2.4 份、輕質(zhì)碳酸鈣8份、石蠟2份、防老劑4010ΝΑ1份、防老劑CTP0.4份、古馬隆5份、炭黑45份、促 進(jìn)劑2.2份、硫磺1.5份，并混煉