[发明专利]一种含结晶水金属盐的配位交联橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶的配位交联方法，特别是涉及一种含结晶水金属盐的配位交联橡胶的制备方法。

背景技术

交联对于改善橡胶的性能具有重要意义。传统的含硫体系或过氧化物共价交联可分别获得多硫键交联结构和C-C键共价交联结构。与共价交联相比，配位交联则获得的是配位键交联结构，具有以下优点：(1)配位键可同时具有C-C键的良好耐热性和类似于多硫键在应力作用下可沿烃链滑动的松弛性；(2)配位交联结构可赋予配位交联橡胶可逆的热塑高弹性，使其具有热塑性，利于回收再利用。

目前，已报道的配位交联方法主要有：(1)以铜、铁、镍、锌、钴、锰、铬或稀土金属的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或/和醋酸盐为配位交联剂，使它们与含丙烯腈聚合物混合后于140～200℃本体交联5～60min获得配位交联橡胶(中国专利：高性能、低污染可再生的金属配位交联丁腈橡胶材料，200410025013.0)；(2)以六水合氯化铁、二水合氯化铜或氯化锌为配位交联剂，先于室温下混炼，再于150～200℃高温熔融硫化成型(中国专利：一种氢化丁腈橡胶硫化胶的制备方法，200610116629.8)；(3)以结晶水硫酸铝为配位交联剂，于35～45℃下混炼得复合胶料，再将复合胶料送入反应设备于180～230℃下硫化5～40min后出料、冷却得硫酸铝配位交联腈类弹性体(中国专利：硫酸铝配位交联腈类弹性体的制备方法，201110394752.7)；(4)以硫酸高铈配位交联腈类弹性体(中国专利：硫酸高铈配位交联腈类弹性体的制备方法，201110394761.6)。上述配位交联方法，多采用含结晶水金属盐作配位交联剂，主要是因为它们具有较低的熔融温度，便于实现较低温、无炭化的配位交联硫化。

然而，结晶水存于金属盐配位交联剂，给现有配位交联橡胶方法带来了以下致命的问题：(1)结晶水会高温脱离自缔结成极性相或游离于金属盐表面通过氢键作用形成极性液膜，因而易劣化金属盐与橡胶的相容性，使两者难均一共混；(2)改变表面能，使配位交联主要发生在无机盐表面，造成配位交联反应不均匀、速率慢且效率低；(3)结晶水会在高温硫化时挥发，使硫化体系发泡，改变制品力学性能。此外，现有配位交联橡胶方法尚存在以下共性技术缺陷亟待克服：(1)配位交联剂用量大，通常为20重量份以上，因而制品脆性较大，难以实现高强度和高韧性的统一；(2)配位交联反应活化能均较高，需采用高温配位交联硫化工艺。上述所述各问题正是造成迄今配位交联橡胶仍难以获得理想工业化应用的原因所在。

发明内容

本发明的目的是针对现有配位交联橡胶制备方法的不足，提供一种含结晶水金属盐的配位交联橡胶的制备方法，该方法可在很大程度上消除结晶水对配位交联硫化的不利影响，并有可有效降低金属盐配位交联剂的用量。

为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案是：

(1)配方(重量份)

(2)制备

a.低温混炼

往混炼设备投入橡胶，于35～40℃下塑炼1～5min；然后，再依次加入配位交联剂、防老化剂、补强剂、偶联剂和增塑剂，于40～50℃下混炼均匀，得低温混炼胶；

b.高温混炼

在混炼设备中，将所得低温混炼胶于90～125℃下混炼5～10min，然后加入吸水剂，继续混炼均匀，获得高温混炼胶；

c.配位交联

将所得高温混炼胶送入硫化设备，于170～200℃下，先常压预热0.5～2min，然后于5～20MPa下硫化5～35min，出料，冷却，得配位交联橡胶。

所述橡胶是指腈类橡胶、酯类橡胶或卤化橡胶之一的极性橡胶树脂，或者是上述两种或三种极性橡胶的任意比例混合而成的混合极性橡胶树脂；

所述配位交联剂是指含结晶水的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或醋酸盐之一的金属盐，或者是上述两种或三种金属盐的任意比例混合而成的混合金属盐，且金属盐所含的金属元素为铜、铁、镍、锌、钴、锰、铬、铝或稀土金属元素中的一种或几种；

本发明所述的腈类橡胶树脂是指丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂或羧基丁腈橡胶树脂，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。

本发明所述的酯类橡胶树脂是指丙烯酸酯-丁二烯橡胶树脂、丙烯酸酯-2-氯乙烯醚橡胶树脂、丙烯酸酯丙烯腈橡胶树脂或乙烯-丙烯酸甲酯树脂，或者是上述两种或三种酯类橡胶树脂的任意比混合而成的混合酯类橡胶树脂。