[发明专利]一种微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶生胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯酸酯橡胶生胶，特别是涉及一种微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶生胶及其制备方法。

背景技术

丙烯酸酯橡胶是一种以丙烯酸酯为主要单体经过共聚而成的弹性体，具有耐热、耐老化、耐油、抗紫外线等优点，在欧美等发达国家已被广泛用于汽车和机车的液压输油管、汽缸垫、阀杆、曲轴等部位，可以明显改善汽车的行驶状况、减少故障和污染、保护环境并延长汽车使用寿命，因此享受有“汽车胶”的美称。目前，丙烯酸酯橡胶可以通过溶液聚合和乳液聚合制备而成，后者由于具有环保、节省能源等优点而被广泛采用。传统的丙烯酸酯橡胶品种大都以丙烯酸乙酯为主要单体，耐高温性性能优异，可以达到180℃，缺点是其Tg只有-15℃，耐寒性较差。虽然增大酯基上的烷基碳原子的个数可以有效降低Tg，如采用丙烯酸丁酯为主要单体制备的丙烯酸酯橡胶的Tg值可以降至-45℃，但其在ASTM3#油中的体积膨胀率高达100％。此外，丙烯酸酯橡胶较难硫化，从而导致其交联密度相对较低，力学性能较差。而无机填料在丙烯酸酯橡胶中是否均匀分散也会较大程度上影响其力学性能。

综上所述，虽然具有良好综合使用性能的丙烯酸酯橡胶已经获得了较为广泛的应用，但是如何提高其耐低温性能和力学性能仍旧是一个需要解决的技术难题。

中国发明专利031172911公开了一种具有双/多组份硫化点单体的丙烯酸酯橡胶的制备方法，以丙烯酸酯单体与少量具有交联活性基团的单体为原料，采用乳液聚合法生成的共聚物；丙烯酸酯单体原料为下列品种之一或数种：丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸甲氧基乙酯，丙烯酸乙氧基乙酯；上述具有交联活性基团的单体为下列品种中选择两种或两种以上：一氯醋酸乙烯酯，丙烯腈，丙烯酸，丙烯酸缩水甘油醚，丙烯酸缩水甘油酯，乙叉降冰片烯。该专利具有广泛的硫化特性，可利用胶料中任一或全部硫化单体组份进行交联硫化反应，解决了现有品种对硫化剂选择范围较为狭窄的问题。但所得橡胶的力学性能和耐低温性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服目前丙烯酸酯橡胶耐低温性能和力学性能较差的缺点，通过在乳液聚合过程中引入低温丙烯酸酯单体和硅烷偶联剂，提供一种同时具有较好的耐低温性能和力学性能的微交联型丙烯酸酯橡胶生胶及其制备方法。

本发明首先制备一种预乳化液，在预乳化液中除了丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸外，还引入了耐低温丙烯酸酯单体和含乙烯基的硅烷偶联剂。在引发剂的作用下，通过半连续种子乳液聚合法合成乳液，再通过氯化钙溶液破乳沉淀和干燥，得到微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶生胶。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶生胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)在室温下，以质量份数计，将30-50份丙烯酸乙酯、25-50份丙烯酸丁酯、1-8份丙烯酸、5-15份低温丙烯酸酯单体、1-5份含乙烯基的硅烷偶联剂和0.2-5份乳化剂加入到60-120份去离子水中，搅拌均匀，得到预乳化液；

所述的低温丙烯酸酯单体为丙烯酸甲氧基乙酯或丙烯酸乙氧基乙酯；

所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烯丙氧基壬基酚醚、烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚；

(2)以质量份数计，将5-15份预乳化液加入反应器中，升温至50-70℃，加入含0.2-2份引发剂和去离子水的水溶液，反应0.5-2h，滴加剩余的预乳化液，继续升温至70-90℃，反应1-4h，降至室温，得到微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶乳液；所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵；

(3)对制备的微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶乳液破乳，得到白色沉淀，干燥，得微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶生胶。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述步骤(1)中搅拌均匀的搅拌速度为2500-3500转/min；搅拌时间为15-30min。

优选地，以质量份数计，所述步骤(2)的去离子水用量为3-5份；所述滴加剩余的预乳化液是将剩余的预乳化液在0.5-3h内逐滴加入。

优选地，所述破乳是在制备的微交联型耐低温丙烯酸酯橡胶乳液中加入氯化钙水溶液。

优选地，所述氯化钙水溶液的质量浓度为5-20％，以质量份数计，所述氯化钙水溶液的用量为10-30份。

优选地，所述氯化钙水溶液的质量浓度为10％。

优选地，所述干燥为真空干燥。

优选地，所述真空干燥是在80℃的真空干燥箱中干燥6-12小时。