[发明专利]一种丁腈橡胶/粉煤灰复合材料制备方法

说明书

本发明涉及一种丁腈橡胶/粉煤灰复合材料制备方法，将聚丙烯酸、乳化剂和粉煤灰添加到丁腈橡胶中，再加入硫化活性剂、促进剂、硫黄得充分混炼的生胶，最后经硫化成型即得所述丁腈橡胶/粉煤灰复合材料。本发明制备方法简单，在提高丁腈橡胶/粉煤灰复合材料拉伸强度的基础上能够大幅度降低了丁腈橡胶复合材料的成本。本发明能够把工业固体废弃物变废为宝，为大量闲置、污染环境的粉煤灰找到了一条在聚合物复合材料中大规模利用的、新的、附加值高的处理方法。既解决了粉煤灰的处理难题，同时提高了丁腈橡胶复合材料的力学性能及其市场竞争力，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及丁腈橡胶材料技术领域，具体地，涉及一种丁腈橡胶/粉煤灰复合材料制备方法。

背景技术

随着我国经济社会发展，电力需求越来越大，同时我国煤炭资源丰富，分布地域广，煤电仍然是我国主要的电力供应来源。然而，伴随着煤炭的大量消耗，产生了大量的粉煤灰固体废弃物，据报道，2021年全国粉煤灰产生量超过了7.5亿吨，而我国粉煤灰综合利用率只有77.62%，每年约有1.7亿吨左右粉煤灰没有实现综合利用。大量粉煤灰如果不加以处理，将会占据大量的土地资源，并且产生扬尘和雾霾，污染天气，不利于降低PM2.5的数值。

目前，我国处理粉煤灰的方法主要包括建筑材料、筑路、塌陷区回填、土壤改良、矿物提取等。这些方法虽然能够解决部分粉煤灰的处理问题，但附加值较低，并且有二次污染的危险。随着社会对高分子材料需求发展，在满足使用性能的前提下，利用粉煤灰代替炭黑、白炭黑或蒙脱土等无机填料补强高分子材料，既能够扩大粉煤灰的应用范围和高附加值利用，同时能够降低高分子产品的价格，提高产品的市场竞争力。但是由于粉煤灰粒径较大，没经过改性直接填充粉煤灰造成高分子材料机械性能下降。目前粉煤灰在高分子复合材料中的主要改性方法是通过硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性粉煤灰粒子表面，提高粉煤灰与高分子材料的相容性。但由于粉煤灰表面基本上不存在硅羟基，与偶联剂反应性较弱，从而导致利用偶联剂改性粉煤灰补强高分子材料的力学性能不佳，粉煤灰不具备补强效果或只有半补强效果，制备得到的复合材料虽然成本降低，但是力学性能差，无法满足实际使用要求。

因此，很有必要研发一种补强效果好、力学性能佳的粉煤灰补强高分子复合材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种丁腈橡胶/粉煤灰复合材料制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种丁腈橡胶/粉煤灰复合材料制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯酸、乳化剂和粉煤灰与丁腈橡胶混炼均匀，再加入硫化活性剂、促进剂、硫黄得充分混炼的生胶，最后经硫化成型即得所述丁腈橡胶/粉煤灰复合材料；所述的聚丙烯酸、乳化剂、粉煤灰和丁腈橡胶的重量份之比为1~10∶1~20∶10~100∶100。

优选的，所述硫化活性剂为氧化锌和硬脂酸。进一步优选的，氧化锌和硬脂酸的添加重量比为5∶1。

优选的，所述促进剂为促进剂CBS和促进剂DM 。进一步优选的，促进剂CBS和促进剂DM的添加重量比为1.5 ∶1。

优选的，所述乳化剂为OP-10。

为解决粉煤灰污染环境、使用附加值低且对丁腈橡胶材料补强效果差的问题，本发明通过将丁腈橡胶、聚丙烯酸、粉煤灰和乳化剂等共混，提高粉煤灰与丁腈橡胶基体的界面粘结作用，进而提高复合材料的力学性能。本发明通过把粉煤灰由非补强型填料转变为对丁腈橡胶具有较强补强作用的填料，在提高丁腈橡胶复合材料力学性能的同时实现了对粉煤灰的大量使用。

本发明提供的方法实现了粉煤灰对丁腈橡胶的增强作用，从而能够部分或全部取代沉淀白炭黑在丁腈橡胶中的应用，同时扩展了粉煤灰的应用范围，降低粉煤灰的处理费用，减少粉煤灰对环境的污染，具有良好的社会效应、经济效应和环境效应。