一种改性氧化锌、其制备方法及其在橡胶制品中的应用

摘要

一种改性氧化锌、其制备方法及其在橡胶制品中的应用。提供了一种简化工艺操作，促进氧化锌的均匀分布，对氧化锌表面进行改性处理，通过在溶液中水解正硅酸四乙酯生成二氧化硅，包覆在氧化锌表面，避免胶乳与氧化锌直接接触，可以在熟成的时候与硫磺等配料一起加入搅拌混合熟成，使得高温硫化时，氧化锌外层的二氧化硅被碱腐蚀从而充分发挥硫化活化作用的改性氧化锌、其制备方法及其在橡胶制品中的应用。改性氧化锌包括以下重量份的各组分：水8‑15份，氢氧化钠0.01‑0.1份，氧化锌2‑6份和正硅酸四乙酯0.5‑2份；将改性氧化剂用于橡胶制品的制备。本发明避免了在熟成时加入普通氧化锌容易产生死胶，堵塞管路，减少了混合机头的拆装和清洗，提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明属于橡胶制品领域，具体涉及改性氧化锌、其制备方法及其在橡胶制品中的应用。

背景技术

氧化锌在橡胶工业中作为一种重要的无机活化剂，其作用是充分发挥有机促进剂的作用，减少促进剂用量或缩短硫化时间，它与硬脂酸组成活化体系，对多种促进剂有加强促进的作用。在现有的邓禄普法工艺中，氧化锌用泵通过一注射针头在胶乳-空气混合物进入气泡机头前加入，短时间内很难分散均匀，不仅造成氧化锌沉积和死胶现象严重，而且大大增加了发泡机头的拆装和清洗工作，还能导致管路内压力过大，各配料管路流量难以精确控制，最终管路破裂、物料溅射。同时，该工艺必须严格控制条件，否则在连续生产中，易在灌注的器具中形成凝胶而堵塞，在间歇生产中，易造成胶料尚未注满模而产生凝胶的现象，降低生产效率。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种简化工艺操作，促进氧化锌的均匀分布，对氧化锌表面进行改性处理，通过在溶液中水解正硅酸四乙酯生成二氧化硅，包覆在氧化锌表面，避免胶乳与氧化锌直接接触，可以在熟成的时候与硫磺等配料一起加入搅拌混合熟成，使得高温硫化时，氧化锌外层的二氧化硅被碱腐蚀从而充分发挥硫化活化作用的改性氧化锌、其制备方法及其在橡胶制品中的应用。

本发明的技术方案为：

改性氧化锌包括以下重量份的各组分：水8-15份，氢氧化钠0.01-0.1份，氧化锌2-6份和正硅酸四乙酯0.5-2份。

一种改性氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

S1、取水加入氢氧化钠调节PH，使得PH值为9-11；

S2、再将氧化锌加入水中搅拌分散均匀；

S3、再加入正硅酸四乙酯，持续搅拌4-8h后静置；完成。

一种改性氧化锌在橡胶制品中的应用，将改性氧化剂用于橡胶制品的制备。

所述橡胶制品包括以下重量份的各组分：天然胶乳80-120份、焦磷酸钾0.1-0.3份、硫磺1-5份、改性氧化锌0.5-3份、油酸钾2-6份和蓖麻油酸钾0.5-3份。

所述橡胶制品的制备方法为：

将天然胶乳、焦磷酸钾、硫磺、改性氧化锌、油酸钾和蓖麻油酸钾混合搅拌，加入氢氧化钾调节PH，使得PH值为8-12，熟成4h以上，加入硬化剂并进行机械发泡，注模，定型，硫化，干燥。

其中，硫化温度为60-100℃，硫化时间为30-40min。

本发明的优点是：改性氧化锌制备方法简单可行，易操作。将改性后的氧化锌应用于橡胶生产中，可以优化工艺流程，避免邓禄普法用泵通过一注射针头加入氧化锌易堵塞和流量不准难以控制的缺点，使得操作条件容易控制。同时，避免了在熟成时加入普通氧化锌容易产生死胶，堵塞管路，减少了混合机头的拆装和清洗，降低成本，提高生产效率。

本发明为了简化工艺，将氧化锌改性，利用正硅酸四乙酯在碱性条件下水解生成二氧化硅，包覆在氧化锌的表面，提高氧化锌分散性的同时，又能阻止氧化锌表面与胶乳接触，减缓氧化锌在发泡过程中的凝胶速度，而当高温硫化时，薄薄的二氧化硅层在碱性条件下溶解，此时便能充分发挥硫化活性作用。因此可以将改性后的氧化锌与硫磺一起加入胶乳中熟成，和现有的工艺相比，氧化锌分散更加均匀，用量减少且容易控制，大大简化了工艺流程。

附图说明

图1 是本发明制备的改性氧化锌的扫描电镜图和元素分布图。

具体实施方式

本发明中改性氧化锌包括以下重量份的各组分：水8-15份，氢氧化钠0.01-0.1份，氧化锌2-6份和正硅酸四乙酯0.5-2份。

优化实施方式一为：所述各组分为：水8份，氢氧化钠0.02份，氧化锌3份和正硅酸四乙酯0.5份；这样配比的改性氧化锌的性能最佳。

优化实施方式二为：所述各组分为：水10份，氢氧化钠0.05份，氧化锌5份和正硅酸四乙酯1份；这样配比的改性氧化锌的性能最佳。

优化实施方式三为：所述各组分为：水15份，氢氧化钠0.1份，氧化锌6份和正硅酸四乙酯2份；这样配比的改性氧化锌的性能最佳。

一种改性氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

S1、取定量的水，加入氢氧化钠调节PH，使得PH值为9-11；PH值越高，正硅酸四乙酯水解速度越快；

S2、再将氧化锌加入水中搅拌分散均匀；

S3、再加入正硅酸四乙酯，持续搅拌4-8h后静置，搅拌至少4h可以使正硅酸四乙酯水解完全；完成。

一种改性氧化锌在橡胶制品中的应用，将改性氧化剂用于橡胶制品的制备。

所述橡胶制品包括以下重量份的各组分：天然胶乳80-120份、焦磷酸钾0.1-0.3份、硫磺1-5份、改性氧化锌0.5-3份、油酸钾2-6份和蓖麻油酸钾0.5-3份。

优化实施方式一为：所述各组分为：天然胶乳80份、焦磷酸钾0.1份、硫磺2份、改性氧化锌0.5份、油酸钾2份和蓖麻油酸钾0.5份；这样配比的橡胶制品的回弹性较好。

优化实施方式二为：所述各组分为：天然胶乳100份、焦磷酸钾0.1份、硫磺4份、改性氧化锌1.5份、油酸钾4份和蓖麻油酸钾1.8份；这样配比的橡胶制品的回弹性较好。

优化实施方式三为：所述各组分为：天然胶乳120份、焦磷酸钾0.3份、硫磺5份、改性氧化锌3份、油酸钾5份和蓖麻油酸钾2份；这样配比的橡胶制品的回弹性较好。

所述橡胶制品的制备方法为：

将天然胶乳、焦磷酸钾、硫磺、改性氧化锌、油酸钾和蓖麻油酸钾混合搅拌，加入氢氧化钾调节PH，使得PH值为8-12，熟成4h以上，加入硬化剂并进行机械发泡，注模，定型，硫化，干燥。加入氢氧化钾调节pH值为10左右，这样可以达到油酸钾的等电点，容易发泡，也有利于在硫化过程中腐蚀二氧化硅。

其中，硫化温度为60-100℃，硫化时间为30-40min，这样可以使得橡胶充分硫化。

本发明中：硫磺属于硫化剂，与橡胶产生交联反应，使其形成立体网状结构，使橡胶由塑性材料变为弹性材料，具有宝贵的使用价值；

蓖麻油酸钾作为胶乳泡沫稳定剂，可以防止胶乳泡沫破裂，维持泡沫稳定；

油酸钾作为起泡剂，能溶于水使水中气泡界面张力降低，在气泡周围形成保护层，从而产生泡沫；

焦磷酸钾属阴离子表面活性剂，作为分散剂、螯合剂，能螯合钙、镁等金属离子。

改性氧化锌，作为硫化促进剂，可以促进橡胶海绵的硫化。

具体应用中，

首先，改性氧化锌的制备：取100g的水，加入氢氧化钠调节PH到11，再将50g氧化锌加入水中搅拌分散均匀，加入10g的正硅酸四乙酯，持续搅拌5h后停止，得到产物。

其次，将天然胶乳、焦磷酸钾、硫磺、改性氧化锌、油酸钾和蓖麻油酸钾混合搅拌，加入氢氧化钾调节pH=10，熟成5小时，加入硬化剂发泡，注模，定型、蒸箱80℃，硫化30min，干燥。

如图1所示，采用本发明方法制备的改性氧化锌的扫描电镜和元素分布图。其中图（a）为改性氧化锌的扫描电镜图，图（b）、（c）、（d）分别是元素Zn、O、Si的分布图，与图（a）对应，可见，元素Zn、O、Si均大量存在，分布均匀，表明氧化锌已经被二氧化硅包覆。