[发明专利]一种改善天然橡胶与乙丙橡胶共混胶性能的增容剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，主要用于改善天然橡胶与乙丙橡胶共混胶相容性及提高共混胶力学性能的材料。

背景技术

天然橡胶具有很高的弹性，相当高的拉伸强度和撕裂强度，粘合性好，还具有良好的综合加工性能，是综合性能最好的通用型橡胶。因其分子链结构中含有活性较高的双键，易与空气中的臭氧等发生反应，所以它的耐热氧老化、耐臭氧性都较差，产品使用寿命短，这些特性限制了它在一些特殊场合的应用。

轮胎部件因受屈挠和各种老化作用，容易发生屈挠疲劳破坏和老化龟裂，严重影响轮胎外观质量和使用性能，在轮胎胶料部件中所用传统橡胶如NR，以及NR与BR、SBR的并用胶，因其分子主链中都含有不饱和双键，易受外界环境因素的影响，所以轮胎的疲劳老化防护工作异常重要。改善天然橡胶耐老化、耐屈挠性能一直是橡胶工作人员研究的课题。

EPDM具有优异的耐热、耐臭氧、耐老化和电绝缘性，且易与聚烯烃塑料共混，由于在其原料、性能以及价格等方面具有无可比拟的优势，大大拓展了乙丙橡胶的应用范围，使乙丙橡胶在电器工业、汽车零部件、内胎、防水材料、聚烯烃的改进和添加剂等方面，都得到了大量的应用，成为合成材料不可缺少和不可替代的一种橡胶，但是EPDM加工性能不好大大限制了它的应用范围。

天然橡胶与乙丙橡胶两种橡胶混合可以得到兼具两种橡胶性能的混炼胶，实用性大大增强。硫化胶可以综合NR相优异的物理机械性能以及EPDM优良的耐热、臭氧及化学药品性能。但是由于EPDM的自粘性和互粘性较差，而且硫化促进剂在各橡胶相间的溶解度具有很大差异，并用胶很难达到同步硫化，因而对加工工艺、并用胶性能带来了较大影响。对EPDM进行接枝改性可以提高NR/EPDM并用橡胶的硫化增容作用，EPDM接枝改性方法主要有马来酸酐(MAH)改性、丙烯腈改性、丙烯酸酯改性等。而对EPDM进行共混改性(热处理)也可以很有效的提高NR/EPDM的共硫化。宋静芳等研究人员从工艺上研究了两种并用橡胶的硫化增容。结果表明，最佳的工艺条件是乙丙炭黑母胶经过热处理后，在150℃与天然橡胶共混4分钟，然后在冷辊上加入氧化锌、硬脂酸等其它配合剂。这种工艺方法可以使并用胶取得优异的综合性能。另外，EPDM采用快速硫化体系，NR采用迟效性硫化体系可以节省热处理时间，提高硫化速度。齐兴国等研究人员揭示了NR/EPDM并用胶达到共硫化的关键：选择合适的硫化促进剂，平衡各胶种间的硫化活性，协调并用胶的硫化速率。

发明内容

本发明涉及一种改善天然橡胶与乙丙橡胶共混胶性能的增容剂及其制备方法。其中采用天然橡胶、聚乙烯辛烯弹性体(POE)、三元乙丙橡胶、甲基丙烯酸、白炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、过氧化物交联剂在橡塑密炼机中共混反应，原位聚合生成甲基丙烯酸锌与预交联的天然橡胶和乙丙橡胶分子链段形成互穿网络，从而得到一种含有天然橡胶和乙丙橡胶链段的烯烃类弹性体，将该材料部分替代乙丙橡胶加入到天然橡胶和乙丙橡胶的的胶料中，能明显改善天然橡胶与乙丙橡胶的相容性和提高天然橡胶与乙丙橡胶共混胶的力学性能。在天然橡胶与乙丙橡胶共混胶中加入此种增容剂，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度提高10％以上。

具体的技术方案如下：一种改善天然橡胶与乙丙橡胶共混胶性能的增容剂，包含以下组分(wt.％表示)：天然橡胶：10-25％、乙丙橡胶：20-30％、乙烯辛烯弹性体：30-50％、甲基丙烯酸：3-10％、白炭黑：3-10％、氧化锌：3-10％，硬脂酸锌：0.5-2％、引发剂1，1-二叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷：0.5-1％。

本发明的制备方法包括以下步骤：

(1)在密炼机中先把天然橡胶塑炼，然后加入硬脂酸锌、甲基丙烯酸和白炭黑混炼，将混合均匀的天然母胶下片备用；

(2)在密炼机中加入POE和乙丙橡胶，然后加入氧化锌和1，1-二叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷共混均匀；分批加入步骤(1)所加工好的天然母胶，在密炼机中原位反应5-10分钟；

(3)把上述共混胶在开炼机下片或在挤出机中挤出造粒即得到本申请发明的材料。

本发明解决其技术问题所采用更具体的技术方案包括如下步骤：

a)先把硬脂酸锌、甲基丙烯酸和白炭黑在高速搅拌机里按照配比混合均匀；采用上述方法先把硬脂酸锌、甲基丙烯酸和白炭黑混合均匀变成粉状便于加工和分散；

b)在密炼机中先把天然烟片橡胶塑炼，温度130℃-140℃，塑炼4分钟，然后按照配比加入硬脂酸锌、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物进行混炼，将混炼均匀的天然母胶下片备用；