[发明专利]一种橡胶并用大分子增容剂的制备及其在NR/EPDM合金弹性体中的应用

说明书

本发明公开了一种橡胶并用大分子增容剂的制备及其在NR/EPDM合金弹性体中的应用，其中橡胶并用大分子增容剂是通过高温热力学接枝法在天然橡胶NR上接枝COD支链得到。本发明大分子增容剂的主链是NR的结构，因此主链是与NR完全相容的，接枝的支链结构又与EPDM结构相似，所以支链与EPDM几乎完全相容。因此，当把这种双亲性结构的增容剂NR‑g‑COD按照一定的比例添加到NR与EPDM的共混胶中，能够有效地降低EPDM分散相的相畴尺寸，增大了NR与EPDM两相接触的界面面积，强化了NR橡胶与EPDM橡胶动力学的相容性，从而提高了共混胶的物理机械性能。

技术领域

本发明涉及一种橡胶并用大分子增容剂的制备及其在NR/EPDM合金弹性体中的应用。本发明的大分子增容剂可作为天然橡胶NR和三元乙丙橡胶EPDM共混并用制造NR/EPDM合金弹性体时的增容剂，以改善天然橡胶和三元乙丙橡胶的动力学相容性。

背景技术

天然橡胶(NR)的主链由顺式1,3-异戊二烯经过1,4加成聚合构成，呈直链状。其每个结构单元中都有一个双键和一个空间位阻不大的非极性侧甲基，所以NR的大分子链结构比较规整、非极性、柔性好、玻璃化转变温度Tg较低，并在拉伸时容易结晶，因此NR的硫化胶的回弹性、电绝缘性、耐弯曲疲劳等物理机械力学综合性能优良，应用十分广泛，主要用于制造车辆的橡胶轮胎、各种减震降噪的橡胶零部件等制品。但是NR分子链中含有大量的不饱和双键，容易受到空气中的O₂和环境中的臭氧O₃进攻，特别是在热和紫外线(UV)的条件下，极易发生自由基热氧化老化和紫外光氧化老化反应，所以其耐热氧老化、耐天候老化性能都比较差，此外由于它的非极性，因而不耐燃油和非极性溶剂。这些缺点限制了NR的应用范围，例如纯NR就不能用来制造在高温、臭氧和燃油环境中工作的汽车零部件，以免汽车在行驶过程中存在安全隐患。

三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯和第三单体无规共聚而成的一种通用橡胶，其主链是完全饱和的，但在第三单体的侧基上含有少量的、可供交联硫化的活性双键。EPDM是具有优异的耐热氧老化、耐天候老化、绝缘、耐水和耐腐蚀性能以及机械力学性能优良的非极性橡胶。由于其优异的性能，使其在建材、电器电缆、防水以及汽车零部件制造等方面得到了广泛应用。但是EPDM的自粘性与互粘性都不太好，所以导致其加工性能较差，也限制了其使用范围。

根据高分子共混改性原理，可通过合适的加工方法和工艺手段，将NR与EPDM进行共混，使得NR的良好物理机械性与加工性能与EPDM的耐热、耐天候老化的性能相结合，必定会使得两种橡胶的应用领域得到进一步的拓展。然而NR与EPDM动力学相容性不太好，且二者的硫化速度差别较大，仅仅通过简单的机械共混，其共混物在硫化时会出现显著的相分离现象，使得共混硫化胶的物理机械性能比较差。如何通过高分子设计，研发出适合的增容剂，在机械剪切力作用下使得NR和EPDM均匀分散，形成以EPDM为分散相、NR为连续相、稳定的微相分离多相凝聚态结构，从而使得两者之间产生协同效应，发挥各自的优异性能，是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种橡胶并用大分子增容剂的制备及其在NR/EPDM合金弹性体中的应用。本发明的大分子增容剂NR-g-COD可增强NR和EPDM在共混时的动力学相容性。

本发明的橡胶共混并用大分子增容剂，是通过高温热力学接枝法在天然橡胶NR上接枝COD(德国卫塔耐8012)支链得到。COD是环辛烯开环易位聚合(ROMP)反应所得产物，其主链呈直链状且含有不饱和双键，分子量约9万，玻璃化温度低。通过将其进行塑炼，COD大分子链断裂成端基断带有双键的分子链，在高温高剪切力以及引发剂的作用下，COD分子链中端基的双键与NR分子链中的双键会发生接枝反应。该增容剂的主链是NR的结构，因此主链是与NR完全相容的，接枝的支链结构又与EPDM结构相似，所以支链与EPDM几乎完全相容。因此，当把这种双亲性结构的增容剂NR-g-COD按照一定的比例添加到NR与EPDM的共混胶中，能够有效地降低EPDM分散相的相畴尺寸，增大了NR与EPDM两相接触的界面面积，强化了NR橡胶与EPDM橡胶动力学的相容性，从而提高了共混胶的物理机械性能。