本發(fā)明涉及化工冶金渣應(yīng)用領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種采用冶金副產(chǎn)品制備的橡膠制品。

背景技術(shù)：

高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣。在高爐冶煉生鐵時(shí)，從高爐加入的原料，除了鐵礦石和燃料(焦炭)外，還要加入助熔劑。當(dāng)爐溫達(dá)到1400～1600℃時(shí)，助熔劑與鐵礦石發(fā)生高溫反應(yīng)生成生鐵和礦渣。全國(guó)每年產(chǎn)生的礦渣數(shù)量在1.8億噸以上，雖然目前礦渣可作為水泥、混凝土的摻和料使用，但總體利用率不高、價(jià)值也不高。

國(guó)內(nèi)外橡膠主要填料為炭黑和白炭黑。隨著炭黑、白炭黑的價(jià)格上漲，國(guó)內(nèi)外研究人員通過(guò)對(duì)多種無(wú)機(jī)礦物進(jìn)行改性后替代炭黑、白炭黑用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料，取得了較好的效果。其中具有代表性的有碳酸鈣、粘土、短纖維等。目前的研究主要還包括粉煤灰、煤矸石、冶煉廢渣等。錢(qián)運(yùn)華等研究了改性粉煤灰填充橡膠物理機(jī)械性能，結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)改性處理的粉煤灰對(duì)橡膠具有良好的補(bǔ)強(qiáng)作用，可以完全替代CaCO₃、部分替代炭黑。呂瑤嬌等多種活化粉煤灰應(yīng)用于橡膠制品中分別代替活性碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣和中超炭黑作填料或補(bǔ)強(qiáng)劑。結(jié)果表明，良好的活化劑是獲得優(yōu)良活化灰的關(guān)鍵因素之一，粉煤灰的粒度和其表面性能是影響復(fù)合材料機(jī)械性能的主要因素。國(guó)內(nèi)有利用鋼渣冶金固廢、除塵灰、油頁(yè)巖固廢以及赤泥等制備化工顏填料的研究成果，但未涉及改性高爐礦渣粉作為化工填料的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用冶金副產(chǎn)品制備的橡膠制品，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中冶金副產(chǎn)品直接丟棄或者后處理成本高無(wú)法合理利用的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的及其他目的，本發(fā)明是通過(guò)包括以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明還公開(kāi)了一種橡膠制品，所述橡膠制品中含有如上述所述化工填料。

上述所述橡膠制品包括以下原料組分及重量份：

本發(fā)明提供一種采用冶金副產(chǎn)品制備的化工填料，所述化工填料包括礦渣和硅烷偶聯(lián)劑；以所述化工填料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，所述硅烷偶聯(lián)劑的含量為0.5～2.0wt％。

本發(fā)明中還公開(kāi)了一種制備如上述所述化工填料的方法，包括以下步驟：將高爐冶煉產(chǎn)生的粒化礦渣經(jīng)烘干、破碎、磁選和粉磨；添加硅烷偶聯(lián)劑并攪拌均勻。

優(yōu)選地，以所述化工填料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，所述化工填料的含水量≤0.5％，SiO₂含量≥9.0％；且所述化工填料符合以下標(biāo)準(zhǔn)：按GB/T 5211.3-1985標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)所述化工填料105℃揮發(fā)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.2％；按GB/T 5211.2-2003標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水溶物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2.0％；按GB/T5211.15-1988標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)吸油量為≤20.0％，按GB/T 1717-1986標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水懸浮液pH值為8～12。

優(yōu)選地，以所述礦渣的總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，所述礦渣的含水量≤0.5％，MFe的含量≤0.5％，且所述礦渣的平均粒徑為5～15μm，采用孔徑為20μm的網(wǎng)篩進(jìn)行篩分的通過(guò)率為100％。

優(yōu)選地，所述碳酸鈣的含量為2～15重量份。

優(yōu)選地，所述橡膠為丁苯橡膠和丁腈橡膠中的一種或兩種。

更優(yōu)選地，所述橡膠為丁苯橡膠。

更優(yōu)選地，所述丁苯橡膠的型號(hào)為SBR1502。

優(yōu)選地，所述炭黑的型號(hào)為N220。

優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑為次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑。

本發(fā)明中所述次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑包括N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ、N，N＇-二環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺DZ和N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺NS。

優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。

更優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為型號(hào)是KH570的硅烷偶聯(lián)劑。

優(yōu)選地，所述防老劑為防老劑4010。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備如上述所述橡膠制品的方法，為將各原料組分熔融混合并硫化；所述硫化的溫度為140～150℃，硫化時(shí)間為30～40min。

本發(fā)明還公開(kāi)了如上述所述橡膠制品在輪胎中的用途。

本申請(qǐng)中技術(shù)方案是將鋼鐵冶煉過(guò)程中的高爐冶煉工藝產(chǎn)生粒化礦渣進(jìn)行超細(xì)粉磨并改性后，得到的一種環(huán)保型無(wú)機(jī)化工填料。?；郀t礦渣含有豐富的氧化硅、氧化鈣以及氧化鋁等成分，并且白度很高，在防腐涂料、橡膠制品等中使用具有可行性。但由于?；郀t礦渣的堿度較高，pH值通常10左右，含有較多的雜質(zhì)，水溶物較高，并且用于化工填料屬于無(wú)機(jī)-有機(jī)的結(jié)合，因此必須進(jìn)行改性處理，本申請(qǐng)中采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行改性，更行后的獲得的化工填料用于橡膠中，制備獲得的橡膠制品具有良好的使用性能，能夠滿足GB/T 1190-2009《工程機(jī)械輪胎技術(shù)要求》。本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)了?；郀t礦渣的資源再生利用，變廢為寶，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

本申請(qǐng)中要求保護(hù)的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、該專利提供一種以改性冶金副產(chǎn)品作為主要原料的制備化工填料的方法，相比云母氧化鐵、氧化鐵、碳酸鈣、高嶺土等傳統(tǒng)型化工填料，在橡膠制品中使用時(shí)則具有降低生產(chǎn)成本，提高阻燃性等優(yōu)點(diǎn)。

2、充分挖掘冶金固廢特性，開(kāi)發(fā)利用新途徑，實(shí)現(xiàn)固廢再利用。

3、節(jié)約自然資源，具有明顯的環(huán)保性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1～5按照表1中配比和以下方法制備出化工填料。

表1

本發(fā)明實(shí)施例中制備如上述所述化工填料的方法，包括以下步驟：將高爐冶煉產(chǎn)生的?；V渣經(jīng)烘干、破碎、磁選和粉磨；添加硅烷偶聯(lián)劑并攪拌均勻。攪拌時(shí)可采用強(qiáng)力攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中其他常用的設(shè)備進(jìn)行攪拌。

以所述化工填料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，所述化工填料的含水量≤0.5％，SiO₂含量≥9.0％；且所述化工填料符合以下標(biāo)準(zhǔn)：按GB/T 5211.3-1985標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)所述化工填料105℃揮發(fā)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.2％；按GB/T 5211.2-2003標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水溶物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2.0％；按GB/T 5211.15-1988標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)吸油量為≤20.0％，按GB/T 1717-1986標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)水懸浮液pH值為8～12。

以所述礦渣的總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)，所述礦渣的含水量≤0.5％，MFe的含量≤0.5％，且所述礦渣的平均粒徑為5～15μm，采用孔徑為20μm的網(wǎng)篩進(jìn)行篩分的通過(guò)率為100％。

且更為具體地：

實(shí)施例1中：粒化高爐礦渣平均粒徑＝5.22μm，含水量＝0.5％，MFe＝0.28％，SiO₂含量＝29.2％；實(shí)施例2中：?；郀t礦渣粉平均粒徑＝14.89μm，含水量＝0.19％，MFe＝0.50％，SiO₂含量＝32.1％；實(shí)施例3中：粒化高爐礦渣粉平均粒徑＝12.75μm，含水量＝0.37％，MFe＝0.12％，SiO₂含量＝33.9％；實(shí)施例4中：粒化高爐礦渣粉平均粒徑＝8.09μm，含水量＝0.41％，MFe＝0.47％，SiO₂含量＝32.2％；實(shí)施例5中：?；郀t礦渣粉平均粒徑＝8.09μm，含水量＝0.41％，MFe＝0.47％，SiO₂含量＝32.2％。

具體地，實(shí)施例1～5中制備的化工填料的基本性能如下表表2所示：

表2

采用實(shí)施例1～4中的化工填料按照如下表3中實(shí)施例6～10的配方、重量份及下述方法制備成橡膠。表3中所述橡膠為丁苯橡膠SBR1502；所述炭黑的型號(hào)為N220；所述促進(jìn)劑為次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑，所述次磺酰胺類(lèi)促進(jìn)劑包括N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ。具 體地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所述硅烷偶聯(lián)劑的型號(hào)為KH570。具體地，所述防老劑為防老劑4010。實(shí)施例6中采用實(shí)施例1中制備的化工填料；實(shí)施例7中采用實(shí)施例2中制備的化工填料；實(shí)施例8中采用實(shí)施例3中制備的化工填料，實(shí)施例9中采用實(shí)施例4中制備的化工填料，實(shí)施例10中采用實(shí)施例3中制備的化工填料。

表3

實(shí)施例6～10的具體性能如表4所示：

表4

由上述表中可以看出：摻入不同比例的改性化工填料，均能改善橡膠制品的機(jī)械性能、耐磨性，生熱也較低。

實(shí)施例11～15中橡膠制品的配方如下表表5所示：其中實(shí)施例11中采用實(shí)施例1所述制備的化工填料，實(shí)施例12采用實(shí)施例2制備的化工填料，實(shí)施例13采用實(shí)施例3制備的化工填料，實(shí)施例14采用實(shí)施例4制備的化工填料，實(shí)施例15采用實(shí)施例3制備的化工填料。

表5

按照實(shí)施例11～15中的配方進(jìn)行熔融混合硫化的制備獲得的橡膠，硫化溫度為145℃，硫化時(shí)間為35min。實(shí)施例11～15中制備的橡膠的具體性能如表6所示：

表6

根據(jù)上述對(duì)實(shí)施例6～15中所述橡膠制品的性能分析可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中所述橡膠制品符合在輪胎橡膠中的應(yīng)用的GB/T 1190-2009《工程機(jī)械輪胎技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足使用需求。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明任何形式上和實(shí)質(zhì)上的限制，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動(dòng)、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)上述實(shí)施例所作的任何等同變化的更動(dòng)、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。