CN104262976A - 一种气密性增进剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种气密性增进剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气密性增进剂及其制备方法与应用，该气密性增进剂包括以下重量份的成分：组分A40-80份，组分B10-30份，组分C10-20份，组分D5-10份；组分A为石油沥青；组分B为硬脂酸钙、粉煤灰、滑石粉、轻质碳酸钙、蛭石、高岭土、陶土、云母粉、蒙脱土中的一种或两种以上混合；组分C为季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、脂肪酸烷醇酰胺、氢化油中的一种或两种以上混合；组分D为脂肪醇聚氧乙烯醚、司盘、吐温中的一种或两种以上混合。本发明的气密性增进剂可促进橡胶之间的混合，提高混炼胶的均一性，增加气密层的气密性。

Description

一种气密性增进剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种气密性增进剂及其制备方法与应用，属于精细化工技术领域。
背景技术
在现代橡胶加工过程中，气密性增进剂主要用于气密层胶，提高轮胎等橡胶制品的气密性；目前，大多数轮胎企业采用溴化丁基橡胶(BIIR)和氯化丁基橡胶(CIIR)生产气密层胶，为了降低成本，采用在胶料中提高丁苯橡胶(SBR)用量，添加丁基橡胶(IIR)再生胶和碳酸钙降低含胶率等方法，但胶料性能不够理想。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种气密性增进剂及其制备方法与应用。
本发明的技术方案如下：
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 40-80份，组分B 10-30份，组分C 10-20份，组分D 5-10份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为硬脂酸钙、粉煤灰、滑石粉、轻质碳酸钙、蛭石、高岭土、陶土、云母粉、蒙脱土中的一种或两种以上混合；
所述的组分C为季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、脂肪酸烷醇酰胺、氢化油中的一种或两种以上混合；
所述的组分D为脂肪醇聚氧乙烯醚、司盘、吐温中的一种或两种以上混合。
根据本发明，优选的，石油沥青主要为石蜡烃、环烷烃、芳香烃等的聚合物，通过一定的比例熔融共混形成。
根据本发明，优选的，所述的组分C中脂肪酸烷醇酰胺为脂肪酸甲醇酰胺、脂肪酸乙醇酰胺或脂肪酸异丙醇胺。
根据本发明，优选的，所述的组分D中脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-7、AEO-8、AEO-9、平平加O或平平加O-10；
司盘为司盘60、司盘40或司盘80；
吐温为吐温80、吐温60。
根据本发明，优选的，所述的气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 50-70份，组分B 15-25份，组分C 12-18份，组分D 5-8份。
根据本发明，优选的，所述的气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 60份，组分B 20份，组分C 15份，组分D 5份。
根据本发明，上述气密性增进剂的制备方法，步骤如下；
将组分A熔融，加入组分C、组分D升温活化，温度控制在110-130℃之间，30-40min后加入组分B，混合均匀，冷却制片或熔融造粒，即得气密性增进剂。
本发明上述气密性增进剂用于炼胶。
一种小配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，溴化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP1045 3份；
步骤如下：
(1)密炼机一段混炼
于95-105℃加入天然橡胶(NR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼120s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼240-260s，然后于130-140℃下排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)开炼机二段混炼
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于80～100℃混炼5～6min，于80～100℃排胶，即得。
一种大配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，溴化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP1045 3份；
步骤如下：
(1)一段混炼：转子转速40r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
于95-105℃加入天然橡胶(NR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼115-125s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼240～260s，于130～140℃排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)二段混炼：转子转速20r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于80～100℃混炼5～6min，于80～100℃排胶，即得。
本发明气密性增进剂用于橡胶生产过程中，经过接枝、镶嵌改性，在其分支结构上含多种极性不同的化学基团；作用橡胶时可以通过静电诱导作用，引起橡胶分子中电子云密度发生变化，增强链段的活动性，软化和浸润高分子聚合物的界面，降低两相高弹体之间的界面张力差，从而促进两相相容，增进气密层的气密性。加入本发明气密性增进剂后，NR、BIIR之间表面张力差可由0.66×104降低到0.07×104，接触角差由9.6°降低到1.2°，说明两相差别正在减小，相容性会相应增加；降低界面间张力，可以提高界面层上不同分子相互扩散能力。
同时，本发明含有的活性成分具有良好的补强性能，卓越的阻隔、气密性能，缩短硫化时间，良好的加工分散性能，应用于IIR、NR以及其他橡胶中可提高气密性。
本发明通过研究、优化，得到了气密性增进剂，对气密层胶料的硫化特性和物理特性影响不大，能够改善胶料的气密性，成本低廉。
本发明具有以下显著优点：
1、本发明的气密性增进剂可促进橡胶之间的混合，提高混炼胶的均一性，增加气密层的气密性。
2、本发明的气密性增进剂在加工温度下(100℃以上)，处于粘流态，可以降低门尼粘度，起到润滑作用，从而达到促进填料分散，降低加工能耗的能效。
3、本发明的气密性增进剂其中大分子树脂成分在常温下，呈玻璃态，可以对橡胶起到一定的补强作用；
4、本发明的气密性增进剂提高填料分散性，且不易喷霜。
附图说明
图1为本发明对比例得到的混炼胶的70倍SEM照片。
图2为本发明实施例1得到的混炼胶的70倍SEM照片。
图3为本发明实施例1得到的混炼胶60倍光学放大的炭黑分散照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所用原料均为橡胶工业常规原料，市购产品。其中：天然橡胶(NR)，马来西亚SMR20#标准胶；BIIR，牌号222，美国埃克森美孚公司产品；炭黑N660，卡博特化工(天津)有限公司产品。
实施例1
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 60份，组分B 20份，组分C 15份，组分D 5份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为硬脂酸钙；
所述的组分C为季戊四醇硬脂酸酯；
所述的组分D为脂肪醇聚氧乙烯醚。
制备方法如下：
将组分A熔融，加入组分C、组分D升温活化，温度控制在110-130℃之间，30min后加入组分B，混合均匀，冷却制片或熔融造粒，即得气密性增进剂。
实施例2
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 50份，组分B 30份，组分C 15份，组分D 5份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为轻质碳酸钙；
所述的组分C为单硬脂酸甘油酯；
所述的组分D为司盘80。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 70份，组分B 10份，组分C 15份，组分D 5份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为粉煤灰；
所述的组分C为氢化油；
所述的组分D为吐温80。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 60份，组分B 20份，组分C 10份，组分D 10份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为蒙脱土；
所述的组分C为脂肪酸二乙醇酰胺；
所述的组分D为吐温60。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种气密性增进剂，包括以下重量份的成分：
组分A 75份，组分B 10份，组分C 10份，组分D 10份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为滑石粉；
所述的组分C为季戊四醇硬脂酸酯；
所述的组分D为司盘60。
制备方法同实施例1。
实施例6
一种利用实施例1-5所述的气密性增进剂小配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，硫化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP1045 3份；
步骤如下：
(1)密炼机一段混炼
于100℃下加入天然橡胶(NR)、硫化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼120s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼250s，然后于130-140℃下排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)开炼机二段混炼
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于100℃混炼5min，于80～100℃排胶，即得。
实施例7
一种利用实施例1-5所述的气密性增进剂大配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，硫化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP10453份；
步骤如下：
(1)一段混炼：转子转速40r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
于100℃加入天然橡胶(NR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼125s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼260s，于130～140℃排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)二段混炼：转子转速20r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于100℃混炼6min，于80～100℃排胶，即得。
对比例
按照实施例7所述的方法炼胶，不同的是不加入气密性增进剂。
实验例
将实施例1-4所述的气密性增进剂按照实施例6、7进行混炼，得混炼胶。所得胶料物理性能如表1所示。
表1
由表1可知：在胶料中加入气密性增进剂后，胶料的最大扭矩MH有所下降，说明气密性增进剂有利于降低气密层胶料的交联密度，从而有利于提高胶料的伸长率，这对于气密层胶料有较大好处；加入气密性增进剂后，胶料的焦烧时间有所延长，说明气密性增进剂能够提高胶料的加工安全性能。加入气密性增进剂后，胶料的定伸强度、拉伸强度和扯断伸长率提高，耐疲劳性能优异，起到较好的补强效果。
由图1、2可知，加入本发明的气密性增进剂可以通过静电诱导作用，引起橡胶分子中电子云密度发生变化，增强链段的活动性，从而促进NBR/BIIR两相的相容性。
由图3可知，添加气密性增进剂的胶料中填料分散效果良好。

Claims (10)

1.一种气密性增进剂，其特征在于，包括以下重量份的成分：
组分A 40-80份，组分B 10-30份，组分C 10-20份，组分D 5-10份；
所述的组分A为石油沥青；
所述的组分B为硬脂酸钙、粉煤灰、滑石粉、轻质碳酸钙、蛭石、高岭土、陶土、云母粉、蒙脱土中的一种或两种以上混合；
所述的组分C为季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、脂肪酸烷醇酰胺、氢化油中的一种或两种以上混合；
所述的组分D为脂肪醇聚氧乙烯醚、司盘、吐温中的一种或两种以上混合。
2.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，所述的组分C中脂肪酸烷醇酰胺为脂肪酸甲醇酰胺、脂肪酸乙醇酰胺或脂肪酸异丙醇胺。
3.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，所述的组分D中脂肪醇聚氧乙烯醚为AEO-7、AEO-8、AEO-9、平平加O或平平加O-10。
4.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，所述的组分D中司盘为司盘60、司盘40或司盘80。
5.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，所述的组分D中吐温为吐温80、吐温60。
6.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，包括以下重量份的成分：
组分A 50-70份，组分B 15-25份，组分C 12-18份，组分D 5-8份。
7.根据权利要求1所述的气密性增进剂，其特征在于，包括以下重量份的成分：
组分A 60份，组分B 20份，组分C 15份，组分D 5份。
8.一种权利要求1-7任一项所述的气密性增进剂的制备方法，步骤如下；
将组分A熔融，加入组分C、组分D升温活化，温度控制在110-130℃之间，30-40min后加入组分B，混合均匀，冷却制片或熔融造粒，即得气密性增进剂。
9.一种小配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，溴化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP10453份；
步骤如下：
(1)密炼机一段混炼
于95-105℃加入天然橡胶(NR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼120s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼240-260s，然后于130-140℃下排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)开炼机二段混炼
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于80～100℃混炼5～6min，于80～100℃排胶，即得。
10.一种大配合试验炼胶方法，包括如下重量份原料组成：
天然橡胶(NR)20份，溴化丁基橡胶(BIIR)80份，N660炭黑60份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，气密性增进剂8份，硫黄0.6份，硫化树脂SP10453份；
步骤如下：
(1)一段混炼：转子转速40r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
于95-105℃加入天然橡胶(NR)、溴化丁基橡胶(BIIR)、气密性增进剂，混炼115-125s，加入硬脂酸、N660炭黑，混炼240～260s，于130～140℃排胶，室温放置24h，得一段混炼胶；
(2)二段混炼：转子转速20r.min-1，压砣压力0.3-0.4MPa
将一段混炼胶、硫黄和硫化树脂SP1045混合，于80～100℃混炼5～6min，于80～100℃排胶，即得。
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