一种复合氧化锌的制备方法
技术领域
本发明属于橡胶硫化活性剂技术领域，具体涉及一种复合氧化锌的制备方法。
背景技术
氧化锌作为橡胶硫化过程中的一种硫化活性剂，可有效减少橡胶硫化的时间，提升橡胶的交联密度以及延长焦烧时间以保障生产安全。随着不断深入的研究，研究人员发现氧化锌作为硫化活性剂并未在硫化过程中完全消耗，很大一部分只是在橡胶基体中充当一种“无机填料”；随着橡胶制品的使用磨损，丢弃，未被消耗的氧化锌释放到环境中，对动植物的生长造成巨大的危害。
为了减少氧化锌的用量，现有技术中大多采用粒径更小，比表面积更大的纳米氧化锌代替氧化锌，但是纳米氧化锌在胶料中极易发生自聚，难以发挥应用性能，为了改善纳米氧化锌的分散问题还需要对纳米氧化锌进行进一步的处理，通常采用制成母炼胶或表面改性的方式；制备纳米氧化锌母炼胶时需要根据胶料的性质选择合适的载体，制备得到的纳米氧化锌母炼胶不具有广泛应用性；对纳米氧化锌进行表面改性时需要添加有机溶剂，容易产生废水，影响环境。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合氧化锌的制备方法，本发明将氧化锌、对苯二甲酸钙和水在高压均质的作用下使氧化锌附着在对苯二甲酸钙表面，提高了复合氧化锌的亲油性，促使复合氧化锌在橡胶中具有高的分散性，增强了复合氧化锌和橡胶的相容作用，从而在保证复合氧化锌活性作用的同时降低了氧化锌的用量。
本发明提供了一种复合氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合进行高压均质处理，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行干燥，得到所述复合氧化锌。
优选的，所述高压均质处理的压力为20～100MPa，流速为10～1000L/h。
优选的，所述对苯二甲酸钙为粉末，所述对苯二甲酸钙的粒径为0.1～20μm。
优选的，所述干燥的方式为喷雾干燥。
优选的，所述喷雾干燥的进口温度为190～210℃，出口温度为90～100℃。
优选的，所述氧化锌和水的质量比为0.6～6:100。
优选的，所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为1～15:10。
本发明提供的复合氧化锌的制备方法，包括以下步骤：将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合进行高压均质处理，得到悬浊液；将所述悬浊液进行干燥，得到复合氧化锌。在本发明中，氧化锌和对苯二甲酸钙在高压均质的作用下使氧化锌均匀附着在对苯二甲酸钙表面，提高了复合氧化锌的亲油性，本发明提供的复合氧化锌在橡胶中具有高的分散性，增强了复合氧化锌和橡胶的相容作用，提高了复合氧化锌与橡胶分子链的结合性，提高了氧化锌的利用率，从而在保证复合氧化锌活性作用的同时降低了氧化锌的用量。
具体实施方式
本发明提供了一种复合氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合进行高压均质处理，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行干燥，得到所述复合氧化锌。
在本发明中，若无特殊说明，选用的原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合进行高压均质处理，得到悬浊液。在本发明中，所述对苯二甲酸钙优选为粉末，所述对苯二甲酸钙的粒径优选为0.1～20μm，更优选为0.3～10μm，最优选为1～8μm。在本发明中，所述氧化锌和水的质量比优选为0.6～6:100，更优选为1～6:100；所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比优选为1～15:10，更优选为2～8.18:10，最优选为4～6:10。本发明采用上述粒径范围内的对苯二甲酸钙能够促使附着在所述对苯二甲酸钙表面的氧化锌在橡胶中得到更好的分散。
在本发明中，所述混合优选先将氧化锌与对苯二甲酸钙混合，得到初级混合物；然后将初级混合物与水混合后再进行高压均质处理，得到悬浊液。
在本发明中，所述高压均质处理的压力优选为20～100MPa，更优选为60～80MPa，最优选为70MPa；流速优选为10～1000L/h，更优选为20～90L/h，最优选为50～80L/h。本发明对所述高压均质处理采用的装置没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够进行高压均质处理的装置即可。在本发明的具体实施例中，所述高压均质处理在高压均质机中进行。
在本发明中，所述氧化锌和对苯二甲酸钙在上述方案限定的高压均质的作用下能够充分混合，且使氧化锌以弱氢键或分子间作用力的形式与对苯二甲酸钙相结合，使氧化锌均匀附着在对苯二甲酸钙的表面，从而提高氧化锌的亲油性，促使复合氧化锌在橡胶中充分分散，增强了复合氧化锌和橡胶的相容作用，提高了复合氧化锌与橡胶分子链的结合性，提高了氧化锌的利用率，从而在保证复合氧化锌活性作用的同时降低了氧化锌的用量。
得到悬浊液后，本发明将所述悬浊液进行干燥，得到所述复合氧化锌。在本发明中，所述干燥的方式优选为喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度优选为190～210℃，更优选为195～200℃；出口温度优选为90～100℃，更优选为92～95℃。本发明通过采用喷雾干燥的方式快速实现橡胶硫化活性剂的干燥过程，且得到的复合氧化锌具有良好的分散性。
本发明还提供了利用上述制备方法制备得到的复合氧化锌，包括氧化锌和对苯二甲酸钙，所述氧化锌附着在所述对苯二甲酸钙表面；
所述氧化锌和对苯二甲酸钙的质量比为1～15:10。
在本发明中，所述对苯二甲酸钙具有亲油性，所述氧化锌附着在所述对苯二甲酸钙表面，使无机化合物嫁接上了有机亲油性，增加了复合氧化锌在橡胶中的分散性，利于复合氧化锌与橡胶分子链的结合作用。
本发明还提供了所述复合氧化锌能够作为硫化活性剂在制备橡胶领域中的应用。
在本发明中，所述复合氧化锌作为硫化活性剂在橡胶中的添加量优选为生橡胶质量的2～5％。本发明提供的所述复合氧化锌能够充分分散于橡胶中，提高了氧化锌的利用率，在橡胶中添加少量的氧化锌就能够获得具有高拉伸强度的橡胶。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种复合氧化锌及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将10kg的氧化锌与90kg的对苯二甲酸钙(粒径为10μm)加入高压均质机中，然后加入1000L的水，在压力为100MPa，流速为20L/h的条件下进行高压均质处理，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行喷雾干燥，得到复合氧化锌，其中喷雾干燥进口温度为210℃，出口温度为100℃。
实施例2
将25kg的氧化锌与75kg的对苯二甲酸钙(粒径为1μm)加入高压均质机中，然后加入1000L的水，在压力为60MPa流速为20L/h的条件下方进行高压均质，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行喷雾干燥，得到复合氧化锌，其中喷雾干燥进口温度为200℃，出口温度为95℃。
实施例3
将60kg的氧化锌与40kg的对苯二甲酸钙(粒径为15μm)加入高压均质机中，然后加入1000L的水，在压力为20MPa流速为50L/h的条件下方进行高压均质，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行喷雾干燥，得到复合氧化锌，其中喷雾干燥进口温度为190℃，出口温度为100℃。
实施例4
将30kg的氧化锌与70kg的对苯二甲酸钙(粒径为10μm)加入高压均质机中，然后加入1000L的水，在压力为80MPa流速为90L/h的条件下方进行高压均质，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行喷雾干燥，得到复合氧化锌，其中喷雾干燥进口温度为190℃，出口温度为90℃。
实施例5
将45kg的氧化锌与55kg的对苯二甲酸钙(粒径为8μm)加入高压均质机中，然后加入1000L的水，在压力为70MPa流速为80L/h的条件下方进行高压均质，得到悬浊液；
将所述悬浊液进行喷雾干燥，得到复合氧化锌，其中喷雾干燥进口温度为200℃，出口温度为95℃。
对比例1
将200g的对苯二甲酸钙与500mL水混合，在转速为3000r/min条件下砂磨80min，得到对苯二甲酸钙水溶液，其中砂磨用锆球直径为1mm，用量为2800g；
将50g的氧化锌(BET比表面积为40m2/g，粒径为60nm)粉末和100mL水混合，在功率为40W的条件下超声分散30min，得到氧化锌悬浮液；
将氧化锌悬浮液和对苯二甲酸钙水溶液混合，加热升温至80℃，在转速为4500r/min的条件下搅拌5h，得到浆料；
将浆料通过喷雾干燥得到复合氧化锌，其中喷雾干燥入口温度为200℃，出口温度为80℃。
测试例
将实施例1～5、对比例1制得的复合氧化锌和间接法氧化锌(市售氧化锌，纯度>99％，比表面积为7m2/g)作为硫化活性剂，按照硫化活性剂5份，丁苯橡胶100份，硫磺2份，白炭黑50份，硬脂酸1份，N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)2.4份，聚乙二醇(4000)3份。按照GB/T%202404-2008炼胶。炼胶后得到的硫化橡胶的性能测试结果参见表1。
表1实施例1～5、对比例1制得的复合氧化锌和间接法氧化锌作为硫化活性剂制备得到的硫化橡胶的性能
由表1结果可知，采用本发明提供的复合氧化锌作为硫化活性剂制备橡胶时，在添加较少量氧化锌的情况下制备得到的橡胶具有较高的拉伸强度。本发明将氧化锌、对苯二甲酸钙和水混合进行高压均质处理，使氧化锌附着在对苯二甲酸钙表面制备得到复合氧化锌，按照本发明制备方法制备得到的复合氧化锌作为硫化活性剂具有较高的活性，在保证橡胶具有较高拉伸强度的前提下，提高了氧化锌的利用率，降低了氧化锌的使用量。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
