一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法
【專利摘要】一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法，涉及一種改性橡膠的制備方法，第一步，以工業輕燒粉和鹽酸為原料，一步法制備得到堿式氯化鎂晶須；第二步，將堿式氯化鎂晶須改性，增加其親油性；第三步，將改性后的堿式氯化鎂晶須與氯丁橡膠混配加工，增加其阻燃及力學性能。利用工業輕燒粉與鹽酸為原料一步法制備堿式氯化鎂晶須，方法簡單，成本低。改性堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠中，提高了其力學和熱學性能，并且堿式氯化鎂與氯丁橡膠具有較好的相容性。
【專利說明】一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法
【技術領域】 [0001]本發明涉及一種改性橡膠的制備方法，特別是涉及一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法。
【背景技術】
[0002]我國是鎂資源大國，菱鎂礦總儲量為31億噸，占世界總儲量的四分之一以上，為開發鎂鹽晶須提供了良好的生產背景。
[0003]鎂鹽晶須作為一種新型增強材料，具有與碳纖維、碳化硅晶須相近的高強度和優異耐腐蝕性，而價格僅為他們的1/30-1/150，且其原材料易得，生產工藝簡單，引起了廣泛關注。目前，得到實際開發和應用的鎂鹽晶須主要有硼酸鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、堿式氯化鎂晶須、氫氧化鎂晶須和氧化鎂晶須等。它們對金屬基復合材料、聚合物基等復合材料有著優異的增強補強作用，市場需求量逐年增加，市場競爭力也越來越強。
[0004]鎂鹽晶須由于結構的特殊性，具有機械強度高，無永久變形，高溫下強度損失小，長徑比高，抗疲勞效應好等力學性能。同時，其表面平滑性好、尺寸精度和穩度性高、可再生循環使用。此外，鎂鹽晶須長徑比可以控制，容易添加到基體中，可以在集體中分布得很均勻，是極薄、極狹小甚至邊角部位都能得到增強填充，適合制作精密的增強工程塑料零件，甚至可以支撐20 y m的超薄部件。尤其是同現在常用的玻璃纖維和碳纖維等增強材料相t匕，鎂鹽晶須增強的塑料材料對設備和模具磨損小，阻燃性、安全性提高，極適合制備各種形狀復雜部件，羥質高強阻燃部件和電子電器用材等，可廣泛用于汽車、電子電器、化工、建材、包裝等行業。目前國內外在鎂鹽晶須的應用上已經取得了一定進展。首先是用于增強各種樹脂，可使改性后的塑料樹脂表現出高模量、耐沖擊和阻燃的性質，以提高部件的強度、阻燃和防老化性能。
[0005]鎂鹽晶須在金屬基復合材料、聚合物基復合材料等方面的有益增韌補強作用，使得鹽湖鎂鹽晶須的發展十分迅速，國內市場對鎂鹽晶須的需求也逐年增加。近年來，無機鎂鹽晶須的開發成為材料研究者的熱點之一。目前，鎂鹽晶須的研究主要集中在硼酸鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、堿式氯化鎂晶須、氫氧化鎂晶須、氧化鎂晶須等方面。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法，以工業輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應制備得到堿式氯化鎂晶須。然后，將堿式氯化鎂經過硅烷偶聯劑改性后，增加其親油性，將改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，堿式氯化鎂晶須添加的氯丁橡膠具有較強的力學性能以及阻燃性能。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法，所述方法包括以下過程:
(1)輕燒粉預處理:取菱鎂礦裝在坩堝內，在600°C下放入馬弗爐內煅燒4h，恢復活性；
(2)輕燒粉與鹽酸反應:量取10%，40mL的鹽酸，在500mL燒杯中倒入200mL去離子水，將鹽酸倒入三口燒瓶中，向三口瓶中加輕燒氧化鎂，反應溫度50°C、攪拌速度200轉/分，反應時間24h，抽濾得到濾液；將濾液在室溫下陳化48 h，見白色堿式氯化鎂固體生長，用100ml無水乙醇洗滌后進行抽濾，將濾餅放入烘箱中60°C干燥24h，得到堿式氯化鎂樣品；
(3)將0.5%的硅烷偶聯劑加入20ml的丙酮或無水乙醇惰性溶劑中，攪拌溶解后加入堿式氯化鎂，攪拌3h后，加熱蒸出丙酮或無水乙醇，得表面改性的堿式氯化鎂晶須；
(4)氯丁橡膠配方:按質量份取CRl22:100，氧化鋅:5，硬脂酸:0.5，促進劑M:1，硫磺:3，鄰苯二甲酸二辛酯:6，炭黑:20，改性堿式氯化鎂晶須:0-30 ;在開煉機上對氯丁橡膠塑煉，再將塑煉好的氯丁橡膠與硬脂酸、促進劑M，ZnO、改性后堿式氯化鎂、炭黑、鄰苯二甲酸二氫脂、硫磺進行混煉，混合均勻后下片并放置24h，測得的硫化溫度為170°C，硫化時間40分鐘，進行模壓硫化； (5)將改性后的堿式氯化鎂加入到氯丁橡膠中，加入量5%為最佳。
[0008]本發明的優點與效果是:
1.本發明提出一種利用輕燒粉制備堿式鎂鹽晶須并改性增強氯丁橡膠的方法，以工業輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應制備得到堿式氯化鎂晶須，方法簡單，成本低。
[0009]2.將改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，經過混合流化制成成品，利用了氯化物在材料中的協同性與相容性，同時，降低了原料成本、增強了橡膠性能。
[0010]3.添加了改性堿式氯化鎂晶須的氯丁橡膠，提高了拉伸強度和最大載荷，降低了定伸應力，增加了斷裂伸長率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明技術路線示意圖；
圖2為本發明堿式氯化鎂的XRD圖；
圖3為本發明堿式氯化鎂的SEM圖；
圖4為本發明圖堿式氯化鎂晶須的IR譜與改性后的堿式氯化鎂晶須的IR譜對比圖； 圖5為本發明改性后堿式氯化鎂的SEM圖；
圖6為本發明加入堿式氯化鎂晶須的氯丁橡膠的SEM圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖所示實施例，對本發明作進一步詳述。
[0013]本發明以工業輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應制備得到堿式氯化鎂晶須。將堿式氯化鎂經過硅烷偶聯劑改性后，增加其親油性。改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，經過混合流化制成成品。堿式氯化鎂晶須添加的氯丁橡膠具有較強的力學性能(拉伸強度、定伸應力、斷裂伸長等)以及阻燃性能。堿式氯化鎂晶須作為鎂鹽晶須材料一種，被用作于很多材料的增強劑、阻燃劑及制備氫氧化鎂和氧化鎂晶須的前軀體等。氯丁橡膠根據型號不同有著不同的用途，其中，CR121型被用作礦纜護套V帶及同步帶等。CR122型氯丁橡膠被用作傳動帶、運輸帶、電線電纜、耐油膠板、耐油膠管、密封材料等橡膠制品。CR321，CR322型氯丁橡膠被用作電纜、膠板、耐油膠管、傳送帶、輸送帶、橡膠密封件等。CR232型氯丁橡膠被用作電纜護套、耐油膠管、橡膠密封件、粘合劑等。CR244型氯丁橡膠被用作粘合劑生產的原料，用于金屬、木材、橡膠、皮革等材料的粘接。CR322型氯丁橡膠作為主要的傳動帶、運輸帶、電線電纜橡膠制品，對力學性能有一定的需要。將堿式氯化鎂晶須加入到CR122氯丁橡膠中增加其機械強度來滿足特殊的傳動帶等材料的需要，由于堿式氯化鎂可與氯丁橡膠具有較好的相容性，同時其本身具有的性質可以增加傳送帶、運輸帶、電纜的阻燃作用。
[0014]1.本發明的基本原理:
堿式氯化鎂的制備共分為:①氧化鎂與鹽酸的反應，②氧化鎂與氯化鎂的反應，③堿式氯化鎂的生長三個部分。
[0015]主要總反應方程式:
Mg0+2HC1 — MgC12+H20
3Mg0+MgC12+llH20 — 2Mg2(OH)3C1 ? 4H20
硅烷偶聯劑改性改性機理:
【權利要求】
1.一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強氯丁橡膠的方法，其特征在于，所述方法包括以下過程: (1)輕燒粉預處理:取菱鎂礦裝在坩堝內，在600°C下放入馬弗爐內煅燒4h，恢復活性； (2)輕燒粉與鹽酸反應:量取10%，40mL的鹽酸，在500mL燒杯中倒入200mL去離子水，將鹽酸倒入三口燒瓶中，向三口瓶中加輕燒氧化鎂，反應溫度50°C、攪拌速度200轉/分，反應時間24h，抽濾得到濾液；將濾液在室溫下陳化48 h，見白色堿式氯化鎂固體生長，用.100ml無水乙醇洗滌后進行抽濾，將濾餅放入烘箱中60°C干燥24h，得到堿式氯化鎂樣品； (3)將0.5%的硅烷偶聯劑加入20ml的丙酮或無水乙醇惰性溶劑中，攪拌溶解后加入堿式氯化鎂，攪拌3h后，加熱蒸出丙酮或無水乙醇，得表面改性的堿式氯化鎂晶須； (4)氯丁橡膠配方:按質量份取CRl22:100，氧化鋅:5，硬脂酸:0.5，促進劑M:1，硫磺:.3，鄰苯二甲酸二辛酯:6，炭黑:20，改性堿式氯化鎂晶須:0-30 ;在開煉機上對氯丁橡膠塑煉，再將塑煉好的氯丁橡膠與硬脂酸、促進劑M，ZnO、改性后堿式氯化鎂、炭黑、鄰苯二甲酸二氫脂、硫磺進行混煉，混合均勻后下片并放置24h，測得的硫化溫度為170°C，硫化時間.40分鐘，進行模壓硫化； (5)將改性后的堿式 氯化鎂加入到氯丁橡膠中，加入量5%為最佳。
【文檔編號】C08L11/00GK103613811SQ201310610294
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】王國勝, 梁海, 馬池, 寧志高 申請人:沈陽化工大學