CN109485928A - 一种自修复橡胶及其制备方法 - Google Patents

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    • C08K5/151—Heterocyclic compounds having oxygen in the ring having one oxygen atom in the ring
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Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种自修复橡胶及其制备方法，自修复橡胶包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂1～3份、丙烯酸锌1～2份、环氧改性剂0.5～1.5份、抗氧化剂0.2～0.8份和防老剂0.1～0.5份，其制备方法包括以下步骤，S1，橡胶基体的预处理；S2，自修复助剂的制备；S3，橡胶基体的预处理；S4，自修复橡胶。本发明先利用环氧改性剂对橡胶基体进行改性，并通过氢键的断裂与再键合，制备不饱和转移剂及后续的助剂，提高了最终制备的橡胶的自修复能力，本发明制备的橡胶自修复能力最高达67％，且制备工艺简单，原料价廉易得，成本低，经济效益高。

Description

一种自修复橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种自修复橡胶及其制备方法。
背景技术
橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度(T g)低，分子量往往很大，大于几十万。早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。
现有的橡胶制品的使用过程中，由于自修复能力弱，在交变应力作用下，容易产生微裂纹，进而裂纹扩展，形成破坏，最终导致材料破裂，失去使用价值，为此我们设计出了一种自修复橡胶及其制备方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自修复橡胶及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种自修复橡胶，包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂1～3份、丙烯酸锌1～2份、环氧改性剂0.5～1.5份、抗氧化剂0.2～0.8份和防老剂0.1～0.5份。
优选的，所述橡胶基体为天然橡胶或合成橡胶。
优选的，所述不饱和转移剂有三种，包括由1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯与咪唑反应制得的第一种不饱和转移剂；由丙三醇和丙烯酸氯先反应得到含有三个双键的化合物，再跟咪唑反应制得第二种不饱和转移剂；由季戊四醇和丙烯酸氯先反应得到含有四个双键的化合物，再跟咪唑反应得到第三种不饱和转移剂。
优选的，所述抗氧化剂为IONOL LC。
一种自修复橡胶的制备方法，包括以下步骤，
S1，橡胶基体的预处理：配制不饱和转移剂，然后根据重量的比例称取相应重量的橡胶基体、不饱和转移剂、丙烯酸锌、环氧改性剂、抗氧化剂和防老剂；
S2，自修复助剂的制备：将不饱和转移剂与丙烯酸锌组成带有自修复功能的助剂；
S3，橡胶基体的预处理：将橡胶基体粉碎放入搅拌装置内，并向其中加入环氧改性剂，加热搅拌直至橡胶基体完全融化；
S4，自修复橡胶：将S1中的自修复助剂、添加到S2中融化后的橡胶中，充分搅拌混合后，经常温冷却后，得到自修复橡胶。
优选的，所述S2自修复助剂的制备中，利用三种不同的不饱和转移剂分别与咪唑进行反应，可制得三种自修复助剂。
优选的，所述S3橡胶基体的预处理中橡胶基体在粉碎后，要完全过40～80目筛。
优选的，所述S3橡胶基体的预处理中，加热搅拌的条件为：20～30min,70～100℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明先利用环氧改性剂对橡胶基体进行改性，并通过氢键的断裂与再键合，制备不饱和转移剂，及后续的助剂，大幅度的提升了最终制备的橡胶的自修复能力，本发明制备的橡胶自修复能力最高达67％；
2、本发明中自修复橡胶的制备工艺简单，原料价廉易得，成本低，经济效益高。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
一种自修复橡胶，包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂1份、丙烯酸锌1份、环氧改性剂0.5份、抗氧化剂0.2份和防老剂0.1份。
值得说明的是，不饱和转移剂是由1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯与咪唑反应制得的第一种不饱和转移剂。
一种自修复橡胶的制备方法，包括以下步骤，
S1，橡胶基体的预处理：配制第一种不饱和转移剂，然后根据重量的比例称取相应重量的橡胶基体、第一种不饱和转移剂、丙烯酸锌、环氧改性剂、抗氧化剂和防老剂；
S2，自修复助剂的制备：将第一种不饱和转移剂与丙烯酸锌组成带有自修复功能的助剂；
S3，橡胶基体的预处理：将橡胶基体粉碎放入搅拌装置内，粉碎后，要完全过40目筛，并向其中加入环氧改性剂，加热搅拌直至橡胶基体完全融化，加热搅拌的条件为：20min,70℃；
S4，自修复橡胶：将S1中的自修复助剂、添加到S2中融化后的橡胶中，充分搅拌混合后，经常温冷却后，得到自修复橡胶。
实施例二
一种自修复橡胶，包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂2份、丙烯酸锌1.5份、环氧改性剂1份、抗氧化剂0.5份和防老剂0.3份。
值得说明的是，不饱和转移剂是由丙三醇和丙烯酸氯先反应得到含有三个双键的化合物，再跟咪唑反应制得第二种不饱和转移剂。
一种自修复橡胶的制备方法，包括以下步骤，
S1，橡胶基体的预处理：配制第二种不饱和转移剂，然后根据重量的比例称取相应重量的橡胶基体、不饱和转移剂、丙烯酸锌、环氧改性剂、抗氧化剂和防老剂；
S2，自修复助剂的制备：将第二种不饱和转移剂与丙烯酸锌组成带有自修复功能的助剂；
S3，橡胶基体的预处理：将橡胶基体粉碎放入搅拌装置内，粉碎后，要完全过60目筛，并向其中加入环氧改性剂，加热搅拌直至橡胶基体完全融化，加热搅拌的条件为：25min,85℃；
S4，自修复橡胶：将S1中的自修复助剂、添加到S2中融化后的橡胶中，充分搅拌混合后，经常温冷却后，得到自修复橡胶。
实施例三
一种自修复橡胶，包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂3份、丙烯酸锌2份、环氧改性剂1.5份、抗氧化剂0.8份和防老剂0.5份。
值得说明的是，不饱和转移剂是由季戊四醇和丙烯酸氯先反应得到含有四个双键的化合物，再跟咪唑反应得到第三种不饱和转移剂。
一种自修复橡胶的制备方法，包括以下步骤，
S1，橡胶基体的预处理：配制第三种不饱和转移剂，然后根据重量的比例称取相应重量的橡胶基体、不饱和转移剂、丙烯酸锌、环氧改性剂、抗氧化剂和防老剂；
S2，自修复助剂的制备：将第三种不饱和转移剂与丙烯酸锌组成带有自修复功能的助剂；
S3，橡胶基体的预处理：将橡胶基体粉碎放入搅拌装置内，粉碎后，要完全过80目筛，并向其中加入环氧改性剂，加热搅拌直至橡胶基体完全融化，加热搅拌的条件为：30min,100℃；
S4，自修复橡胶：将S1中的自修复助剂、添加到S2中融化后的橡胶中，充分搅拌混合后，经常温冷却后，得到自修复橡胶。
对上述三组实施例制备的自修复橡胶进行修复效率试验，并用一组市场上购买的天然橡胶作为对比例，得到下表：
橡胶 第一次修复效率/% 第二次修复效率/% 第三次修复效率/%
对比例 6 5 3
实施例一 67 56 44
实施例二 64 57 40
实施例三 66 54 42
从上表可看出，实施例一、二和三制备的自修复橡胶相较于对比例，修复率明显有大幅度的提升，其次由采用第一种不饱和转移剂制备的自修复率优于第二和第三种不饱和转移剂制备的自修复橡胶。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自修复橡胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：橡胶基体100份、不饱和转移剂1～3份、丙烯酸锌1～2份、环氧改性剂0.5～1.5份、抗氧化剂0.2～0.8份和防老剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种自修复橡胶，其特征在于，所述橡胶基体为天然橡胶或合成橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种自修复橡胶，其特征在于，所述不饱和转移剂有三种，包括由1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯与咪唑反应制得的第一种不饱和转移剂；由丙三醇和丙烯酸氯先反应得到含有三个双键的化合物，再跟咪唑反应制得第二种不饱和转移剂；由季戊四醇和丙烯酸氯先反应得到含有四个双键的化合物，再跟咪唑反应得到第三种不饱和转移剂。
4.根据权利要求1所述的一种自修复橡胶，其特征在于，所述抗氧化剂为IONOL LC。
5.一种自修复橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，橡胶基体的预处理：配制不饱和转移剂，然后根据重量的比例称取相应重量的橡胶基体、不饱和转移剂、丙烯酸锌、环氧改性剂、抗氧化剂和防老剂；
S2，自修复助剂的制备：将不饱和转移剂与丙烯酸锌组成带有自修复功能的助剂；
S3，橡胶基体的预处理：将橡胶基体粉碎放入搅拌装置内，并向其中加入环氧改性剂，加热搅拌直至橡胶基体完全融化；
S4，自修复橡胶：将S1中的自修复助剂、添加到S2中融化后的橡胶中，充分搅拌混合后，经常温冷却后，得到自修复橡胶。
6.根据权利要求5所述的一种自修复橡胶的制备方法，其特征在于，所述S2自修复助剂的制备中，利用三种不同的不饱和转移剂分别与咪唑进行反应，可制得三种自修复助剂。
7.根据权利要求5所述的一种自修复橡胶的制备方法，其特征在于，所述S3橡胶基体的预处理中橡胶基体在粉碎后，要完全过40～80目筛。
8.根据权利要求1所述的一种自修复橡胶的制备方法，其特征在于，所述S3橡胶基体的预处理中，加热搅拌的条件为：20～30min,70～100℃。
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Registration number: Y2023320000023