液态混合高品质白碳黑填充天然橡胶母料的制备方法

摘要

明系有关一种制备奈米二氧化矽填充聚合物母料的方法，该方法用于将已疏水化(相容化)改性的二氧化矽(白碳黑)颗粒尺寸机械地减小到奈米尺度而以湿式法制得稳定水乳液，将所述已疏水化的二氧化矽奈米颗粒的水乳液高度均匀地混入高品质聚合物乳液中。该方法中必不可少的一步是将所述已疏水化二氧化矽颗粒适当地减小到奈米尺度，以形成所需的高稳定性水乳液。该已疏水化的二氧化矽奈米颗粒的水乳液在温和条件下可容易地混入包括高纯度天然橡胶、合成橡胶及/或其共混物在内的各类聚合物乳胶。此由双官能团有机矽烷偶合剂疏水化的奈米二氧化矽颗粒随后在甲酸凝固橡胶过程中被植入其聚合物基体。由本发明所述而得的高品质白碳黑填充天然橡胶母料可用于制造橡胶及其它聚合物复合材料制品。

主权项

一种制备二氧化矽填充聚合物母料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)二氧化矽疏水化由(i)将二氧化矽细颗粒和有机矽烷偶合剂以所期望的二氧化矽与矽烷的比例混合，在所述的混合物中该偶合剂具有在二氧化矽的表面上与其进行化学反应而键合偶合的能力，而该偶合剂还具有在橡胶硫化过程中键合到橡胶中的能力；及(ii)将所述混合物加热到60℃至200℃的温度范围内，将其在混合器中以约20至80转/分钟的速度范围内旋转搅拌，并在0.1至10小时的时间范围内持续加热和搅拌；(b)经由以下步骤形成如上所述经疏水化的二氧化矽奈米颗粒的水乳液：加入约1至约10倍于(a)中制得的疏水化二氧化矽重量的水，并将得到的含水混合物在一研磨装置中与该分散剂一起研磨，该研磨装置运行速度范围为2500至3100转/分钟，研磨时间范围为0.1至5小时，以此制得的二氧化矽奈米颗粒尺寸的减小、其在所得水乳液中的分散程度及该水乳液的稳定性可由相应的二氧化矽奈米微颗粒的沉淀速率来衡量，其检测在一另外配制的通过将该水乳液取样并稀释于水而得的悬浮液中进行，该沉淀速率范围为10至40毫克/小时之间；(c)制备一聚合物乳胶，并与经由步骤(b)制得的经疏水化的二氧化矽奈米微粒的水乳液混合；(d)将经步骤(c)制得的二氧化矽和聚合物混合乳胶在凝固槽或池中凝结，以形成与该槽/池同形状的一凝胶状软固体，而该过程中二氧化矽极少损失；(e)将凝结制得的该软固体脱水；
(f)乾燥脱水后所得的固体。