CN103619921A - 橡胶配混料的微波硫化方法 - Google Patents

Abstract

一种配混料的硫化方法，所述配混料具有可交联的不饱和链聚合物类和硫化体系；所述方法利用微波作为能量形式以促进硫化反应；所述硫化体系包含通式(I)的化合物：([R₁R₂R₃NR₅(NR₄R₆R₇)n]⁽ⁿ⁺¹⁾⁺)y(n+1)X^y-(I)，其中：X为原子或阴离子性基团；R₁、R₂、R₃相同或不同，各自为C_mH_2m+1，其中m为1-3，或者为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃；R₄、R₆、R₇相同或不同，各自为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃；n为0或1；当n为1时，y为1；当n为0时，y为1或2；当n为0时，R₅为C₁₅-C₂₂的脂族基；和当n为1时，R₅为C₈-C₁₆的脂族基；当n为0时，R₁、R₂、R₃、R₅的至少之一包括双键。

Description

橡胶配混料的微波硫化方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶配混料的微波硫化方法。

更具体地，根据本发明的方法应用于生产轮胎用的橡胶配混料，以下描述完全借助非限定性实例提及本发明的方法。

背景技术

如所知的，在传统的橡胶配混料的硫化方法中，硫化反应通过加热橡胶配混料而发生。在轮胎制造中，例如，将未硫化的半完成的部件插入模具的内部，在模具中橡胶配混料被加热。

有时觉得在工业上需要利用除了热之外的能量形式的硫化方法。

在一类这样的方法中，利用微波发生硫化反应，考虑到容易利用和低能量容量，微波是非常引人注意的可选的能量形式。

然而，包含常规硫化体系的橡胶配混料的微波硫化试验已被证明在硫化的橡胶配混料的物理特性方面不令人满意。

发明内容

本发明的目的是提供利用微波能量而没有现有技术的缺点的橡胶配混料的硫化方法。

申请人已令人惊奇地发现，橡胶配混料的成功的微波硫化能够利用特定种类的化合物作为硫化促进剂而得以保证。

本发明的一个目的是橡胶配混料的硫化方法，所述橡胶配混料包含至少一种可交联的不饱和链聚合物类和硫化体系；所述方法的特征在于包含利用微波作为能量形式以促进硫化反应；以及特征在于所述硫化体系包含通式(I)的化合物。

([R₁R₂R₃NR₅(NR₄R₆R₇)n]⁽ⁿ⁺¹⁾⁺)y(n+1)X^y-  (I)

其中：

X为原子或阴离子性基团；

R₁、R₂、R₃相同或不同，各自为C_mH_2m+1，或者为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃，其中m为1-3，

R₄、R₆、R₇相同或不同，各自为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃；

n为0或1；

当n为1，则y为1；当n为0，则y为1或2；

当n为0时，R₅为C₁₅-C₂₂的脂族基；和当n为1时，R₅为C₈-C₁₆的脂族基；

当n为0时，R₁、R₂、R₃、R₅的至少之一包括双键。

通式(I)的化合物优选是硫化促进剂。

R₁、R₂、R₃优选CH₂CHCH₂。

优选地，n为1，R₅为饱和脂族基。

可选地，R₅优选包括双键，n为0。

通式(I)的化合物优选在包括下述物质的组中：

[(CH₃)₃N(CH₂)₈CHCH(CH₂)₇CH₃]⁺X^-；

[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；

[(CH₃)(CH₂CHCH₂)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；

[(CH₂CHCH₂)(CH₃)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；和

[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₂N(CH₂CHCH₂)₃]₂ ⁺2X^-。

优选地，X^-为I^-或Br^-。

本发明的另一目的是硫化橡胶产物，其特征在于使用根据本发明的方法制成。

本发明的另一目的是轮胎，其特征在于包括至少一种使用根据本发明的方法制造的橡胶部件。

具体实施方式

以下实施例纯粹是说明性的，并且绝不是限定性的，从而更清楚地理解本发明。

实施例

在以下实施例中，使用通式(I)的五种不同的化合物(a，b，c，d，e)：

-化合物(a)：分子式[(CH₃)₃N(CH₂)₈CHCH(CH₂)₇CH₃]⁺I^-；

-化合物(b)：分子式[(CH₂CHCH₂)(CH₃)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺I^-；

-化合物(c)：分子式[(CH₃)(CH₂CHCH₂)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺I^-；

-化合物(d)：分子式[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₅CH₃]⁺Br^-；和

-化合物(e)：分子式[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₂N(CH₂CHCH₂)₃]₂ ⁺2Br^-。

生产五种橡胶配混料(A-E)，它们分别包含各自的化合物(a)-(e)。

出于比较的目的，生产包含已知技术的硫化体系的另一橡胶配混料F。

表I示出上述橡胶配混料的以phr计的组成。

表I

如表I的组成所示出的，在每种橡胶配混料A-E中，通式(I)的化合物代替TBBS(N-叔丁基苯并噻唑次磺酰胺)促进剂。

此外，仅橡胶配混料F含有硬脂酸。

橡胶配混料A-E利用微波能硫化。

该操作使用微波系统CEM实验炉(Microwave System CEM laboratoryoven)，型号MDS-2100，其具有在恒温下试验用的PID温度控制。

更具体地，使用的所述炉的主要特性为：

-0-1000±50瓦功率范围，可编程的1%增益；

-纤维光学传感器温度控制(最高操作温度为185℃)。PID温度控制通过在炉上的内部处理器进行。

下面的试验使用100W微波功率进行50分钟。

为了获得明显的比较，对照橡胶配混料F利用如上所述的微波能量进行硫化，以及利用通过加热至150℃15分钟的常规硫化方法进行硫化。

根据ASTM标准D412C测试硫化的橡胶配混料的物理性质(TB，100%，300%，EB)以及根据ISO48测试硬度(HD)。

表2示出以MPa表示的物理性质以及Shore A硬度。

表II

	A	B	C	D	E	FMW	FT
								TB	12.1	12.5	12.8	13.5	28.5	11.3	29.0
100%	1.02	1.05	1.03	1.07	1.12	0.80	1.21
								300%	3.98	4.02	4.23	4.32	5.80	1.30	6.59
EB	563	542	538	523	512	434	603
								HD	38	39	40	40	43	30	45

表II的结果清楚地示出，通式(I)的化合物代替TBBS促进剂提供了对橡胶配混料更有效的微波硫化，更具体地，微波硫化橡胶配混料A-E提供了获得可接受的物理性质的橡胶产物，而不像通过微波硫化对照橡胶配混料F而获得的那些。

对于本领域熟练技术人员显而易见的是，物理性质的结果可以通过添加适当的成分而得到改进。

表II中相对于加热硫化的橡胶配混料F(F_T)的比较结果也显示，微波硫化可以代替加热硫化而完全不会损害终产物的物理性质，如所述的，通过添加适当的成分可进一步改进终产物的物理性质。

使用根据本发明的方法硫化橡胶配混料改进了能耗，并且能够使橡胶配混料连同已经硫化的橡胶被硫化但对于后者没有风险。

不像常规的硫化方法那样，常规的硫化方法可以导致已经硫化的橡胶配混料的劣化。

此类情况的一个实例是用于修补硫化轮胎的部件的橡胶配混料。在该情况下，重要的是，一旦施加于修补区域，修补橡胶配混料在不使轮胎的硫化橡胶经受延长的热应力的情况下被硫化。

在这方面，另一重要的注意点是微波能量瞄准目标容易，并且当将硫化条件应用于更复杂的橡胶产品如轮胎的橡胶配混料形成部件时，这是尤其重要的优点。

Claims (9)

1.一种配混料的硫化方法，所述配混料包含可交联的不饱和链聚合物类和硫化体系；所述方法的特征在于包含利用微波作为能量形式以促进硫化反应；并且特征在于所述硫化体系包含通式(I)的化合物：

([R₁R₂R₃NR₅(NR₄R₆R₇)n]⁽ⁿ⁺¹⁾⁺)y(n+1)X^y-  (I)

其中：

X为原子或阴离子性基团；

R₁、R₂、R₃相同或不同，各自为C_mH_2m+1，或者为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃，其中m为1-3；

R₄、R₆、R₇相同或不同，各自为CH₂CHCH₂或CHCHCH₃；

n为0或1；

当n为1时，y为1；当n为0时，y为1或2；

当n为0时，R₅为C₁₅-C₂₂的脂族基；和当n为1时，R₅为C₈-C₁₆的脂族基；

当n为0时，R₁、R₂、R₃、R₅的至少之一包括双键。

2.根据权利要求1所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，所述通式(I)的化合物为硫化促进剂。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，R₁、R₂、R₃为CH₂CHCH₂。

4.根据权利要求3所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，n为1，R₅为饱和脂族基。

5.根据权利要求1所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，R₅包含双键，n为0。

6.根据权利要求1所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，通式(I)的化合物在包含以下物质的组中：

[(CH₃)₃N(CH₂)₈CHCH(CH₂)₇CH₃]⁺X^-；

[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；

[(CH₃)(CH₂CHCH₂)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；

[(CH₂CHCH₂)(CH₃)₂N(CH₂)₁₅CH₃]⁺X^-；和

[(CH₂CHCH₂)₃N(CH₂)₁₂N(CH₂CHCH₂)₃]₂ ⁺2X^-。

7.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混料的硫化方法，其特征在于，X^-为I^-或Br^-。

8.一种硫化橡胶产物，其特征在于，其使用根据前述权利要求任一项所述的方法制成。

9.一种轮胎，其特征在于，其包括至少一种根据权利要求1至7任一项所述的方法制成的橡胶部件。