[发明专利]一种伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶的制备方法，属于复合橡胶的性能改进技术领域。

背景技术

近年来，橡胶/无机纳米颗粒复合材料的制备及应用已经成为世界研究的热点之一。随着汽车等行业的高速发展，对轮胎高性能的要求也逐年提高，这就要求轮胎具有良好的性能。炭黑通常用作轮胎用橡胶的补强剂，随着石油资源的日益减少，补强效果接近炭黑的白炭黑取代完全依赖石油的炭黑已成为填料的发展趋势。但是白炭黑一般是通过气相法或沉淀法合成，工艺较为复杂，而且耗费大量的能源及成本。伊蒙混层粘土作为一种资源丰富的天然矿物，价格低廉，具有良好的物理及力学性能以及较高的耐化学性能等，而且它还具有天然纳米结构，当它均匀分散在橡胶基体中，可以发挥其纳米效应；相对于白炭黑，伊蒙混层粘土具有典型的片层结构，可以赋予材料极好的补强性、抗撕裂以及抗磨性等。

目前，国内外生产的天然橡胶复合材料都是在天然橡胶胶乳中加入补强剂，经过干法混炼而成。但是混炼过程中橡胶吃粉困难，粉体飞扬，既消耗能源又污染了环境；此外干法混炼工艺具有局限性，无机填料在橡胶基体中分散不均，局部产生严重团聚现象，达不到理想的补强效果，同时还会降低天然橡胶本来所具有的特性。

发明内容

针对目前的橡胶制备方法不完善的缺陷，本发明的目的在于提供一种伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶的制备方法，所述方法流程简单，降低了生产成本，减少了粉尘的排放，且采用所述方法制备的伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶具有较强的力学性能。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶的制备方法，所述方法步骤如下：

（1）料浆制备：将天然伊蒙混层粘土破碎成小于3mm的颗粒状物料，然后将破碎后的物料浸泡在水中8～12h，再加入六偏磷酸钠作为分散剂，并用砂磨分散机搅拌2～4h，最后过375目筛后，得到筛下料浆；其中料浆的固含量为30～45%，六偏磷酸钠的加入量为料浆固含量的0.5～1.0wt%；

（2）化学漂白：步骤（1）得到的料浆在700～1000rpm、65℃的条件下进行漂白，具体为：先采用HCl溶液调节料浆的pH值为4～5，然后加入保险粉，反应45～60min再加入草酸，反应45～60min；之后再对料浆进行分离得到黄色固体，将所得黄色固体水洗至白色，然后加水使料浆固含量为45wt%，即可得到漂白后的料浆；其中，保险粉的加入量为料浆中固含量的1wt%，草酸的加入量为料浆中固含量的1.5～3.5wt%；

（3）超细研磨：采用高能量密度搅拌磨研磨漂白后的料浆2～6h，其中，泵的给料速度为1L/min，研磨介质为直径0.5～0.8mm的ZrO₂陶瓷微珠，研磨介质填充率为85%，磨机转速为1000～1400rpm，研磨后得到伊蒙混层粘土纳米料浆；

（4）将天然胶乳和水混合，采用高速剪切乳化机打散1～2h，得到天然胶乳悬浊液，其中天然胶乳悬浊液中天然胶乳质量含量为40%～70%；

（5）将伊蒙混层粘土纳米料浆与天然胶乳悬浊液倒入超声波混合机中混合均匀，得到伊蒙混层粘土/天然橡胶悬浊液；其中，伊蒙混层粘土纳米料浆的量为100质量份，天然胶乳悬浊液的量为100～160质量份；超声波频率为20KHz，搅拌速度为3000～5000rpm，温度控制为60～80℃，混合时间为5～8h；

（6）向伊蒙混层粘土/天然橡胶悬浊液中加入0.1mol/L的氯化氢溶液，进行絮凝1～6h，絮凝后得到乳胶；然后将絮凝后的乳胶进行脱水1～4h后造粒得到伊蒙混层粘土/天然橡胶复合胶粒；其中氯化氢溶液的用量为伊蒙混层粘土/天然橡胶悬浊液中天然胶乳质量的0.3～1.5%；

（7）将步骤（6）得到的胶粒干燥，干燥温度为80～120℃，即得到本发明所述的伊蒙混层粘土/天然橡胶复合橡胶。

优选地，所述步骤（1）中料浆的固含量为35%；

优选地，所述步骤（3）中研磨时间为4h；

优选地，所述步骤（3）中得到的伊蒙混层粘土纳米料浆颗粒尺寸小于100nm的颗粒占颗粒总数的50%～70%；

优选地，所述步骤（4）中得到的天然胶乳悬浊液中天然胶乳的含量为65%；

优选地，所述步骤（5）中超声波混合机的搅拌速度为5000rpm，温度控制为80℃，混合时间为8h；

优选地，所述步骤（5）中天然胶乳悬浊液的量为140质量份；

优选地，所述步骤（6）中氯化氢溶液的质量为伊蒙混层粘土/天然橡胶悬浊液中天然胶乳质量的1.5%；