本發(fā)明涉及烯烴類橡膠，特別是涉及一種烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的制備方法，屬于橡膠復(fù)合材料加工與改性技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的橡膠密煉法是采用機(jī)械共混法，該方法存在主要的問題是在煉膠過程中炭黑、白炭黑等填料飛揚(yáng)比較嚴(yán)重，容易污染環(huán)境和設(shè)備。此外，大量填料在橡膠基體中的分散狀態(tài)不佳，導(dǎo)致共混膠的力學(xué)性能變差或者力學(xué)性能不穩(wěn)定。在混煉過程中，填料的填充量過多，造成煉膠過程生熱嚴(yán)重，容易造成凝膠化現(xiàn)象。
乳液共沉法是將填料的預(yù)分散液和橡膠膠乳混合，通過加入絮凝劑將橡膠膠乳和填料混合物進(jìn)行絮凝，然后洗滌、干燥，得到橡膠填料共混物。這種方法雖然可以改善填料在橡膠中的分散，但是制備橡膠/填料共混物的步驟多，耗時(shí)長(zhǎng)，干燥過程能耗高；此外，橡膠膠乳存放時(shí)間短，容易產(chǎn)生變質(zhì)和沉淀，而固體橡膠則較少存在存放時(shí)間短和變質(zhì)等問題。但是該方法僅僅適用于橡膠膠乳，而對(duì)于某些橡膠品種，如氟橡膠，基本沒有氟橡膠膠乳，則乳液共沉法不能適用。而且乳液共沉法后期水分處理時(shí)間較長(zhǎng)，效率不高。
現(xiàn)有技術(shù)乳液共沉法是將填料的預(yù)分散液和橡膠膠乳混合，通過加入絮凝劑將橡膠膠乳和填料混合物進(jìn)行絮凝，然后洗滌、干燥，得到橡膠填料共混物。這種方法雖然可以改善填料在橡膠中的分散，但是制備橡膠/填料共混物的步驟多，耗時(shí)長(zhǎng)，干燥過程能耗高；此外，橡膠膠乳存放時(shí)間短，容易產(chǎn)生變質(zhì)和沉淀，而固體橡膠則較少存在存放時(shí)間短和變質(zhì)等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加工過程綠色環(huán)保，既適合固體塊狀橡膠與填料混合，又有利于填料在橡膠基體中的分散，能提高烯烴類橡膠/填料共混硫化膠綜合性能的高溫水分蒸發(fā)密煉法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：
一種烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)填料預(yù)分散液的制備
將填料炭黑和表面活性劑加入去離子水中，在常溫下機(jī)械攪拌，然后超聲分散，得到填料預(yù)分散液；所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、聚山梨醇酯‐60和聚山梨醇酯‐80中的一種或多種；所述的填料炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:5～1:30；以質(zhì)量百分比計(jì)，所述的表面活性劑占該步驟原料總質(zhì)量的2～10％；
(2)烯烴類橡膠/填料混合物的制備
采用橡膠密煉機(jī)對(duì)天然橡膠生膠進(jìn)行塑煉，然后加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合1～5min，升高密煉機(jī)溫度至110～160℃，將所得填料預(yù)分散液從加料口處加入橡膠密煉機(jī)中，加料完畢，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5～15min，待水分蒸發(fā)完畢，采用熱空氣烘干，制得烯烴類橡膠/填料混合物；
(3)烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的制備
以質(zhì)量百分比計(jì)，在橡膠密煉機(jī)或開煉機(jī)上加入80～95％烯烴類橡膠/填料混合物、1～5％氧化鋅、0.8～3％硬脂酸、0.8～3％硫磺、1～3％促進(jìn)劑、1～3％防老劑，混煉均勻，出片，停放12～24h，制得烯烴類橡膠/填料混煉膠；烯烴類橡膠/填料混煉膠在平板硫化機(jī)上硫化，得到硫化膠。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述的烯烴類橡膠為天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述的填料炭黑為中超耐磨炭黑、高耐磨炭黑、快壓出炭黑、通用炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、沉淀白炭黑和氣相白炭黑中的一種或多種。
優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述的填料預(yù)分散液中填料占步驟(1)原料總質(zhì)量的5～40％。
優(yōu)選地，所述采用橡膠密煉機(jī)對(duì)天然橡膠生膠進(jìn)行塑煉的溫度為40～80℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40～80r·min‐1，塑煉的時(shí)間為1～5min。
優(yōu)選地，所述的促進(jìn)劑為二硫化二苯并噻唑、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二乙基二硫代氨基甲酸鋅中一種或多種；所述的防老劑為2,2,4‐三甲基‐1,2‐二氫化喹啉聚合體(RD)、2‐巰基苯并咪唑(MB)、N,N'‐二丁基二硫代氨基甲酸鎳(NBC)、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺(4010NA)中一種或多種。
優(yōu)選地，步驟(1)在常溫下機(jī)械攪拌的時(shí)間為30～180min，轉(zhuǎn)速為400～3000r·min‐1，然后在功率120～1600w下超聲分散30～180min。
優(yōu)選地，步驟(2)所述填料水預(yù)分散液加入橡膠密煉機(jī)時(shí)，控制橡膠密煉機(jī)的混煉溫度為110～160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40～80r·min‐1，加料時(shí)間為5～15min。
優(yōu)選地，所述烯烴類橡膠/填料混煉膠在平板硫化機(jī)上的硫化溫度為130～180℃，硫化壓力為8～15MPa，硫化時(shí)間為5～60min。
優(yōu)選地，所述熱空氣烘干是在100～150℃烘1～2h。
相比于機(jī)械共混法和乳液共沉法，通過將填料在水中進(jìn)行預(yù)分散，可以改善填料在橡膠中的分散狀況，增強(qiáng)填料與橡膠的界面作用力，降低密煉機(jī)內(nèi)的物料溫度，防止凝膠化，改善共混硫化膠的物理機(jī)械性能。此外，還可以減輕填料飛揚(yáng)，保持干凈整潔的工作環(huán)境。
需要強(qiáng)調(diào)的是，現(xiàn)有技術(shù)中，通常是采用干法在密煉機(jī)中將炭黑填料和橡膠進(jìn)行混合，而且填料在使用前應(yīng)保持干燥，否則在硫化過程中水分蒸發(fā)可能會(huì)引起硫化膠鼓泡。因此，水通常被認(rèn)為是煉膠過程中應(yīng)該盡量避免的。然而，現(xiàn)有干法煉膠過程中，存在兩大主要問題，一是大量添加的炭黑填料在橡膠基體中分散不夠均勻，容易發(fā)生團(tuán)聚，進(jìn)而導(dǎo)致硫化膠的力學(xué)性能下降；二是煉膠過程中炭黑等填料的飛揚(yáng)，會(huì)造成環(huán)境污染和操作人員的呼吸系統(tǒng)損傷。本發(fā)明突破傳統(tǒng)思維，將大量的水加入炭黑填料中，同時(shí)配以表面活性劑使得填料在水中分散均勻，制備出在水中高度分散的炭黑預(yù)分散液，進(jìn)而可以很容易地實(shí)現(xiàn)填料在最終混煉膠中的均勻分散。由于炭黑由初始的固態(tài)粉末轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w漿料，所以在炭黑加入過程中，可以完全消除粉塵飛揚(yáng)，綠色環(huán)保。本發(fā)明主動(dòng)控制了密煉機(jī)的加熱溫度(大于100℃)，在填料水分散液加入密煉機(jī)的時(shí)候，使水分以蒸汽形式快速與混煉膠分離，而炭黑填料則繼續(xù)留在混煉膠中，延長(zhǎng)混煉膠在密煉機(jī)中的混煉時(shí)間，有效消除了水分，并進(jìn)一步對(duì)混煉膠進(jìn)行烘箱干燥，將最終混煉膠中的水分含量降至最低，以完全消除水分對(duì)硫化鼓泡的影響。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1)本發(fā)明采用的高溫水分蒸發(fā)密煉法，制備工藝簡(jiǎn)單、不使用任何溶劑，無需進(jìn)行中間產(chǎn)物的洗滌，用水量少，不產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng)，無環(huán)境污染，綠色環(huán)保，制備步驟少，干燥時(shí)間短，能耗較低，適用于所有品種固體塊狀橡膠和填料的復(fù)合，能實(shí)現(xiàn)填料在橡膠基體中的高效分散，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和推廣性，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
2)本發(fā)明是一種高溫水分蒸發(fā)密煉法，大大改善了填料在烯烴類橡膠中的分散程度，并且增強(qiáng)了填料與橡膠分子鏈之間的界面結(jié)合作用。本發(fā)明在克服現(xiàn)有技術(shù)加工問題的同時(shí)，制備的烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能都明顯提高。
3)本發(fā)明所制備的烯烴類橡膠/填料共混硫化膠具有比傳統(tǒng)機(jī)械共混法更高的拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、撕裂強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能，產(chǎn)品綜合性能優(yōu)異。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明涉及的烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的新型制備方法做進(jìn)一步說明，但實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
對(duì)比例和實(shí)施例中，所采用的各種原材料型號(hào)和生產(chǎn)廠家分別如下。
天然橡膠，1#標(biāo)準(zhǔn)膠，海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司；丁苯橡膠，SBR1502，齊魯石化股份有限公司；順丁橡膠，BR9000，北京燕山石油化工公司；中超耐磨炭黑(N220)、高耐磨炭黑(N330)，江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰?；快壓出炭?N550)、通用炭黑(N660)、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑(N774)，龍星化工股份有限公司；沉淀白炭黑，TOKUSIL 255，南吉化學(xué)工業(yè)有限公司；氣相白炭黑，HL‐200，比表面積200±20m2·g‐1，廣州吉必盛科技實(shí)業(yè)有限公司；氧化鋅、硬脂酸、促進(jìn)劑二硫化二苯并噻唑、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、防老劑2,2,4‐三甲基‐1,2‐二氫化喹啉聚合體(RD)、2‐巰基苯并咪唑(MB)、N,N'‐二丁基二硫代氨基甲酸鎳(NBC)、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺(4010NA)，由廣州金昌盛科技有限公司提供。
對(duì)比例1
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)定為110℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑，待炭黑添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，出料，得到橡膠/N220炭黑混合物。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/N220炭黑混合物，并按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于50℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。實(shí)施例1
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:5)，然后加入十二烷基硫酸鈉，機(jī)械攪拌180min，轉(zhuǎn)速400r·min‐1，超聲波分散30min，功率1600w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為110℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為5min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/N220炭黑混合物，并按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于50℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。實(shí)施例2
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基硫酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為110℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉10min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為150℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于50℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例3
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為110℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，從加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為15min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉10min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為150℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h。混煉膠的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例4
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為5min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例5
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為15min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。實(shí)施例6
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率1600w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為15min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例7
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將中超耐磨炭黑(N220)加入去離子水中(N220炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散30min，功率1600w，獲得N220炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N220炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為5min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N220炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N220炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N220炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h。混煉膠的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N220炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例8
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將高耐磨炭黑(N330)加入去離子水中(N330炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N330炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為50℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，塑煉1min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從加料口處加入N330炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N330炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N330炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×2h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N330炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、二硫化二苯并噻唑、二硫化四甲基秋蘭姆、2,2,4‐三甲基‐1,2‐二氫化喹啉聚合體混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于80℃，出料，停放24h?；鞜捘z的硫化條件為180℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N330炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例9
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將快壓出炭黑(N550)加入去離子水中(N550炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N550炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為50℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，塑煉1min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從加料口處加入N550炭黑預(yù)分散液，加料時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N550炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N550炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×2h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/N550炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于80℃，出料，停放24h。混煉膠的硫化條件為130℃×60min，硫化壓力為15MPa，所得橡膠/N550炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例10
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將通用炭黑(N660)加入去離子水中(N660炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑十二烷基聚氧乙烯醚，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N660炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為50℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，塑煉1min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合1min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從加料口處加入N660炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N660炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N660炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×2h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N660炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、2‐巰基苯并咪唑混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于80℃，出料，停放24h。混煉膠的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N660炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例11
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將半補(bǔ)強(qiáng)炭黑(N774)加入去離子水中(N774炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，然后加入十二烷基苯磺酸鈉，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得N774炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為40℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為40r·min‐1，塑煉5min，加入順丁橡膠和丁苯橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從密煉機(jī)的加料口處加入N774炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為5min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待N774炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/N774炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×1h。
在橡膠開煉機(jī)加入橡膠/N774炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于100℃，出料，停放12h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/N774炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例12
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將沉淀白炭黑(T255)加入去離子水中(T255炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑聚山梨醇酯‐60，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得T255白炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為50℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，塑煉1min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合5min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從加料口處加入T255白炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待T255白炭黑預(yù)分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/T255白炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×2h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/T255白炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N,N'‐二丁基二硫代氨基甲酸鎳混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于80℃，出料，停放12h。混煉膠的硫化條件為180℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/T255白炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
實(shí)施例13
以質(zhì)量百分比計(jì)，各原料的用量如下：
先將氣相白炭黑加入去離子水中(氣相白炭黑和去離子水的質(zhì)量比為1:30)，再加入表面活性劑聚山梨醇酯‐80，機(jī)械攪拌30min，轉(zhuǎn)速3000r·min‐1，超聲波分散180min，功率120w，獲得氣相白炭黑預(yù)分散液。
采用橡膠密煉機(jī)將天然橡膠生膠塑煉，溫度為50℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，塑煉1min，加入丁苯橡膠和順丁橡膠，混合2min，將橡膠密煉機(jī)的溫度設(shè)為160℃，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為80r·min‐1，從加料口處加入氣相白炭黑預(yù)分散液，加入時(shí)間為10min，此過程密煉機(jī)上方有大量水蒸氣出現(xiàn)，待氣相白炭黑水分散液添加完畢后，關(guān)閉加料口，繼續(xù)混煉5min，直到密煉機(jī)上方?jīng)]有任何可見水蒸氣，出料，所得橡膠/氣相白炭黑混合物用熱空氣烘箱烘干，條件為100℃×2h。
在橡膠開煉機(jī)加入所得橡膠/氣相白炭黑混合物，再按照原料配方加入氧化鋅、硬脂酸、硫磺、N‐環(huán)已基‐2‐苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四乙基秋蘭姆、N‐異丙基‐N'‐苯基對(duì)苯二胺混煉5min，打三角包5次，控制混煉溫度低于80℃，出料，停放24h?；鞜捘z的硫化條件為150℃×5min，硫化壓力為8MPa，所得橡膠/氣相白炭黑共混硫化膠的力學(xué)性能如表1所示。
表1不同實(shí)施例對(duì)應(yīng)烯烴類橡膠/填料共混硫化膠的力學(xué)性能
從表1可以看出，采用傳統(tǒng)的機(jī)械共混法(對(duì)比例1)制備的橡膠填料混合物的力學(xué)性能較低。相比機(jī)械共混法，本發(fā)明采用高溫水分蒸發(fā)密煉法(實(shí)施例1‐13)的共混硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度均有不同程度地提高。本發(fā)明采用高溫水分蒸發(fā)密煉法時(shí)，將填料進(jìn)行有效的預(yù)分散非常關(guān)鍵，增加去離子水和填料的配比(實(shí)施例2)，或升高橡膠密煉溫度(實(shí)施例4)或適當(dāng)延長(zhǎng)填料預(yù)分散液的加料時(shí)間(實(shí)施例5)、改變超聲分散條件(實(shí)施例6)，或增加乳化劑用量(實(shí)施例7)，可以將填料更好地分散在橡膠基體中，從而改善共混硫化膠的力學(xué)性能。本發(fā)明采用高溫水分蒸發(fā)法制備的多種不同填料和橡膠混煉膠(實(shí)例8‐13)都具有良好的力學(xué)性能。
本發(fā)明由于采用填料預(yù)分散液與橡膠在密煉機(jī)中混合，在橡膠加工過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了填料分散和水分干燥等步驟，同時(shí)由于水分蒸發(fā)的冷卻作用，也有效控制了密煉機(jī)內(nèi)部的快速升溫，從而減少了橡膠密煉過程中的凝膠含量，保證了共混硫化膠具有較好的力學(xué)性能。
本發(fā)明的實(shí)施方式不受上述實(shí)施例限制，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。