[发明专利]一种超细粉体补强橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合橡胶技术领域，具体来说是一种超细粉体补强橡胶及其制备方法和应用，由如下重量份数的原料制成：橡胶100份，改性粉煤灰30‑40份、纳米氧化锌2‑2.5份、偶联剂Ⅰ2‑4份、偶联剂Ⅱ5‑8份、硫化促进剂1‑2份、增塑剂2‑3份、活化剂0.5‑1份、硫磺1‑1.5份、助剂0.6‑0.8份。本发明通过将改性的粉煤灰替代天然气半补强炭黑做为补强剂，并将改性的粉煤灰应用至橡胶内，制备得到了一种能够应用于天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶或顺丁橡胶中的超细粉体补强橡胶。

技术领域

本发明涉及复合橡胶技术领域，具体来说是一种超细粉体补强橡胶及其制备 方法和应用。

背景技术

在80年代以前，天然气半补强炭黑是我国炭黑家族中的骨干产品，80年代 后随着新工艺油炉法炭黑的开发推广和天然气价格的不断上涨，天然气半补强炭 黑逐渐被价格较低的新工艺油炉法染指炭黑替代，因天然气价格高，国外早已停 止了天然气半补强炭黑的生产，从国外引进的子午胎技术没有使用天然气半补强 炭黑的，导致了国内天然气半补强炭黑的产量逐年下降，生产技术停滞不前。

现有技术中随装置能力大型化、产品品种多样化、工艺控制和产品包装自 动化的出现，新工艺油炉法炭近20年从无到有发展迅速，油炉法半补强炭黑逐 渐得到了广泛的应用，但是与天然气半补强炭黑相比，新工艺油炉法炭黑具有质 量不纯、性质不稳定、弹性差、生热高等劣势，因此急需一种与天然气半补强炭 黑性能相近的材料，并且能够替代天然气半补强炭黑在橡胶中进行应用。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主 要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、 CaO、TiO₂等，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为 我国当前排量较大的工业废渣之一；大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污 染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造 成危害，因此对粉煤灰进行二次利用，不仅实现了粉煤灰的废物利用，而且节约 了资源。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供了一种超细粉体补强橡胶及 其制备方法和应用，本发明通过将改性的粉煤灰替代天然气半补强炭黑做为补强 剂，并将改性的粉煤灰应用至橡胶内，制备得到了一种能够应用于天然橡胶、丁 腈橡胶、氯丁橡胶或顺丁橡胶中的超细粉体补强橡胶。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种超细粉体补强橡胶，由如下重量份数的原料制成：橡胶100份，改性粉 煤灰30-40份、纳米氧化锌2-2.5份、偶联剂Ⅰ2-4份、偶联剂Ⅱ5-8份、硫化促 进剂1-2份、增塑剂2-3份、活化剂0.5-1份、硫磺1-1.5份、助剂0.6-0.8份。

优选的，所述偶联剂Ⅰ和所述偶联剂Ⅱ均为巯基硅烷偶联剂和碳酸酯偶联剂 的混合物，且所述偶联剂Ⅰ和所述偶联剂Ⅱ中的巯基硅烷偶联剂和碳酸酯偶联剂 的物质的量之比为6:4。

优选的，所述硫化促进剂为硫脲。

优选的，所述改性粉煤灰的粒径为60-150目。

优选的，所述橡胶为天然橡胶与丁腈橡胶、氯丁橡胶或顺丁橡胶的混合物或 者天然橡胶中的一种；

其中，天然橡胶与丁腈橡胶、氯丁橡胶或顺丁橡胶的混合物中天然橡胶的质 量分数大于等于50％。

优选的，所述增塑剂为六亚甲基四胺或三乙醇胺。

优选的，所述助剂为纳米二氧化硅。

优选的，所述活化剂为硬脂酸。

本发明还保护了一种改性粉煤灰的制备方法，所述改性粉煤灰包括如下制备 步骤：