一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法
【專(zhuān)利摘要】一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法，涉及一種改性橡膠的制備方法，第一步，以工業(yè)輕燒粉和鹽酸為原料，一步法制備得到堿式氯化鎂晶須；第二步，將堿式氯化鎂晶須改性，增加其親油性；第三步，將改性后的堿式氯化鎂晶須與氯丁橡膠混配加工，增加其阻燃及力學(xué)性能。利用工業(yè)輕燒粉與鹽酸為原料一步法制備堿式氯化鎂晶須，方法簡(jiǎn)單，成本低。改性堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠中，提高了其力學(xué)和熱學(xué)性能，并且堿式氯化鎂與氯丁橡膠具有較好的相容性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001]本發(fā)明涉及一種改性橡膠的制備方法，特別是涉及一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是鎂資源大國(guó)，菱鎂礦總儲(chǔ)量為31億噸，占世界總儲(chǔ)量的四分之一以上，為開(kāi)發(fā)鎂鹽晶須提供了良好的生產(chǎn)背景。
[0003]鎂鹽晶須作為一種新型增強(qiáng)材料，具有與碳纖維、碳化硅晶須相近的高強(qiáng)度和優(yōu)異耐腐蝕性，而價(jià)格僅為他們的1/30-1/150，且其原材料易得，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，引起了廣泛關(guān)注。目前，得到實(shí)際開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的鎂鹽晶須主要有硼酸鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、堿式氯化鎂晶須、氫氧化鎂晶須和氧化鎂晶須等。它們對(duì)金屬基復(fù)合材料、聚合物基等復(fù)合材料有著優(yōu)異的增強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)作用，市場(chǎng)需求量逐年增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也越來(lái)越強(qiáng)。
[0004]鎂鹽晶須由于結(jié)構(gòu)的特殊性，具有機(jī)械強(qiáng)度高，無(wú)永久變形，高溫下強(qiáng)度損失小，長(zhǎng)徑比高，抗疲勞效應(yīng)好等力學(xué)性能。同時(shí)，其表面平滑性好、尺寸精度和穩(wěn)度性高、可再生循環(huán)使用。此外，鎂鹽晶須長(zhǎng)徑比可以控制，容易添加到基體中，可以在集體中分布得很均勻，是極薄、極狹小甚至邊角部位都能得到增強(qiáng)填充，適合制作精密的增強(qiáng)工程塑料零件，甚至可以支撐20 y m的超薄部件。尤其是同現(xiàn)在常用的玻璃纖維和碳纖維等增強(qiáng)材料相t匕，鎂鹽晶須增強(qiáng)的塑料材料對(duì)設(shè)備和模具磨損小，阻燃性、安全性提高，極適合制備各種形狀復(fù)雜部件，羥質(zhì)高強(qiáng)阻燃部件和電子電器用材等，可廣泛用于汽車(chē)、電子電器、化工、建材、包裝等行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)外在鎂鹽晶須的應(yīng)用上已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。首先是用于增強(qiáng)各種樹(shù)脂，可使改性后的塑料樹(shù)脂表現(xiàn)出高模量、耐沖擊和阻燃的性質(zhì)，以提高部件的強(qiáng)度、阻燃和防老化性能。
[0005]鎂鹽晶須在金屬基復(fù)合材料、聚合物基復(fù)合材料等方面的有益增韌補(bǔ)強(qiáng)作用，使得鹽湖鎂鹽晶須的發(fā)展十分迅速，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鎂鹽晶須的需求也逐年增加。近年來(lái)，無(wú)機(jī)鎂鹽晶須的開(kāi)發(fā)成為材料研究者的熱點(diǎn)之一。目前，鎂鹽晶須的研究主要集中在硼酸鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、堿式氯化鎂晶須、氫氧化鎂晶須、氧化鎂晶須等方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法，以工業(yè)輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應(yīng)制備得到堿式氯化鎂晶須。然后，將堿式氯化鎂經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性后，增加其親油性，將改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，堿式氯化鎂晶須添加的氯丁橡膠具有較強(qiáng)的力學(xué)性能以及阻燃性能。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法，所述方法包括以下過(guò)程:
(1)輕燒粉預(yù)處理:取菱鎂礦裝在坩堝內(nèi)，在600°C下放入馬弗爐內(nèi)煅燒4h，恢復(fù)活性；
(2)輕燒粉與鹽酸反應(yīng):量取10%，40mL的鹽酸，在500mL燒杯中倒入200mL去離子水，將鹽酸倒入三口燒瓶中，向三口瓶中加輕燒氧化鎂，反應(yīng)溫度50°C、攪拌速度200轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時(shí)間24h，抽濾得到濾液；將濾液在室溫下陳化48 h，見(jiàn)白色堿式氯化鎂固體生長(zhǎng)，用100ml無(wú)水乙醇洗滌后進(jìn)行抽濾，將濾餅放入烘箱中60°C干燥24h，得到堿式氯化鎂樣品；
(3)將0.5%的硅烷偶聯(lián)劑加入20ml的丙酮或無(wú)水乙醇惰性溶劑中，攪拌溶解后加入堿式氯化鎂，攪拌3h后，加熱蒸出丙酮或無(wú)水乙醇，得表面改性的堿式氯化鎂晶須；
(4)氯丁橡膠配方:按質(zhì)量份取CRl22:100，氧化鋅:5，硬脂酸:0.5，促進(jìn)劑M:1，硫磺:3，鄰苯二甲酸二辛酯:6，炭黑:20，改性堿式氯化鎂晶須:0-30 ;在開(kāi)煉機(jī)上對(duì)氯丁橡膠塑煉，再將塑煉好的氯丁橡膠與硬脂酸、促進(jìn)劑M，ZnO、改性后堿式氯化鎂、炭黑、鄰苯二甲酸二氫脂、硫磺進(jìn)行混煉，混合均勻后下片并放置24h，測(cè)得的硫化溫度為170°C，硫化時(shí)間40分鐘，進(jìn)行模壓硫化； (5)將改性后的堿式氯化鎂加入到氯丁橡膠中，加入量5%為最佳。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
1.本發(fā)明提出一種利用輕燒粉制備堿式鎂鹽晶須并改性增強(qiáng)氯丁橡膠的方法，以工業(yè)輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應(yīng)制備得到堿式氯化鎂晶須，方法簡(jiǎn)單，成本低。
[0009]2.將改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，經(jīng)過(guò)混合流化制成成品，利用了氯化物在材料中的協(xié)同性與相容性，同時(shí)，降低了原料成本、增強(qiáng)了橡膠性能。
[0010]3.添加了改性堿式氯化鎂晶須的氯丁橡膠，提高了拉伸強(qiáng)度和最大載荷，降低了定伸應(yīng)力，增加了斷裂伸長(zhǎng)率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明技術(shù)路線示意圖；
圖2為本發(fā)明堿式氯化鎂的XRD圖；
圖3為本發(fā)明堿式氯化鎂的SEM圖；
圖4為本發(fā)明圖堿式氯化鎂晶須的IR譜與改性后的堿式氯化鎂晶須的IR譜對(duì)比圖； 圖5為本發(fā)明改性后堿式氯化鎂的SEM圖；
圖6為本發(fā)明加入堿式氯化鎂晶須的氯丁橡膠的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0013]本發(fā)明以工業(yè)輕燒粉和鹽酸為原料，一步法反應(yīng)制備得到堿式氯化鎂晶須。將堿式氯化鎂經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性后，增加其親油性。改性后的堿式氯化鎂晶須添加到氯丁橡膠配方中，經(jīng)過(guò)混合流化制成成品。堿式氯化鎂晶須添加的氯丁橡膠具有較強(qiáng)的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、斷裂伸長(zhǎng)等)以及阻燃性能。堿式氯化鎂晶須作為鎂鹽晶須材料一種，被用作于很多材料的增強(qiáng)劑、阻燃劑及制備氫氧化鎂和氧化鎂晶須的前軀體等。氯丁橡膠根據(jù)型號(hào)不同有著不同的用途，其中，CR121型被用作礦纜護(hù)套V帶及同步帶等。CR122型氯丁橡膠被用作傳動(dòng)帶、運(yùn)輸帶、電線電纜、耐油膠板、耐油膠管、密封材料等橡膠制品。CR321，CR322型氯丁橡膠被用作電纜、膠板、耐油膠管、傳送帶、輸送帶、橡膠密封件等。CR232型氯丁橡膠被用作電纜護(hù)套、耐油膠管、橡膠密封件、粘合劑等。CR244型氯丁橡膠被用作粘合劑生產(chǎn)的原料，用于金屬、木材、橡膠、皮革等材料的粘接。CR322型氯丁橡膠作為主要的傳動(dòng)帶、運(yùn)輸帶、電線電纜橡膠制品，對(duì)力學(xué)性能有一定的需要。將堿式氯化鎂晶須加入到CR122氯丁橡膠中增加其機(jī)械強(qiáng)度來(lái)滿足特殊的傳動(dòng)帶等材料的需要，由于堿式氯化鎂可與氯丁橡膠具有較好的相容性，同時(shí)其本身具有的性質(zhì)可以增加傳送帶、運(yùn)輸帶、電纜的阻燃作用。
[0014]1.本發(fā)明的基本原理:
堿式氯化鎂的制備共分為:①氧化鎂與鹽酸的反應(yīng)，②氧化鎂與氯化鎂的反應(yīng)，③堿式氯化鎂的生長(zhǎng)三個(gè)部分。
[0015]主要總反應(yīng)方程式:
Mg0+2HC1 — MgC12+H20
3Mg0+MgC12+llH20 — 2Mg2(OH)3C1 ? 4H20
硅烷偶聯(lián)劑改性改性機(jī)理:
【權(quán)利要求】
1.一種用輕燒粉堿式鎂鹽晶須制備增強(qiáng)氯丁橡膠的方法，其特征在于，所述方法包括以下過(guò)程: (1)輕燒粉預(yù)處理:取菱鎂礦裝在坩堝內(nèi)，在600°C下放入馬弗爐內(nèi)煅燒4h，恢復(fù)活性； (2)輕燒粉與鹽酸反應(yīng):量取10%，40mL的鹽酸，在500mL燒杯中倒入200mL去離子水，將鹽酸倒入三口燒瓶中，向三口瓶中加輕燒氧化鎂，反應(yīng)溫度50°C、攪拌速度200轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)時(shí)間24h，抽濾得到濾液；將濾液在室溫下陳化48 h，見(jiàn)白色堿式氯化鎂固體生長(zhǎng)，用.100ml無(wú)水乙醇洗滌后進(jìn)行抽濾，將濾餅放入烘箱中60°C干燥24h，得到堿式氯化鎂樣品； (3)將0.5%的硅烷偶聯(lián)劑加入20ml的丙酮或無(wú)水乙醇惰性溶劑中，攪拌溶解后加入堿式氯化鎂，攪拌3h后，加熱蒸出丙酮或無(wú)水乙醇，得表面改性的堿式氯化鎂晶須； (4)氯丁橡膠配方:按質(zhì)量份取CRl22:100，氧化鋅:5，硬脂酸:0.5，促進(jìn)劑M:1，硫磺:.3，鄰苯二甲酸二辛酯:6，炭黑:20，改性堿式氯化鎂晶須:0-30 ;在開(kāi)煉機(jī)上對(duì)氯丁橡膠塑煉，再將塑煉好的氯丁橡膠與硬脂酸、促進(jìn)劑M，ZnO、改性后堿式氯化鎂、炭黑、鄰苯二甲酸二氫脂、硫磺進(jìn)行混煉，混合均勻后下片并放置24h，測(cè)得的硫化溫度為170°C，硫化時(shí)間.40分鐘，進(jìn)行模壓硫化； (5)將改性后的堿式 氯化鎂加入到氯丁橡膠中，加入量5%為最佳。
【文檔編號(hào)】C08L11/00GK103613811SQ201310610294
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】王國(guó)勝, 梁海, 馬池, 寧志高 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)