[发明专利]一种硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒，其特征在于，由以下质量份数原料组成：硅烷偶联剂改性白炭黑50～90份，载体橡胶5～50份，软化油1～10份，分散剂1～5份；同时，本发明还提供了上述硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒的制备方法，再有，本发明还提供了上述硅烷改性白炭黑预分散母胶粒在制备橡胶轮胎时的应用方法；在将本发明制得的硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒用于制备橡胶轮胎时，使白炭黑具有更高的分散均匀程度，并能有效防止其粒子的重聚集，其能增加混入速度、分散速度和分散均匀性；提高白炭黑与橡胶的相容性，从而提高橡胶轮胎的性能；为“绿色轮胎”胎面胶的制备提供理论依据。

技术领域

本发明涉及橡胶助剂技术领域，具体是一种硅烷改性白炭黑预分散母胶粒及其制备方法与应用。

背景技术

白炭黑的化学式为SiO₂·nH₂O，是白色粉末状无定型的硅酸和硅酸盐产品的总称。白炭黑溶于氢氟酸和强碱，但不溶于水、溶剂和除氢氟酸以外的其他酸，其化学性质十分稳定，无气味、耐高温、不燃烧，具有很好的电绝缘性，及很好的分散性、补强增粘性。由于白炭黑具有比较特殊的表面结构，带有大量的表面羟基及特殊的颗粒形态，粒径小但比表面积大等，白炭黑在有机相中难以分散，且聚集体常为凝聚态，与有机基体之间易造成界面缺陷，使其应用性能受到很大的影响。

自第一条“绿色轮胎”在米其林研究开发成功以来，除了橡胶基体材料外，添加白炭黑能够提高轮胎的抗湿滑性、降低滚动阻力和提高耐磨等方面的性能被人们所公认，但轮胎橡胶中添加白炭黑特别是高填充量后门尼粘度大、需要多段混炼，加工工艺繁琐和能耗高、胶料的门尼粘度反弹现象严重，且白炭黑在橡胶分散体中分散不均匀和重聚集直接严重影响到其补强性等性能的发挥。

基于白炭黑在轮胎中的使用，开发了相关的硅烷偶联改性剂，硅烷偶联改性剂其实是一类具有有机官能团的硅烷，其分子结构中同时具有能和无机物(如白炭黑等)化学结合的反应基团及与有机物(橡胶等)化学结合的反应基团。它能在无机物和有机物之间建立一个持久的连接。

在硅烷偶联改性剂的研发基础上，白炭黑在橡胶中的添加方式主要分为两种，第一种是先将白炭黑进行硅烷偶联剂改性；另一种是将白炭黑与硅烷偶联改性剂分多次添加的原位改性。因此，白炭黑在橡胶中的添加量得到较大程度的提升。

预分散母胶粒是按“绿色化工”新概念而开发的新型橡胶加工助剂，是以高聚物作载体的橡胶助剂母粒。预分散助剂母粒产品可改善了助剂在基质橡胶中的混入速度、分散速度和分散均匀性；若能将硅烷偶联剂改性后的白炭黑与预分散母胶粒应用优点相互结合，定能解决目前橡胶制备中的较多问题。

发明内容

本发明提供了一种硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒，以实现白炭黑在橡胶加工过程中更高程度的分散均匀性，并防止白炭黑粒子在橡胶基体中出现重聚集现象的目的。

一种硅烷偶联剂改性白炭黑预分散母胶粒，其特征在于，由以下质量份数原料组成：硅烷偶联剂改性白炭黑50～90份，载体橡胶5～50份，软化油1～10份，分散剂1～5份；

其中，硅烷偶联剂改性白炭黑为烯烃基硅烷偶联剂改性白炭黑、环氧基硅烷偶联剂改性白炭黑、胺基硅烷偶联剂改性白炭黑、脲基硅烷偶联剂改性白炭黑、氯丙基硅烷偶联剂改性白炭黑、巯基硅烷偶联剂改性白炭黑、硫化基硅烷偶联剂改性白炭黑、异氰酸盐硅烷偶联剂改性白炭黑中的一种；

载体橡胶为SSBR-丁苯橡胶、EPDM-三元乙丙橡胶、BR-顺丁橡胶、NBR-丁腈橡胶中的一种或者多种混用；

软化油为环烷基油、芳香基油、石蜡油中的一种；

分散剂为石蜡(SRPW)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硬脂酸(ST)中的一种。

优选地，所述的硅烷改性白炭黑为硫化基硅烷偶联剂改性白炭黑。

优选地，所述的软化油为环烷基油。