[发明专利]一种充油充蒙脱土乳液共沉橡胶的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种充油充蒙脱土乳液共沉橡胶的制备方法，属高分子材料技术领域。

背景技术：

橡胶是重要的战略物资，因其特殊的高弹性，其应用遍及国民经济的各个领域。但橡胶的最大的缺点是强度低，必须加入补强剂才具有实用价值。长期以来，人们一直采用炭黑和白碳黑作为补强剂，但炭黑除了污染严重外，其来源还依赖于石油能源物资，而且价格昂贵，而白炭黑补强效果不够理想，且价格较贵。寻找一种污染小(或无污染)、价格便宜、易于加工的橡胶补强剂一直是人们致力于解决的重大课题。蒙脱土的推出为解决这一难题提供了良好的契机。这种新材料不但来源十分丰富，价格低廉，无污染，而且有望代替(或者部分代替)传统的碳黑和白碳黑。权威专业人士称，蒙脱土的推出，有可能使橡胶工业产生革命性变革。

橡胶/纳米蒙脱土复合材料正在引起科技工作者的极大兴趣，但目前理论研究较多，在实用技术方面还未见有工业化应用的报道。这是因为，当前的研究大多数沿用塑料/纳米蒙脱土的复合方法，即机械共混法。但是，由于橡胶本身粘度大、不适于高剪切条件下复合，所以难以得到理想的分散效果，而理想的均匀、纳米级分散正是蒙脱土能够充分发挥其补强效果的特征。同时，该方法仅适合于橡胶制品厂小批量生产，不适于橡胶厂的大规模工业化生产。如何找到一种更有效的方法与橡胶复合一直是摆在人们面前的重要课题。

长期以来，人们一直未间断对该课题的探索。中国专利“粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法”(申请号98101496.8，公开号CN1238353A)公开了一种采用乳液共沉法，将未改性的粘土(蒙脱土)直接加入橡胶胶乳，进行凝聚，制备橡胶/蒙脱土共沉胶。中国专利“有机改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法”(申请号200510084326.8，公开号CN1900149A)采用乳液共沉法制备了丁苯橡胶/有机改性蒙脱土(或未改性蒙脱土)共沉胶。中国专利“硅烷偶联剂改性的粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法”(申请号200610114731.4，公开号CN1970607A)采用乳液共沉法制备了丁苯橡胶/硅烷偶联剂改性蒙脱土共沉胶。上述方法都是直接将橡胶乳液与蒙脱土共沉，由于橡胶大分子链与蒙脱土浸润性差，共沉时蒙脱土难以有效地被包覆于橡胶中，尤其是当蒙脱土填充量大时(超过5重量份)，有大量的蒙脱土残留在共沉清液中，难以实现工业化生产。

油作为橡胶的软化剂，是橡胶制品中不可缺少的一个重要组分。油的加入不仅大幅度提高橡胶混炼的工艺性能，降低能耗，缩短混炼时间，而且可以有效地提高制品的耐寒性能，降低生热，提高低温挠屈性。如果在橡胶生产的乳液絮凝阶段，同时加入油和蒙脱土一起共沉制备共沉胶，低分子的油可以有效地浸润蒙脱土，更容易与橡胶分子链浸润结合。这样不仅省去了橡胶制备生产时的加油工序，而且可以很容易地使大量的蒙脱土以很小的尺寸均匀地分散于橡胶中，使蒙脱土起到有效的补强作用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种充油充蒙脱土乳液共沉橡胶的制备方法。它是在橡胶乳液中加入有机改性蒙脱土或未改性蒙脱土悬浮液以及乳化油等混匀后，加入凝聚剂进行絮凝，凝聚物经脱水、干燥等工序，形成充油充蒙脱土乳液共沉橡胶。本方法的优越性在于：(1)补强效果好，共沉胶性能优异。由于共沉过程中大量的低分子油首先将有机改性蒙脱土或未改性蒙脱土浸润和插层，使得蒙脱土片层在橡胶基体中分散更加均匀，并使剥离型蒙脱土纳米级片层的比例大幅度增加，起到了更有效的填充补强作用。(2)可填充量大，大幅度降低成本。由于大量的低分子油先将蒙脱土浸润，共沉胶制备时可填充更多的蒙脱土仍能被包容并均匀分散在基体中，而不会出现凝聚液浑浊(部分蒙脱土未被包入胶中)的现象。(3)本方法可在不改变(或基本不改变)现有充油橡胶生产工艺的前提下进行共沉胶生产，工艺简单，容易实现工业化。(4)本方法可根据用户需求调节充油充蒙脱土的用量比例，更有利于销售和用户应用。

为了实现上述发明目的，本发明的一种充油充蒙脱土乳液共沉橡胶的制备方法，其主要成分固含量为：(A)橡胶100重量份，(B)蒙脱土1—80重量份，(C)油1—80重量份，(D)偶联剂0.1—5重量份，(E)防老剂0.1—5重量份。其它组分若干(若有必要)。

按照如下步骤操作：

第一步，原材料组份：组份(A)为橡胶乳液；组份(B)为有机改性蒙脱土或未改性蒙脱土悬浮液；组份(C)为乳化油；组份(D)为偶联剂；组分(E)为防老剂；组份(F)为凝聚剂；组分(G)为无机盐和絮凝剂水溶液；组分(H)为质子酸；组分(I)为无机碱。