[发明专利]橡胶补强剂及其制备方法、以及补强丁腈橡胶的制备方法

说明书

本发明提供一种橡胶补强剂及其制备方法，并提供一种丙烯腈、丁二烯和丁腈橡胶补强剂三元共聚的高强度丁腈橡胶的制备方法。本发明首先要合成一种与丙烯腈、丁二烯具有良好反应活性的丁腈橡胶补强剂，含烯不饱和取代基的腈基化合物和含烯不饱和取代基的有机硅氧烷单体混合，用甲苯溶剂，加入烯烃复分解催化剂，隔绝空气和水，常温反应后，采用真空脱溶剂装置将溶剂脱出，制得丁腈橡胶补强剂。将丙烯腈、丁二烯与上述丁腈橡胶补强剂按比例投入聚合釜，加入乳化剂、软水、引发剂，控制反应温度和反应压力，反应一段时间后，经凝聚、洗涤、干燥，得到高强度丁腈橡胶产品。

技术领域

本发明涉及一种橡胶补强剂及其制备方法，并提供一种丙烯腈、丁二烯和丁腈橡胶补强剂三元共聚的高强度丁腈橡胶的制备方法。

背景技术

乳液聚合丁腈橡胶生胶强度较低，一般只有5.5±0.5MPa，其强度的提高主要靠后加工过程的补强剂予以提高，一般可达21.5-24.5MPa。补强剂主要有炭黑、白炭黑、纳米碳酸钙以及蒙脱土等无机粉体，其补强机理是借助无机粉体丰富的表面结构或其纳米吸附特性，使橡胶大分子与补强剂之间形成物理吸附或化学键，进而形成以无机粉体为中心的网络化机构从而起到对橡胶补强的作用。无机粉体自团聚比较严重，要实现其与橡胶的混合需要较高的能量，一般需要在开炼机或密炼机上进行长时间的反复捏合和混炼。

近年来，橡胶的原位补强技术、纳米粉体的表面改性技术等得到广泛的应用。200910092836.8硅原位杂化接枝改性含聚共轭二烯烃胶乳的方法，将有机硅氧烷引入到含有双键的不饱和橡胶体系，通过不饱和键之间的反应将有机硅氧烷接枝到橡胶主链上，硅氧烷水解后起到补强的作用。该方法需要硅氧烷与橡胶分子上的不饱和双键发生化学反应，需要向胶乳中加入引发剂、提高反应温度等条件，容易引起交联反应、破乳等副反应。201010114230.2一种原位杂化增强丁二烯-丙烯腈-异戊二烯共聚物的制备方法，采用多元共聚的方式将乙烯基三乙氧基硅烷直接引入到聚合物中，达到原位补强的目的。该方法聚合单体组分复杂，单体竞聚率差异较大，聚合过程难以控制。

发明内容

本发明目的是提供一种橡胶补强剂及其制备方法，并提供一种丙烯腈、丁二烯和丁腈橡胶补强剂三元共聚的高强度丁腈橡胶的制备方法。

本发明提供一种橡胶补强剂，由式(1)所示，

其中，R₁、R₃为含有1～12个碳的烷氧基、6～12个碳的芳氧基或3～12个碳的硅氧基；R₂为与R₁相同的基团，或者是含有1～20个碳的饱和链段或1～8的环状烷烃、芳香烃。

本发明同时提供一种橡胶补强剂制备方法，包括如下步骤：

A.将由式(2)所示的含烯不饱和取代基的腈基化合物和由式(3)所示的含烯不饱和取代基的有机硅氧烷单体以1：0.1～5.0摩尔比混合，

其中，R₁、R₃为含有1～12个碳的烷氧基、6～12个碳的芳氧基或3～12个碳的硅氧基；R₂为与R₁相同的基团，或者是含有1～20个碳的饱和链段或1～8的环状烷烃、芳香烃；R₄为含有2～18个碳的不饱和烯烃脂肪族链段；R₅是H或C1-C20的直链或环状的饱和取代基；

B.将步骤A制得的混合物用甲苯溶剂配置成1％～30％质量浓度的单体溶液；

C.向步骤B制得的单体溶液中加入占单体物质的量的0.01～0.1％的烯烃复分解催化剂，隔绝空气和水，常温反应0.5～8h后，采用真空脱溶剂装置将溶剂脱出，制得橡胶补强剂。

其中，所述的含烯炔不饱和取代基的腈基化合物是丙烯腈、丁烯腈、己烯腈、环己烯腈或十二烯腈。