[发明专利]一种基于离子液改性金属氧化物的杂化交联丁腈橡胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于离子液改性金属氧化物的杂化交联丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：制备可逆离子键和少量共价键的杂化交联丁腈橡胶/金属氧化物新型复合材料。将丁腈橡胶、金属氧化物、助交联剂2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、过氧化二异丙苯、甲基咪唑氯盐离子液等成分按照一定的配比混合，借助转矩流变仪对共混物在50‑80℃、转速为60r/min时预混5‑15min，将预混过后的胶料剪碎成小块。借助模具和平板硫化机对胶料进行热压处理，热处理温度为140‑200℃、时间为20‑150min。根据本发明，实现同步提高了强度和韧性。且相比与传统共价交联的丁腈橡胶，本发明制备交联橡胶的方法可实现橡胶材料回收再加工，减少资源浪费。

技术领域

本发明涉及橡胶加工的技术领域，特别涉及一种基于离子液改性金属氧化物的杂化交联丁腈橡胶的制备方法。

背景技术

橡胶是一种具有可逆形变的弹性聚合物材料，在外部作用力下可以产生很大形变，并且具有一定恢复能力。总的来说，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两类，天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由石油中提取的各种小分子单体经聚合反应而得。橡胶制品有很广泛的应用，比如家居产品、服装衣物、体育用品等（比如鞋底、皮筏艇）日常用品领域，以及医用、交通、建筑、电子等高端领域（比如垫圈、密封圈），都离不开橡胶的使用。

丁腈橡胶属于合成橡胶的一种，相对于其它橡胶具有更好的耐热性、耐油性，并且有良好的气密性和粘接性，在工业产品领域使用更加广泛。然而丁腈橡胶如果不硫化交联，分子链呈线性结构，强度低、耐磨性差，不具备使用价值。橡胶制品通常都是通过共价键硫化交联，再通过添加炭黑、二氧化硅、纤维等纳米填料对橡胶补强，但是此种交联橡胶产品废弃后因共价键不易断键难以回收使用，造成大量的资源浪费，产生环境污染。因此，开发可逆交联橡胶并同步补强，对橡胶的改性和回收再加工利用具有很重要的意义。

可逆交联橡胶可通过添加交联助剂使橡胶分子内部形成可逆的共价键，如二硫键以及通过Diels-Aider反应、烯烃分解反应、酯交换反应生成的共价键等。此外，构建可逆非共价键（配位键、离子键、氢键等）也是制备可回收橡胶材料的重要方法。上述方法用可逆交联替代了不可逆的共价交联，但是较弱的可逆键往往带来橡胶材料强度的降低，还需要对橡胶同步补强。传统补强橡胶是通过添加有机/无机纳米粒子，对于可逆交联体系，这些补强剂对可逆键的形成没有作用。而金属氧化物纳米粒子作为添加剂加入橡胶体系时，其较高强度可为橡胶体系补强，同时其提供的金属阳离子可与含活泼氢的橡胶（如分子链上含羧基的橡胶）形成离子键，离子键在加工条件下可以断键再次形成，构建可逆交联橡胶。常见的金属氧化物有氧化铜、氧化镁、氧化锌、氧化铁、氧化钛、氧化铈等，因各自特性的不同，加入金属氧化物还能赋予橡胶材料一些独特的性能，比如抗菌性、阻燃、发光等。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于离子液改性金属氧化物的杂化交联丁腈橡胶的制备方法，实现同步提高了强度和韧性。且相比与传统共价交联的丁腈橡胶，本发明制备交联橡胶的方法可实现橡胶材料回收再加工，减少资源浪费。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于离子液改性金属氧化物的杂化交联丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将材料按照质量份数进行预混，所述材料包括丁腈橡胶、金属氧化物、助交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、过氧化二异丙苯以及甲基咪唑氯盐离子液；

S2、将步骤S1中的材料通过转矩流变仪对共混物进行预混，且将预混过后的胶料剪碎成小块备用；

S3、通过模具和平板硫化机对步骤S2中的胶料进行热压处理，获得拉伸强度和断裂伸长率均提高的杂化交联丁腈橡胶。

优选的于，所述丁腈橡胶包括不同含量腈基的普通丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶或羧基丁腈橡胶，所述丁腈橡胶的质量份数为100份。

优选的，所述材料还包括丙烯腈，所述丙烯腈含量为20 ~ 45%。