[发明专利]不饱和羧酸金属盐改性三元乙丙橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性橡胶及其制备方法，特别涉及不饱和羧酸金属盐改性三元乙丙橡胶及其制备方法，尤其涉及原位生成不饱和羧酸金属盐改性三元乙丙橡胶及其制备方法。

背景技术

乙丙橡胶分为乙丙二元橡胶(EPM)和乙丙三元橡胶(EPDM)。EPM是乙烯和丙烯的共聚物，其没有双键，共价键饱和，稳定性好，但不易硫化联接，从而限制了其应用。EPDM是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物，其仅在侧链中含有不饱和双键，取代基空间位阻小，分子链柔性好，是一种饱和非结晶性橡胶，不仅保持了EPM的各种优良特性，又克服了EPM不能用硫磺硫化使之交联的缺点。此外，EPDM还具有耐老化、适用温度范围广、电绝缘、耐化学药品、耐水、耐油等特性，可广泛应用于工业、农业、军事、民用、医药及卫生领域，是国民经济不可缺少的物资。

尽管EPDM具有以上主要优良特性，但由于其结构本身的特点，导致存在不能自补强，机械性能差。在橡胶加工技术上，通常向橡胶中加入各种不同的填充物来提高或使橡胶获得某些特殊性能，并且降低成本。特别是在橡胶中加入微细分散的粒子可用于橡胶补强，从而提高硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、模量、硬度和耐磨耗等性能。炭黑是橡胶工业中最重要的补强剂，其分散到橡胶体中可与橡胶分子链形成牢固的结合，从而使橡胶具有更优越的性能。

公开号为CN101709120A的中国发明专利公开了一种橡胶添加剂和包含该添加剂的三元乙丙橡胶，包括氧化锌6.5份，硫磺2.5份，硬脂酸1份，聚乙烯2份，复合界面润滑剂7.5份，炭黑130-195份，碳酸盐50份，石蜡油32-75份，复合促进剂5.24份，制备的三元乙丙橡胶具有较大的拉伸强度和断裂伸长率。

不饱和羧酸金属盐用于橡胶的补强是20世纪80年代末兴起的新型橡胶补强方法，这种有机盐在过氧化物的作用下生成聚盐粒子，从而发挥补强作用。不饱和羧酸金属盐通式可以表示为：Mⁿ⁺(RCOO^-)n，其中M是价态为n的金属离子，R是不饱和烃，一般通过金属氧化物或氢氧化物与不饱和羧酸进行中和反应制得。其用于橡胶时能提高交联效率，增大交联密度，改善橡胶的硫化特性，硬度和强度。与传统的炭黑相比，采用不饱和羧酸金属盐具有在相当宽的硬度范围内均具有很高的强度；随着不饱和羧酸金属盐用量的增加，胶料粘度变化不大，具有良好的加工性；在高硬度时具有较高的伸长；具有较高的弹性以及硬度和模量对温度具有较低依赖性等特点。

授权公告号为CN100480286C的中国发明专利公开了一种无卤阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，将三元乙丙橡胶、金属氢氧化物、不饱和羧酸和过氧化物经共混、硫化制得的无卤阻燃三元乙丙橡胶。该无卤阻燃三元乙丙橡胶通过加入不饱和羧酸来改善三元乙丙橡胶与金属氢氧化物的结合，使所得无卤阻燃三元乙丙橡胶具有良好的力学性能，尤其是较大幅度提高了无卤阻燃三元乙丙橡胶的拉伸强度，可广泛应用在汽车、电线电缆等需要无卤阻燃的场合。

各种补强剂的应用使橡胶的机械物理性能得到了一定的改善，然而由于EPDM分子链中不含有极性基因，使得其自身相互间及与诸多其他材料(如橡胶、塑料、纤维、金属、水泥、木材等)之间粘着性能差等缺陷，从而大大限制了其在各领域中的应用。特别是在需要橡胶与金属等刚性材料相互复合，以期能同时利用橡胶的弹性及刚性材料的刚才，使制品获得更高的强度和耐久性能等场合，对EPDM与金属的粘接性能提出了更高的要求。国内外对EPDM粘接性能的研究主要集中在引入卤素以增加EPDM的极性；对EPDM进行表面处理，以改善其粘接性能；添加填料和增塑剂加强橡胶坯料粘结强度；以及开发各种EPDM粘和剂，如PU胶粘剂、复合多功能胶粘带等。

原位生成技术即原位反应合成技术，其基本原理是在一定的条件下，使添加到基体材料(塑料或橡胶)中的反应物之间或反应物与基体材料之间产生化学反应，从而在基体材料内就地生成出一种或几种具有一定功能的生成物，以此达到改进聚合物基体材料性能的目的。将原位反应合成技术应用于橡胶材料的加工和改性工艺，是一种制备新型橡胶结构复合材料或功能复合材料的有效方法。与直接添加法制备复合材料的工艺相比，原位生成技术可省去单独合成、处理和加入改性剂等工序，大大简化了橡胶改性工艺。