[发明专利]一种纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒及其制备方法和应用。所述预分散母胶粒包括纳米活性氧化锌60～85份、加工助剂3～8份、隔离树脂5～30份、软化油3～8份和母胶载体3～10份。所述制备方法包括将除母胶载体外的其它组分进行混合预处理，然后与母胶载体混炼、低温造粒。所述纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒可以减少橡胶制品中氧化锌用量的同时又具有良好的分散性。本发明可以有效降低橡胶制品中锌元素用量40％以上，具有低粉尘污染、生产成本较低等许多优势。

技术领域

本发明涉及橡胶助剂领域，具体地说，是涉及一种纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒及其制备方法和应用。

背景技术

预分散母胶粒是一种由单一物质或若干物质与载体配制成的物理状态混合物。制作这种改变应用形式或改变形态的预分散母胶粒旨在优化材料以适合其特殊的应用场合。因母胶粒助剂具有易于分散、粉尘污染低、方便称量等诸多优势，且随着环保的要求逐渐严格，越来越多的母胶粒产品出现替代原来的粉料。

在橡胶工业领域，氧化锌不仅能加快胶料的硫化速度，还能提高胶料交联水平，同时对于次硫磺酰胺类、秋兰姆类等类促进剂有活化作用。作为橡胶硫化的重要反应物，传统氧化锌活化硫化反应实质是界面反应，而除了硫化作用，氧化锌还能极大地提高胶料的传热导热性能，然而，锌是一种接近重金属的环境污染物，有一定致癌作用，特别是可溶性的锌化合物对水生生物具有毒副作用。最近Poynton的毒理学研究显示氧化锌纳米粒子和Zn⁺²都是有毒的，但有不同的作用方式。据Ranville等人研究,氧化锌的毒性是由于氧化锌溶解后产生的Zn⁺²及其一些化合物造成的。建模工作表明，存在于橡胶硫化胶中的过量或不反应的氧化锌或Zn⁺²离子会在废弃处理时浸入到环境中。

目前认为传统氧化锌活化硫化反应实质是界面反应。T.Suzuki等利用小角中子散射技术，对硫化胶的交联网络结构做了大量且系统的研究，认为氧化锌颗粒在硫化反应中首先与硬脂酸反应，形成部分的可溶性硬脂酸锌，随后促进剂和硫黄等被吸附于氧化锌颗粒表面，可溶性硬脂酸锌活化促进剂、硫黄反应形成低网链密度的A相，同时促进剂、硫黄等吸附在氧化锌周围反应形成高网链密度的B相，从而形成不均匀的两相结构，这会直接影响橡胶的性能。从氧化锌发挥的作用来看，仅有表面的锌离子发生反应而氧化锌颗粒内部大量的锌离子仍存在于氧化锌晶格中，造成了锌离子在橡胶制品中极大的残留，从而对环境产生了极大的压力。

传统氧化锌母胶粒中的间接法氧化锌具有粒径大、比表面积小、活性低、用量大、有效利用率低的缺点；普通纳米氧化锌母胶粒中的纳米氧化锌在载体中易团聚、难以分散均匀，或处理成本过高导致橡胶制品厂难以引进等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了解决橡胶制品中氧化锌用量大而导致锌污染的问题，而提出的一种纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒及其制备方法和应用，使用本发明纳米活性氧化锌改性预分散母胶粒可以有效降低橡胶制品中锌元素用量40％以上。

本发明目的之一为提供一种纳米活性氧化锌改性预分散母胶，由包括以下组分的原料制备得到，以重量份计：

其中，所述隔离树脂优选为数均分子量为500～5000的液体橡胶，更优选为数均分子量为800～2000的液体橡胶。

所述液体橡胶的黏度优选为50～5000。

所述隔离树脂可选择低分子量聚异丁烯、液态异戊橡胶中的至少一种，如聚异丁烯(PIB 1300)、聚异丁烯(PIB 2300)等。

所述母胶载体优选自三元乙丙橡胶(EPDM)、丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NBR)中的至少一种。

所述软化油可选择本领域常用的软化油，优选自石蜡油、环烷油、芳烃油、白油中的至少一种。