一種炭黑分散劑組合物及其制備方法和應(yīng)用以及橡膠加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種炭黑分散劑組合物及其制備方法和應(yīng)用，以及一種橡膠加工方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高橡膠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，需要在橡膠中添加一定量的炭黑。由于炭黑 表面性能的特殊性，難以在橡膠中分散均勻，從而影響橡膠中的分散效果和多種力學(xué)性能。 為了解決這一難題，人們已研究出一些含有脂肪酸皂或表面活性劑的炭黑分散劑。由于脂 肪酸皂或表面活性劑與其它助劑如硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防焦劑等具有反應(yīng)活性，如使用配 合不當(dāng)，將引起焦燒、延長(zhǎng)硫化時(shí)間等，可致使制品機(jī)械性能下降。因此這類分散劑存在著 使用不方便、機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。
[0003] CN1289793A公開了一種橡膠用炭黑分散劑及其生產(chǎn)方法，所述橡膠用炭黑分散劑 由下述原料組成，其重量百分比為：氧化聚乙烯蠟30-80%、石油樹脂20-70%和氫化松香 0-10%復(fù)合配制而成。該生產(chǎn)方法是：首先將30-80%的氧化聚乙烯蠟、20-70%的石油樹 脂和0-10%的氫化松香混合，接著在80-120°C的溫度下熔融，最后冷卻制片即制得炭黑分 散劑。雖然添加該炭黑分散劑能夠使炭黑的分散性有一定程度的改善，但是，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生 混煉膠的自粘性差、硫化速度慢及潤(rùn)滑效果差等缺陷，如使用配合不當(dāng)，還會(huì)使輪胎制品機(jī) 械性能下降，耐磨性變差。而且，因硫化速度慢造成生產(chǎn)效率低，從而增加生產(chǎn)成本。因此， 這類炭黑分散劑存在使用不方便、生產(chǎn)成本高、輪胎機(jī)械強(qiáng)度低及耐磨性差等缺陷。
[0004] CN103304881A公開了一種新型橡膠用炭黑分散劑及其制備方法，所述橡膠用炭 黑分散劑由下述原料組成：聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟10-30份、硬脂酸鋅10-20份、硬脂酸 10-30份、聚乙二醇10-30份和季戊四醇硬脂酸酯30-80份復(fù)合配置而成。該專利還公開該 新型橡膠用炭黑分散劑的制備方法，其特征在于，將聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟、硬脂酸、聚 乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯按比例于80-130°C攪拌熔融混合，然后在110-150°C的溫度下 加入硬脂酸鋅攪拌熔融，且所述硬脂酸鋅每隔十分鐘添加一次，三次添加完，每次的添加量 占硬脂酸鋅總量的三分之一，冷卻制片或熔融造粒即得新型橡膠用炭黑分散劑。雖然添加 該炭黑分散劑可提高橡膠膠料的加工安全性、物理機(jī)械性能及硫化速度，提高炭黑填料的 分散性，但是該發(fā)明成本較高。
[0005] 因此，如何制備一種炭黑分散劑組合物，在應(yīng)用于橡膠時(shí)，保證橡膠擁有較好的硫 化特性的同時(shí)，能夠顯著改善炭黑得分散性，進(jìn)而改善橡膠制品的物理機(jī)械性能，以及一種 含有該炭黑分散劑組合物的橡膠加工方法還有待于進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中分散效果差，對(duì)硫化特性有影響等缺陷，而 提供一種炭黑分散劑組合物及其制備方法和應(yīng)用，以及一種含有該炭黑分散劑組合物的橡 膠加工方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種炭黑分散劑組合物，其中，所述炭黑分散劑組 合物含有式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R 2C00M表示的 長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以及微晶蠟；
[0008] (1)
[0009] 其中，η為15-20的整數(shù)；&和R2各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)為15-22的直鏈或支鏈 烷基，Μ為堿金屬或堿土金屬陽(yáng)離子；
[0010] 優(yōu)選地，η為17-18的整數(shù)Α和R2各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)為17-19的直鏈烷基， Μ為|丐、鎂或鈉
[0011] 本發(fā)明還提供了上述所述的炭黑分散劑組合物的制備方法，該方法包括將式（1) 所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以 及微晶蠟熔融攪拌，混合均勻后冷卻制片。
[0012] 本發(fā)明還提供了上述所述的炭黑分散劑組合物以及由上述所述的制備方法制備 的炭黑分散劑組合物在橡膠加工中的應(yīng)用。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種橡膠加工方法，該方法包括將基礎(chǔ)橡膠在炭黑分散劑組合物 的存在下進(jìn)行混煉，得到混煉膠坯，將該混煉膠坯進(jìn)行硫化，其中，所述炭黑分散劑組合物 為上述所述的炭黑分散劑組合物以及由上述所述的制備方法制備的炭黑分散劑組合物。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，將式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、 I^COOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以及微晶蠟按照一定的比例熔融 攪拌混合均勻后冷卻制片得炭黑分散劑組合物，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在特定的式（1)所 示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R 2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以及 微晶蠟以及特定含量的式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、 R2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以及微晶蠟在熔融攪拌復(fù)配的情況下，彼此之間能夠發(fā)生協(xié)同 效應(yīng)復(fù)配而成炭黑分散劑組合物，且在應(yīng)用于橡膠加工時(shí)，能夠在保證所制備的橡膠擁有 較好的硫化特性的同時(shí)，還能夠顯著改善炭黑的分散性，進(jìn)而改善所制備的橡膠制品的物 理機(jī)械性能；以及能夠提高所制備的橡膠制品的加工安全性，另外，該炭黑分散劑組合物使 用方便，且該制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供了一種炭黑分散劑組合物，其中，所述炭黑分散劑組合物含有式（1) 所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R 2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以 及微晶錯(cuò)；
[0018] (1)
[0019] 其中，η為15-20的整數(shù)A和R2各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)為15-22的直鏈或支鏈 烷基，Μ為堿金屬或堿土金屬陽(yáng)離子；
[0020] 優(yōu)選地，η為17-18的整數(shù)；Ri和R2各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)為17-19的直鏈烷基， Μ為|丐、鎂或鈉
[0021] 具體地，碳原子數(shù)為15-22的直鏈或支鏈烷基可以為正十五烷基及其異構(gòu)體、正 十六烷基及其異構(gòu)體、正十七烷基及其異構(gòu)體、正十八烷基及其異構(gòu)體、正十九烷基及其異 構(gòu)體、正二十烷基及其異構(gòu)體、正二十一烷基及其異構(gòu)體、正二十二烷基及其異構(gòu)體。
[0022] 優(yōu)選地，碳原子數(shù)為17-19的直鏈烷基為正十七烷基及其異構(gòu)體、正十八烷基及 其異構(gòu)體和正十九烷基及其異構(gòu)體中的一種或多種。
[0023] 更優(yōu)選地，碳原子數(shù)為17的直鏈烷基及其異構(gòu)體。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，式（1)所示的乙烯基雙 長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R 2C00M表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽以及微晶蠟之間的 含量不同，所制備的炭黑分散劑組合物在應(yīng)用于橡膠時(shí)，對(duì)所制備的橡膠的性能有很大的 影響。在本發(fā)明中，相對(duì)于100重量份的所述微晶蠟，式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺 的含量為10-50重量份，所述長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽的含量為15-95重量份，所述長(zhǎng)鏈脂肪酸的含量 為15-60重量份；優(yōu)選地，相對(duì)于100重量份的所述微晶蠟，式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂 肪酰胺的含量為14-40重量份，所述長(zhǎng)鏈脂肪酸鹽的含量為29-80重量份，所述長(zhǎng)鏈脂肪酸 的含量為21-50重量份。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)得出：在所述炭黑分散劑組 合物中，式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺、RiCOOH表示的長(zhǎng)鏈脂肪酸、R 2C00M表示的長(zhǎng) 鏈脂肪酸鹽以及微晶蠟的含量限定在上述的比例范圍之內(nèi)，制備出的炭黑分散劑組合物在 應(yīng)用于橡膠時(shí)，能夠在保證橡膠擁有較好的硫化特性的同時(shí)，還能夠顯著改善炭黑的分散 性，進(jìn)而改善橡膠制品的物理機(jī)械性能。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，式（1)所示的乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺中，當(dāng)η為整數(shù) 十七時(shí)，即，所述乙烯基雙長(zhǎng)鏈脂肪酰胺為乙烯基雙硬脂酰胺（又稱為亞乙基二硬脂酰胺、 Ν，Ν' -已撐雙硬脂酰胺或Ν，Ν-乙撐雙硬脂酰胺，分子式為C3SH76N20 2)時(shí)^COOH表示的長(zhǎng) 鏈脂肪酸中，當(dāng)&為碳原子數(shù)為十八時(shí)，即，所述長(zhǎng)鏈脂肪酸為硬脂酸（又稱為十八烷酸， 分子式為C 1SH360