CN108841054B - 一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 - Google Patents
一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108841054B CN108841054B CN201810379381.7A CN201810379381A CN108841054B CN 108841054 B CN108841054 B CN 108841054B CN 201810379381 A CN201810379381 A CN 201810379381A CN 108841054 B CN108841054 B CN 108841054B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- nitrile rubber
- rubber
- parts
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 title claims abstract description 74
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 53
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 claims description 17
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KEQFTVQCIQJIQW-UHFFFAOYSA-N N-Phenyl-2-naphthylamine Chemical compound C=1C=C2C=CC=CC2=CC=1NC1=CC=CC=C1 KEQFTVQCIQJIQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 5
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 5
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 4
- VETPHHXZEJAYOB-UHFFFAOYSA-N 1-n,4-n-dinaphthalen-2-ylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(NC=3C=CC(NC=4C=C5C=CC=CC5=CC=4)=CC=3)=CC=C21 VETPHHXZEJAYOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine Chemical compound C1=CC(NC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical compound C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006231 channel black Substances 0.000 claims description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- STSDHUBQQWBRBH-UHFFFAOYSA-N n-cyclohexyl-1,3-benzothiazole-2-sulfonamide Chemical group N=1C2=CC=CC=C2SC=1S(=O)(=O)NC1CCCCC1 STSDHUBQQWBRBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N propane-1,2,3-triol;hydrate Chemical compound O.OCC(O)CO CMDGQTVYVAKDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N acrylaldehyde Natural products C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 6
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)cyclohexanamine Chemical compound C1CCCCC1NSC1=NC2=CC=CC=C2S1 DEQZTKGFXNUBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OHXRBVNKFNRUEE-UHFFFAOYSA-M [OH-].[Na+].O.OCC(O)CO Chemical compound [OH-].[Na+].O.OCC(O)CO OHXRBVNKFNRUEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N dibenzothiazol-2-yl disulfide Chemical compound C1=CC=C2SC(SSC=3SC4=CC=CC=C4N=3)=NC2=C1 AFZSMODLJJCVPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002464 physical blending Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/02—Copolymers with acrylonitrile
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/12—Hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
- C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
- C08L2205/16—Fibres; Fibrils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法。将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法。
背景技术
吸水膨胀橡胶(Water swelling Rubber，简称WSR)作为一种新型功能高分子材料，自20世纪70年代问世以来，在密封防水领域应用广泛，受到人们的密切关注。其治水效果的好坏也直接关系到各大高楼、地铁、水坝等安全。随着工业科技迅速发展，人们对吸水膨胀橡胶制品的要求越来越高，如何更快更简便地研制出具有优异力学性能、快速高倍率吸水、吸水后质量损失率低等特点的吸水膨胀橡胶已是目前对于吸水膨胀橡胶研究的热点、重点、难点。针对这些要求，使用填料对吸水膨胀橡胶改性式目前最简便、提升性能最快的一种手段。选择一种同时能提高WSR吸水性能与机械性能的填料，具有重要的现实意义。
腈纶，一般指聚丙烯腈纤维，其强度高、具有良好的弹性和耐磨性，若将其用于制备吸水膨胀橡胶，可很好地改善橡胶的机械强度，同时腈纶的加入会加快WSR吸水速率，减小WSR质量损失率，是一种较优良制备WSR的填料。腈纶的加入也使WSR性能具有各向异性，对于研制吸水单向膨胀橡胶具有理论意义。
工业上最常用的方法是利用物理共混法来制备吸水膨胀橡胶，由于亲水组分与橡胶之间性质相差较大，使得亲水组分很容易析出，从而降低了WSR的吸水性能与力学性能。为提高腈纶、吸水组分与橡胶基体的相容性，对橡胶基体进行亲水改性显得尤为关键。可在橡胶基体中引入亲水基团，改善其亲水性，从而减小橡胶基体与吸水树脂之间的极性，解决相容性问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，方法得到的吸水膨胀橡胶机械性能较好，在保持一定高吸水率的条件下达到吸水平衡时间有所缩短，且纤维在橡胶中分散取向较好。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；
2)将步骤1所得置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；
3)将步骤2所得置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样。
按上述方案，所用原料按重量份数计如下：
丁腈橡胶与水解丁腈橡胶共100份、活性剂A 1.5份、活性剂B 5份、防老剂1.5份、炭黑20份、白炭黑20份、硫化促进剂A 1.5份、硫化促进剂B 1.5份、硫化剂1.5份、吸水树脂40～80份、纤维1～20份。
按上述方案，所述的水解丁腈橡胶，按如下步骤制备而来：
将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mol/L氢氧化钠的丙三醇-水溶液，升温至50℃，反应24h后，将反应溶液倒入无水乙醇中，过滤取出沉淀物，用蒸馏水清洗后烘干即得水解丁腈橡胶；其中，丙三醇与水的体积比为1：9。
按上述方案，所述的丁腈橡胶为牌号为N41、含腈量29wt％的丁腈橡胶。
按上述方案，所述的活性剂A为硬脂酸，活性剂B为ZnO。
按上述方案，所述的防老剂为N-苯基-2-萘胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N，N’-二-β-萘基对苯二胺中的任意一种。
按上述方案，所述的硫化促进剂A为噻唑类促进剂，2、2'-二硫代二苯并噻唑和2-巯醇基苯并噻唑；述的硫化促进剂B为N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺。
按上述方案，所述的硫化剂为升华硫。
按上述方案，所述的吸水树脂为聚丙烯酸钠。
按上述方案，所述的炭黑为天然气槽黑；所述的白炭黑为SiO2含量95wt％的沉淀白炭黑。
按上述方案，所述的纤维为长度为3mm的腈纶。
吸水膨胀橡胶主要是由橡胶和吸水树脂两组分通过物理机械共混制备所得的，由于橡胶的极性低，亲水性差，而吸水树脂亲水性好，极性强，导致两者的相容性差，在吸水膨胀橡胶吸水时，水分子无法快速在橡胶中转移，并且吸水树脂的加入会使橡胶机械性能一定程度的降低。本发明将腈纶作为增强填料用于吸水膨胀橡胶，增加橡胶中的吸水通道，水分子更好地在橡胶中转移。并且加入纤维一定程度可以起到补强作用，可改善吸水膨胀橡胶的机械性能，使其性能具有各向异性，同时，本发明将丁腈橡胶进行水解处理后，丁腈橡胶分子链上的氰基部分水解成酰胺基或羧基等亲水性基团，使得橡胶基体与吸水树脂、腈纶的相容性提高，制备的WSR性能更加优异。
本发明中丁腈橡胶中氰基水解机理图如下：
(1)
(2)
(3)
(4)
本发明具有如下优点和有益的效果：
本发明将腈纶作为填料制备吸水膨胀橡胶，不仅可以有助于橡胶更快吸水并保持较高的平衡吸水率与较低的质量损失率，还可以改善橡胶的力学性能。此外，本发明对纤维进行取向处理，可使吸水膨胀橡胶性能出现各向异性，可使吸水膨胀橡胶应用领域更为广泛，对于研制吸水单向膨胀橡胶具有理论意义。本发明通过对丁腈橡胶水解对其进行亲水改性，得到的水解丁腈橡胶与吸水树脂、腈纶等填料相容性较好，使制备的WSR各项性能更加优异。
附图说明
图1为本发明制备的水解丁腈橡胶与丁腈橡胶的对比红外图谱。
图2为本发明实施例中制备的吸水膨胀橡胶扫描电镜图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1～5
利用腈纶制备吸水膨胀丁腈橡胶的具体应用，其步骤如下：
1)将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mol/L氢氧化钠的丙三醇-水溶液，升温至50℃，反应24h后，将反应溶液倒入无水乙醇中，过滤取出沉淀物，用蒸馏水清洗后烘干即得水解丁腈橡胶。其中，丙三醇与水的体积比为1：9。将水解丁腈橡胶、丁腈橡胶利用Impact420型傅里叶红外光谱仪测定其红外光谱。
2)将100份步骤1)得到的水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入1.5份的、5份的ZnO、1份的防老剂N-苯基-2-萘胺、1.5份的硫化促进剂2、2'-二硫代二苯并噻唑、1.5份的硫化促进剂N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1.5份的升华硫，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种，再加入0、5、10、15、20份的腈纶、60份的聚丙烯酸钠，混炼10min，最后，将20份天然气槽黑、20份沉淀白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置8小时备用。
3)将步骤2)得到的混炼好的丁腈橡胶置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置12小时备用。
4)将步骤3)得到的混炼好的丁腈橡胶置于压片模具中，在平板硫化机上于160℃下硫化10min后(压力为15Mpa)，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置24h，裁样。
5)将试样浸没在装有液氮的容器中，浸没10min后，取出试样脆性断裂，利用HitachiS-530型扫描电子显微镜观察其断面形貌。
图1(a)、1(b)为丁腈橡胶、水解丁腈橡胶的红外光谱图。从图1(a)中可以看出，丁腈橡胶主要的特征吸收峰为2240cm-1处的氰基伸缩振动、1447cm-1处的-CH2弯曲振动、695cm-1处的双键上C-H面外弯曲振动、968cm-1处的双键面外弯曲振动、2928cm-1处为-CH2、-CH3的伸缩振动。对比图1(a)、(b)可以看出，水解后的NBR在2240cm-1处的氰基伸缩振动峰强度明显减弱，而在3340cm-1处的羟基振动峰明显增强，说明氰基部分水解为羧基，并且与丙三醇进一步发生反应，羟基明显增多，可以说明经水解后的NBR其亲水性明显增强。
图2(a)、2(b)为添加10份腈纶改性吸水膨胀水解丁腈橡胶放大300倍、放大2000倍的断面形貌。从图2(a)中可以看出，断面处有扯断的纤维以及纤维被拔出的孔洞，表明腈纶在WSR中可起到承载应力的作用。图2(a)中也可以看出吸水树脂团聚不明显，说明纤维的加入一定程度上改善了吸水树脂的分布，起到了增容作用。从图2(b)中可以观察到纤维表面有少量附胶，表明纤维与橡胶界面黏合较好。
注：吸水膨胀丁腈橡胶的重量吸水率和重量损失率的计算方式如下：
将所制备的腈纶改性吸水膨胀水解丁腈橡胶剪裁成一定重量的试样，并将其浸入自来水或其他不同浓度的盐水中，在一定温度下每隔一定时间取出称重，每次称重时要迅速用滤纸吸去试样表面的水分，直到吸水达到饱和后，于50℃干燥至恒重。其中吸水膨胀丁腈橡胶的重量吸水率以及重量损失率按以下公式计算：
吸水膨胀丁腈橡胶的硫化试样的硬度根据标准GB/T531测试，拉伸强度和扯断伸长率根据标准GB/T528-2009测试。配方及测试结果如表1。
表1
通过表1可得，将腈纶用于改性吸水膨胀水解丁腈橡胶可明显提高WSR硬度、拉伸强度明显提高，且随着腈纶加入量的增多而呈现一定程度地提高；同时，吸水膨胀水解丁腈橡胶的重量损失率随着腈纶加入量的增多而减少。WSR的吸水膨胀率虽有所下降，但其吸水速率明显提高。由此可见，将腈纶用于改性吸水膨胀水解丁腈橡胶能提高橡胶的吸水速率并改善其机械强度。
实施例6～11
1)将100份质量份数比为100:0、80:20、60:40、40:60、20:80、0:100丁腈/水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入1.5份的、5份的ZnO、1份的防老剂N,N'-二(β-萘基)对苯二胺、1.5份的硫化促进剂2、2'-二硫代二苯并噻唑、1.5份的硫化促进剂N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1.5份的升华硫，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种，再加入10份的腈纶、60份的聚丙烯酸钠，混炼10min，最后，将20份天然气槽黑、20份沉淀白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置8小时备用。
2)将步骤1)得到的混炼好的丁腈橡胶置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置12小时备用。
3)将步骤2)得到的混炼好的丁腈橡胶置于压片模具中，在平板硫化机上于160℃下硫化10min后(压力为15Mpa)，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置24h，裁样。配方及测试结果如表2。
通过表2可得，丁腈橡胶经水解使得WSR拉伸强度、扯断伸长率、吸水膨胀率、重量损失率均提高，且随着水解丁腈橡胶份数增多而增大，这些可说明丁腈橡胶经水解后具有一定的亲水性，可使吸水树脂与加入的腈纶有较好的分散与较强的黏结作用。
表2
实施例12-16
1)将100份水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入1.5份的、5份的ZnO、1份的防老剂N-苯基-2-萘胺、1.5份的硫化促进剂2-巯醇基苯并噻唑、1.5份的硫化促进剂N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、1.5份的升华硫，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种，再加入10份的腈纶、40、50、60、70、80份的聚丙烯酸钠，混炼10min，最后，将20份天然气槽黑、20份沉淀白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置8小时备用。
2)将步骤1)得到的混炼好的丁腈橡胶置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置12小时备用。
3)将步骤2)得到的混炼好的丁腈橡胶置于压片模具中，在平板硫化机上于160℃下硫化10min后(压力为15Mpa)，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置24h，裁样。
配方及测试结果如表3。
表3
通过表3可得，吸水树脂的用量增加虽然能增加WSR的吸水膨胀率，但同时使WSR拉伸强度、扯断伸长率、重量损失率有所降低，因此需对吸水树脂的用量予以确定，根据综合性能选取吸水树脂用量为60份。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (6)
1.一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将丁腈橡胶与水解丁腈橡胶在双滚筒开炼机塑炼3～5min后，依次加入活性剂A、活性剂B、防老剂、硫化促进剂A、硫化促进剂B、硫化剂，每种助剂添加后混炼1～2min后再加入下一种；再加入纤维、吸水树脂混炼10min，最后，将炭黑、白炭黑加到橡胶基体中混炼均匀，打三角包6次，薄通，下片，静置；
2)将步骤1所得置于开炼机上薄通后将开炼机辊距从2mm逐渐调大至4mm，让胶料反复数次通过滚筒使纤维沿胶料压延方向取向，完毕后静置；
3)将步骤2所得置于压片模具中，在平板硫化机上于15Mpa、160℃下硫化10min，开模，取出硫化好的吸水膨胀丁腈橡胶，静置，裁样；
其中，所用原料按重量份数计如下：
丁腈橡胶与水解丁腈橡胶共100份、活性剂A1.5份、活性剂B 5份、防老剂1.5份、炭黑20份、白炭黑20份、硫化促进剂A1.5份、硫化促进剂B1.5份、硫化剂1.5份、吸水树脂40～80份、纤维1～20份；
所述的活性剂A为硬脂酸，所述的活性剂B为ZnO；所述的硫化促进剂A为噻唑类促进剂；述的硫化促进剂B为N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺；
其中，所述的水解丁腈橡胶，按如下步骤制备而来：
将丁腈橡胶溶于丙酮，超声振荡直至橡胶完全溶解，再加入3mol/L氢氧化钠的丙三醇-水溶液，升温至50℃，反应24h后，将反应溶液倒入无水乙醇中，过滤取出沉淀物，用蒸馏水清洗后烘干即得水解丁腈橡胶；其中，丙三醇与水的体积比为1：9。
2.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的丁腈橡胶为含腈量29wt％的丁腈橡胶。
3.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的防老剂为N-苯基-2-萘胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N，N’-二-β-萘基对苯二胺中的任意一种。
4.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的硫化剂为升华硫；所述的吸水树脂为聚丙烯酸钠。
5.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的炭黑为天然气槽黑；所述的白炭黑为SiO2含量95wt％的沉淀白炭黑。
6.如权利要求1所述纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法，其特征在于所述的纤维为长度为3mm的腈纶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810379381.7A CN108841054B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810379381.7A CN108841054B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108841054A CN108841054A (zh) | 2018-11-20 |
| CN108841054B true CN108841054B (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=64212308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810379381.7A Expired - Fee Related CN108841054B (zh) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | 一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108841054B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102863667A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-09 | 武汉工程大学 | 一种吸水膨胀丁腈橡胶的制备方法 |
| CN102875700A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-16 | 武汉工程大学 | 一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基改性方法 |
| CN106117664A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 武汉工程大学 | 一种采用亲水性纤维制成的吸水膨胀橡胶及其制备方法 |
-
2018
- 2018-04-25 CN CN201810379381.7A patent/CN108841054B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102863667A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-09 | 武汉工程大学 | 一种吸水膨胀丁腈橡胶的制备方法 |
| CN102875700A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-16 | 武汉工程大学 | 一种吸水膨胀丁腈橡胶的橡胶基改性方法 |
| CN106117664A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 武汉工程大学 | 一种采用亲水性纤维制成的吸水膨胀橡胶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丙三醇羰基化合成丙三醇碳酸酯的基础研究;张娟;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20150915;B019-8 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108841054A (zh) | 2018-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103333377B (zh) | 一种吸水膨胀丁腈橡胶及其制备方法 | |
| CN108707263B (zh) | 一种亲水性纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 | |
| WO2022007496A1 (zh) | 一种含有木质素的生物基复合材料及其制备方法 | |
| CN104017254B (zh) | 反应增容型丁腈吸水膨胀橡胶的制备方法 | |
| Zeng et al. | Maleated natural rubber prepared through mechanochemistry and its coupling effects on natural rubber/cotton fiber composites | |
| CN108659491B (zh) | 一种增强增韧的聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
| CN102863667B (zh) | 一种吸水膨胀丁腈橡胶的制备方法 | |
| CN102432954B (zh) | 一种含聚天冬氨酸吸水材料的吸水膨胀橡胶及其制备方法 | |
| CN107383475A (zh) | 一种木质素/丁腈橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN106117664B (zh) | 一种采用亲水性纤维制成的吸水膨胀橡胶及其制备方法 | |
| CN108948725A (zh) | 一种耐热耐磨的改性聚氨酯弹性体材料的制备方法 | |
| CN101161711A (zh) | 含蒙脱土吸水材料的吸水膨胀橡胶组合物及其制备方法 | |
| CN105733087A (zh) | 橡胶组合物及其制备方法 | |
| Yang et al. | Preparation of high-damping soft elastomer based on Eucommia ulmoides gum | |
| Hu et al. | Influence of l-quebrachitol on the properties of centrifuged natural rubber | |
| CN108841054B (zh) | 一种纤维改性吸水膨胀水解丁腈橡胶的制备方法 | |
| CN109679351A (zh) | 一种高强度硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN112724325B (zh) | 纳米硅交联剂和快速响应水凝胶的制备方法及应用 | |
| CN109504130A (zh) | 一种硅烷封端聚氨酯密封胶用纳米碳酸钙的制备 | |
| Zhang et al. | Malleable and self-healing rubbers covalently crosslinked by reversible boronic ester bonds | |
| CN111154157B (zh) | 一种高稳定性橡胶组合物及其制备方法 | |
| CN104974390B (zh) | 一种含改性木粉的橡胶吸水复合材料 | |
| Liang et al. | Polydopamine Modified Rice Husk-derived Silicon Carbon Black Used as Green Filler in Natural Rubber/Butadiene Rubber: Design, Processing and Properties | |
| Xu et al. | A soy protein-based composite film with a hierarchical structure inspired by nacre | |
| CN108752665B (zh) | 一种芳纶纤维增强吸水膨胀丁腈橡胶的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201023 |