一种生物填料制备的天然橡胶复合材料及其制备方法

摘要

一种生物填料制备的天然橡胶复合材料及其制备方法，其特征在于该复合材料由标准天然橡胶，油性氧化钙，微细化蛋壳粉，硬脂酸,促M,氧化锌和硫磺组成，该复合材料的制备既可起到废物利用，增加经济收益的目的，又可减轻对生态环境的污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物填料制备的天然橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

天然橡胶在加工过程中，由于原料及添加的填料和助剂有一定的吸潮性，例如天然橡胶中含1％的水分，炭黑的水分在0.01％～0.2％范围内，粘土和其他填料含水1.5～2％，在硫化加工过程中水分或挥发性物质蒸发使得胶膜存在多孔。为了避免硫化胶出现多孔，一般加入干燥剂以吸收加工过程产生的水分，减小气孔的形成。

氧化钙是一种强的干燥剂，以分散的氧化钙为助剂加入到胶料中，消除橡胶生产过程中形成的多孔，减小多孔性对材料尺寸稳定性的影响。

中国是禽类养殖的大国，每年废弃物鸡蛋壳的数量相当庞大，对生态环境造成一定的影响，同时也是资源的极度浪费。对禽蛋制品加工副产物的研发将在一定程度上改变鸡蛋壳来源分散、污染严重等现状。蛋壳主要是由无机物组成，占整个蛋壳94％～97％，有机物占蛋壳的3％～6％。无机物中主要包括碳酸钙93％。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种生物填料制备的天然橡胶复合材料及其制备方法

本发明采用如下技术方案

一种生物填料制备的天然橡胶复合材料，该复合材料由标准天然橡胶，油性氧化钙，微细化蛋壳粉，硬脂酸,促M,氧化锌和硫磺组成。

以标准天然橡胶质量100份为基准，各组分的含量分别为油性氧化钙8份，微细化蛋壳粉30份，标准天然橡胶100份，硬脂酸0.5份，促M0.7份，氧化锌5.0份，硫磺3份。

所述微细化蛋壳粉为500目鸡蛋壳粉。

一种制备如前所述的一种生物填料制备的天然橡胶复合材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、粗鸡蛋壳粉的制备

(1)取新鲜鸡蛋壳，用自来水洗净蛋壳上残留物；

(2)放入烘箱70℃烘干8小时；

(3)用高速多功能粉碎机粗粉碎五分钟；

(4)过100目筛，装袋，收集；

步骤二、鸡蛋壳粉的二次粉碎及改性

(1)采用马来酸丙烯酸共聚物对蛋壳粉表面进行改性。

在60℃水浴环境下，使用JJ-1精密增力电动搅拌器将30g蛋壳粉和100L浓度为1.6％的马来酸丙烯酸共聚物进行机械混合，搅拌30min,转速200r/min，所述蛋壳粉与马来酸丙烯酸共聚物的质量比为30:1.6；

(2)将搅拌后的改性鸡蛋壳粉放入球磨机中，以玛瑙球为介质，研磨6小时；

(3)将研磨后蛋壳粉，置于DZF-6050真空干燥箱中60℃下烘干12小时。

(4)将干燥后的鸡蛋壳粉用多功能粉碎机进行粉碎，粉碎时间为5分钟；

(5)将粉碎后的改性鸡蛋壳粉过500目筛网，用透明袋收集备用。

步骤三、蛋壳粉的煅烧制备氧化钙

(1)取二次粉碎后的蛋壳粉，置于马弗炉中940℃一段时间，获得氧化钙；

(2)将氧化钙与松节油以7：3的比例进行混合，制得油性氧化钙；

步骤四、制备天然橡胶复合材料

(1)选取橡胶100克天然橡胶中，加入步骤三所制得的油性氧化钙8克，500目鸡蛋壳粉30克，硬脂酸0.5份；促M0.7份；氧化锌5.0份；硫磺3份，在JTC—752型开放式炼胶机上混炼既得；所述开放式炼胶机混炼时前辊温度55～60℃，后辊50～55℃，辊距在0.5～2.5mm间调整，前辊筒转速23～25r/min。

所述促M选自2-硫醇基苯骈噻唑。

有益效果：

本发明的目的是综合利用废弃蛋壳粉含有大量碳酸钙成分，一方面由蛋壳制备的微细化蛋壳粉(主要成分碳酸钙)作为天然橡胶填充剂(大量填充)；另一方面以煅烧的蛋壳粉(主要成分氧化钙)作为加工过程干燥剂(少量填充)，共填充于天然橡胶中，获得硫化胶膜表观气孔率少，尺寸稳定的天然橡胶复合材料。一方面可以丰富橡胶加工的填料或助剂品种来源，另一方面将蛋壳收集起来进行综合利用，既可起到废物利用，增加经济收益的目的，又可减轻对生态环境的污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种生物填料制备的天然橡胶复合材料，该复合材料由标准天然橡胶，油性氧化钙，微细化蛋壳粉，硬脂酸,促M,氧化锌和硫磺组成。

以标准天然橡胶质量100份为基准，各组分的含量分别为油性氧化钙8份，微细化蛋壳粉30份，标准天然橡胶100份，硬脂酸0.5份，促M0.7份，氧化锌5.0份，硫磺3份。

所述微细化蛋壳粉为500目鸡蛋壳粉。

一种制备如前所述的一种生物填料制备的天然橡胶复合材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、粗鸡蛋壳粉的制备

(1)取新鲜鸡蛋壳，用自来水洗净蛋壳上残留物；

(2)放入烘箱70℃烘干8小时；

(3)用高速多功能粉碎机粗粉碎五分钟；

(4)过100目筛，装袋，收集；

步骤二、鸡蛋壳粉的二次粉碎及改性

(1)采用马来酸丙烯酸共聚物对蛋壳粉表面进行改性。

在60℃水浴环境下，使用JJ-1精密增力电动搅拌器将30g蛋壳粉和100L浓度为1.6％的马来酸丙烯酸共聚物进行机械混合，搅拌30min,转速200r/min，所述蛋壳粉与马来酸丙烯酸共聚物的质量比为30:1.6；

(2)将搅拌后的改性鸡蛋壳粉放入球磨机中，以玛瑙球为介质，研磨6小时；

(3)将研磨后蛋壳粉，置于DZF-6050真空干燥箱中60℃下烘干12小时。

(4)将干燥后的鸡蛋壳粉用多功能粉碎机进行粉碎，粉碎时间为5分钟；

(5)将粉碎后的改性鸡蛋壳粉过500目筛网，用透明袋收集备用。

步骤三、蛋壳粉的煅烧制备氧化钙

(1)取二次粉碎后的蛋壳粉，置于马弗炉中940℃一段时间，获得氧化钙；

(2)将氧化钙与松节油以7：3的比例进行混合，制得油性氧化钙；

步骤四、制备天然橡胶复合材料

(1)选取橡胶100克天然橡胶中，加入步骤三所制得的油性氧化钙8克，500目鸡蛋壳粉30克，硬脂酸0.5份；促M0.7份；氧化锌5.0份；硫磺3份，在JTC—752型开放式炼胶机上混炼既得；所述开放式炼胶机混炼时前辊温度55～60℃，后辊50～55℃，辊距在0.5～2.5mm间调整，前辊筒转速23～25r/min。

所述促M选自2-硫醇基苯骈噻唑。

性能测试：

1、硫化性能

用MDR—2000E型门尼粘度仪在145℃下测定混炼胶试样的硫化曲线，t₉₀为正硫化时间。结果表明氧化钙的加入能提高硫化速度，延迟焦烧，获得效果明显的硫化平坦区。

2、硫化胶的外观及力学性能

用QLB-D型平板硫化机在145℃，压强10～15MPa，硫化时间按t₉₀进行硫化，制得硫化胶。没添加氧化钙的胶膜表面空隙明显增多，添加了一定量的氧化钙的胶膜的气孔明显减少。

进行裁片并使用XUT—厚度计测量胶片厚度。硫化胶的力学性能采用WDW-0.5C型电子拉伸试验机测试。测试条件:拉伸强度、扯断伸长率参照GB/T 528-1998标准，撕裂强度参照GB/T 529-1999标准测试，拉伸速度为(500士50)mm/min。参照GB/T 531-1999标准，使用XHS型邵尔硬度计对胶料进行硬度测试。复合材料的拉伸强度为25.8/MPa，扯断伸长率820/％，硬度ShoreA为54。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。