專利名稱：用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法，屬納米材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及了一種橡膠助劑---一種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，還涉及了這種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法。
二、技術(shù)背景目前，氧化鋅在橡膠配方中主要作為硫化活性劑使用，是一種不可或缺的功能性助劑。由于氧化鋅自身的特點(diǎn)，其在橡膠混煉過(guò)程中存在著粘輥、粉塵飛揚(yáng)、危害員工身體健康和污染環(huán)境等問(wèn)題。為了解決以上問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相繼對(duì)氧化鋅在橡膠加工過(guò)程中的粉塵飛揚(yáng)、粘輥、環(huán)保等問(wèn)題展開(kāi)了研究，如中國(guó)專利CN1130154A，提供了一種借助粘結(jié)分散劑或表面活性劑，由螺桿擠出機(jī)制造了顆粒狀高活性氧化鋅；如美國(guó)專利US6046260提供了一種氧化鋅分散體，主要是以石油瀝青或萜烯為粘結(jié)劑，脂肪酸為表面活性劑，合成橡膠、天然橡膠為載體，將氧化鋅分散于載體橡膠中制得了氧化鋅分散體；又如市售拜爾-萊茵公司的氧化鋅-80產(chǎn)品，其以三元乙丙膠為載體制得預(yù)分散體；以上實(shí)例解決了普通氧化鋅在橡膠加工中的粘輥、粉塵飛揚(yáng)、危害人身健康、污染環(huán)境等問(wèn)題。近年來(lái)，由于新技術(shù)、新材料的迅速發(fā)展，納米氧化鋅以其獨(dú)特的納米效應(yīng)，在橡膠制品中應(yīng)用所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異性能，正愈來(lái)愈成為橡膠用氧化鋅品種的主角。但由于納米氧化鋅其粒徑比普通氧化鋅小近千倍，比表面積大幾十倍，在橡膠加工中表現(xiàn)出來(lái)的分散性能差、粉塵飛揚(yáng)等問(wèn)題更加突出，限制了納米氧化鋅性能的充分發(fā)揮，而普通氧化鋅的造粒工藝又不適用于納米氧化鋅的造粒。因此研究開(kāi)發(fā)用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，解決納米氧化鋅的分散和環(huán)保等問(wèn)題，以提高橡膠制品性能，是業(yè)界所期盼的！三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是向社會(huì)推出一種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法，對(duì)橡膠工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步作些貢獻(xiàn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案包括用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的技術(shù)方案和制備方法的技術(shù)方案。
這種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，其復(fù)合組分包括有改性納米氧化鋅粉體、載體母膠、膠粘分散劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑，把這些組份按適當(dāng)?shù)呐浞奖壤湮?，采用?shí)用的一整套制備工藝方法，在密煉設(shè)備中使各組分混合均勻，以熱喂料或冷喂料方式從擠出機(jī)中擠出，再切成母粒，其技術(shù)特點(diǎn)在于所述的橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒各復(fù)合組份的配方比例為改性納米氧化鋅∶載體母膠∶膠粘分散劑∶增塑劑∶潤(rùn)滑劑＝50-94％∶0.5-10％∶4-20％∶0.5-10％∶1-10％(質(zhì)量百分比)，各復(fù)合組份比例總和均須滿足100％。
如上所述的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，詳細(xì)技術(shù)要點(diǎn)有所述的改性納米氧化鋅的配方比例為納米氧化鋅∶改性劑＝90-99.9％∶0.1-10％(質(zhì)量百分比)，但經(jīng)一次或多次改性所用的各組份之比例總和均須滿足100％(質(zhì)量百分比)，其中所用的改性劑可以是聚合物超分散劑如聚丙烯酸及其鹽類、硅油系列、聚合度為300-3000的聚乙烯醇系列等，聚合度200-20000的非離子類改性劑如聚乙二醇、聚合度9-20的聚醚類等。
關(guān)于這種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法，是制備橡膠添加的納米材料的一整套制備方法，科技含量高，該復(fù)合母粒的制備方法的技術(shù)特點(diǎn)在于a、該橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒各復(fù)合組份及其配方比例是改性納米氧化鋅∶載體母膠∶膠粘分散劑∶增塑劑∶潤(rùn)滑劑＝50-94％∶0.5-10％∶4-20％∶0.5-10％∶1-10％(質(zhì)量份)，各復(fù)合組份比例總和均須滿足100％。b、該復(fù)合母粒的制備工藝方法用密煉機(jī)升溫至110-140℃時(shí)，加入需用量的載體母膠和膠粘分散劑，保溫加壓密煉5-15分鐘，然后按需用量分次加入改性納米氧化鋅，進(jìn)行密煉5-15分鐘，期間按需用量分次加入增塑劑和潤(rùn)滑劑，混煉完成后以熱喂料或冷喂料形式進(jìn)入擠出設(shè)備中，擠出柱狀母膠，經(jīng)切粒機(jī)切成短柱狀的母粒，檢驗(yàn)合格后，儲(chǔ)藏待用。
如上所述用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法，其詳細(xì)技術(shù)要點(diǎn)還有a、它的各復(fù)合組份的制備工藝方法1)改性納米氧化鋅粉體的制備方法所述的改性納米氧化鋅粉體的配方比例為納米氧化鋅∶改性劑＝90-99.9％∶0.1-10％(質(zhì)量百分比)，但經(jīng)一次或多次改性所用各組份之比例總和均須滿足100％(質(zhì)量百分比)，其中所用的改性劑可以是聚合物超分散劑如聚丙烯酸及其鹽類、硅油系列、聚合度為300-3000的聚乙烯醇系列等，聚合度200-20000的非離子類改性劑如聚乙二醇、聚合度9-20的聚醚類等；改性工藝方法包括有公知技術(shù)的干法、濕法、干濕法相結(jié)合的一整套改性工藝方法。2)其它復(fù)合組份的配制載體母膠用天然橡膠或合成橡膠中的一種或某幾種混合體；膠粘分散劑采用VA含量為14-66％的EVA；增塑劑采用鄰苯二甲酸酯類、磷酸脂類、脂肪族類、二元脂類、芳香系油、環(huán)烷系油、脂肪系油、石蠟系油中的一種；潤(rùn)滑劑采用分子量為1000-10000的低分子量聚合物如聚酯蠟、鋅離子共聚物蠟、乙烯共聚合物蠟、聚丙烯蠟等中的一種。b、經(jīng)切粒機(jī)切成的短柱狀改性納米氧化鋅復(fù)合母?？梢允侵睆綖?.5-15mm、高度為1-20mm的。
本發(fā)明的這種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的優(yōu)點(diǎn)是明顯的通過(guò)以上技術(shù)處理，橡膠用納米氧化鋅復(fù)合母粒與橡膠分子達(dá)到了分子水平的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了良好的預(yù)分散效果，很好地解決了橡膠混煉過(guò)程中納米氧化鋅粉體分散困難以及粉塵飛揚(yáng)、計(jì)量不準(zhǔn)、粘輥以及危害員工人體健康和環(huán)境問(wèn)題，從而明顯的改善了工作環(huán)境以及膠料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，如膠料的耐磨性能、H抽出力、撕裂強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率以及抗老化性能等，同時(shí)，賦予了橡膠制品具有防霉抗菌的特性。這種橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法，科技含量高，制備方法簡(jiǎn)便，易操作，而且具有很強(qiáng)的實(shí)用性、先進(jìn)性和顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四

圖1是用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒制備方法的工藝流程方框圖。
在圖1中1、納米氧化鋅；2、改性納米氧化鋅；3、潤(rùn)滑劑；4、增塑劑；5、膠粘分散劑；6、載體母膠；7、母粒膠混煉；8、膠料擠出；9、切粒。
五、具體實(shí)施辦法用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法實(shí)施例一a、復(fù)合母粒的制備方法1)改性納米氧化鋅的制備方法是采用濕干法相結(jié)合的改性工藝方法，在氨法制備納米氧化鋅的過(guò)程中，分別按5％的比例加入聚乙烯醇和聚醚，制得改性納米氧化鋅粉體；改性納米氧化鋅其配合組份為納米氧化鋅∶聚乙烯醇∶聚醚＝90％∶5％∶5％，其配比總和為100％(質(zhì)量百分比)；2)復(fù)合母粒的制備方法是將改性納米氧化鋅與VA含量為66％的EVA、環(huán)烷油或磷酸脂、天然橡膠、聚酯蠟等復(fù)合組分按比例分次加入密煉機(jī)，在110℃下充分混煉15分鐘，制成混煉膠。其配比為改性納米氧化鋅∶天然橡膠∶EVA∶環(huán)烷油或磷酸脂∶聚酯蠟＝94％∶0.5％∶4％∶0.5％∶1％(質(zhì)量百分比)，配比之總和為100％；3)混煉膠利用擠出機(jī)擠出后，用切粒裝置切成直徑為0.5mm、高度為1mm的顆粒，即得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
b、復(fù)合母粒1)該例的改性納米氧化鋅采用納米氧化鋅∶聚乙烯醇∶聚醚＝90％∶5％∶5％的配比，其配比總和為100％(質(zhì)量百分比)；經(jīng)過(guò)濕干法改性方法制得改性納米氧化鋅；2)該例的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒采用改性納米氧化鋅∶天然橡膠∶EVA∶環(huán)烷油或磷酸脂∶聚酯蠟＝94％∶0.5％∶4％∶0.5％∶1％的配比，其配比之總和為100％(質(zhì)量百分比)；利用密煉機(jī)將其復(fù)合組分經(jīng)過(guò)充分密煉，制成混煉膠，用擠出機(jī)擠出后切粒，制得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法實(shí)施例二a、復(fù)合母粒的制備方法1)改性納米氧化鋅的制備方法是采用濕法改性工藝方法，在氨法制備納米氧化鋅的過(guò)程中，按0.1％的比例加入聚乙二醇，制得改性納米氧化鋅粉體；改性納米氧化鋅的組份配比為納米氧化鋅∶聚乙二醇＝99.9％∶0.1％(質(zhì)量百分比)，其配比總和為100％；2)復(fù)合母粒的制備方法是將改性納米氧化鋅粉體與VA含量為14％的EVA、石蠟油或脂肪酸、丁苯橡膠、鋅離子共聚物蠟等復(fù)合組分按比例分次加入密煉機(jī)，在140℃下充分混煉5分鐘，制成混煉膠。其配比為改性納米氧化鋅∶丁苯橡膠∶EVA∶石蠟油或脂肪酸∶鋅離子共聚物蠟＝50％∶10％∶20％∶10％∶10％(質(zhì)量百分比)，配比之總和為100％；
3)混煉膠利用擠出機(jī)擠出后，用切粒裝置切成直徑為15mm、高度為20mm的顆粒，即得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
b、復(fù)合母粒1)該例的改性納米氧化鋅采用納米氧化鋅∶聚乙二醇＝99.9％∶0.1％的配比，其配比總和為100％(質(zhì)量份)；經(jīng)過(guò)濕法改性工藝方法改性制得；2)該例的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒采用改性納米氧化鋅∶丁苯橡膠∶EVA∶石蠟油或脂肪酸∶鋅離子共聚物蠟＝50％∶10％∶20％∶10％∶10％的配比，其配比之和為100％(質(zhì)量百分比)；利用密煉機(jī)將其復(fù)合組分經(jīng)過(guò)充分密煉，制成混煉膠，用擠出機(jī)擠出后切粒，制得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法實(shí)施例三a、復(fù)合母粒的制備方法1)改性納米氧化鋅的制備方法是采用干法改性工藝方法，在氨法制備納米氧化鋅的過(guò)程中，按5％的比例加入硅油，制得改性納米氧化鋅；改性納米氧化鋅的組份配比為納米氧化鋅∶硅油，＝95％∶5％(質(zhì)量百分比)，其配比總和為100％；2)復(fù)合母粒的制備方法是將改性納米氧化鋅粉體與VA含量為33％的EVA、芳烴油或脂肪系油、天然橡膠、乙烯共聚合物蠟等復(fù)合組分按比例分次加入密煉機(jī)，在120℃下充分混煉10分鐘，制成混煉膠。其配比為改性納米氧化鋅∶天然橡膠∶EVA∶芳烴油或脂肪系油∶乙烯共聚合物蠟＝80％∶3％∶7％∶4％∶6％(質(zhì)量百分比)，配比之總和為100％；3)混煉膠利用擠出機(jī)擠出后，用切粒裝置切成直徑為10mm、高度為15mm的顆粒，即得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
b、復(fù)合母粒1)該例的改性納米氧化鋅采用納米氧化鋅∶硅油＝95％∶5％的配比，其配比總和為100％(質(zhì)量百分比)；經(jīng)過(guò)干法改性工藝方法改性制得；2)該例的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒采用改性納米氧化鋅∶天然橡膠∶EVA∶芳烴油或脂肪系油∶乙烯共聚合物蠟＝80％∶3％∶7％∶4％∶6％(質(zhì)量百分比)，配比之總和為100％；利用密煉機(jī)將其復(fù)合組分經(jīng)過(guò)充分密煉，制成混煉膠，用擠出機(jī)擠出后切粒，制得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法實(shí)施例四a、復(fù)合母粒的制備方法1)改性納米氧化鋅的制備方法是采用濕法改性工藝方法，在氨法備納米氧化鋅的過(guò)程中，分別按2％的比例加入丙烯酸酯，制得改性納米氧化鋅粉體；改性納米氧化鋅的組份配比為納米氧化鋅∶丙烯酸酯＝98％∶2％(質(zhì)量百分比)，其配比總和為100％；2)復(fù)合母粒的制備方法是將改性納米氧化鋅粉體與VA含量為的EVA、鄰苯二甲酸二丁脂或二元脂、丁苯橡膠、聚丙烯蠟等復(fù)合組分按比例分次加入密煉機(jī)，在130℃下充分混煉7分鐘，制成混煉膠。其配比為改性納米氧化鋅∶丁苯橡膠∶EVA∶鄰苯二甲酸二丁脂或二元脂∶聚丙烯蠟＝85％∶3％∶10％∶1％∶1％(質(zhì)量百分比)，配比之總和為100％；
3)混煉膠利用擠出機(jī)擠出后，用切粒裝置切成直徑為6mm、高度為10mm的顆粒，即得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
b、復(fù)合母粒1)該例的改性納米氧化鋅采用納米氧化鋅∶丙烯酸酯＝98％∶2％的配比，其配比總和為100％(質(zhì)量百分比)；經(jīng)過(guò)濕法改性工藝方法改性制得；2)該例的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒采用改性納米氧化鋅∶丁苯橡膠∶EVA∶鄰苯二甲酸二丁脂或二元脂∶聚丙烯蠟＝85％∶3％∶10％∶1％∶1％的配比，其配比之總和為100％(質(zhì)量百分比)；利用密煉機(jī)將其復(fù)合組分經(jīng)過(guò)充分密煉，制成混煉膠，用擠出機(jī)擠出后切粒，制得橡膠用改性納米氧化鋅復(fù)合母粒。
權(quán)利要求
1.一種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，其復(fù)合組分包括有改性納米氧化鋅、載體母膠、膠粘分散劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑，把這些組份按適當(dāng)?shù)呐浞奖壤湮?，采用?shí)用的一整套制備工藝方法，在密煉設(shè)備中使各組分混合均勻，以熱喂料或冷喂料方式從擠出機(jī)中擠出，經(jīng)切粒制得改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，其特征在于所述的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒各復(fù)合組份的配方比例為改性納米氧化鋅∶載體母膠∶膠粘分散劑∶增塑劑∶潤(rùn)滑劑＝50-94％∶0.5-10％∶4-20％∶0.5-10％∶1-10％(質(zhì)量百分比)，各復(fù)合組份比例總和須滿足100％。
2.一種用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法，是制備橡膠添加的納米材料的一整套制備方法，該復(fù)合母粒的制備方法特征在于a、該復(fù)合母粒各復(fù)合組份及其配方比例是改性納米氧化鋅∶載體母膠∶膠粘分散劑∶增塑劑∶潤(rùn)滑劑＝50-94％∶0.5-10％∶4-20％∶0.5-10％∶1-10％(質(zhì)量百分比)，各復(fù)合組份比例之總和須滿足100％；b、該復(fù)合母粒的制備工藝方法使密煉機(jī)升溫至110-140℃，加入需用量的載體母膠和膠粘分散劑，保溫加壓密煉5-15分鐘，然后按需用量分次加入改性納米氧化鋅，進(jìn)行密煉5-15分鐘，期間按需用量分次加入增塑劑和潤(rùn)滑劑，混煉完成后以熱喂料或冷喂料形式進(jìn)入擠出設(shè)備中，擠出柱狀母膠，經(jīng)切粒機(jī)切成短柱狀的母粒，檢驗(yàn)合格后，儲(chǔ)藏待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒，其特征在于所述的改性納米氧化鋅的配方比例為納米氧化鋅∶改性劑＝90-99.9％∶0.1-10％(質(zhì)量百分比)，但經(jīng)一次或多次改性所用各組份之比例總和均須滿足100％(質(zhì)量百分比)，其中所用的改性劑可以是聚合物超分散劑，聚合度200-20000的非離子類改性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒的制備方法，其特征在于a、改性納米氧化鋅的制備方法改性納米氧化鋅的組份及配方比例為納米氧化鋅∶改性劑＝90-99.9％∶0.1-10％(質(zhì)量百分比)，但經(jīng)一次或多次改性的各組份之比例總和均須滿足100％(質(zhì)量百分比)，其中所用的改性劑可以是聚合物超分散劑，聚合度200-20000的非離子類改性劑；改性工藝方法包括有干法、濕法、干濕法相結(jié)合的一整套工藝方法；b、其它復(fù)合組份的配制載體母膠用天然橡膠或合成橡膠中的一種或某幾種混合體；膠粘分散劑采用VA含量為14-66％的EVA；增塑劑采用鄰苯二甲酸酯類、磷酸脂類、脂肪族類、二元脂類、芳香系油、環(huán)烷系油、脂肪系油、石蠟系油中的一種；潤(rùn)滑劑用分子量為1000-10000的低分子量聚合物；c、經(jīng)切粒機(jī)切成的短柱狀改性納米氧化鋅復(fù)合母?？梢允侵睆綖?.5-15mm、高度為1-20mm的。
全文摘要
本發(fā)明揭示的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒及其制備方法,屬納米材料技術(shù)領(lǐng)域,應(yīng)用一整套制備納米級(jí)材料的工藝方法,采用改性納米氧化鋅,經(jīng)添加不同功能的復(fù)合組份,制得的用于橡膠添加的改性納米氧化鋅復(fù)合母粒,用在橡膠制品中比直接使用納米氧化鋅粉體具有良好的分散性能、較高的混煉效率、無(wú)飛揚(yáng)、保護(hù)環(huán)境、可成功地降低對(duì)員工身體健康的危害等特點(diǎn),同時(shí)也改善了粉體材料在橡膠加工過(guò)程中粘輥、計(jì)量不準(zhǔn)、自動(dòng)輸送困難以及由于存儲(chǔ)而引起的粉體團(tuán)聚的缺陷。
文檔編號(hào)C08K9/00GK1388155SQ0211049
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者駱天榮, 于泳, 趙永紅, 張立中, 喬愛(ài)萍 申請(qǐng)人:駱天榮