CN105399986B - 橡胶加工助剂用组合物以及橡胶加工助剂以及它们在橡胶加工中的应用和橡胶加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了橡胶加工助剂用组合物以及橡胶加工助剂以及它们在橡胶加工中的应用和橡胶加工方法，该橡胶加工助剂用组合物含有R1CONH2表示的长链脂肪酰胺、R2COOM表示的长链脂肪酸盐和聚乙烯蜡，其中R1和R2各自独立地为碳原子数为8‑25的直链或支链烷基，M为碱金属或碱土金属阳离子；该橡胶加工助剂含有所述橡胶加工助剂用组合物；该橡胶加工方法包括将基础橡胶在所述橡胶加工助剂存在下进行混炼，得到混炼胶坯，再将该混炼胶坯进行硫化。将该橡胶加工助剂应用到橡胶加工中，能够在保证橡胶的拉伸强度的同时，显著改善所述橡胶的加工性能(如包辊性、成形性和脱模性)。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶加工助剂用组合物以及橡胶加工助剂以及它们在橡胶加工中的应用和橡胶加工方法。
背景技术
近十年来，橡胶加工助剂的应用被认为是高性能弹性开发过程中橡胶配合技术的进步，加工助剂的加入是成功混炼的关键。在胶料中加入少量的加工助剂，可以大大地改善胶料的加工性能。如改善辊筒加工性能，改善压延性，改善成型性，提高脱模性，提高填料的分散性，进而提高硫化胶的物理机械性能，半成品的尺寸稳定性、表面光滑性。
CN102850714A公开了一种橡胶加工助剂，该橡胶加工助剂是采用不饱和脂肪酸(C5石油树脂、硬质酸类)与多元醇(聚乙二醇)通过酯化反应生成。该橡胶加工助剂具有生产能耗低，废水、废气及碳排放量少的优点。然而，该橡胶加工助剂的生产需要进行酯化反应，且要严格控制酯化度，导致生产过程复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的橡胶加工助剂生产过程复杂的缺点，提供一种橡胶加工助剂用组合物以及橡胶加工助剂以及它们在橡胶加工中的应用和橡胶加工方法。将该橡胶加工助剂应用到橡胶加工过程中，可以有效地改善橡胶的加工效果，且该橡胶加工助剂生产工艺简单。
本发明提供了一种橡胶加工助剂用组合物，其特征在于，所述橡胶加工助剂用组合物含有R1CONH2表示的长链脂肪酰胺、R2COOM表示的长链脂肪酸盐和聚乙烯蜡，其中R1和R2各自独立地为碳原子数为8-25的直链或支链烷基，M为碱金属或碱土金属阳离子。
进一步地，本发明还提供了一种橡胶加工助剂，该橡胶加工助剂含有橡胶载体和上述橡胶加工助剂用组合物，且相对于100重量份的橡胶载体，所述橡胶加工助剂用组合物的含量为50-80重量份。
更进一步地，本发明还提供了一种橡胶加工方法，该方法包括将基础橡胶在橡胶加工助剂存在下进行混炼，得到混炼胶坯，将该混炼胶坯进行硫化，其特征在于，所述橡胶加工助剂为上述橡胶加工助剂。
本发明提供的橡胶加工助剂生产工艺简单，且使用本发明提供的橡胶加工助剂进行橡胶加工，能够在保证橡胶的硫化特性和拉伸强度的同时，显著改善所述橡胶的加工性能(如包辊性、成形性和脱模性)。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种橡胶加工助剂用组合物，所述橡胶加工助剂用组合物含有R1CONH2表示的长链脂肪酰胺、R2COOM表示的长链脂肪酸盐和聚乙烯蜡，其中R1和R2各自独立地为碳原子数为8-25的直链或支链烷基，优选地，R1和R2各自独立地为碳原子数为12-18的直链烷基；M为碱金属或碱土金属阳离子。
本发明中，碳原子数为8-25的直链或支链烷基的实例可以包括但不限于：正辛基及其异构体形式、正癸基及其异构体形式、正十一烷基及其异构体形式、正十二烷基及其异构体形式、正十五烷基及其异构体形式、正十六烷基及其异构体形式、正十八烷基及其异构体形式、正十九烷基及其异构体形式、正二十二烷基及其异构体形式、正二十四烷基及其异构体形式、正二十五烷基及其异构体形式。
本发明中，所述碱金属或碱土金属阳离子M的实例可以包括但不限于：钠离子(Na+)、钾离子(K+)、铷离子(Rb+)、铍离子(Be2+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)和钡离子(Ba2+)。
本发明中，所述长链脂肪酰胺具体可以为硬脂酰胺、棕榈酰胺、肉豆蔻酰胺和月桂酰胺中的一种或多种。从经济角度和更好的改善所述橡胶的加工性能的角度考虑，优选所述长链脂肪酰胺为硬脂酰胺。
本发明中，所述长链脂肪酸盐具体可以为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸钾、棕榈酸钙、棕榈酸钾、棕榈酸钠、肉豆蔻酸镁、肉豆蔻酸钠、月桂酸钙、月桂酸钠和月桂酸铷中的一种或多种。从经济角度和更好的改善所述橡胶的加工性能的角度考虑，所述长链脂肪酸盐优选为硬脂酸钙。
本发明中，所述聚乙烯蜡可以是各种规格的能够用于橡胶加工中的聚乙烯蜡，优选情况下，所述聚乙烯蜡的软化点为100-110℃。本发明中，软化点按照GB/T 8802-2001进行测试。
根据本发明，所述橡胶加工助剂用组合物的各组分的含量可以在较大的范围内进行选择，优选地，相对于100重量份的聚乙烯蜡，所述长链脂肪酰胺的含量可以为5-30重量份，所述长链脂肪酸盐的含量可以为20-140重量份；更优选地，相对于100重量份的聚乙烯蜡，所述长链脂肪酰胺的含量为8-25重量份，所述长链脂肪酸盐的含量为50-125重量份。
此外，本发明还提供了一种橡胶加工助剂，该橡胶加工助剂含有橡胶载体和所述的橡胶加工助剂用组合物，所述橡胶加工助剂的各组分的含量可以在较大的范围内进行选择，优选地，相对于100重量份的橡胶载体，所述橡胶加工助剂用组合物的含量为50-80重量份；更优选地，相对于100重量份的橡胶载体，所述橡胶加工助剂用组合物的含量为65-75重量份。
根据本发明，所述橡胶载体可以为本领域常规使用的橡胶载体，可以选自天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶中的一种或多种。
本发明提供的橡胶加工助剂用组合物和橡胶加工助剂的制备方法比较简单，只需将各组分混合均匀即可。
此外，本发明还提供了一种橡胶加工方法，该方法包括将基础橡胶在橡胶加工助剂存在下进行混炼，得到混炼胶坯，将该混炼胶坯进行硫化，其特征在于，所述橡胶加工助剂为上述橡胶加工助剂。
优选地，相对于100重量份的基础橡胶，所述橡胶加工助剂的用量为0.5-5重量份。
本发明提供的橡胶加工方法相对于现有的橡胶加工方法的主要改进在于使用本发明提供的上述橡胶加工助剂，因此所述混炼和硫化的具体工艺条件和操作均可参照现有技术进行。例如，具体地，所述橡胶加工方法可以包括，首先将基础橡胶与本发明的橡胶加工助剂、炭黑和活性剂加入到密炼机中进行混合，混合的时间可以为5-20分钟，温度可以为50-70℃，然后将硫化剂加入到以上混合物中，之后转移到开炼机中进行混炼，混炼的时间可以为5-20分钟，温度可以为35-55℃，得到混炼胶坯，随后将得到的混炼胶坯进行平板硫化，平板硫化的温度可以为150-180℃，平板硫化的时间可以为10-30分钟，从而得到硫化橡胶。
本发明中，所述基础橡胶可以为本领域常规的各种需要进行硫化加工的橡胶，可以包括但不限于：天然橡胶和/或合成橡胶，所述合成橡胶可以包括但不限于：丁二烯橡胶和/或丁苯橡胶。
所述炭黑可以为现有的各种能够用作橡胶添加剂的炭黑，可以包括但不限制于：炭黑N550、N774和N330，所述炭黑的含量可以在较大的范围内进行选择；具体地，相对于100重量份的基础橡胶，所述炭黑的含量可以为10-70重量份。
所述活性剂的种类和用量也为本领域技术人员所公知，所述活性剂可以为氧化锌和/或硬脂酸；具体地，相对于100重量份的天然橡胶与合成橡胶，所述活性剂的含量可以为2-10重量份。
所述硫化剂的种类和用量为本领域技术人员所公知，例如，所述硫化剂可以选自不溶性硫磺、二硫代吗啡啉和四硫化二吗啡啉中的一种或几种；对于其用量，具体地，相对于100重量份的基础橡胶，所述硫化剂的含量可以为1-5重量份。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1-6用于说明本发明的橡胶加工助剂及其制备方法。
制备例1
在室温(25℃)下，将5重量份硬酯酰胺、50重量份硬脂酸钙、50重量份聚乙烯蜡(软化点为100℃)和162重量份的天然橡胶混合均匀，得到橡胶加工助剂X1。
制备例2
在室温(25℃)下，将10重量份硬酯酰胺、30重量份硬脂酸钙、60重量份聚乙烯蜡(软化点为105℃)和133重量份的天然橡胶混合均匀，得到橡胶加工助剂X2。
制备例3
在室温(25℃)下，将8重量份硬酯酰胺、50重量份硬脂酸钙、40重量份聚乙烯蜡(软化点为110℃)和140重量份的天然橡胶混合均匀，得到橡胶加工助剂X3。
制备例4
按照制备例3的方法制备橡胶加工助剂，不同的是，硬酯酰胺的用量为11重量份，得到橡胶加工助剂X4。
制备例5
按照制备例3的方法制备橡胶加工助剂，不同的是，硬脂酸钙由相同重量的棕榈酸钙代替，得到橡胶加工助剂X5。
制备例6
按照制备例3的方法制备橡胶加工助剂，不同的是，聚乙烯蜡的软化点为120℃，得到橡胶加工助剂X6。
实施例1-6用于说明本发明提供的橡胶及其加工方法。
实施例1
将80重量份的天然橡胶(泰国3号烟胶)、20重量份的丁苯橡胶(中国石化燕山石化，SSBR2506)、16重量份的炭黑N550(上海卡博特)、5重量份的氧化锌(柳州锌品有限公司)和2重量份的橡胶加工助剂X1加入到密炼机中，在55℃条件下混合10分钟；然后将1.5重量份不溶性硫磺(广州金昌盛科技有限公司，S-80)加入到以上混合物中并转移至开炼机中进行混炼，混炼温度为40℃，时间为10分钟，然后将得到的混合物取出，制得混炼胶坯M1；然后在165℃条件下，在50T平板硫化机(成都航发液压工程有限公司)中进行平板硫化，硫化时间为15分钟，得到厚度为2毫米的硫化橡胶S1。
实施例2-3
按照实施例1的方法制备橡胶，不同的是，所述橡胶加工助剂分别由0.5重量份的X2和5重量份的X3代替，得到混炼胶坯M2-M3，硫化后得到厚度均为2毫米的硫化橡胶S2-S3。
实施例4-6
按照实施例3的方法制备橡胶，不同的是，所述橡胶加工助剂各自由5重量份的X4、X5和X6代替，得到混炼胶坯M4-M6，硫化后得到厚度均为2毫米的硫化橡胶S4-S6。
对比例1
该对比例1用于说明参比橡胶的加工方法。
按照实施例1的方法加工橡胶，不同的是，所述橡胶加工中不加入橡胶加工助剂，得到混炼胶坯N1，硫化后得到厚度均为2毫米的硫化橡胶DS1。
测试例1-6
将实施例1-6得到的混炼胶坯M1-M6进行包辊性评价、成型性评价和硫化特性测试；得到的硫化橡胶S1-S6进行拉伸性能测试，测试结果如表1。
(1)包辊性评价
采用国产XK-160A型开炼机进行，设定辊温：40℃，辊距：1mm，考察混炼胶坯的包辊性，结果如表1所示。
(2)成型性评价
按照GB/T8656规定在XK-160A上进行混炼；在平板硫化机XLB-D400*400*2中进行成型，条件为：60℃，半压(5MPa)10分钟，全压(10MPa)10分钟，冷压(10MPa)10分钟。然后观察胶片的表面光滑度，以及脱模性的好坏，结果如表1所示。
(3)硫化特性测试
采用GT-M2000A无转子硫化仪(高铁检测仪器有限公司)，硫化温度145℃，振动角度±1°，振动频率1.66Hz，气压0.46Mpa，样品体积5cm3，测试混炼胶坯的硫化特性，结果如表1所示。
(4)拉伸性能测试
按照GB/T528-92中规定的1型哑铃状裁刀将硫化橡胶S1-S6裁成哑铃状标准片，在测试温度为25℃，牵引速度为500毫米/分钟的条件下，测试硫化橡胶的扯断强度和扯断伸长率，结果如表1所示。
对比测试例1
按照测试例1-6的方法对混炼胶坯N1进行包辊性评价、成型性评价和硫化特性测试；得到的硫化橡胶DS1进行拉伸性能测试。所得结果如表1所示。
表1
表1的结果可以看出，采用本发明提供的橡胶加工助剂，在保证橡胶的硫化特性和拉伸强度的同时，能够显著改善所述橡胶的加工性能(如改善混炼胶坯的包辊性、成型性和脱模性)。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种橡胶加工助剂用组合物，其特征在于，所述橡胶加工助剂用组合物含有R1CONH2表示的长链脂肪酰胺、R2COOM表示的长链脂肪酸盐和聚乙烯蜡，其中R1和R2各自独立地为碳原子数为8-25的直链或支链烷基，M为碱金属或碱土金属阳离子；
其中，相对于100重量份的聚乙烯蜡，所述长链脂肪酰胺的含量为5-30重量份，所述长链脂肪酸盐的含量为20-140重量份；
其中，所述聚乙烯蜡的软化点为100-110℃。
2.根据权利要求1所述的橡胶加工助剂用组合物，相对于100重量份的聚乙烯蜡，所述长链脂肪酰胺的含量为8-25重量份，所述长链脂肪酸盐的含量为50-125重量份。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶加工助剂用组合物，其中，所述长链脂肪酰胺为硬脂酰胺、棕榈酰胺、肉豆蔻酰胺和月桂酰胺中的一种或多种；所述长链脂肪酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸钾、棕榈酸钙、棕榈酸钾、棕榈酸钠、肉豆蔻酸镁、肉豆蔻酸钠、月桂酸钙、月桂酸钠和月桂酸铷中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的橡胶加工助剂用组合物，其中，所述长链脂肪酰胺为硬脂酰胺，所述长链脂肪酸盐为硬脂酸钙。
5.一种橡胶加工助剂，该橡胶加工助剂含有橡胶载体和权利要求1-4中任意一项所述的橡胶加工助剂用组合物，相对于100重量份的橡胶载体，所述橡胶加工助剂用组合物的含量为50-80重量份。
6.根据权利要求5所述的橡胶加工助剂，相对于100重量份的橡胶载体，所述橡胶加工助剂用组合物的含量为65-75重量份。
7.根据权利要求5或6所述的橡胶加工助剂，其中，所述橡胶载体为选自天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和异戊橡胶中的一种或多种。
8.权利要求1-4中任意一项所述的橡胶加工助剂用组合物或权利要求5-7中任意一项所述的橡胶加工助剂在橡胶加工中的应用。
9.一种橡胶加工方法，该方法包括将基础橡胶在橡胶加工助剂存在下进行混炼，得到混炼胶坯，将该混炼胶坯进行硫化，其特征在于，所述橡胶加工助剂为权利要求5-7中任意一项所述的橡胶加工助剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，相对于100重量份的基础橡胶，所述橡胶加工助剂的用量为0.5-5重量份。
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