[发明专利]新型多功能添加剂接枝橡胶及其制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种新型的多功能添加剂接枝的橡胶。更具体地，本发明涉及新等级的橡胶，并且尤其是涉及用腰果酚(间-五癸烯基苯酚)和/或其衍生物化学接枝。重要的是，本发明的橡胶等级涉及在天然或合成橡胶的骨架中化学固定/接枝的选择性间链烯基酚和/或其衍生物。重要的是，如与常规的原生天然橡胶或用芳族处理(process)油增塑的天然橡胶相比，本发明的这种橡胶变体具有高的可塑性、较低的门尼粘度和熔体粘度、更好的硫化(cure)性能。而且，通过硫化，上述接枝橡胶被发现具有提高的最终应用性能，如优良的拉伸性能、更好的抗老化性和更高的阻燃性。本发明还涉及具有易加工性能和提高的最终应用性能的优良等级的接枝橡胶的简单而成本合算的制备方法。

背景技术

众所周知，天然橡胶是坚韧并且回缩性的聚合物。对于天然橡胶，素炼在将其复合之前是必须的。通常需要添加塑解剂以降低其粘度。在橡胶与大量的填充剂混合过程中，增塑剂对易于加工并且促进填充剂在橡胶中的分散是必要的。通常已知的是在混炼机上或密炼机，即班伯里机中复合过程中加入增塑剂，这是麻烦的。增塑剂基本上是烃基的。由于石油基自然资源的一天天耗尽，因此在持续寻找材料的替换资源。据推测，农业和林木基可再生资源作为未来工业应用的这种替换能源起着重要的作用。

通过腰果果壳液(CNSL)，即来自腰果种植的副产品的二次真空蒸馏产生的腰果酚的多功能添加剂作用是众所周知的，所述腰果壳液主要是链烯基酚的混合物。特别是，已知这种腰果酚在添加到橡胶中时具有下列的多功能添加剂特性：

a)腰果酚通过提高可塑性并且降低橡胶化合物的粘度而担当良好的增塑剂，并且在压延、挤出和注射模塑过程中有助于加工在混炼机、密炼机中的橡胶。这提高了产量。而且，增塑橡胶所需要的扭矩比未增塑橡胶所需要的扭矩更小。因此，还降低了在加工中的功耗。

b)还已知的是该添加剂担当硫化促进剂，因此减少了硫化时间。出于生产观点，这种改善是非常重要的，因为它导致提高的工业生产量，从而节省了劳力、功率，因而节省了钱。

c)该添加剂提高了机械强度性能，如抗拉伸性、抗撕裂性、抗挠曲性和耐磨性。这产生了在使用过程中能够承受更高的负荷并且还成功地抵抗撕裂的橡胶产品。

d)还已知的是该添加剂担当良好的抗氧化剂，并且推测其有助于抗空气老化性。抗氧化剂对于橡胶化合物尤其是对于二烯橡胶是必须的。预期性质上是酚的腰果酚具有某些抗氧化剂性能，并且比得上胺类抗氧化剂。

e)还已知的是该添加剂有助于填充剂在橡胶基体中更好地分散，并且提高了橡胶-填充剂的相互作用，并且必然地提高了机械强度性能。

f)而且，腰果酚的磷酸化衍生物(PCP)担当温和的阻燃剂。尽管上面显示了CNSL/腰果酚及其磷酸化衍生物在橡胶复合中的多功能添加剂优点，但是在腰果酚或其衍生物相对于橡胶的相容性方面存在一些固有的问题。重要的是，发现当将腰果酚或其衍生物如PCP直接添加到橡胶中时，在混炼机上，橡胶被粉碎并且下落到盘(tray)上。因此，难于处理这样的材料。而且，混合延迟、不充分，并且存在昂贵材料的损耗。被加入到上面，由于这种腰果酚在橡胶中的相容性的这些问题，在开炼机(mill)中，橡胶的加工涉及比通常的加工时间更多的时间，这又是复杂的，耗时并且还明显是成本高昂的。且不说上述在包括使用腰果酚的橡胶加工中涉及的复杂性，即使在物理共混之后该添加剂也在储存和使用过程中滤出的事实进一步说明了添加剂在被直接添加到橡胶基体(base)中时的不相容性。因此，上述显示了腰果酚及其磷酸化衍生物在橡胶复合中的多功能添加剂作用的合适并且有效利用的复杂性。因此，尽管当前已知的腰果酚及其磷酸化衍生物的多功能添加剂特性，但是还不能够有效并且适当地利用腰果酚及其磷酸化衍生物与加工和/或获得所需提高的特性的橡胶有关的这些添加剂特性。

可以如下给出最紧密相关的现有技术：

在美国专利(No：1819416)中，M.T.Harvey等要求保护腰果壳液作为提高橡胶的耐湿性的物理添加的添加剂的新用途。因此，这种橡胶组合物用于电绝缘。本发明涉及腰果酚/其衍生物在橡胶主链上的化学接枝，这使其变成橡胶的组成部分，从而将固有的多功能添加剂特性赋予给橡胶。

A.R.R Menon，C.K.S.Pillai和G.B.Nando在1992年发现，被称作PCP(Anorin-38)的腰果酚的磷酸化衍生物起着多功能添加剂的作用(当在复合过程中物理添加到橡胶中时)(参考文献：1-11)