專利名稱：一種橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用；具體地說是一種利用造紙黑液 與粘土制備的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
中國專利200410004756. X公開了一種用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的新型有機(jī)土，是由鈣 基蒙脫土和季銨鹽反應(yīng)生成的，但用季銨鹽改性制備的修飾蒙脫土，工藝較復(fù)雜，原材料 成本較高，價(jià)格較貴，推廣有一定難度。而另一方面目前造紙企業(yè)的黑液是環(huán)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(fèi)了黑液中的木質(zhì)素，也 對環(huán)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(zhì)素，解決造紙廢水的排 放問題是造紙企業(yè)的難題。101328282A和101525447A利用造紙黑液中的木質(zhì)素作為粘 土的修飾劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長鏈季胺鹽或非離子型表面活性劑，達(dá)到了較好的補(bǔ)強(qiáng)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(shí)；按蒙脫土與木質(zhì)素的質(zhì)量比為 3 1 1 3，在蒙脫土中加入造紙黑液，繼續(xù)攪拌24小時(shí)；再用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH=2 3， 過濾，去離子反復(fù)洗滌至接近中性；需使用大量的水，能耗大，COD也難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)的不足，提供一種綜合利用造紙黑液和粘土制備 的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用。以實(shí)現(xiàn)降低橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的成本，徹底解決造紙廢水的 排放和環(huán)境污染問題。本發(fā)明的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑是由造紙黑液與粘土按木質(zhì)素與粘土的質(zhì)量比為6:1 1:6，經(jīng)稀硫酸中和、球磨、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到的產(chǎn)品，其中無機(jī)鹽與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:2 1 0. 5，成品含水量為20% 60%ο本發(fā)明的橡膠補(bǔ)強(qiáng)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(zhì)素與粘土的質(zhì)量比為 6:1 1:6，粘土與水的質(zhì)量比為1:10 1:20，攪拌24 h ；
(2)用稀硫酸調(diào)節(jié)pH=6 7，繼續(xù)攪拌24h；
(3)將所得混合物球磨2 4h ；
(4)在15mm Hg下減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 60%的補(bǔ)強(qiáng)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(zhì)素質(zhì)量比約為1:3 1:1。本發(fā)明的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用，在100質(zhì)量份生膠中，加入10 70質(zhì)量份(以脫水 干燥混合物計(jì))的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑成品，在開煉機(jī)上混煉2 4 h，制成母膠，再按照現(xiàn)有方法制 成橡膠復(fù)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用造紙黑液和廉價(jià)的粘土直接脫水制備橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，其原料豐富，制備工藝簡單，可降低橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的生產(chǎn)成本，同時(shí)制備過程無需過濾和洗滌等操 作，避免了大量水的使用，實(shí)現(xiàn)了黑液零排放，能徹底解決造紙黑液的處理和綜合利用。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的新型補(bǔ)強(qiáng)劑能顯著提高橡膠的力學(xué)性能和抗老化性能，可獲得與炭 黑相近的補(bǔ)強(qiáng)效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例以更加詳細(xì)地說明本發(fā)明 實(shí)施例1
在反應(yīng)釜中加入造紙黑液濃縮液(木質(zhì)素質(zhì)量含量約為25%，總堿質(zhì)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(shí)，接著滴加10 1的稀硫酸34 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水 20 60%，得到其中鈉基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為1:1的含水造紙黑液/粘土混合物備用。實(shí)施例2:
在反應(yīng)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(shí)，接 著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中高嶺土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為1 1的含水造紙 黑液/粘土混合物備用。實(shí)施例3:
在反應(yīng)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(shí)， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為1:1的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實(shí)施例4:
在反應(yīng)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(shí)， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為1:6的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實(shí)施例5:
在反應(yīng)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(shí)， 接著滴加10:1的稀硫酸34 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為1:3的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實(shí)施例6:
在反應(yīng)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(shí)，接著滴加10:1的稀硫酸17 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后 于15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為3:1的 含水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實(shí)施例7:在反應(yīng)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(shí)， 接著滴加10:1的稀硫酸8. 5 ml，此時(shí)漿液的pH=6 7，繼續(xù)攪拌24小時(shí)，再球磨3 h后于 15 mm Hg下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至含水20 60%，得到其中鈣基蒙脫土和木質(zhì)素質(zhì)量比例為6:1的含 水造紙黑液/蒙脫土混合物備用。實(shí)施例8:
(1 1)造紙黑液/粘土混合物作為丁腈橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用?；九浞揭姳?:
制備方法是在100份生膠中，加入實(shí)施例1 3所制備的新型補(bǔ)強(qiáng)劑30份(以脫水 干燥混合物計(jì))，在開煉機(jī)上混煉2 4 h，制成母膠；按照常規(guī)方法添加其它助劑用開煉機(jī) 混煉至均勻；將混煉膠在135 °C下用平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化，制備出造紙黑液/蒙脫土混合 物填充丁腈橡膠復(fù)合材料。本實(shí)施例的丁腈橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能見表2。表2
實(shí)施例9
實(shí)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(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用。本實(shí)施例的丁腈橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能見表3。表3
實(shí)施例10
(1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為丁腈橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用 本實(shí)施例補(bǔ)強(qiáng)的丁腈橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能見表4。
表 4
兩種補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)的丁腈橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能比較見表5，補(bǔ)強(qiáng)劑中鈣 基蒙脫土和木質(zhì)素比例為1:1，補(bǔ)強(qiáng)劑份數(shù)為30份。
表 5
實(shí)施例11 :(1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為順丁橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用 本實(shí)施例基本配方見表6。硫化溫度135 °C。
表6補(bǔ)強(qiáng)順丁橡膠基本配方
本實(shí)施例補(bǔ)強(qiáng)的順丁橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能見表7。
表 7
兩種補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)的順丁橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能比較見表8，補(bǔ)強(qiáng)劑中鈣 基蒙脫土和木質(zhì)素比例為1:1，補(bǔ)強(qiáng)劑份數(shù)為30份。
表 8
實(shí)施例12 (1:1)造紙黑液/鈣基蒙脫土混合物作為丁苯橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用 本實(shí)施例基本配方見表9。硫化溫度150 °C。
表9補(bǔ)強(qiáng)丁苯橡膠基本配方
本實(shí)施例補(bǔ)強(qiáng)的丁苯橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能見表10。
表 10
兩種補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)的丁苯橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和老化性能比較見表11，補(bǔ)強(qiáng)劑中鈣 基蒙脫土和木質(zhì)素比例為1:1，補(bǔ)強(qiáng)劑份數(shù)為30份。
表
權(quán)利要求
一種橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，其特征在于，是由造紙黑液與粘土按木質(zhì)素與粘土的質(zhì)量比為6:1～1:6，經(jīng)稀硫酸中和、球磨、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到的產(chǎn)品，其中無機(jī)鹽與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:2～1:0.5，成品含水量為20%～60%。
2.一種橡膠補(bǔ)強(qiáng)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(zhì)素與粘土的質(zhì)量比為 6:1 1:6，粘土與水的質(zhì)量比為1:10 1:20，攪拌24 h ；(2)用稀硫酸調(diào)節(jié)pH=6 7，繼續(xù)攪拌24h；(3)將所得混合物球磨2 4h ；(4)在15mm Hg下減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 60%的補(bǔ)強(qiáng)劑成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠補(bǔ)強(qiáng)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(quán)利要求1的橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)用，其特征在于，在100質(zhì)量份生膠中，加入10 70 質(zhì)量份橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑成品，在開煉機(jī)上混煉2 4 h，制成母膠，再按照現(xiàn)有方法制成橡膠復(fù) 合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的應(yīng)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(fā)明公開了一種橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑及其制備方法與應(yīng)用。橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑是由造紙黑液與粘土按木質(zhì)素與粘土的質(zhì)量比為6:1～1:6，經(jīng)稀硫酸中和、球磨、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到的產(chǎn)品，其中無機(jī)鹽與木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:2～1:0.5，成品含水質(zhì)量百分比為20%～60%。本發(fā)明利用造紙黑液和廉價(jià)的粘土直接脫水制備橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，其原料豐富，制備工藝簡單，可降低橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑的生產(chǎn)成本，同時(shí)制備過程無需過濾和洗滌等操作，避免了大量水的使用，實(shí)現(xiàn)了黑液零排放，能提高橡膠的力學(xué)性能和抗老化性能，可獲得與炭黑相近的補(bǔ)強(qiáng)效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C08L9/02GK101928466SQ201010134819
公開日2010年12月29日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)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(xué)