[发明专利]橡胶组合物及加工方法和应用

说明书

本发明公开了一种橡胶组合物及加工方法与应用，橡胶组合物包括橡胶基体和配合组份，按重量份计，每100份橡胶基体中包含10～85份聚丁二烯橡胶，5～90份支化聚乙烯，0～70份乙丙橡胶；其中，支化聚乙烯的支化度不低于50个支链/1000个碳；所述配合组份包含硫化体系。本发明提供的橡胶组合物具有良好的耐老化性能、力学性能和耐磨性能。

技术领域

本发明属于橡胶领域，具体涉及到一种橡胶组合物及其加工方法，本发明还涉及到该橡胶组合物的应用。

技术背景

聚丁二烯橡胶是以丁二烯为单体,采用不同催化剂和聚合方法合成的一种通用合成橡胶的统称，在合成橡胶领域占有重要地位，是目前仅次于丁苯橡胶的世界上第二大通用合成橡胶。按照聚合物的微观结构，聚丁二烯橡胶可以分为高顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1,4结构90％以上)、低顺式聚丁二烯橡胶(顺式-1,4结构35％～40％,简称LCBR)、中乙烯基聚丁二烯橡胶(1,2结构35％～65％)、高乙烯基聚丁二烯橡胶(1,2结构65％以上)和高反式聚丁二烯橡胶(反式-1,4结构65％以上)。其微观结构的不同主要取决于催化剂、聚合溶剂和聚合反应温度。钴系、钛系、镍系和稀土催化剂主要用于生产高顺式1,4-聚丁二烯橡胶,其他聚丁二烯橡胶品种则主要采用锂系催化剂体系。

就聚丁二烯橡胶的性能而言，各种微观结构不同的聚丁二烯橡胶相对于大部分通用合成橡胶或者天然橡胶一般都具有的共同优势是耐磨性良好，因此现有技术经常通过并用聚丁二烯橡胶来改善其他橡胶的耐磨性。

各种聚丁二烯橡胶在补强剂的配合下一般都具有优异的力学性能，在轮胎、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。但各种聚丁二烯橡胶的耐热老化性、耐天候老化性和耐臭氧老化性较弱，这是由于分子链结构中含有双键，容易在高温或者臭氧的影响下发生破坏，从而导致橡胶的性能劣化。

而乙丙橡胶由于分子主链高度饱和，化学结构稳定，因此具有极佳的耐老化性，但耐磨性能明显弱于聚丁二烯橡胶。现有技术中通常采用乙丙橡胶与聚丁二烯橡胶并用的方法，来改善聚丁二烯橡胶的耐热老化性、耐天候老化性以及耐臭氧老化性，或者来改善乙丙橡胶的耐磨性。但是由于两者的共硫化性能较差、各胶种自身存在性能缺陷等因素的影响，聚丁二烯橡胶中并用较多乙丙橡胶会造成聚丁二烯橡胶的耐磨性变差，乙丙橡胶中并用较多聚丁二烯橡胶也会造成乙丙橡胶的耐热老化性、耐天候老化性以及耐臭氧老化性变差，另外两者的整体力学性能也会下降。现有技术中对于改善乙丙橡胶与聚丁二烯橡胶共硫化性能已经有比较充分的研究，采用过氧化物硫化体系或者硫磺和过氧化物共用的复合硫化体系已经可以达到比较理想的共硫化程度。但是各胶种固有的性能缺陷一直没有得到明显改善，因而两者并用的橡胶制品的综合性能还存在进一步提升的需求和空间。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在耐老化性能、耐磨性和力学性能能等方面的综合表现优异的新型橡胶组合物。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是：提供一种橡胶组合物，包含橡胶基体和配合组份，按重量份计，每100份橡胶基体中包含10～85份聚丁二烯橡胶，5～90份支化聚乙烯，0～70份乙丙橡胶；其中高度支化聚乙烯为支化度不低于50个支链/1000个碳的乙烯均聚物；所述配合组份包含硫化体系。

本发明所用支化聚乙烯是一类支化度不低于50个支链/1000个碳的乙烯均聚物，可称为Branched Polyethylene或者Branched PE，目前它的合成方法主要由后过渡金属催化剂基于“链行走机理”催化乙烯均聚得到，优选的后过渡金属催化剂可以为(α-二亚胺)镍/钯催化剂的其中一种。其链行走机理的本质是指后过渡金属催化剂，如(α-二亚胺)镍/钯催化剂在催化烯烃聚合过程中较为容易发生β-氢消除反应和再插入反应，从而导致支链产生。这类高度支化聚乙烯基于主链的支链可以具有不同碳原子数，具体可以是1～6个，或者更多的碳原子。

(α-二亚胺)镍催化剂的生产成本明显低于(α-二亚胺)钯催化剂，更加适合工业化应用，所以本发明优选通过(α-二亚胺)镍催化剂催化乙烯聚合制备的高度支化聚乙烯。