[发明专利]一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法

摘要

本发明是一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法。本发明通过将橡胶乳液与白炭黑水浆混合得到均匀混合液，再利用喷雾干燥雾化工艺形成大量混合液的微小液滴，使得混合液的比表面积显著增加，从而在喷雾干燥装置的干燥介质中快速脱除水分；并通过向喷雾干燥载气中引入气化后的絮凝剂，将喷雾干燥工艺与絮凝工艺相结合，使得离子絮凝、快速脱水等过程在同一时间内进行，提高白炭黑/橡胶混合液从液相向固相转变过程的速度和效率；进而制备得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料。本发明操作简单、节约能源、成本低、适用面广、易于工业化、制备得到的白炭黑/橡胶纳米复合材料产品综合性能优异。

主权项

一种制备高分散白炭黑/橡胶纳米复合材料的方法，其特征在于：依次包括如下步骤：(1)白炭黑/橡胶胶乳的混合液的制备：所用到的白炭黑是未经任何处理的白炭黑或者是经过偶联剂表面改性的白炭黑；如果所用白炭黑未经表面改性，那么直接将白炭黑和偶联剂均匀分散于去离子水之中，制备成白炭黑水浆；再将白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液；如果所用白炭黑经过偶联剂表面改性的白炭黑，那么将偶联剂改性的白炭黑溶于水中，通过搅拌得到偶联剂改性的白炭黑水浆；再将偶联剂改性的白炭黑水浆与橡胶乳液搅拌混合得到偶联剂改性的白炭黑/橡胶乳液的混合液；在配置白炭黑水浆、偶联剂改性的白炭黑水浆的过程中，如果所用为沉淀法白炭黑时的固含量大于10％，所用为气相法白炭黑时的固含量大于等于3％时，或者在配置白炭黑/橡胶胶乳的混合液或者偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液的过程中，如果固含量大于等于20％时，需要施加超声波帮助体系进行分散；(2)白炭黑/橡胶纳米复合材料的制备：如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；如果所用的混合液是白炭黑/偶联剂/橡胶乳液的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于等于5％的时候，那么将白炭黑/橡胶胶乳的混合液通过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，这样就得到白炭黑/橡胶纳米复合材料；在喷雾干燥的过程中如果混合液固含量大于等于20％就不 需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂；如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数小于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数小于等于5％的时候，向偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液内直接加入絮凝剂，经过搅拌使得橡胶乳液破乳，发生絮凝反应，得到高分散的白炭黑/橡胶的絮凝胶，此絮凝胶还需要经过烘干操作，将絮凝胶中的水份烘干，而后得到高分散的白炭黑/橡胶纳米复合材料；如果所用的混合液是经过偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液，且白炭黑/橡胶纳米复合材料中白炭黑填料的质量分数，其中沉淀法白炭黑的质量分数大于等于10％，其中气相法白炭黑的质量分数大于等于5％的时候，将偶联剂改性的白炭黑/橡胶胶乳的混合液经过喷雾干燥装置，雾化形成微小的混合液液滴，在干燥介质中快速脱除水分，得到白炭黑/橡胶纳米复合材料；在喷雾干燥的过程中如果混合液固含量大于20％就不需要引入絮凝剂，如果固含量小于等于20％，那么必须要引入絮凝剂。