[发明专利]橡胶用改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法

说明书

本发明提供了一种橡胶用改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法。该共混物用于部分替代橡胶的炭黑增强和硫磺硫化过程，能够有效降低橡胶的生热。其基本思想和原理是通过多官能团小分子物质改性硫磺和纳米粒子，以改性纳米粒子作为星核来形成一种橡胶星形结构，部分替代传统的硫磺交联结构，从而减少橡胶受力时分子间的内摩擦。制备技术中关键在于采用的多官能团小分子物质类型、采用多官能团小分子物质制备改性硫磺时的温度、以及采用多官能团小分子物质改性纳米粒子的方法。本发明方法能够制备出具有星形结构的乳聚丁苯橡胶，其降低生热效果明显，力学性能也满足绝大多数轮胎工业的要求。解决了乳聚丁苯橡胶分子难以形成星形结构的技术难题，具有极为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法，特别是涉及一种橡胶用改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法。

背景技术

轮胎用橡胶聚合物在使用过程中因为承受交变载荷，由于内摩擦作用，产生内耗，导致内部温度升高，产生生热效应，导致橡胶聚合物的强度模量降低，增加热氧化程度，使得轮胎橡胶更容易产生破坏，从而严重影响其使用寿命。目前降低橡胶聚合物生热的方法是选用一些低生热橡胶作为基体材料或共混材料，比如天然橡胶，顺丁橡胶等，也或者在橡胶的填料中采用纤维或白炭黑来替代炭黑作为橡胶的增强填料。

近些年来有多篇文献和专利报道星型结构聚合物的制备，特别是在橡胶分子之间和橡胶分子的链段之间采用星型结构连接来替代橡胶硫化时形成的交联结构化学键连接，能够明显降低轮胎橡胶内摩擦和生热，成为制备绿色轮胎的一种重要思路和方向。

目前在橡胶聚合物中制备星型聚合物结构主要集中在溶聚丁苯橡胶聚合物的合成上，采用负离子法引发溶聚丁苯胶工艺来制备。而在乳聚丁苯橡胶聚合物的合成制备过程中没有看到有星型结构的制备方法，主要是因为乳聚丁苯橡胶采用的是自由基乳液聚合合成的方法。所以目前在星形结构橡胶聚合物的研究和应用中，对于乳聚丁苯橡胶的星形结构制备是一个技术空白和难题。本申请专利以改性硫磺作为重点和切入点，采用纳米粒子作为星形结构的连接内核，通过多官能度的小分子物质来制备一种改性硫磺与纳米白炭黑的共混物，在橡胶分子硫化过程中能形成部分星形结构。本专利技术适用于所有的二烯烃类橡胶，所以适用于降低乳聚丁苯橡胶的生热，是一种在乳聚丁苯橡胶内部形成星形结构的新技术和新方法。

发明内容

本发明首先是制备一种橡胶用改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法；它通过制备橡胶星型结构来部分替代橡胶交联结构，以改善轮胎橡胶在使用过程中的生热的问题。

本发明是这样实现的：橡胶用改性硫磺与白炭黑共混物的制备方法，将含三个以上官能团的季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇五丙烯酸酯与硫磺在130-165°下反应2-3小时，维持反应温度，使其继续呈液体状态，获得改性硫磺；将纳米白炭黑用改性剂进行表面处理，改性剂为季戊四醇三丙烯酸酯或/与季戊四醇五丙烯酸酯，然后将改性后的纳米白炭黑加入上述的液体状的改性硫磺中，同时加入促进剂，在超声波作用下混合搅拌30分钟后冷却，然后在70℃下烘干；最后研磨粉碎得到改性硫磺与白炭黑共混物。

所述用于改性纳米白炭黑的改性剂为季戊四醇三丙烯酸酯或/与季戊四醇五丙烯酸酯，在两者混合使用时，其混合比例为任意混合比。

所述的促进剂为促进剂是秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂及噻唑类促进剂，三者质量比例为2:3:5，促进剂总量为硫磺用量的50％。

所述的改性纳米白炭黑的改性处理的方法是，先用蒸馏水稀释季戊四醇三丙烯酸酯或/及季戊四醇五丙烯酸酯后，再平均分为6-12次喷雾覆盖在纳米白炭黑表面，并搅拌混合均匀。

所述的蒸馏水稀释改性剂后，稀释后的改性剂的质量比小于或等于30％。