[发明专利]一种改性的橡胶助剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种橡胶助剂及其制备方法，具体涉及一种改性的橡胶助剂及其制备方法。该橡胶助剂为长链烷基硅烷表面改性后的炭黑，其制备方法是将橡胶用炭黑与长链烷基硅烷采用三维混合机混合机、双锥回转真空干燥机反应、通过过筛分离得到颗粒或粉状的橡胶助剂产品；该发明方法生产的橡胶助剂使用的分散性能好，产品制备的设备简单、反应条件温和，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种橡胶助剂及其制备方法，具体涉及一种改性的橡胶助剂及其制备方法，属精细化工领域。

背景技术

烷基硅烷是一种常用的硅烷偶联剂，硅烷偶联剂分子中的有机端为烷基基团、无机端为烷氧基或酰氧基基团。该物质具有较好的亲油性和憎水性，同时对无机材料也有较好的结合能力，该物质在防水涂料、粉体表面改性处理、文物保护等方面具有广泛的用途。在防水材料应用方面，一般使用的是长链烷基硅烷偶联剂，硅烷偶联剂中的长链基团一般有十八烷基、十六烷基、十二烷基、辛基、丁基、异丁基、丙基等。

炭黑是由许多近纳米级的炭黑初级粒子团聚在一起形成的具有特定结构的团聚体，其组成的初级粒子具有较强的硬度，而团聚体具有丰富的比表面和较多的活性羟基、羧基等强极性基团。在橡胶工业中，炭黑常用作橡胶的补强材料，可用来提高轮胎橡胶的抗拉伸强度、抗撕裂强度和增加耐磨性能。但在轮胎橡胶中，如果直接采用炭黑与橡胶胶料进行混合，由于胶料与炭黑表面极性差异较大，导致其相容性差，且在橡胶的混炼过程中炭黑易自聚，炭黑的分散效果和补强效果不够。

因此，市场上一直存在研究如何改进炭黑表面性能，得到相容性更好，分散性能更佳的炭黑橡胶助剂。在传统的生产工艺中，常用含硫硅烷(如：双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-四硫化物、双-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-二硫化物)与炭黑混合加入到胶料中混炼，提高橡胶的抗拉性、耐磨性和分散性能，这些助助剂是反应型的橡胶助剂，通过”分子桥”的作用，使硅烷中的烷氧基与硫键分别与炭黑、橡胶结合提高橡胶的抗拉性和耐磨性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可大大提高炭黑在橡胶中的相融性，且在橡胶的混炼过程中炭黑分散性能更佳的改性的橡胶助剂及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种改性的橡胶助剂，其特征在于：

所述改性橡胶助剂由式(Ⅰ)的长链烷基硅烷与炭黑按质量比为1：0.9～1.1的混合反应的颗粒状或粉状复合物；长链烷基硅烷的分子式为：

R¹-Si(OR²)₃ 式(Ⅰ)

其中：R¹为碳链长3-20直链或支链烷烃、R²为碳链长为1-3的直链烷烃；改性橡胶助剂的制备方法包括以下步骤：

1）、在常温下将炭黑投入到三维混合机中，长链烷基硅烷液体分三个批次投入到三维混合机中，每次投入长链烷基硅烷后开启混合机混合一定的时间后，接着投入下一批长链烷基硅烷，如此反复直到三个批液体硅烷全部投料完成，得到炭黑与长链烷基硅烷的混合颗粒粗品；

2）、将混合颗粒粗品转入到带真空、加热和降温装置的双锥回转真空干燥机中，常温下抽真空度到-0.06～-0.09MPa，开启干燥机并控制转速在0.5～1转/分钟；然后在真空状态下缓慢升温到60～70℃进行反应，升温时间控制在3～4小时；

3）、维持真空度在-0.06～-0.09MPa、温度60～70℃条件下继续混合反应4～6小时，以充分脱去反应生成的低沸点的醇，得到反应复合物粗品；

4）、将得到的复合物粗品温度下降到常温下后，转入到单层振动筛进行分离，通过震动过筛分离出上层较大的颗粒，得到下层较小的颗粒混合物即得到改性橡胶助剂成品。