一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑，采用天然橡膠、聚乙烯辛烯彈性體(POE)、三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸、白炭黑、氧化鋅、硬脂酸鋅、過氧化物交聯劑在橡塑密煉機中共混反應，原位聚合生成甲基丙烯酸鋅與預交聯的天然橡膠和乙丙橡膠分子鏈段形成互穿網絡，從而得到一種含有天然橡膠和乙丙橡膠鏈段的烯烴類彈性體，該材料能改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠的相容性和提高天然橡膠與乙丙橡膠共混膠的力學性能。在天然橡膠與乙丙橡膠共混膠中加入此種增容劑，硫化膠的拉伸強度和撕裂強度提高10％以上。
【技術實現步驟摘要】
一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑及其制備方法
本專利技術涉及一種高分子材料，主要用于改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠相容性及提高共混膠力學性能的材料。
技術介紹
天然橡膠具有很高的彈性，相當高的拉伸強度和撕裂強度，粘合性好，還具有良好的綜合加工性能，是綜合性能最好的通用型橡膠。因其分子鏈結構中含有活性較高的雙鍵，易與空氣中的臭氧等發生反應，所以它的耐熱氧老化、耐臭氧性都較差，產品使用壽命短，這些特性限制了它在一些特殊場合的應用。輪胎部件因受屈撓和各種老化作用，容易發生屈撓疲勞破壞和老化龜裂，嚴重影響輪胎外觀質量和使用性能，在輪胎膠料部件中所用傳統橡膠如NR，以及NR與BR、SBR的并用膠，因其分子主鏈中都含有不飽和雙鍵，易受外界環境因素的影響，所以輪胎的疲勞老化防護工作異常重要。改善天然橡膠耐老化、耐屈撓性能一直是橡膠工作人員研究的課題。EPDM具有優異的耐熱、耐臭氧、耐老化和電絕緣性，且易與聚烯烴塑料共混，由于在其原料、性能以及價格等方面具有無可比擬的優勢，大大拓展了乙丙橡膠的應用范圍，使乙丙橡膠在電器工業、汽車零部件、內胎、防水材料、聚烯烴的改進和添加劑等方面，都得到了大量的應用，成為合成材料不可缺少和不可替代的一種橡膠，但是EPDM加工性能不好大大限制了它的應用范圍。天然橡膠與乙丙橡膠兩種橡膠混合可以得到兼具兩種橡膠性能的混煉膠，實用性大大增強。硫化膠可以綜合NR相優異的物理機械性能以及EPDM優良的耐熱、臭氧及化學藥品性能。但是由于EPDM的自粘性和互粘性較差，而且硫化促進劑在各橡膠相間的溶解度具有很大差異，并用膠很難達到同步硫化，因而對加工工藝、并用膠性能帶來了較大影響。對EPDM進行接枝改性可以提高NR/EPDM并用橡膠的硫化增容作用，EPDM接枝改性方法主要有馬來酸酐(MAH)改性、丙烯腈改性、丙烯酸酯改性等。而對EPDM進行共混改性(熱處理)也可以很有效的提高NR/EPDM的共硫化。宋靜芳等研究人員從工藝上研究了兩種并用橡膠的硫化增容。結果表明，最佳的工藝條件是乙丙炭黑母膠經過熱處理后，在150℃與天然橡膠共混4分鐘，然后在冷輥上加入氧化鋅、硬脂酸等其它配合劑。這種工藝方法可以使并用膠取得優異的綜合性能。另外，EPDM采用快速硫化體系，NR采用遲效性硫化體系可以節省熱處理時間，提高硫化速度。齊興國等研究人員揭示了NR/EPDM并用膠達到共硫化的關鍵：選擇合適的硫化促進劑，平衡各膠種間的硫化活性，協調并用膠的硫化速率。
技術實現思路
本專利技術涉及一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑及其制備方法。其中采用天然橡膠、聚乙烯辛烯彈性體(POE)、三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸、白炭黑、氧化鋅、硬脂酸鋅、過氧化物交聯劑在橡塑密煉機中共混反應，原位聚合生成甲基丙烯酸鋅與預交聯的天然橡膠和乙丙橡膠分子鏈段形成互穿網絡，從而得到一種含有天然橡膠和乙丙橡膠鏈段的烯烴類彈性體，將該材料部分替代乙丙橡膠加入到天然橡膠和乙丙橡膠的的膠料中，能明顯改善天然橡膠與乙丙橡膠的相容性和提高天然橡膠與乙丙橡膠共混膠的力學性能。在天然橡膠與乙丙橡膠共混膠中加入此種增容劑，硫化膠的拉伸強度和撕裂強度提高10％以上。具體的技術方案如下：一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑，包含以下組分(wt.％表示)：天然橡膠：10-25％、乙丙橡膠：20-30％、乙烯辛烯彈性體：30-50％、甲基丙烯酸：3-10％、白炭黑：3-10％、氧化鋅：3-10％，硬脂酸鋅：0.5-2％、引發劑1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷：0.5-1％。本專利技術的制備方法包括以下步驟：(1)在密煉機中先把天然橡膠塑煉，然后加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混煉，將混合均勻的天然母膠下片備用；(2)在密煉機中加入POE和乙丙橡膠，然后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入步驟(1)所加工好的天然母膠，在密煉機中原位反應5-10分鐘；(3)把上述共混膠在開煉機下片或在擠出機中擠出造粒即得到本申請專利技術的材料。本專利技術解決其技術問題所采用更具體的技術方案包括如下步驟：a)先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在高速攪拌機里按照配比混合均勻；采用上述方法先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混合均勻變成粉狀便于加工和分散；b)在密煉機中先把天然煙片橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進行混煉，將混煉均勻的天然母膠下片備用；c)在密煉機中加入POE和乙丙橡膠，溫度70℃-80℃之間，混煉1分鐘以后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然母膠，由于氧化鋅和甲基丙烯酸原位反應劇烈而且放熱，所以分批加入；d)在密煉機中混煉時間5-10分鐘排料，轉速70r/min，溫度130℃-140℃；e)采用開煉機下片，70℃-80℃之間；采用擠出機擠出，塑化段100℃，出口段130℃。具體實施方式實施例1：1)先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在攪拌機里按照配比混合均勻，配比為1:5:5；2)在密煉機中先把天然橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進行混煉，配比為2:1將混煉均勻的天然母膠下片備用；3)在密煉機中加入POE和乙丙橡膠，溫度70℃-80℃之間，混煉1分鐘以后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然母膠，配比為：45:22.5:7:1:24.5；4)在密煉機中混煉時間5分鐘排料，排膠溫度140℃；5)采用開煉機下片，輥溫70℃-80℃之間。實施例2：1)在密煉機中先把天然橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑進行混煉，配比為20:1:5:5，將混煉均勻的天然母膠下片備用；2)在密煉機中加入POE和乙丙橡膠，溫度70℃-80℃之間，混煉1分鐘以后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然母膠，配比為：45:22：6:1:26；3)在密煉機中混煉時間10分鐘排料，排膠溫度130℃；采用開煉機下片，輥溫70℃-80℃之間；4)采用擠出機擠出造粒，塑化段100℃，出口段130℃。實施例3：1)在密煉機中先把天然橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后加入POE和乙丙橡膠，混煉1分鐘以后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進行混煉，配比為15:45：22:1:5:5，混煉均勻后下片冷卻備用；2)在密煉機中加入上述混煉膠，溫度70℃-80℃之間，加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻，配比為：93:6:1；3)在密煉機中混煉時間10分鐘排料，排膠溫度130℃；采用開煉機下片，輥溫70℃-80℃之間；4)采用擠出機擠出造粒，塑化段100℃，出口段130℃。實施例4：1)先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在攪拌機里按照配比混合均勻，配比為1:5:5；2)在密煉機中先把天然橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑，其特征在于：包含以下組分(wt.％表示)：天然橡膠：10?25％、乙丙橡膠：20?30％、乙烯辛烯彈性體：30?50％、甲基丙烯酸：3?10％、白炭黑：3?10％、氧化鋅：3?10％、硬脂酸鋅：0.5?2％、引發劑1，1?二叔丁基過氧基?3，3，5?三甲基環己烷：0.5?1％。
【技術特征摘要】
1.一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑，其特征在于，包含以wt.%表示的以下組分：天然橡膠：10-25%、乙丙橡膠：20-30%、乙烯辛烯彈性體：30-50%、甲基丙烯酸：3-10%、白炭黑：3-10%、氧化鋅：3-10%、硬脂酸鋅：0.5-2%、引發劑1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷：0.5-1%。2.根據權利要求1的增容劑，其特征在于：采用天然橡膠、乙丙橡膠、乙烯辛烯彈性體三元共混，動態硫化預交聯天然橡膠和乙丙橡膠，形成多相穩定體系；采用甲基丙烯酸和氧化鋅在乙烯辛烯彈性體基材中原位反應生成甲基丙烯酸鋅；采用1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷引發甲基丙烯酸鋅聚合，形成聚甲基丙烯酸鋅與乙烯辛烯彈性體、天然橡膠、乙丙橡膠互穿網絡的增容體系。3.權利要求1所述增容劑的制備方法，包括以下步驟：(1）在密煉機中先把天然橡膠塑煉，然后加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混煉，將混合均勻的天然母膠下片備用；(2）在密煉機中加入乙烯辛烯彈性體和乙丙橡膠，然后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入（1）所加工好的天然母膠，在密煉機中原位反應5-10分鐘；(3）把上述共混膠在開煉機下片或在擠出機中擠出造粒。4.一種如權利要求1所述增容劑的制備方法，包括以下步驟：a）先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在高速攪拌機里按照配比混合均勻；采用上述方法先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混合均勻變成粉狀便于加工和分散；b）在密煉機中先把天然煙片橡膠塑煉，溫度130℃-140℃，塑煉4分鐘，然后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進行混煉，將混煉均勻的天然母膠下片備用；c）在密煉機中加入乙烯辛烯彈性體和乙丙橡膠，溫度70℃-80℃之間，混煉1分鐘以后加入氧化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然母膠，由于氧化鋅和甲基丙烯酸原位反應劇烈而且放熱，所以分批加入；d）在密煉機中混煉時間5-10分鐘排料，轉速70r/min，溫度130℃-140℃；e）采用開煉機下片，70℃-80℃之間；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖建斌，劉偉，馮芝娟，程超，王詩凝，
申請(專利權)人：青島科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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