[发明专利]一种母炼胶及其制备方法和硫化橡胶及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种母炼胶的制备方法及由该方法制备的母炼胶，还涉及一种含有上述母炼胶的硫化橡胶及其应用。

背景技术

聚合物纳米复合材料是一种无机填料以纳米尺度分散在聚合物基体中的复合材料，因其分散相的高度精细化和纳米尺寸效应而具有与传统复合材料明显不同的力学性能和功能，所以受到了国内外学者的广泛关注，并得到飞速地发展。

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物，具有极佳的耐臭氧、耐老化、耐腐蚀、耐热和耐候性能。由于三元乙丙橡胶在结构和性能上的优势，使得三元乙丙橡胶得到了很快的发展，在橡胶市场上占有很大的比重，因而有关它的纳米复合材料的研究也备受关注。

早期认为高极性的蒙脱土在三元乙丙橡胶基体中达到纳米级分散是难以实现的。目前为止，三元乙丙橡胶的纳米复合材料的制备大多采用熔融共混法，如CN1425712A、CN1425710A、CN1425711A、CN1523060A、US6462122，US6407155和US6271297中所记载的，其中，CN1425712A、CN1425710A和CN1425711A中将蒙脱土经过阳离子交换反应后，改性的蒙脱土与三元乙丙橡胶和橡胶配合剂进行熔融共混，再进行硫化；CN1523060A中有机蒙脱土由蒙脱土和阳离子交换剂（伯胺、仲胺或叔胺）组成，将改性剂用量严格控制在蒙脱土的离子交换能力以下，然后将聚合物与有机蒙脱土直接熔融混合，获得剥离型结构的乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料。但是上述方法中熔融共混时间不宜过长，并且纳米填料（改性的蒙脱土）在基体中分散的效果欠佳，所以导致得到的纳米复合材料的性能良莠不齐。关于改性蒙脱土的方法，还有如S6462122，US6407155和US6271297中记载地采用硅烷、钛酸酯和铝酸酯等偶联剂。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种工艺简便的母炼胶的制备方法以及该方法制备的母炼胶；和一种由该母炼胶硫化得到的，具有良好的力学性能和气体阻隔性的硫化橡胶及其应用。

本发明提供一种母炼胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将层状硅酸盐矿物、季铵盐与水混合、干燥；

（2）将步骤（1）所得产物分散到第一溶剂中，得到分散液；

（3）在烯烃聚合条件下、在第二溶剂存在下，使乙烯、丙烯和非共轭二烯烃与催化剂和步骤（2）所得分散液接触，进行聚合反应，然后对聚合反应得到的胶液进行凝聚和干燥，其中，相对于合计100重量份的乙烯、丙烯和非共轭二烯烃，所述步骤（1）得到的产物为3-10重量份。

本发明还提供上述方法制备的母炼胶。

本发明提供一种硫化橡胶，该硫化橡胶由含有上述的母炼胶、炭黑、硫化剂、硫化活化剂、促进剂和防老剂的混合物混炼和硫化后得到，相对于100重量份所述的母炼胶，所述炭黑的用量为15-50重量份、所述硫化活化剂的用量为3-10重量份、所述硫化剂的用量为0.5-2.5重量份、所述促进剂的用量为1-4重量份、所述防老剂的用量为1-3重量份。

本发明还提供上述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。

根据本发明提供的母炼胶的制备方法，层状硅酸盐矿物能够良好地分散在母炼胶中，通过X射线衍射等检测方法观察到层状硅酸盐矿物无明显层状分布。另外，本发明提供的方法工艺简单、成本低廉、易于实现工业化生产。根据本发明提供的硫化橡胶，通过含有上述方法制备的母炼胶、炭黑和其他橡胶助剂（硫化剂、硫化活化剂、促进剂和防老剂等）混炼和硫化，得到的硫化橡胶具有均衡的力学性能和良好的气体阻隔性，非常适合用于制备汽车轮胎。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

首先，本发明提供一种母炼胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将层状硅酸盐矿物、季铵盐与水混合、干燥；

（2）将步骤（1）所得产物分散到第一溶剂中，得到分散液；

（3）在烯烃聚合条件下、在第二溶剂存在下，使乙烯、丙烯和非共轭二烯烃与催化剂和步骤（2）所得分散液接触，进行聚合反应，然后对聚合反应得到的胶液进行凝聚和干燥，其中，相对于合计100重量份的乙烯、丙烯和非共轭二烯烃，所述步骤（1）得到的产物为3-10重量份。