[发明专利]一种补强防老腈类弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及腈类弹性体的制备方法，特别是涉及一种补强防老腈类弹性体的制备方法。

背景技术：

硫化是橡胶大分子链架桥交联成三维空间网状结构的统称，是弹性体具有优异使用性能的前提。硫化橡胶的三维空间网状结构，可能以共价键、配位键、离子键、氢键或范德华力为主，分别将它们称为共价交联、配位键交联、离子键交联、氢键交联和范德华力交联弹性体。其中，共价交联弹性体的综合力学性能最优，应用范围也最广。

共价交联腈类弹性体，包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、粉末丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶和液体羧基丁腈橡胶等，被证明具有优异的耐油、耐苯和耐热等性能，已在石油化工、航空航天、汽车、电线电缆、印刷和纺织等领域获得重要而广泛的应用。迄今，能使腈类橡胶共价交联的硫化技术主要有：（1）含硫磺硫化体系，由硫化剂（主要是硫磺或有机硫化物）、活化剂（一般用氧化锌）、促进剂（包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、硫脲类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、胍类和黄原酸盐类等）三部分组成；（2）含过氧化物硫化体系，由过氧化物（如，过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基和过氧化苯甲酸叔丁酯等）和助硫化剂（如，三烯丙基异氰脲酸脂、三烯丙基氰脲酸脂、N,N’-间亚苯基-双马来酰亚胺等）两部分组成。这两种硫化技术相当成熟，在工业上被广泛应用；然而，含硫磺硫化体系的促进剂、含过氧化物硫化体系的过氧化物，已被证明多属毒害有机物。随着人类生态环境的日趋恶化，研发低碳绿色的硫化新技术已经成为橡胶行业的当务之急。

福建师范大学陈庆华课题组，发现酒石酸、苹果酸或乳酸等羟基羧酸在特定条件下可使腈类弹性体发生共价交联，进而发展了仅由交联剂组成的硫化体系来制备腈类弹性体的方法。该硫化方法具有硫化体系简单、交联剂无毒等优点，符合低碳绿色化工的发展要求。由该法获得的腈类弹性体具有良好的耐油和耐苯性能，然而，拥有较劣的拉伸强度、撕裂强度和防老化性能，离诸多场合的实际应用需求较远。出现上述现象的原因有：（1）腈类橡胶树脂是非结晶型无定形高聚物，无自补强性，未经补强普遍具有较差的力学性能；（2）该硫化方法引入的羟基羧酸硫化交联剂属多官能团活性物质，一旦在硫化过程有未交联基团残留，该残留基团就容易成为热氧老化的反应活性点，进而在一定程度上劣化了腈类弹性体的防老化性能。可见，未补强防老腈类弹性体的使用价值较低，其应用领域自然被大大限制。

迄今，在以羟基羧酸为硫化交联剂的非传统共价硫化配方的基础上，对腈类弹性体实施补强防老的研究尚未见报道。

发明内容

本发明目的是提供一种补强防老腈类弹性体的制备方法，以满足实际应用需求。

为实现本发明目的采用的措施是：将腈类橡胶树脂、硫化交联剂、相容剂、补强填充剂和防老剂五种原料，于20℃~50℃下混炼均匀得复合胶料，再在140~210℃下使复合胶料发生硫化发应，出料，冷却，得补强防老腈类弹性体。其特征是：

（1）配方（重量份）

腈类橡胶树脂　                 100

硫化交联剂                    5~55

相容剂                        1~20

补强填充剂                    5~60

防老剂                        0.1~3；

（2）步骤

往加工设备一次性投入腈类橡胶树脂、硫化交联剂、相容剂、补强填充剂和防老剂五种原料，于20℃~50℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为140~210℃的反应设备，使复合胶料发生硫化反应，5min~60min后出料，冷却，得补强防腈类弹性体。

本发明所述的腈类橡胶树脂是指丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂、粉末丁腈橡胶树脂、羧基丁腈橡胶树脂或液体羧基丁腈橡胶树脂，或是上述两种或三种腈类橡胶树脂的任意比例混合而成的混合腈类橡胶树脂。

本发明所述的硫化交联剂是指酒石酸、苹果酸或乳酸之一的羟基羧酸硫化交联剂，或是上述两种或三种羟基羧酸的任意比例混合而成的混合羟基羧酸硫化交联剂。

本发明所述的相容剂为硬脂酸、月桂酸、正癸酸、硬脂胺或月桂胺。

本发明所述的补强填充剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙、碳酸镁、陶土、锌钡白、硫酸钡、粉煤灰、滑石粉、贝壳粉、螺壳粉、果壳粉、木粉、竹粉、香豆酮茚树脂或酚醛树脂。