[发明专利]改性腰果油、橡胶增塑剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了改性腰果油、橡胶增塑剂及其制备方法和应用。本发明提供的改性腰果油可以作为橡胶增塑剂使用，本发明提供的橡胶增塑剂能够显著延长橡胶的焦烧时间，有效解决了加工安全性问题；并且制备该橡胶增塑剂的工艺简单、成本低廉，环境友好、有利于工业化推广，克服了石油系橡胶增塑剂的多环芳烃含量问题。根据封端剂和交联剂种类的不同选择，本发明对焦烧时间和硫化时间具有明显的可调节性；另外，本发明在改善加工性能的同时，对胶料的力学性能不会造成明显影响。

技术领域

本发明涉及橡胶工业技术领域，具体涉及改性腰果油、橡胶增塑剂及其制备方法。

背景技术

橡胶操作油是橡胶生产中使用的加工助剂，是橡胶增塑剂的一种，能显著改善橡胶的加工性能，也直接影响橡胶产品的质量。理想的操作油应具备以下条件：(1)相容性好；(2)挥发性小；(3)加工性、损伤性、润滑性良好；(4)稳定性好；(5)来源充足。

目前常用的石油基操作油含有一定量的多环芳烃，在使用和废弃物处理时会污染环境，不仅不可再生，还对人体有致癌作用，在使用上受到越来越严格的限制。与之相比，生物基油作为成本低、来源广、毒性小的可再生资源，越来越受到人们的关注。

腰果油是腰果在加工过程中的副产物，是一种来源广泛的工业原料，和大多数橡胶都具有良好的相容性。腰果油的主要成分为式(a)，其特征官能团包括一个酚羟基、一个含有十五个碳的长链烷烃和链上的若干个碳碳双键。其中，长链烷烃可起到增塑作用，在一定用量范围内降低混炼胶的粘度，有利于填料的混入，从而提高硫化胶的拉伸性能和抗撕裂性能；碳碳双键可参与并促进橡胶的交联反应，从而增强胶料的某些力学性能；酚羟基可与无机填料形成氢键，有助于填料的均匀分散，并且可以作为自由基捕捉剂，使其起到反应性防老剂的作用，从而提高硫化胶的抗热氧老化性和耐油性。

但是，腰果油作为橡胶增塑剂使用时存在一个缺陷：影响胶料的硫化特性，尤其是会导致焦烧时间的严重缩短。有研究者考察了腰果油在丁腈橡胶中的加工性能，随着腰果油用量的增加，胶料的最小转矩(ML)和最大转矩(MH)明显减小，且胶料的焦烧时间(t10)和硫化时间(t90)明显缩短；还有人发现将磷酸化腰果油作为聚氯乙烯的增塑剂使用时，焦烧时间(t5、 t10、t50)都存在一定程度的缩短；以及用改性的腰果油作为三元乙丙橡胶的增塑剂，焦烧时间和扭矩都随用量的增加而减少。

过短的焦烧时间无疑会使橡胶的加工安全性降低，虽然有塑性强、相容性好、环保低毒等优势，但是这一缺陷极大地限制了它的发展前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种改性腰果油、橡胶增塑剂及其制备方法和应用，反应流程简单，所有原料均适合工业化生产。本发明提供的改性腰果油用作橡胶增塑剂时焦烧时间显著延长，有效解决了加工安全性问题；且克服了石油系增塑剂的多环芳烃含量问题。

具体通过以下技术方案实现：

一种橡胶增塑剂，其特征在于，包含以下结构式：

其中，R＝C₁₅H_31-n，n＝0、2、4或6，

R₁为甲基、乙基、异丙基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、丙烯酰基、环氧丙基或异氰酸酯基中的任意一种。

上述橡胶增塑剂的制备方法包括以下步骤：

S1:将腰果油、催化剂C₁和封端剂混合，室温反应得到羟基封端的腰果酚。

进一步地，步骤S1中，所述封端剂为碘甲烷、溴甲烷、碘乙烷、溴乙烷、碘代异丙烷、溴代异丙烷、乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯、丙烯酰氯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、环氧氯丙烷和异氰酸酯中的一种或多种。