[发明专利]一种可重复加工的硫磺硫化橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可重复加工的硫磺硫化橡胶及其制备方法。该方法包括将生胶、填料、偶联剂、硫鎓盐或烷基化试剂共混得到混炼胶，加入硫化包和防老剂，再进行硫化制得所述可重复加工的硫磺硫化橡胶。本发明通过在硫磺硫化的橡胶材料中加入硫鎓盐，或经加入烷基化试剂与橡胶交联网络中的C‑S交联键进行烷基化反应生成硫鎓盐，利用硫鎓盐与C‑S交联键之间的烷基交换反应，实现橡胶交联网络拓扑结构的重排，使得交联橡胶材料可重复再加工。再加工的橡胶的性能保持率高，可进行多次重复加工，该方法简单，适用于橡胶工业常用的硫磺交联橡胶材料，不需要额外添加橡胶塑解剂，在硫磺硫化橡胶的回收再利用方面具有重要前景。

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，具体涉及一种可重复加工的硫磺硫化橡胶及其制备方法。

背景技术

橡胶共价键交联是获得高弹性、优异机械性能和良好环境稳定性的前提，但共价键交联导致橡胶难以重复加工再利用。由于橡胶资源的匮乏和环境保护意识加强，交联橡胶材料的回收再加工受到全世界研究者的关注。当前，大部分废旧橡胶经焚烧只能作为热能利用或经粉碎制成胶粉后用于建筑材料(塑胶跑道、沥青路面等)，造成了资源浪费和环境污染等问题；还有部分废旧橡胶在物理和化学作用下，经脱硫切断交联键获得再生胶。然而传统脱硫技术存在生产能耗大、三废治理难、经济效益低等问题，而且脱硫过程一般会造成主链断裂，导致再生胶性能差等问题。

将动态共价键引入到交联聚合物网络中可制备具有可塑性的热固性聚合物。动态共价键在外界刺激下(光、热、pH、化学刺激)发生可逆断裂-重构，使得交联网络进行重排，从而赋予其可塑性。目前，人们以硼酸酯交换、二硫交换、烯烃易位和DA反应等动态共价键为交联键，成功合成了化学交联且可热塑加工的弹性体，但这些弹性体一般需要多步合成且机械性能差，很难有实际应用前景。

橡胶工业中用量最大的橡胶材料是以硫磺交联的烯烃橡胶，因此实现硫磺交联烯烃橡胶的再加工具有重要现实意义。硫磺交联的橡胶网络中一般同时含有单硫键、双硫键和多硫键。实质上，双硫键和多硫键属于动态共价键，在热的作用下可发生断裂-重构，因此阻碍硫磺硫化橡胶再加工的主要原因是单硫键的存在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可重复加工的硫磺硫化橡胶及其制备方法，利用C-S键烷基交换化学实现硫磺硫化橡胶再加工。本发明再加工的橡胶的性能保持率高，可进行多次重复加工，该方法简单，适用于橡胶工业常用的硫磺交联橡胶材料，不需要额外添加橡胶塑解剂。

本发明通过在硫磺硫化的橡胶材料中直接加入硫鎓盐或经加入烷基化试剂与橡胶交联网络中的C-S交联键进行烷基化反应生成硫鎓盐，利用硫鎓盐与C-S交联键之间的烷基交换反应，实现橡胶交联网络拓扑结构的重排，使得橡胶材料可重复再加工。

本发明目的通过以下技术方案来实现。

本发明提供的一种可重复加工的硫磺硫化橡胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生胶、填料、偶联剂、硫鎓盐或烷基化试剂依次加入到开炼机或者密炼机中进行共混得到混炼胶；

(2)将上述混炼胶在室温下加入硫化包和防老剂，再进行硫化获得硫化橡胶。

进一步地，所述重复加工通过将硫化橡胶破碎为胶粉，胶粉通过热压等步骤实现的，所述胶粉粒径为0-2mm，所述胶粉热压温度为140-200℃，热压时间为10-120分钟。

进一步地，步骤(1)中，所述混炼胶的含胶率为40-98wt％，所述混炼胶中填料含量为0-60wt％，偶联剂用量为填料的0-10wt％，烷基化试剂或硫鎓盐含量占混炼胶的2-10wt％。

进一步地，步骤(1)中，所述生胶为橡胶分子链中含有不饱和碳碳双键的弹性体，包括天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶和三元乙丙橡胶等。