CN107641229B - 一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明中提供的一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：将丁苯橡胶和顺丁橡胶置于密炼机内进行密炼，依次加入白炭黑、单宁酸、氧化锌和硬脂酸，混炼均匀后排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入促进剂、硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放备用。本方法制备的单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶具有副反应少、生产成本低和硫化胶力学性能好等诸多优点。

Description

一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶制备方法，具体涉及一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法。

背景技术

白炭黑是橡胶行业中使用的一种重要的补强填料，常用在浅色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要；相对于炭黑，白炭黑具有更低的滚动阻力、更强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑，以获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。但是同炭黑相比，白炭黑的加工性能较差，这个缺点严重的限制了其在橡胶行业中的应用。现有技术中通常使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性，从而提高其与橡胶间的亲和性，提高其在橡胶基体中的分散性，以改善胶料的加工性能，同时提高胶料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度以及耐磨性。但是现有技术中使用的硅烷偶联剂，对湿度比较敏感，与白炭黑间的硅烷化反应程度主要依赖于反应温度，即混炼温度或混炼时排胶温度，副反应产生乙醇等气体导致硫化橡胶产生针孔，对橡胶与金属骨架材料的黏合产生不利影响，从而对硫化橡胶的质量产生不良影响。因此，寻找一种新型的白炭黑改性剂，对于降低副反应，提高白炭黑改性效果，提高硫化橡胶的产品质量具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，该方法通过如下的技术方案来实现：

一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

(1)将丁苯橡胶和顺丁橡胶置于密炼机内进行密炼，依次加入白炭黑、单宁酸、氧化锌和硬脂酸，混炼均匀后排料，冷却备用；

(2)将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入促进剂、硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放备用。

优选的，所述步骤(1)中，丁苯橡胶和顺丁橡胶的密炼时间为2-5分钟。

优选的，所述步骤(1)中排料温度控制为80-100℃。

优选的，所述丁苯橡胶为75质量份、顺定橡胶为25质量份、白炭黑为40质量份、单宁酸为0.5-3质量份。

优选的，所述丁苯橡胶为SBR1502；顺丁橡胶为BR9000。

本发明中提供的采用单宁酸代替传统的硅烷偶联剂对白炭黑进行改性，单宁酸为植物多酚提取物，来源丰富，且单宁酸容易白炭黑表面的基团形成氢键，从而改善白炭黑在橡胶中的分散，形成以单宁酸网络为基础，附着与其上的白炭黑为补强点的特殊补强结构，这种特殊的补强结构特别适用于丁苯橡胶材料的补强；同时，单宁酸属于典型的葡萄糖棓酰基化合物，其多酚基的结构赋予了它一系列独特的化学特性和物理活性，如能与多种金属离子发生络合和静电作用；具有还原性和捕捉自由基的活性；具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等。单宁酸的多个邻位酚羟基结构，可以作为一种多羟基配体与金属离子发生络合反应，两个相邻的酚羟基能以氧负离子的形式与金属离子形成稳定的五元环螯合物，邻苯三酚结构中的第三个酚羟基虽然没有参与络合，但可以促进另外两个酚羟基的离解，从而促进络合物的形成及稳定，因此在橡胶硫化过程中，单宁酸将会与硫化体系中的Zn离子产生络合作用与橡胶接枝共聚，缩短了胶料的硫化诱导期，起硫时间缩短；同时在混炼过程中，白炭黑表面的羟基与单宁酸的酚羟基通过氢键的作用，降低了白炭黑的表面极性，使其在橡胶基体中的聚集程度降低，分散程度改善，最终形成白炭黑-单宁酸-橡胶界面，一方面提高了橡胶基体与白炭黑填料间的界面结合强度，使改性后SBR/BR硫化橡胶的拉伸强度、拉断伸长率及撕裂强度明显增加，另一方面改善了白炭黑在橡胶基体中的分散性，混炼橡胶及硫化橡胶的Payne效应降低。同时单宁酸的酚类结构是优良的氢给予体，对氧负离子和羟基自由基自由基有明显的抑制作用，因而热空气老化后SBR/BR硫化橡胶的拉伸强度变化率明显减小。

本发明所采用的制备方法中，将单宁酸和白炭黑在橡胶密炼过程中同时加入，在剪切力和热作用下，单宁酸对白炭黑进行改性的同时在橡胶基体中进行分散，有效提高填料的分散效果；有效解决单宁酸与白炭黑反应形成的以单宁酸网络为基础的大补强基团分散效率低的问题，从而形成一种在橡胶基质中扩散均匀的补强结构；同时保留较多的表面活性基团，更好的提高橡胶硫化效果。

附图说明

图1为实施例中各混炼胶的Payne效应图；

图2为实施例中各硫化胶的Payne效应图；

图3为实施例中各硫化胶的tanδ数据图；

图4为实施例中各硫化胶断面的电子显微镜照片。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但是本发明的范围不受这些实施例的限制。

对比例

本对比例提供了一种白炭黑补强丁苯橡胶，包括如下的步骤：

将75重量份的SBR1502和25重量份的顺丁橡胶置于密炼机内密炼3分钟后，依次加入40重量份的白炭黑、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸；混炼均匀后90℃排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入2重量份的促进剂CZ、0.5重量份的DPG、2重量份的硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放后硫化检测硫化胶性能。

实施例1

本实施例提供了一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

将75重量份的SBR1502和25重量份的顺丁橡胶置于密炼机内密炼3分钟后，依次加入40重量份的白炭黑、0.5重量份的单宁酸、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸；混炼均匀后90℃排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入2重量份的促进剂CZ、0.5重量份的DPG、2重量份的硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放后硫化检测硫化胶性能。

实施例2

本实施例提供了一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

将75重量份的SBR1502和25重量份的顺丁橡胶置于密炼机内密炼3分钟后，依次加入40重量份的白炭黑、1重量份的单宁酸、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸；混炼均匀后90℃排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入2重量份的促进剂CZ、0.5重量份的DPG、2重量份的硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放后硫化检测硫化胶性能。

实施例3

本实施例提供了一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

将75重量份的SBR1502和25重量份的顺丁橡胶置于密炼机内密炼3分钟后，依次加入40重量份的白炭黑、1.5重量份的单宁酸、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸；混炼均匀后90℃排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入2重量份的促进剂CZ、0.5重量份的DPG、2重量份的硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放后硫化检测硫化胶性能。

实施例4

本实施例提供了一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

将75重量份的SBR1502和25重量份的顺丁橡胶置于密炼机内密炼3分钟后，依次加入40重量份的白炭黑、2重量份的单宁酸、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸；混炼均匀后90℃排料，冷却备用；将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入2重量份的促进剂CZ、0.5重量份的DPG、2重量份的硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放后硫化检测硫化胶性能。

表1丁苯橡胶硫化特性

表2丁苯橡胶物理机械特性

表3老化后物理机械性能(100℃×48h):

本实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，包括如下的步骤：

(1)将丁苯橡胶和顺丁橡胶置于密炼机内进行密炼，依次加入白炭黑、单宁酸、氧化锌和硬脂酸，混炼均匀后排料，冷却备用；所述丁苯橡胶为75质量份、顺丁橡胶为25质量份、白炭黑为40质量份、单宁酸为0.5-3质量份；

(2)将第一步制得的胶料投入开炼机，完全包辊后加入促进剂、硫黄，吃料完全后割刀，薄通，下片，停放备用。

2.根据权利要求1所述的单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，丁苯橡胶和顺丁橡胶的密炼时间为2-5分钟。

3.根据权利要求1所述的单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中排料温度控制为80-100℃。

4.根据权利要求1所述的单宁酸改性白炭黑补强丁苯橡胶的制备方法，其特征在于：所述丁苯橡胶为SBR1502；顺丁橡胶为BR9000。

Images