[发明专利]一种疏水改性填料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料填充补强技术领域，尤其涉及一种疏水改性填料的制备方法。

背景技术

造纸工业中的黑液会给环境带来大量污染，近年来广大环保和科研人员对处理黑液、回收利用其中的有机物和无机物做出了努力并取得了进展。中国专利CN101328282A公开了一种用作橡胶补强剂的有机修饰蒙脱土及其制备方法，利用造纸黑液中的木质素作为粘土的修饰剂代替传统的长链季胺盐或非离子型表面活性剂，达到了补强效果，同时为造纸废水回收利用提出了一条解决途径，但制备过程中，在用盐酸调节溶液pH为2～3后，需用去离子水反复洗涤至接近中性，这会使用大量的水，能耗变大，同时制造了新的废水，COD也难以达到排放标准。中国专利CN101928466A公开了一种橡胶补强剂及其制备方法与应用，针对前文中的问题提出调节pH工序中用硫酸调节溶液pH为6～7，省去过滤和洗涤步骤，避免了大量水的使用，实现了黑液零排放。以上两个专利均采用湿法混炼的方法，即将含有20～60%水分的有机修饰粘土加入橡胶中，利用辊温脱水干燥。湿法混炼解决了在干混工艺中填料团聚的问题，有效提高了填料分散性，但同时后期水份的干燥增加了操作工序，降低了生产效率，由于含水填料和橡胶不同的极性及不同的亲水和亲油性质，还存在界面不相容、补强效果减弱的问题，这些问题限制了这种价廉易得的填料的工业化应用和推广。

如何实现在不同的橡胶或弹性体中应用这类填料，不给环境造成负担同时又能达到理想的填料分散性和补强效果是科研人员在应用领域的难题。以下专利针对解决填料与橡胶或弹性体材料的界面相容问题进行了探究。其中, 中国专利CN103205141A公开了制备马来酸酐改性橡胶填料、及包含其的硫化胶的方法，用马来酸酐和改性剂对亲水性强的矿物填料进行改性，使填料表面带有亲油基团并应用于非极性的天然橡胶、三元乙丙橡胶和极性的丁腈橡胶中，接枝改性方法虽具有增强界面相容性的作用，但存在接枝率小、接枝位置不确定等问题，极大地影响分散均匀程度，而且残留的引发剂会对橡胶的交联过程造成影响。中国专利CN103554555A公开了甘蔗渣填料及制备方法及用该填料制的橡胶复合材料及制备方法，采用乙烯-乙烯醇（EVOH）包覆极性的甘蔗渣纤维，替代炭黑用于增强非极性的橡胶生胶，这种方法将EVOH与甘蔗渣在密炼机中直接共混，由于密炼机的分散效率不高，制备填料的方法本身存在分散不均匀的问题。中国专利CN1654549A公开了煤系高岭土制备丁基橡胶瓶塞补强填料的方法，以硬脂酸表面改性煤系高岭土应用到极性的氯化丁基橡胶中，这种方法由于改性过程中无分散介质参加同样存在填料分散不均匀的问题。中国专利CN1296991公开了含羟基和/或羧基的橡胶与疏水化的氧化或硅酸盐类填料的橡胶混合物，用蓖麻油对氧化硅或硅酸盐类填料进行疏水化处理，去除溶剂并干燥后应用到含羟基或羧基的橡胶中，但这种方法需使用有机溶剂会造成环境污染，且反应过程要求严格，成本较高。中国专利CN103554581A公开了一种含补强用伊/蒙粘土填料的橡胶及其制备方法，向纳米粘土含水浆料中先后加入分散剂和改性剂分别研磨，干燥后再加入含氢硅油等包覆改性，并应用到非极性的丁苯橡胶中，这种方法填料分散均匀，补强效果显著且不造成环境污染，但是操作步骤繁多，包覆改性添加的含氢硅油等具有软化作用，会对橡胶的机械性能和硬度造成影响。中国专利CN1389497公开了环保型SBS热塑性弹性体鞋底类制品的生产工艺，先将干燥的弹性体与相容剂共混，依次加入其他助剂，最后加入无机填料，相容剂与弹性体间的分子链可相互缠结，相容剂分子链上的羧基等极性基团与无机填料表面可发生化学键合，从而促进填料与基体的相容，为解决粉末成团问题采取加入冷料即后一种物料、降低温度使分散均匀的方法，这种工艺中相容剂的制备过程可含有机溶剂，会对环境造成污染，由于相容剂和填料的添加过程分离，在其他助剂存在的情况下，可能不利于填料与相容剂间的化学键合，更不用说通过相容剂与填料的化学键合来达到填料在基体中均匀分散的效果了，而且试图通过降温解决团聚的方法可能并不理想，由于不同的极性等因素，有些助剂或填料的加入反而会干扰上一种助剂在弹性体间的分散，另外专利中对机器构造、弹性体和机器洁净程度要求严格，在实际操作过程中会加大生产成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种疏水改性填料的制备方法，其综合利用造纸黑液中的有机成分和无机填料，以实现拓展造纸黑液回收利用的领域，降低SBS弹性体填充剂的成本，解决造纸废水污染环境的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种疏水改性填料的制备方法，包括如下步骤：