[发明专利]一种低氧化锌的橡胶组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低氧化锌的橡胶组合物，制成该橡胶组合物的原料包括烯烃橡胶、碳纳米点、氧化锌、硬脂酸、橡胶促进剂及硫磺；本发明还公开了上述的一种低氧化锌的橡胶组合物的制备方法，包括原料共混及混炼胶硫化等步骤。本发明采用添加碳纳米点的方法实现了橡胶中氧化锌的减量，有效地减少了环境有害物质氧化锌的排放，且制备工艺简单、成本低廉，易于工业化生产，在制备绿色橡胶硫化活化剂方面极具发展前景，适用于所有橡胶组合物的生产制备。

技术领域

本发明属于橡胶材料技术领域，涉及橡胶组合物及其制备,具体地说是一种低氧化锌的橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

橡胶硫化是指在一定的温度和压力下，橡胶的线型分子链通过化学交联形成三维网络结构的过程。现有技术中，为了提高硫化速率和硫化胶的交联密度，改善最终产物的性能，通常需要在硫化过程中添加质量为橡胶质量的3-5%的氧化锌作为活化剂。

氧化锌的添加，会导致橡胶制品的使用及后续废弃降解过程中会向周围环境释放出大量的氧化锌。而氧化锌对水生生物具有极高毒性，是一种对环境有害的物质，尤其对水体环境存在着长期不良影响；同时，氧化锌的工业化生产工艺复杂且耗能大，且需要使用大量酸碱性溶液，既增加了生产成本，也不符合绿色低碳的可持续发展战略。

目前，实现橡胶制品中氧化锌减量的技术方法主要有以下两个：一是采用纳米级氧化锌提高活化效率，但纳米级氧化锌的环境危害性更大；二是采用锌化合物来替代氧化锌，但锌化合物的生产工艺复杂且耗能大。

发明内容

为了克服现有用于橡胶制品中氧化锌减量的技术所存在的上述不足，本发明旨在提供一种低氧化锌的橡胶组合物及其制备方法，以达到橡胶制品中氧化锌减量且工艺简单、成本低廉的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低氧化锌的橡胶组合物，制成它的有效成分的原料以重量份数计包括：烯烃橡胶100份、碳纳米点0.5-3份、氧化锌1.5-4份、硬脂酸1-2份、橡胶促进剂1-3份及硫磺0.5-3份。

作为对本发明的限定：制成所述碳纳米点的有效成分的原料包括有机碳源及表面钝化剂；所述有机碳源为含单个或多个羧酸基团的脂肪族有机酸；所述表面钝化剂为脂肪族有机二胺；所述有机碳源的羧酸基团与表面钝化剂的氨基基团的摩尔比为6:1-6:8。

作为对本发明的限定：所述烯烃橡胶为天然橡胶、顺式聚异戊二烯、反式聚异戊二烯、顺丁橡胶、丁苯橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。

作为对本发明的进一步限定：所述碳纳米点的制得包括依次进行的以下步骤：

步骤一：将有机碳源和表面钝化剂配制成有机碳源的浓度为50-300 mg/mL的水溶液；

步骤二：将步骤一所得水溶液通过微波加热反应得到碳纳米点。

作为对本发明的进一步限定：所述橡胶促进剂为噻唑类橡胶促进剂、秋兰姆类橡胶促进剂、次磺酰胺类橡胶促进剂及胍类橡胶促进剂中的至少一种。

作为对本发明的更进一步限定：所述微波加热的功率为500-900 W，时间为1-15min。

作为对本发明的更进一步限定：所述有机碳源为乙酸、草酸、丙烯酸、缩苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种，或至少两种的混合物；所述表面钝化剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺和辛二胺中的一种，或至少两种的混合物。

本发明还提供了一种低氧化锌的橡胶组合物的一种制备方法，该制备方法包括依次进行的以下步骤：

S1：将制成所述一种低氧化锌的橡胶组合物的有效成分的原料在开炼机或密炼机中进行共混，得到混炼胶；

S2：将混炼胶进行硫化，即得所述的一种低氧化锌的橡胶组合物。