一種橡膠制品補強用改性粉煤灰及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種橡膠制品補強用改性粉煤灰及其制備方法?本發明專利技術的橡膠制品補強用改性粉煤灰的組成原料及重量份比為,粉煤灰:熱固性樹脂溶液:界面粘合劑溶液=100:5-30:5-20；采用兩次涂覆改性的方法對粉煤灰進行改性：先在粉煤灰表面涂覆熱固性樹脂溶液，再在第一次涂覆粉煤灰的表面涂覆界面粘合劑溶液，最終得到改性粉煤灰?本發明專利技術分兩次涂覆改性,粉煤灰表面改性均勻,在粉煤灰與橡膠材料間形成強相互間作用力的界面層,粘合更牢固,界面作用力傳遞均勻,能增加在橡膠制品中的填充量,提高機械力學性能;本發明專利技術優點還體現在不采用昂貴的偶聯劑以及腐蝕性極強的強酸強堿,成本低,操作安全;原料間的輸送采用密封管道,改善工作環境,減少環境污染。

【技術實現步驟摘要】
一種橡膠制品補強用改性粉煤灰及其制備方法
本專利技術涉及一種改性粉煤灰及其制備方法,特別涉及一種橡膠制品補強用改性粉煤灰及其制備方法。
技術介紹
在未來相當長的時期內,我國能源供應和消費格局仍然將以煤為主。然而伴隨著煤的消耗,產生了大量的粉煤灰廢棄物。目前,我國粉煤灰的綜合利用還處于較低的層次,主要集中在建材、筑路、回填、農業及化工等方面。這些方法雖能解決部分粉煤灰回收利用,但附加價值低、具有一定的二次污染。隨著技術的發展,粉煤灰也逐漸用于高分子材料填充領域,但由于粉煤灰密度大,表面羥基多,親水性強,造成在材料中易沉降、分層,與材料相容性差,使復合材料綜合力學性能下降。即使采用表面改性的方法能增加部分相容性,但由于粉煤灰組成復雜,含有二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁等多種組份,通常單一的改性方法改善與基體橡膠材料的相容性的程度有限,對橡膠制品的補強不明顯。因此,如何實現粉煤灰資源化利用、減少環境污染,在未來相當長的一段時間里還是一個非常重要的課題。橡膠制品是具有一定彈性、強度、耐磨性能的產品,如輪胎、橡膠鞋底、橋梁橡膠支座、密封圈等。橡膠制品在人民經濟生活中各個方面得到了廣泛的運用,具有其它材料不可替代的作用。它是以天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠等生膠,以及炭黑、硫化劑、增塑劑、防老劑等物料經過混煉、加溫加壓硫化得到的一種彈性制品。其中炭黑是橡膠制品的最好的補強劑,能提高橡膠制品的拉伸強度、耐磨性、抗撕裂等綜合性能。2011年全球炭黑總產量估計為1070萬噸,而每年炭黑總產量的90％～95％用于橡膠工業。現在橡膠制品所用的炭黑大都由天然氣、石油制備。隨著天然氣、石油貯量的減少,炭黑的價格將會不斷上揚。以改性粉煤灰替代橡膠制品中的部分炭黑和填料,是綜合利用粉煤灰,提高其附加價值的一重要途徑,也是降低石油和天然氣等不可再生資源消耗的重要措施。利用粉煤灰替代炭黑具有重大的社會經濟效益和環境效益。目前對粉煤灰改性的方法運用最多的是采用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋯鋁酸鹽偶聯劑、有機鉻偶聯劑、高級脂肪酸、表面活性劑等。專利CN103319762B和CN104356505A先在200-800℃烘培0.5-5小時,再用硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑預處理；專利CN102850825B采用多種偶聯劑進行復配的處理方法:將粉煤灰在350-450℃下燒結48h,再先后用稀酸、稀堿攪拌1.5-2.5h,用去離子水沖洗至中性,最后用復配偶聯劑處理；專利CN101348578B采用30-47％的氫氟酸腐蝕處理2天,用氫氧化鈉、氫氧化鈣、水處理,再用二氧化碳調整PH至中性,最后用偶聯劑處理。專利CN201010608625采用復合硅烷偶聯劑制備了粉煤灰橡膠補強劑。由于粉煤灰主要成份包括二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁等,采用偶聯劑處理對其中的二氧化硅改性比較有效果,但對金屬氧化物處理的效果則不明顯。另外,現有技術采用單一改性物質進行表面改性,很難選擇一種既與粉煤灰結合牢固,又與橡膠基體結合牢固的改性劑,使得在粉煤灰與橡膠基體間形成的是弱邊界層,補強效果不明顯。因此現有公開技術存在如下缺陷:采用偶聯劑處理成本高,預處理工藝復雜,時間長、效率低；特別是采用高腐蝕性強酸和強堿對設備腐蝕性大,設備要求非常高,也對人身體健康產生極大的危害；粉煤灰改性不均勻,對材料物理性能提高不明顯,在降低材料成本的同時以犧牲材料力學性能為代價。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足,提供一種橡膠制品補強用改性粉煤灰及其制備方法,它分兩次涂覆改性,粉煤灰表面改性均勻,在粉煤灰與橡膠材料間形成強相互間作用力的界面層,結合更牢固,界面作用力傳遞均勻,能增加在橡膠制品中的填充量,提高機械力學性能；且不采用昂貴的偶聯劑以及腐蝕性極強的強酸強堿,成本低,操作安全；原料間的輸送采用密封管道,改善工作環境,減少環境污染。為了實現上述專利技術目的,本專利技術提供了以下技術方案:一種橡膠制品補強用改性粉煤灰,其特征在于:所述橡膠制品補強用改性粉煤灰的組成原料及重量比為,粉煤灰:熱固性樹脂溶液:界面粘合劑溶液＝100:5-30:5-20；所述熱固性樹脂溶液組成原料及重量比為,熱固性樹脂:有機溶劑＝100:150-400；所述界面粘合劑溶液的組成原料及重量比為,官能化橡膠:硫化劑:促進劑:活性劑:增粘劑:防老劑:有機溶劑＝100:2-10:1-3:3-8:10-30:1-3:100-500。優選的,熱固性樹脂為苯酚甲醛樹脂、環氧樹脂、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或多種。優選的,所述苯酚甲醛樹脂由苯酚類化合物、甲醛、氫氧化鈉及水合成制得,所述苯酚類化合物為間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、苯三酚及甲酚中的一種或多種。優選的,所述環氧樹脂包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、羥甲基雙酚A型環氧樹脂中的一種或多種。優選的,所述官能化橡膠為環氧化天然橡膠、環氧化丁苯橡膠、環氧化順丁橡膠、環氧化丁腈橡膠、環氧化氯丁橡膠、馬來酸酐接枝天然橡膠、馬來酸酐接枝丁苯橡膠、馬來酸酐接枝順丁橡膠、馬來酸酐接枝丁腈橡膠、馬來酸酐接枝氯丁橡膠中的一種或多種。優選的,所述硫化劑為硫磺、過氧化異丙苯、過氧化苯甲酰、二叔丁基過氧化物、過氧化氫二異丙苯中的一種或兩種；所述促進劑為促進劑CZ、促進劑TMTD、促進劑DM、促進劑NOBS、促進劑ZDC、促進劑PZ、促進劑H中的一種或多種。優選的,所述活性劑為硬脂酸、油酸、月桂酸中的一種或多種,所述活性劑還包括氧化鋅、氧化鎂、氧化鉛中的一種或多種。優選的,所述防老劑為防老劑A,防老劑RD,防老劑4010,防老劑264中的一種。優選的,所述有機溶劑為丙酮、異丙醇、環己烷、環己酮、甲苯、二甲苯、甲苯環己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、環氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、甲基丁酮、甲基異丁酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚中的一種或兩種以上的混合溶液。一種橡膠制品補強用改性粉煤灰的制備方法,步驟如下:(1)計量:粉煤灰、熱固性樹脂溶液及界面粘合劑溶液分別由高位槽經管道加入自動計量裝置中,按重量比100:5-30:5-20進行計量；計量后的粉煤灰經管道先加入反應釜裝置中；(2)第一次涂覆①:在反應釜中加入經過計量后的熱固性樹脂溶液,將粉煤灰與熱固性樹脂溶液在反應釜中常溫攪拌混合5-20min；(3)第一次涂覆②:將經步驟(2)處理后的粉煤灰與熱固性樹脂溶液的混合物攪拌升溫到80-120℃并恒溫30-90min,反應活化、干燥粉煤灰與熱固性樹脂溶液的混合物體系；(4)第一次涂覆③:將經步驟(3)處理后的粉煤灰混合物冷卻至室溫,得到第一次涂覆粉煤灰；(5)第二次涂覆①:將步驟(4)得到的第一次涂覆粉煤灰加入經過計量后的界面粘合劑溶液,常溫攪拌混合5-20min；(6)第二次涂覆②:將經步驟(5)處理后的第一次涂覆粉煤灰與界面粘合劑溶液的混合物攪拌升溫到50-80℃并恒溫30-90min,反應活化、干燥第一次涂覆粉煤灰與界面粘合劑溶液的混合物體系；(7)第二次涂覆③:將經步驟(6)處理后的粉煤灰混合物冷卻至室溫,粉碎、篩分得到改性粉煤灰。與現有技術相比,本專利技術的有益效果:1、本專利技術分兩次涂覆改性,粉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種橡膠制品補強用改性粉煤灰,其特征在于:所述橡膠制品補強用改性粉煤灰的組成原料及重量比為,粉煤灰:熱固性樹脂溶液:界面粘合劑溶液=100:5?30:5?20;所述熱固性樹脂溶液的組成原料及重量比為,熱固性樹脂:有機溶劑=100:150?400;所述界面粘合劑溶液的組成原料及重量比為,官能化橡膠:硫化劑:促進劑:活性劑:增粘劑:防老劑:有機溶劑=100:2?10:1?3:3?8:10?30:1?3:100?500。

【技術特征摘要】
1.一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述橡膠制品補強用改性粉煤灰的組成原料及重量比為，粉煤灰：熱固性樹脂溶液：界面粘合劑溶液=100：5-30：5-20；所述熱固性樹脂溶液的組成原料及重量比為，熱固性樹脂：有機溶劑=100：150-400；所述界面粘合劑溶液的組成原料及重量比為，官能化橡膠：硫化劑：促進劑：活性劑：增粘劑：防老劑：有機溶劑=100：2-10：1-3：3-8：10-30：1-3：100-500，其中，所述熱固性樹脂為苯酚甲醛樹脂、環氧樹脂、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨酯樹脂中的一種或多種。2.根據權利要求1所述的一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述苯酚甲醛樹脂由苯酚類化合物、甲醛、氫氧化鈉及水合成制得，所述苯酚類化合物為間苯二酚、對苯二酚、鄰苯二酚、苯三酚及甲酚中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、羥甲基雙酚A型環氧樹脂中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述官能化橡膠為環氧化天然橡膠、環氧化丁苯橡膠、環氧化順丁橡膠、環氧化丁腈橡膠、環氧化氯丁橡膠、馬來酸酐接枝天然橡膠、馬來酸酐接枝丁苯橡膠、馬來酸酐接枝順丁橡膠、馬來酸酐接枝丁腈橡膠、馬來酸酐接枝氯丁橡膠中的一種或多種。5.根據權利要求1所述的一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述硫化劑為硫磺、過氧化異丙苯、過氧化苯甲酰、二叔丁基過氧化物、過氧化氫二異丙苯中的一種或多種;所述促進劑為促進劑CZ、促進劑TMTD、促進劑DM、促進劑NOBS、促進劑ZDC、促進劑PZ、促進劑H中的一種或多種。6.根據權利要求1所述的一種橡膠制品補強用改性粉煤灰，其特征在于：所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉俊紅，黃勇，
申請(專利權)人：四川化工職業技術學院，
類型：發明
國別省市：四川;51