專利名稱：一種橡膠補強劑及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種橡膠補強劑及其制備方法與應用；具體地說是一種利用造紙黑液 與粘土制備的橡膠補強劑及其制備方法與應用。
背景技術：
中國專利200410004756. X公開了一種用作橡膠補強劑的新型有機土，是由鈣 基蒙脫土和季銨鹽反應生成的，但用季銨鹽改性制備的修飾蒙脫土，工藝較復雜，原材料 成本較高，價格較貴，推廣有一定難度。而另一方面目前造紙企業的黑液是環境污染的重 要源頭，而目前的處理方法成本較高，效率較低。一方面極大地浪費了黑液中的木質素，也 對環境造成了極大危害。如何以較低的成本回收黑液中大量的木質素，解決造紙廢水的排 放問題是造紙企業的難題。101328282A和101525447A利用造紙黑液中的木質素作為粘 土的修飾劑代替傳統的長鏈季胺鹽或非離子型表面活性劑，達到了較好的補強效果。但其 制備過程要將粘土在5 15倍的去離子水中攪拌24小時；按蒙脫土與木質素的質量比為 3 1 1 3，在蒙脫土中加入造紙黑液，繼續攪拌24小時；再用鹽酸調節溶液pH=2 3， 過濾，去離子反復洗滌至接近中性；需使用大量的水，能耗大，COD也難以達到排放標準。
發明內容
本發明的目的在于克服以上技術的不足，提供一種綜合利用造紙黑液和粘土制備 的橡膠補強劑及其制備方法與應用。以實現降低橡膠補強劑的成本，徹底解決造紙廢水的 排放和環境污染問題。本發明的橡膠補強劑是由造紙黑液與粘土按木質素與粘土的質量比為6:1 1:6，經稀硫酸中和、球磨、旋轉蒸發得到的產品，其中無機鹽與木質素的質量比為1:2 1 0. 5，成品含水量為20% 60%ο本發明的橡膠補強劑的制備方法，包括以下步驟
(1)室溫條件下，在造紙黑液中加入粘土和水，控制黑液中木質素與粘土的質量比為 6:1 1:6，粘土與水的質量比為1:10 1:20，攪拌24 h ；
(2)用稀硫酸調節pH=6 7，繼續攪拌24h；
(3)將所得混合物球磨2 4h ；
(4)在15mm Hg下減壓旋轉蒸發，得到含質量分數為20% 60%的補強劑成品。所述粘土為鈣基蒙脫土，鈉基蒙脫土或高嶺土。所述造紙黑液中的總堿與木質素質量比約為1:3 1:1。本發明的橡膠補強劑的應用，在100質量份生膠中，加入10 70質量份(以脫水 干燥混合物計)的橡膠補強劑成品，在開煉機上混煉2 4 h，制成母膠，再按照現有方法制 成橡膠復合材料。所述生橡膠為丁腈橡膠或順丁橡膠或丁苯橡膠。本發明的優點是利用造紙黑液和廉價的粘土直接脫水制備橡膠補強劑，其原料豐富，制備工藝簡單，可降低橡膠補強劑的生產成本，同時制備過程無需過濾和洗滌等操 作，避免了大量水的使用，實現了黑液零排放，能徹底解決造紙黑液的處理和綜合利用。實 驗結果表明，本發明的新型補強劑能顯著提高橡膠的力學性能和抗老化性能，可獲得與炭 黑相近的補強效果，具有較好的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式下面結合實施例以更加詳細地說明本發明 實施例1
在反應釜中加入造紙黑液濃縮液(木質素質量含量約為25%，總堿質量含量約為10%， 下同)100 g,25. 00 g鈉基蒙脫土和250 g水，攪拌24小時，接著滴加10 1的稀硫酸34 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于15 mm Hg下旋轉蒸發至含水 20 60%，得到其中鈉基蒙脫土和木質素質量比例為1:1的含水造紙黑液/粘土混合物備用。實施例2:
在反應釜中加入造紙黑液濃縮液100 g,25. 00 g高嶺土和250 g水，攪拌24小時，接 著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中高嶺土和木質素質量比例為1 1的含水造紙 黑液/粘土混合物備用。實施例3:
在反應釜中加入造紙黑液濃縮液100 g,25. 00 g鈣基蒙脫土和250 g水，攪拌24小時， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質素質量比例為1:1的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實施例4:
在反應釜中加入造紙黑液濃縮液100 g，4. 17 g鈣基蒙脫土和42 g水，攪拌24小時， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質素質量比例為1:6的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實施例5:
在反應釜中加入造紙黑液濃縮液100 g，8.33 g鈣基蒙脫土和83 g水，攪拌24小時， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質素質量比例為1:3的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實施例6:
在反應釜中加入含造紙黑液濃縮液50 g，37.50 g鈣基蒙脫土和375 g水，攪拌24小 時，接著滴加10:1的稀硫酸17 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后 于15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質素質量比例為3:1的 含水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實施例7:在反應釜中加入造紙黑液濃縮液25 g，37.5 g鈣基蒙脫土和375 g水，攪拌24小時， 接著滴加10:1的稀硫酸8. 5 ml，此時漿液的pH=6 7，繼續攪拌24小時，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉蒸發至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質素質量比例為6:1的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實施例8:
(1 1)造紙黑液/粘土混合物作為丁腈橡膠補強劑的應用。基本配方見表1:
制備方法是在100份生膠中，加入實施例1 3所制備的新型補強劑30份(以脫水 干燥混合物計)，在開煉機上混煉2 4 h，制成母膠；按照常規方法添加其它助劑用開煉機 混煉至均勻；將混煉膠在135 °C下用平板硫化機進行硫化，制備出造紙黑液/蒙脫土混合 物填充丁腈橡膠復合材料。本實施例的丁腈橡膠復合材料的力學性能和老化性能見表2。表2
實施例9
實施例3 7所制備的不同比例造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為丁腈橡膠補強劑的應用。本實施例的丁腈橡膠復合材料的力學性能和老化性能見表3。表3
實施例10
(1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為丁腈橡膠補強劑的應用 本實施例補強的丁腈橡膠復合材料的力學性能和老化性能見表4。
表 4
兩種補強劑補強的丁腈橡膠復合材料的力學性能和老化性能比較見表5，補強劑中鈣 基蒙脫土和木質素比例為1:1，補強劑份數為30份。
表 5
實施例11 :(1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為順丁橡膠補強劑的應用 本實施例基本配方見表6。硫化溫度135 °C。
表6補強順丁橡膠基本配方
本實施例補強的順丁橡膠復合材料的力學性能和老化性能見表7。
表 7
兩種補強劑補強的順丁橡膠復合材料的力學性能和老化性能比較見表8，補強劑中鈣 基蒙脫土和木質素比例為1:1，補強劑份數為30份。
表 8
實施例12 (1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為丁苯橡膠補強劑的應用 本實施例基本配方見表9。硫化溫度150 °C。
表9補強丁苯橡膠基本配方
本實施例補強的丁苯橡膠復合材料的力學性能和老化性能見表10。
表 10
兩種補強劑補強的丁苯橡膠復合材料的力學性能和老化性能比較見表11，補強劑中鈣 基蒙脫土和木質素比例為1:1，補強劑份數為30份。
表
權利要求
一種橡膠補強劑，其特征在于，是由造紙黑液與粘土按木質素與粘土的質量比為6:1～1:6，經稀硫酸中和、球磨、旋轉蒸發得到的產品，其中無機鹽與木質素的質量比為1:2～1:0.5，成品含水量為20%～60%。
2.一種橡膠補強劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)室溫條件下，在造紙黑液中加入粘土和水，控制黑液中木質素與粘土的質量比為 6:1 1:6，粘土與水的質量比為1:10 1:20，攪拌24 h ；(2)用稀硫酸調節pH=6 7，繼續攪拌24h；(3)將所得混合物球磨2 4h ；(4)在15mm Hg下減壓旋轉蒸發，得到含質量分數為20% 60%的補強劑成品。
3.根據權利要求2所述的橡膠補強劑的制備方法，其特征在于，所述粘土為鈣基蒙脫 土，鈉基蒙脫土，高嶺土。
4.權利要求1的橡膠補強劑的應用，其特征在于，在100質量份生膠中，加入10 70 質量份橡膠補強劑成品，在開煉機上混煉2 4 h，制成母膠，再按照現有方法制成橡膠復 合材料。
5.根據權利要求4所述橡膠補強劑的應用，其特征在于，所述生橡膠為丁腈橡膠或順 丁橡膠或丁苯橡膠。
全文摘要
本發明公開了一種橡膠補強劑及其制備方法與應用。橡膠補強劑是由造紙黑液與粘土按木質素與粘土的質量比為6:1～1:6，經稀硫酸中和、球磨、旋轉蒸發得到的產品，其中無機鹽與木質素的質量比為1:2～1:0.5，成品含水質量百分比為20%～60%。本發明利用造紙黑液和廉價的粘土直接脫水制備橡膠補強劑，其原料豐富，制備工藝簡單，可降低橡膠補強劑的生產成本，同時制備過程無需過濾和洗滌等操作，避免了大量水的使用，實現了黑液零排放，能提高橡膠的力學性能和抗老化性能，可獲得與炭黑相近的補強效果，具有較好的經濟效益和社會效益。
文檔編號C08L9/02GK101928466SQ201010134819
公開日2010年12月29日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者劉壽山, 廖澤棟, 曹仲林, 舒友亮, 蘇勝培 申請人:湖南師范大學