CN106589477B - 橡胶加工助剂组合物、橡胶母粒及其制备方法和橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了橡胶加工助剂组合物、橡胶母粒及其制备方法和橡胶及其制备方法。该橡胶加工助剂组合物含有柠檬酸酯、硬脂酸盐和微晶蜡。应用本发明提供的橡胶加工助剂组合物，可以不影响胶坯的硫化特性和制得的橡胶的机械性能的情况下，改善橡胶的加工性。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶加工助剂组合物，一种含有该组合物的橡胶母粒及其制备方法，和一种含有该橡胶母粒的橡胶及其制备方法。
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，该发明提供的橡胶加工助剂，是由C5石油树脂、硬质酸类和聚乙二醇通过酯化反应生成。该生产过程中能耗低，减少废水、废气及碳排放，属于无锌多功能助剂。但是该加工助剂需要进行酯化反应，且要严格控制酯化度，其生产过程复杂。
发明内容
本发明的目的是为了改善橡胶的加工性能，提供了一种具有优异加工效果的橡胶加工助剂组合物、含有该组合物的橡胶母粒及其制备方法，以及含有该橡胶母粒的橡胶及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种橡胶加工助剂组合物，其中，该组合物含有硬脂酸盐、微晶蜡和式(1)表示的柠檬酸酯，
本发明还提供了一种橡胶母粒，其中，该橡胶母粒含有橡胶载体和本发明提供的橡胶加工助剂组合物，相对于100重量份的橡胶载体，橡胶加工助剂组合物的用量为40-80重量份，优选为60-70重量份。
本发明还提供了一种橡胶母粒的制备方法，该方法包括将40-80重量份的本发明提供的橡胶加工助剂组合物与100重量份的橡胶载体进行混合均匀，所述混合的温度为100-140℃，混合的时间为20-50分钟。
本发明还提供了一种橡胶，其中，所述橡胶含有橡胶基材和本发明提供的橡胶母粒，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-5重量份，优选为1-2.5重量份。
本发明还提供了一种橡胶的制备方法，该方法包括将本发明提供的橡胶母粒与100重量份的橡胶基材进行混合并硫化。
本发明的发明人发现，结合使用柠檬酸酯、硬脂酸盐和微晶蜡组成橡胶加工助剂，应用于橡胶中，可以在保证混炼胶硫化特性及硫化胶的拉伸强度变化不大的同时，能够显著改善橡胶的加工性能，且脱模性好。
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。
本发明提供了一种橡胶加工助剂组合物，其中，该组合物含有硬脂酸盐、微晶蜡和式(1)表示的柠檬酸酯，
(1)，其中R1、R2、R3为相同或不同的C1-C10的链烷基。
优选式(1)中R1、R2、R3为相同或不同的C3-C7的链烷基，更优选R1、R2、R3为相同的C4-C6的直链烷基。具体地，柠檬酸酯可以优选为柠檬酸三丁酯、柠檬酸三戊酯和柠檬酸三己酯中的至少一种，更优选为柠檬酸三丁酯。
优选地，硬脂酸盐可以为硬脂酸锌、硬脂酸钠、和硬脂酸镁中至少一种，优选为硬脂酸锌。
优选地，微晶蜡为含有C30-C50的环烷烃、正构烷烃、异构烷烃的混合物。
本发明提供含有柠檬酸酯、硬脂酸盐和微晶蜡的橡胶加工助剂组合物，三种组分能够起到良好的协同作用，在橡胶的加工过程中可以提供橡胶较好的加工性能。尤其是，本发明提供含有柠檬酸三丁酯、硬脂酸锌和微晶蜡的橡胶加工助剂组合物时，组分间有更好的协同作用，提供更好的橡胶加工性能。
根据本发明，所述橡胶加工助剂组合物中各种组分的含量可以不特别限定，优选情况下，以100重量份的微晶蜡为基准，柠檬酸酯的含量为57-334重量份。
优选情况下，以100重量份的微晶蜡为基准，硬脂酸盐的含量为85-400重量份。
本发明还提供了一种橡胶母粒，其中，该橡胶母粒含有橡胶载体和本发明提供的橡胶加工助剂组合物，相对于100重量份的橡胶载体，橡胶加工助剂组合物的用量为40-80重量份。
优选地，相对于100重量份的橡胶载体，橡胶加工助剂组合物的用量为60-70重量份。
根据本发明，所述橡胶载体可以为天然橡胶和各种合成橡胶，优选情况下，所述橡胶载体可以为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
本发明还提供了一种橡胶母粒的制备方法，该方法包括将40-80重量份的本发明提供的橡胶加工助剂组合物与100重量份的橡胶载体进行混合均匀，所述混合的温度为100-140℃，混合的时间为20-50分钟。
优选地可以加入60-70重量份的橡胶加工助剂组合物。
本发明中所述混合的实现方法可以是机械共混法，也可以是溶液共混法，但不受此限制。
本发明还提供了一种橡胶，其中，所述橡胶含有橡胶基材和本发明提供的橡胶母粒，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-5重量份。
优选地，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-2.5重量份。
本发明还提供了一种橡胶的制备方法，该方法包括将本发明提供的橡胶母粒与100重量份的橡胶基材进行混合并硫化。
优选地，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-2.5重量份。
本发明中，所述橡胶基材为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
本发明中，所述橡胶基材中的至少一种与所述橡胶母粒含有的橡胶载体相同，所述橡胶载体为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
所述橡胶的制备方法可以为本领域技术人员所公知，例如，可以为将橡胶基材、本发明的橡胶母粒、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15-30分钟，温度可以为40-70℃；然后将硫化剂加入到混合后的产物中，在开炼机中进行混合，混合的时间可以为20-30分钟，温度可以为45-55℃；随后将得到的产物进行平板硫化，平板硫化的温度可以为150-170℃，平板硫化的时间可以为20-30分钟，从而得到橡胶。
根据本发明，除上述本发明提供的橡胶母粒，相对于100重量份的橡胶基材，炭黑的含量例如可以为10-70重量份，优选为30-50重量份，所述炭黑可以为现有的各种能够用作橡胶添加剂的炭黑，例如可以为炭黑N550、N774或N330；所述硫化剂的含量可以为1-5重量份，优选为1-2.5重量份；所述硫化剂的种类为本领域技术人员所公知，例如，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；所述活性剂的含量可以为2-10重量份，优选为4-8重量份，所述活性剂的种类也为本领域技术人员所公知，例如，可以为氧化锌和/或硬脂酸。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例和对比例中，柠檬酸三丁酯购自吴江市鑫恒精细化工有限公司；硬脂酸锌购自天津市百世化工有限公司；微晶蜡：牌号90号，其中异构烷烃的含量为85重量％，环烷烃的含量为6重量％，正构烷烃的含量为9重量％，购自济宁华凯树脂有限公司
制备实施例1
该制备实施例用于说明本发明的橡胶母粒及其制备。
将50g的柠檬酸三丁酯、45g的硬脂酸锌、15g的微晶蜡、157g的天然橡胶(上海正上化工科技有限公司提供)在120℃下混合50分钟，混合均匀后得到橡胶母粒X1。
制备实施例2
该制备实施例用于说明本发明的橡胶母粒及其制备。
将20g的柠檬酸三戊酯、60g的硬脂酸镁20g的微晶蜡、167g的天然橡胶在140℃下混合20分钟，混合均匀后得到橡胶母粒X2。
制备实施例3
该制备实施例用于说明本发明的橡胶母粒及其制备。
将35g的柠檬酸三丁酯、30g的硬脂酸锌、35g的微晶蜡、160g的天然橡胶在100℃下混合35分钟，混合均匀后得到橡胶母粒X3。
制备对比例1
该制备对比例用于说明本发明的橡胶母粒及其制备。
将35g的柠檬酸三丁酯、30g的硬脂酸锌、160g的天然橡胶在120℃下混合50分钟，混合均匀后得到橡胶母粒X4。
制备对比例2
该制备对比例用于说明本发明的橡胶母粒及其制备。
将35g的硬脂酸、30g的硬脂酸锌、35g的石蜡油、160g的天然橡胶在120℃下混合50分钟，混合均匀后得到橡胶母粒X5。
实施例1
实施例1用于说明本发明提供的橡胶的制备。
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重量份的橡胶母粒X1加入到密炼机中，在55℃条件下混合15分钟，然后转移至开炼机中并加入1.5重量份不溶性硫磺(广州金昌盛科技有限公司，S-80)，在50℃条件下混合20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25分钟，得到厚度为2毫米的橡胶S1。
实施例2-3
实施例2-3用于说明本发明提供的橡胶的制备。
按照实施例1的方法制备橡胶，不同的是，橡胶母粒X1分别由橡胶母粒X2-X3代替，得到混炼胶坯M2-M3，硫化后得到厚度均为2毫米的橡胶S2-S3。
对比例1
该对比例用于说明参比橡胶的制备。
按照实施例1的方法制备橡胶，不同的是，所述橡胶中不加入橡胶母粒X1，得到混炼胶坯N1，硫化后得到厚度均为2毫米的橡胶DS1。
对比例2
按照实施例1的方法制备橡胶，不同的是，所述橡胶中加入橡胶母X4得到混炼胶坯N2，硫化后得到厚度均为2毫米的橡胶DS2。
对比例3
按照实施例1的方法制备橡胶，不同的是，所述橡胶中加入橡胶母粒X5得到混炼胶坯N3，硫化后得到厚度均为2毫米的橡胶DS3。
测试例1-3
将实施例1-3得到混炼胶坯M1-M3进行包辊性评价、成型性评价、硫化性能测试的评价：
(1)包辊性评价
采用开炼机(XK-160A型)，设定辊温：40℃，辊距：1mm。观察橡胶加工过程，评价橡胶的包辊性，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；再在平板硫化机(XLB-D400*400*2)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洁度，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，测试硫化特性，结果如表1所示。
将硫化橡胶S1-S3进行拉伸性能测试：
(4)拉伸性能测试：
按照GB/T528-92中规定，用1型哑铃状裁刀将橡胶S1-S3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，测试拉伸强度和扯断伸长率，结果如表1所示。
测试例4-6
按照测试例1的方法，进行混炼胶坯N1-N3的包辊性评价、成型性评价、硫化性能测试的评价；进行橡胶DS1-DS3的拉伸性能测试。结果如表1所示。
表1
从以上结果可以看出，采用本发明提供的橡胶加工助剂组合物，可以显著改善橡胶的加工性，包辊性良好，混炼胶的模压制品脱模性好，表面光滑度高；同时，橡胶加工助剂组合物的添加对混炼胶坯的硫化特性和制备的橡胶的物理机械性能影响不大。
Claims (13)
1.一种橡胶加工助剂组合物，其特征在于，该组合物含有硬脂酸盐、微晶蜡和式(1)表示的柠檬酸酯，
其中，以100重量份的微晶蜡为基准，柠檬酸酯的含量为57-333重量份，硬脂酸盐的含量为85-300重量份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述微晶蜡为含有C30-C50的环烷烃、正构烷烃、异构烷烃的混合物。
3.一种橡胶母粒，其特征在于，该橡胶母粒含有橡胶载体和权利要求1或2所述的橡胶加工助剂组合物，相对于100重量份的橡胶载体，橡胶加工助剂组合物的用量为40-80重量份。
4.根据权利要求3所述的橡胶母粒，其中，相对于100重量份的橡胶载体，橡胶加工助剂组合物的用量为60-70重量份。
5.根据权利要求3或4所述的橡胶母粒，其中，所述橡胶载体为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
6.一种橡胶母粒的制备方法，该方法包括将40-80重量份的权利要求1或2所述的橡胶加工助剂组合物与100重量份的橡胶载体进行混合均匀，所述混合的温度为100-140℃，混合的时间为20-50分钟。
7.一种橡胶，其特征在于，所述橡胶含有橡胶基材和权利要求3-5中任意一项所述的橡胶母粒，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-5重量份。
8.根据权利要求7所述的橡胶，其中，相对于100重量份的橡胶基材，所述橡胶母粒的含量为1-2.5重量份。
9.根据权利要求7或8所述的橡胶，其中，所述橡胶基材为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
10.根据权利要求7或8所述的橡胶，其中，所述橡胶基材中的至少一种与所述橡胶母粒含有的橡胶载体相同，所述橡胶载体为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
11.一种橡胶的制备方法，该方法包括将1-5重量份的权利要求3-5中任意一项所述的橡胶母粒与100重量份的橡胶基材进行混合并硫化。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述橡胶基材为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述橡胶基材中的至少一种与所述橡胶母粒含有的橡胶载体相同，所述橡胶载体为天然橡胶和/或丁苯橡胶。
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