[发明专利]一种聚氨酯改性乳聚丁苯橡胶的制备方法

说明书

本发明提供一种聚氨酯改性乳聚丁苯橡胶的制备方法，属于化工技术应用领域。将配制好的乳化剂、扩散剂、电解质活化相溶液、调节剂、苯乙烯、功能化聚氨酯和软水注入聚合釜中，用氮气置换，抽真空排氧后，加入丁二烯。启动搅拌，控制聚合反应温度为5‑10℃，加入引发剂溶液，当转化率达到60‑72％时，加入终止剂，出料、凝聚、洗涤、干燥得到样品。与现有技术相比，本发明旨在提供一种直接在聚合过程引入聚氨酯分子，提高丁苯橡胶耐磨性、拉伸强度和撕裂强度，为轮胎企业提供性能优异的胎面胶材料。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯改性乳聚丁苯橡胶的制备方法，具体涉及一种功能 化聚氨酯共聚改性丁苯橡胶的制备方法。

背景技术

乳液聚合丁苯橡胶是苯乙烯与丁二烯在乳液体系中采用自由基引发聚合的 共聚橡胶，通常简称为乳聚丁苯橡胶。乳聚丁苯橡胶是需求量最大的通用合成 橡胶品种之一，其物理机械性能、加工性能和制品使用性能都接近于天然橡胶， 是橡胶工业的骨干产品。广泛应用于轮胎与轮胎制品、鞋类、胶管、胶带、汽 车零部件、电线电缆及其他多种工业橡胶制品。

2017年，国内乳聚丁苯橡胶的产能达到147万吨，乳聚丁苯橡胶约70％用 于轮胎行业，我国轮胎超过45％产量出口国外。国内丁苯橡胶装置产能急剧扩 大严重供大于求，导致丁苯橡胶产品低档同质化竞争激烈。轮胎企业希望获得 耐磨性、拉伸强度和撕裂强度更优异的橡胶材料，轮胎企业多从加工应用配方 出发，提高相应性能。中国石油石油化工研究院开发了工程胎专用乳聚丁苯橡 胶SBR1586，采用提高结合苯乙烯，增大门尼粘度的方法，提高了耐磨性、拉 伸强度，但是该技术没有突破传统丁苯橡胶采用丁二烯和苯乙烯单体的限制， 性能提升有限。因此，进一步提升丁苯橡胶的耐磨性，必须引入耐磨性好的材料，对丁苯橡胶进行改性。

聚氨酯由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而 成。聚氨酯耐磨性出众，比一般高分子高分子材料要小的多，比天然橡胶好3-8 倍，可以充当改性剂来提高其它材料的耐磨性。聚氨酯材料，力学性能具有很 大的可调性，通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的比例，聚氨酯可以获 得不同的力学性能，可以调节合成耐磨性、拉伸强度优异的聚氨酯材料。聚氨 酯软段低聚物多元醇一般以聚醚二醇和聚酯二醇为主，醚基易旋转，聚醚型聚 氨酯具有较好的柔顺性以及优异的耐低温和耐水解性能；聚酯型聚氨酯强度高、 粘合性能好，具有良好的耐候、耐磨和耐化学介质性能。硬段为多异氰酸酯， 主要为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二亚甲基 苯基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等(橡胶科技，2016，3，5-7)。

聚氯乙烯由于本身存在着热稳定性差、缺口冲击强度低、熔体粘度大等缺 点。张晓蕾等由甲苯二异氰酸酯、聚醚和二羟甲基丙酸合成了自乳化阴离子水 性聚氨酯，以此为种子在高压釜中进行氯乙烯原位接枝共聚制备聚氨酯/聚氯乙 烯复合乳液树脂。考察了不同分子量聚氨酯对聚氨酯/聚氯乙烯复合材料力学性 以及耐热稳定性能的影响，通过激光粒度分析仪、透射电子显微镜、扫描电子 显微镜等手段，对复合胶乳粒子及其复合材料进行了测试和表征。结果表明： 聚氨酯/聚氯乙烯复合胶乳粒子具有较为清晰的规整核壳结构；综合力学性能提 高，但热稳定性有所下降；经聚氨酯改性的聚氯乙烯复合材料的断面表现为明 显的韧性断裂(河北师范大学学报，2007，31，228-232)。

李成文等利用甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、1,4–丁二醇、三羟甲基丙烷、 二羟甲基丙酸合成水性聚氨酯。将其加入到羧基丁腈胶乳中，并对水性聚氨酯 与羧基丁腈胶乳的相容性、混合比例以及成膜后的表面平均粗糙度、柔软性、 力学性能、耐化学品性等进行了综合分析。研究结果表明，向羧基丁腈胶乳中 加入水性聚氨酯能有效提高丁腈手套的耐化学品性，当水性聚氨酯与羧基丁腈 胶乳以5:5的质量比混合时，手套具有较好的穿戴性和优良的耐化学品性(化学 推进剂与高分子材料，2016，14，57-60)。