CN104292862A - 一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂及其制备方法和应用。本发明将脂肪酸、硬脂酸锌、白炭黑、沥青、C9石油树脂、辛基酚醛树脂、防护蜡、聚乙二醇按比例掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂，将其用于橡胶共混体系能降低混炼胶的粘度，提高了胶料共混的均匀性，改善了胶料的加工性能，减少了混炼过程的能量损耗，利于炭黑均匀分散于胶料中，并且在某些物理机械性能上已经超过使用商用均匀剂40MS的物理机械性能，具有非常重要的实际意义和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂及其制备方法和应用,属于精细化工技术领域。
背景技术
随着现代工业的快速发展，对橡胶产品的性能要求也越来越高，为了满足社会需求及成本，需要对橡胶配方进行设计。其中，橡胶胶种间的并用是提高胶料性能的重要途径，通过并用胶的适度混合可以有效改善橡胶制品的物理机械性能及加工性能，并扩大了其适用范围。但是大部分橡胶由于大分子结构、分子量及其分布、极性和溶解度参数等不同，缺乏必要的相容性，混炼胶的分散的稳定性差，在微观结构上表现为非均相体系，进而限制了并用胶性能的发挥，如何提高橡胶并用体系的分散效果已经成为橡胶研究的一项重要内容。为了缓解橡胶加工过程中的这些矛盾，研究并开发一种橡胶均匀-分散剂具有非常重要的现实意义。
均匀分散剂主要是一些不同极性的低分子量树脂的混合物，其能改善不同分子量、极性和粘度的并用胶间的分散性，并使相态稳定，并能发挥树脂增粘、增塑及润滑效果。为了满足橡胶工业高速发展的需要，研究和开发一种对橡胶加工工艺的改进具有重要意义的均匀分散剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂及其制备方法和应用。本发明以廉价的原材料制备橡胶共混体系的均匀分散剂，并能接近国外产品的性能，降低了橡胶共混体系用均匀分散剂的使用门槛和成本。
一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂，其特征在于该均匀分散剂采用如下重量份数比原料制成：C12-C22脂肪酸0.5-2.5份，硬脂酸锌1-5份，白炭黑0-10份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，防护蜡0.3-2.0份，聚乙二醇1-3份。
进一步地，所述C12-C22脂肪酸选自羟基脂肪酸、大豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、花生油脂肪酸和棕榈油脂肪酸中的一种。
进一步地，所述的防护蜡为聚乙烯蜡WAX-420P或氧化聚乙烯蜡AC-629。
进一步地，所述的聚乙二醇为聚乙二醇200或聚乙二醇400。
一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将脂肪酸、硬脂酸锌、白炭黑、沥青、C9、辛基酚醛树脂、防护蜡、聚乙二醇按比例掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂的应用，其特征在于包括如下应用步骤：
(1)将天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀-分散剂混炼1.5min，再加入顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入硬脂酸SA、防老剂RD、氧化锌等混炼1min，再加入炭黑和环烷油4010混炼1.5min，排料停放冷却。
(2)在开炼机上分别加促进剂DM和硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
上述原料的重量份数如下：
天然橡胶60份，顺丁橡胶40份，氧化锌4份，环烷油40105份，硬脂酸SA 2份，促进剂DM1.2份，硫磺2份，防老剂RD1.5份，炭黑50份，均匀-分散剂0-6份。
本发明的有益效果在于：
(1)橡胶共混体系用均匀分散剂具有较好的应用效果，降低混炼胶的粘度，提高了胶料共混的均匀性，改善了胶料的加工性能，减少了混炼过程的能量损耗，并且在某些物理机械性能上已经超过使用商用均匀剂40MS的物理机械性能，接近商用均匀分散剂的标准。
(2)橡胶共混体系用均匀分散剂使胶料中相态分散均匀，颗粒尺寸变小，改善了不同橡胶并用体系的均匀分散问题。
(3)橡胶共混体系用均匀分散剂的加入降低了炭黑聚集体的数量，减少了炭黑粒径的大小，利于炭黑均匀分散于胶料中，且其对胶料的均匀分散效果接近商用均匀分散剂。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：
将羟基脂肪酸0.5份，硬脂酸锌1份，白炭黑0份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，聚乙烯蜡WAX-420P0.3份，聚乙二醇2001份掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
均匀分散剂在橡胶共混体系中的应用：
将60份天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀分散剂1份混炼1.5min，再加入40份顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入2份硬脂酸SA、1.5份防老剂RD、4份氧化锌等混炼1min，再加入50份炭黑和5份环烷油4010混炼1.5min，排料停放冷却。在开炼机上分别加1.2促进剂DM和2份硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
混炼胶的能耗、排胶温度采用HAAKE Rheomix OS转矩流变仪测试，测试条件：转速50r/pm，温度90℃。
混炼胶的门尼粘度采用GB/T1232.1-2000，由MOONEY MV 2000型门尼粘度仪测定，测试条件：100℃预热1min，转子转动4min，松弛60s。
硫化胶力学性能拉伸强度采用GB/T528-1998，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
硫化胶力学性能撕裂强度采用GB/T529-1999，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
将制好的试样停放16小时后进行阿克隆磨耗测试，采用GB/T1689-1998，在GT-7012-A型阿克隆磨耗机上测试。
硫化胶的炭黑分散度采用GB6038，在EKT-2002MG型炭黑分散仪上测试。
经测试，混炼胶的能耗为352.2KJ、排胶温度分别为126℃，门尼粘度为30.4M，硫化胶力学性能拉伸强度为20.2Mpa，撕裂强度为41KN/m，阿克隆磨耗为0.508cm3，炭黑平均分散度(ASTM)为96.1。
实施例2：
将棕榈油脂肪酸1份，硬脂酸锌3份，白炭黑5份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，聚乙烯蜡WAX-420P0.3份，聚乙二醇4001份掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
均匀分散剂在橡胶共混体系中的应用：
将60份天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀-分散剂3份混炼1.5min，再加入40份顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入2份硬脂酸SA、1.5份防老剂RD、4份氧化锌等混炼1min，再加入50份炭黑和5份环烷油4010混炼1.5min，排料停放冷却。在开炼机上分别加1.2促进剂DM和2份硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
混炼胶的能耗、排胶温度采用HAAKE Rheomix OS转矩流变仪测试，测试条件：转速50r/pm，温度90℃。
混炼胶的门尼粘度采用GB/T1232.1-2000，由MOONEY MV 2000型门尼粘度仪测定，测试条件：100℃预热1min，转子转动4min，松弛60s。
硫化胶力学性能拉伸强度采用GB/T528-1998，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
硫化胶力学性能撕裂强度采用GB/T529-1999，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
将制好的试样停放16小时后进行阿克隆磨耗测试，采用GB/T1689-1998，在GT-7012-A型阿克隆磨耗机上测试。
硫化胶的炭黑分散度采用GB6038，在EKT-2002MG型炭黑分散仪上测试。
经测试，混炼胶的能耗为344.2KJ、排胶温度分别为118℃，门尼粘度为34.8M，硫化胶力学性能拉伸强度为19.8Mpa，撕裂强度为43KN/m，阿克隆磨耗为0.431cm3，炭黑平均分散度(ASTM)为97.3。
实施例3：
将棕榈油脂肪酸1.5份，硬脂酸锌3份，白炭黑10份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，聚乙烯蜡WAX-420P0.3份，聚乙二醇4001份掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
均匀分散剂在橡胶共混体系中的应用：
将60份天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀-分散剂5份混炼1.5min，再加入40份顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入2份硬脂酸SA、1.5份防老剂RD、4份氧化锌等混炼1min，再加入50份炭黑和5份环烷油4010混炼1.5min，排料停放冷却。在开炼机上分别加1.2促进剂DM和2份硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
混炼胶的能耗、排胶温度采用HAAKE Rheomix OS转矩流变仪测试，测试条件：转速50r/pm，温度90℃。
混炼胶的门尼粘度采用GB/T1232.1-2000，由MOONEY MV 2000型门尼粘度仪测定，测试条件：100℃预热1min，转子转动4min，松弛60s。
硫化胶力学性能拉伸强度采用GB/T528-1998，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
硫化胶力学性能撕裂强度采用GB/T529-1999，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
将制好的试样停放16小时后进行阿克隆磨耗测试，采用GB/T1689-1998，在GT-7012-A型阿克隆磨耗机上测试。
硫化胶的炭黑分散度采用GB6038，在EKT-2002MG型炭黑分散仪上测试。
经测试，混炼胶的能耗为336.2KJ、排胶温度分别为116℃，门尼粘度为29.8M，硫化胶力学性能拉伸强度为18.89Mpa，撕裂强度为44KN/m，阿克隆磨耗为0.417cm3，炭黑平均分散度(ASTM)为97.8。
实施例4：
将蓖麻油脂肪酸2.5份，硬脂酸锌5份，白炭黑10份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，氧化聚乙烯蜡AC-6290.3份，聚乙二醇4001份掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
均匀分散剂在橡胶共混体系中的应用：
将60份天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀-分散剂6份混炼1.5min，再加入40份顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入2份硬脂酸SA、1.5份防老剂RD、4份氧化锌等混炼1min，再加入50份炭黑和5份环烷油4010混炼1.5min，排料停放冷却。在开炼机上分别加1.2促进剂DM和2份硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
混炼胶的能耗、排胶温度采用HAAKE Rheomix OS转矩流变仪测试，测试条件：转速50r/pm，温度90℃。
混炼胶的门尼粘度采用GB/T1232.1-2000，由MOONEY MV 2000型门尼粘度仪测定，测试条件：100℃预热1min，转子转动4min，松弛60s。
硫化胶力学性能拉伸强度采用GB/T528-1998，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
硫化胶力学性能撕裂强度采用GB/T529-1999，在Zwick/Roell Zoo5型电子拉力测试机进行测试，拉伸速率为500mm/min，测试温度为25℃。
将制好的试样停放16小时后进行阿克隆磨耗测试，采用GB/T1689-1998，在GT-7012-A型阿克隆磨耗机上测试。
硫化胶的炭黑分散度采用GB6038，在EKT-2002MG型炭黑分散仪上测试。
经测试，混炼胶的能耗为332.2KJ、排胶温度分别为113℃，门尼粘度为29.3M，硫化胶力学性能拉伸强度为18.23Mpa，撕裂强度为42KN/m，阿克隆磨耗为0.473cm3，炭黑平均分散度(ASTM)为98.5。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂，其特征在于该均匀分散剂采用如下重量份数比原料制成：C12-C22脂肪酸0.5-2.5份，硬脂酸锌1-5份，白炭黑0-10份，沥青25份，C9石油树脂25份，辛基酚醛树脂20份，防护蜡0.3-2.0份，聚乙二醇1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂，其特征在于：所述C12-C22脂肪酸选自羟基脂肪酸、大豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、花生油脂肪酸和棕榈油脂肪酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂，其特征在于：所述的防护蜡为聚乙烯蜡WAX-420P或氧化聚乙烯蜡AC-629。
4.根据权利要求1所述的一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂，其特征在于：所述的聚乙二醇为聚乙二醇200或聚乙二醇400。
5.一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将脂肪酸、硬脂酸锌、白炭黑、沥青、C9、辛基酚醛树脂、防护蜡、聚乙二醇按比例掺混，然后于70℃下在HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中搅拌熔融混炼，转速60r/min，最后出料冷却即得橡胶共混体系用均匀分散剂。
6.一种用于橡胶共混体系的均匀分散剂的应用，其特征在于包括如下应用步骤：
(1)将下述原料按重量份数称重：天然橡胶60份，顺丁橡胶40份，氧化锌4份，环烷油40105份，硬脂酸SA 2份，促进剂DM1.2份，硫磺2份，防老剂RD1.5份，炭黑50份，均匀分散剂0-6份。
(2)将天然橡胶投入HAAKE Rheomix DS转矩流变仪中塑炼2min，然后加入均匀分散剂混炼1.5min，再加入顺丁橡胶塑炼1.5min，再加入硬脂酸SA、防老剂RD、氧化锌等混炼1min，再加入炭黑和环烷油混炼1.5min，排料停放冷却。
(3)在开炼机上分别加促进剂和硫磺，薄通打三角包数次，停放24小时后，在平板硫化机上硫化成型，硫化温度150℃，硫化时间由硫化曲线确定。
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