[发明专利]一种用天然虾青素及其酯类制备耐老化橡胶复合材料的方法

说明书

发明了一种用天然虾青素及其酯类制备耐老化橡胶复合材料的方法，将天然虾青素及其酯类作为自由基捕捉剂直接加入到橡胶复合材料中，其中天然虾青素及其酯类在橡胶复合材料中的质量分数为0.05％～5％。天然虾青素及其酯类作为自由基捕捉剂加入到橡胶复合材料中，能提高橡胶复合材料的热稳定性、热氧稳定性、光稳定性、光氧稳定性等老化性能，延长橡胶复合材料的使用寿命。天然虾青素及其酯类具有绿色天然、来源广泛、高效、无毒等诸多优点，使用时只需通过传统加工设备混入橡胶复合材料中，无需特殊的工艺处理，方法简单有效。本发明为天然虾青素及其酯类的应用开辟了一个新的领域，也为橡胶复合材料的防老化提出了新的材料和方法。

技术领域

本发明涉及橡胶复合材料的制备方法，尤其是涉及一种用天然虾青素及其酯类制备耐老化橡胶复合材料的方法。

背景技术

橡胶复合材料由于综合了橡胶的高弹性、良好的绝缘性及补强填充材料的高模量和可设计性强等优点，因而被广泛应用于工业、农业、建筑、交通、生活等各个领域。然而相对于陶瓷材料和金属材料等其它传统材料，橡胶复合材料的性能在加工、贮存或者使用过程中，易受外部环境因素的影响和作用，出现性能逐渐变坏，甚至丧失使用价值，即橡胶老化。因而制备出耐老化橡胶复合材料具有重要的实际意义。

橡胶和橡胶制品老化的发生和发展，是一个由表及里、由量变到质变的过程。老化后在外观上发生的变化是，表面出现斑点、失去光泽或有微裂纹等，手感是变软发黏或变硬发脆；老化使橡胶的某些物理化学性能和电学性能发生劣化，各种力学性能出现不同程度的下降，老化时间越长变化越显著。

导致橡胶复合材料老化的主要因素可分为内在因素和外在因素两个方面。内在因素主要是橡胶属于一种有机高分子材料，其分子的化学键能、交联网络的键能和大分子间内聚能都比较低，易受各种侵蚀、破坏而老化。外在因素可分为三类，一是物理因素，如光、热、电、高能辐射及机械应力等；二是化学因素，如氧、臭氧、强氧化剂、无机酸、碱、盐的水溶液以及变价金属离子等；三是生物因素，如微生物及蚂蚁等。橡胶的氧化和臭氧化反应对橡胶造成的破坏最为常见，也最严重。此外热、光、机械应力等因素往往还对氧化和臭氧化起到活化和/或催化作用。生物老化多发生在热带或亚热带地区。研究表明，橡胶复合材料在光、热和氧或共同作用下老化是一个自动催化过程，主要是按照自由基反应历程进行。

针对引起橡胶复合材料老化的主要因素和老化机理，在橡胶工业中很多方法被用来提高橡胶复合材料的耐老化性能。目前，改进橡胶复合材料抗老化性能的方法主要有化学法和物理法，化学法主要是通过改进共聚物的化学结构，引进含有稳定基团的结构，如采用含有抗氧剂的乙烯基基团进行共聚改性来提高橡胶复合材料的防老化性能；物理法则主要是通过加入各种提高耐老化性能的添加剂，如抗氧剂和光稳定剂等，或者在橡胶复合材料表面涂层等来改善橡胶复合材料的耐老化性能。其中加入抗氧剂和光稳定剂是橡胶复合材料中最通用、最方便和最经济的方法，然而这些传统的橡胶复合材料的防老剂往往具有一定的毒性，对环境具有较大的影响，特别是对于食品级的橡胶复合材料，因此寻求高效低毒的橡胶复合材料防老剂一直是橡胶工业的重要问题。

天然虾青素，又名虾红素，是一种含酮基类胡萝卜素，广泛存在于雨生红球藻等藻类及虾、蟹及鲑鱼等水生动物中。早在20世纪30年代，研究者就从虾蟹的壳中分离出这种特殊的酮式类胡萝卜素，到20世纪80年代，虾青素以其卓越的抗氧化活性和增强免疫力、抗癌抗肿瘤等活性功能引起了人们的广泛关注。