CN109608713A - 一种木质素增强的nbr/pvc弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶材料技术领域，公开了一种木质素增强的NBR/PVC弹性体及其制备方法。本发明的木质素增强的NBR/PVC弹性体按质量份计，由包括以下组分反应得到：NBR和PVC总质量为100份，NBR与PVC的质量比为4:1～1:1，木质素10～50份，炭黑10～50份，热稳定剂0.5～3份，ZnO 2～5份，硬脂酸1～2份，配位硫化剂1～10份，单质硫0.1～3份，硫化促进剂0.5～2份。本发明利用木质素部分替代炭黑作填料，提高了弹性体的抗紫外辐射与抗老化性能，提高木质素的补强效果；所得NBR/PVC弹性体具有良好的综合力学性能，其拉伸强度可达25～35MPa，断裂拉伸率达150～400％。

Description

一种木质素增强的NBR/PVC弹性体及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，特别涉及一种木质素增强的NBR/PVC弹性体及其制备方法。
背景技术
丁腈橡胶(NBR)/聚氯乙烯(PVC)弹性体是由丁腈橡胶和聚氯乙烯共混制成的复合材料，其弹性体综合了NBR和PVC两者的性能优势，弥补了各自的缺点，主要表现为优异的耐油性、耐热性、耐氧或臭氧老化性、耐化学腐蚀性和物理机械性能，是一种重要的新型橡塑并用材料，其产品在燃油胶管、电线电缆保护套、汽车密封件等诸多领域得到广泛的应用。向NBR/PVC弹性体填充填料，既可以改进其性能，又可以降低成本，是其工业生产的热点之一，目前最常见的填料是炭黑，其来源于石化资源，不可再生，且成本较高。
木质素是一种存在于高等植物中的具有芳环结构的天然有机高分子，在自然界中含量丰富，是一种可再生的绿色资源。工业木质素主要来源于制浆造纸工业和乙醇发酵工业，作为一种废弃物，通常被用作燃料烧掉，有效利用率极低，且对环境造成污染。木质素含有大量的苯环、酚羟基、醇羟基、羧基等官能团，具有优异的抗紫外和抗老化性能[GreenChem.,2015,17(1):320]。将木质素填充到NBR/PVC弹性体中，赋予弹性体优良的抗紫外、抗老化性能，同时降低了NBR/PVC弹性体的生产成本，实现了木质素的高值化利用，对于推动生物质资源的有效利用及高分子材料的绿色化发展具有重要意义。
国内外只有少量的木质素补强NBR/PVC弹性体的报道。湖南师范大学苏胜培等人以黑液中酸析提取的木质素干粉为原料，采用熔融共混法制备NBR/PVC/木质素弹性体复合材料，其材料的力学性能较差，拉伸强度只有10MPa[塑料工业,2010,38:136-139]。其主要原因是木质素分子中含有大量的多酚和醌式结构，分子间作用力强，极易团聚成大颗粒，在共混过程中木质素难以在NBR/PVC弹性体的基体中均匀分散，相容性差，导致其对弹性体的补强性能差，难以达到炭黑的补强效果。华南理工大学王迪珍等人将羟甲基化改性的木质素填充到NBR/PVC弹性体中，弹性体的拉伸强度达25.6MPa[合成橡胶工业,2001,24(6):358-360]。对木质素进行羟甲基化改性，提高了木质素与NBR/PVC的相容性，但其改性过程复杂，成本较高，且需要用到甲醛，不利于工业生产与应用。
因此，将木质素部分代替炭黑，如何进一步提高木质素与NBR/PVC弹性体的界面相容性，使得木质素补强的NBR/PVC弹性体的性能可以赶上甚至超过炭黑补强的NBR/PVC弹性体的性能，是当前研究急需解决的重大难点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种木质素增强的NBR/PVC弹性体。
本发明另一目的在于提供一种上述木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种木质素增强的NBR/PVC弹性体，按质量份计，由包括以下组分反应得到：NBR和PVC总质量为100份，NBR与PVC的质量比为4:1～1:1，木质素10～50份，炭黑10～50份，热稳定剂0.5～3份，ZnO2～5份，硬脂酸1～2份，配位硫化剂1～10份，单质硫0.1～3份，硫化促进剂0.5～2份。
其中，所述的NBR为丙烯腈和丁二烯的共聚物，其中丙烯腈含量优选为20～50wt％；所述PVC的K值范围优选为57～73。
所述的木质素可为造纸工业中碱法制浆所得到的副产物碱木质素，或木质纤维素发酵制乙醇提取的酶解木质素，或有机溶剂法从木质纤维素中提取的有机溶剂木质素等。
所述的炭黑为通用的橡胶补强炭黑即可。
所述的热稳定剂指PVC热稳定剂，主要包括盐基性铅盐类稳定剂，金属皂类稳定剂，有机锡类稳定剂，复合稳定剂等，为本领域专业人员所熟知的热稳定剂即可，优选包括硬脂酸锌ZnSt和硬脂酸钡BaSt中的至少一种，或其组合。
所述的配位硫化剂可包括ZnCl2、FeCl3、CuSO4、醋酸锌、丙烯酸锌ZDA和甲基丙烯酸锌中的至少一种。
所述的硫化促进剂为常规的硫化促进剂即可，如次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂、噻唑类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂等，为本领域专业人员所熟知的硫化促进剂均可，优选包括N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ和二硫化二苯骈噻唑DM中的至少一种，或其组合。
本发明还提供了一种上述木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法，包括如下步骤：
(1)将NBR、PVC、热稳定剂混炼，得NBR/PVC母胶；
(2)将NBR/PVC母胶与木质素、炭黑混炼，再加入配位硫化剂混炼，最后加入ZnO、硬脂酸、硫化促进剂和单质硫混炼出料，得未硫化的NBR/PVC弹性体；
(3)将未硫化的NBR/PVC弹性体进行压片，熟化，硫化成型，得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
本发明制备方法过程中，所述混炼的条件和方法可为本领域常规条件和方法，优选在密炼机中进行；混炼时间均优选为混炼5～10min。
优选地，步骤(1)中，所述混炼的温度为100～160℃，优选为120～150℃。
步骤(2)中，所述混炼的温度为25～60℃，优选为30～50℃。
步骤(3)中，所述的压片可在双辊开炼机上进行。
步骤(3)中，所述熟化一般是为了保证胶料中填料和助剂更好的静态分散，一般为室温停放；所述熟化的时间可为本领域常规时间，优选为12～72h。
步骤(3)中，所述硫化成型的条件可为本领域常规条件，最佳温度范围为150～170℃，最佳压力为10～20MPa，最优硫化时间范围为10～30min。
本发明利用木质素部分替代炭黑作填料，提高了NBR/PVC弹性体的抗紫外辐射与抗老化性能；通过在木质素与NBR/PVC弹性体相界面间构建动态配位键和氢键作用，提高了木质素与NBR/PVC弹性体的界面相容性，促进了木质素的均匀分散，提高了木质素对NBR/PVC弹性体的补强效果；另外动态配位网络在外力作用下能够反复断裂重构，消耗外部机械能，使得NBR/PVC弹性体具有良好的综合力学性能，其拉伸强度可达25～35MPa，断裂拉伸率达150～400％。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
1、本发明所述的木质素为制浆造纸工业和纤维素乙醇工业的废弃物，来源广泛，可再生，绿色无污染。将木质素用于增强NBR/PVC弹性体，不仅可以降低材料的成本，同时也实现了木质素的高值化利用，避免了资源的浪费和环境污染。
2、本发明所用的木质素赋予了NBR/PVC弹性体更好的抗紫外辐射与抗老化性能。
3、本发明中使用木质素部分代替炭黑，来增强NBR/PVC弹性体。木质素上的羟基、羧基等极性官能团与NBR中氰基和PVC中的氢存在一定的氢键作用，同时木质素的羟基、羧基等极性官能团和PVC中的氯发生反应，形成轻度的化学交联作用，有利于力学性能的提高；进一步地，通过向NBR/PVC弹性体体系中引入配位硫化剂，在木质素与NBR/PVC弹性体的相界面间构建动态配位键，提高了木质素与弹性体基体的相容性，促进了木质素在弹性体基体中的分散，增强了木质素的补强效果；同时在外力作用下动态配位键和氢键作用先于共价键断裂，并能够反复断裂重构，从而消耗外部机械能，提高了木质素增强NBR/PVC弹性体的综合力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
下列实施例、对比例中选用的NBR来源于日本JSR公司，型号为N220S，其丙烯腈含量为41wt％；PVC来源于日本东曹公司，型号为TG-800，K值为62，聚合度为760～860，白色粉末；炭黑来源于广州力本橡胶材料有限公司，型号为N660。
若无特殊说明，下列实施例、对比例中份数均指质量份数。
实施例1
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入2份ZnCl2混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例2
在140℃条件下，向密炼机中依次定量加入80份NBR、20份PVC和0.5份ZnSt混炼10min出料，得NBR/PVC母胶；在25℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、10份木质素和50份炭黑混炼10min，再加入1份ZnCl2混炼10min，再加入3份单质硫、5份ZnO、2份硬脂酸、1.5份CZ和0.5份DM混炼10min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例3
在160℃条件下，向密炼机中依次定量加入50份NBR、50份PVC、2份ZnSt和1份BaSt混炼10min出料，得NBR/PVC母胶；在60℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、50份木质素和10份炭黑混炼15min，再加入4份ZnCl2混炼10min，再加入0.1份单质硫和、2.5份ZnO、1份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼10min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例4
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼10min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例5
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入6份ZnCl2混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例6
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入8份ZnCl2混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例7
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入10份ZnCl2混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例8
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼10min，再加入2份单质硫、5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例9
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼5min，再加入0.35份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例10
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼5min，再加入0.7份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例11
在145℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在40℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、30份木质素和30份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例12
在160℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在50℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和40份炭黑混炼10min，再加入3份ZnCl2混炼5min，再加入1.5份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例13
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入60份NBR、40份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在50℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、30份木质素和30份炭黑混炼10min，再加入1份ZnCl2混炼5min，再加入0.5份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例14
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼7min出料，得NBR/PVC母胶；在50℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、40份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入3份ZnCl2混炼5min，再加入1.5份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例15
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼5min，再加入2份FeCl3混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例16
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼5min，再加入5份CuSO4混炼5min，再加入0.5份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例17
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、30份木质素和30份炭黑混炼5min，再加入2份醋酸锌混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例18
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入80份NBR、20份PVC和0.5份ZnSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和40份炭黑混炼5min，再加入2份丙烯酸锌混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
实施例19
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入50份NBR、50份PVC、2份ZnSt和1份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、10份木质素和50份炭黑混炼5min，再加入2份甲基丙烯酸锌混炼5min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
对比实施例：
对比例1
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到NBR/PVC弹性体。
本对比例未添加木质素、炭黑和配位硫化剂。
对比例2
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、40份炭黑混炼10min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到NBR/PVC弹性体。
本对比例未添加木质素和配位硫化剂。
对比例3
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、40份木质素混炼10min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到NBR/PVC弹性体。
本对比例未添加炭黑和配位硫化剂。
对比例4
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入1份单质硫、3.5份ZnO、1.5份硬脂酸、1份CZ和0.5份DM混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到NBR/PVC弹性体。
本对比例未添加配位硫化剂。
对比例5
在150℃条件下，向密炼机中依次定量加入70份NBR、30份PVC、0.5份ZnSt和0.5份BaSt混炼5min出料，得NBR/PVC母胶；在30℃条件下，向密炼机中加入NBR/PVC母胶、20份木质素和20份炭黑混炼10min，再加入4份ZnCl2混炼5min出料；然后将混炼好的胶料在双辊开炼机压片，熟化24小时，最后再放入平板硫化机，在160℃、15MPa的条件下硫化30min即可得到NBR/PVC弹性体。
本对比例未添加单质硫和硫化促进剂。
将实施例和对比例的NBR/PVC弹性体制成符合GBT 1040-2006标准的样条，采用MTS万能试验机测试拉伸强度、断裂拉伸率等力学性能数据，结果见表1。
表1 NBR/PVC弹性体的力学性能
实施例 断裂拉伸率/％ 拉伸强度/MPa 杨氏模量/MPa 能量损耗/MJ·m<sup>-3</sup>
1 333(±11) 27.1(±1.1) 23.3 47.6
4 253(±10) 27.5(±0.4) 37.3 40.5
5 240(±3) 31.2(±0.2) 56.3 43.1
6 215(±17) 30.9(±1.3) 94.7 37.8
7 183(±15) 31.7(±1.0) 121.5 40.6
9 374(±12) 28.7(±0.8) 23.0 54.4
10 311(±13) 28.4(±1.2) 26.3 46.9
对比例1 460(±8) 13.1(±0.7) 8.5 22.9
对比例2 393(±14) 29.6(±0.1) 19.4 64.4
对比例3 537(±11) 19.8(±0.8) 16.6 44.7
对比例4 462(±11) 24.2(±0.8) 18.4 56.8
对比例5 409(±5) 26.6(±0.4) 22.6 56.5
表1为部分实施例和对比例所制得NBR/PVC弹性体的拉伸试验测试结果。由表1可以看出，对于木质素增强的NBR/PVC弹性体，和未添加配位硫化剂的样品(对比例4)相比，添加了配位硫化剂的样品具有更高的拉伸强度，实施例5、6、7的样品的拉伸强度甚至超过了单纯炭黑补强的样品(对比例2)；且随着配位硫化剂添加量的增加，NBR/PVC弹性体的杨氏模量大幅度提高，实施例7的样品的弹性模量达121.5MPa，是单纯炭黑补强样品(对比例2)的6倍。以上表明了在木质素与NBR/PVC弹性体相界面间构建动态配位交联网络，促进了木质素的均匀分散，提高了木质素对NBR/PVC弹性体的补强效果。另外，通过调节配位硫化剂和单质硫S的含量，可以制备出不同性能的NBR/PVC弹性体，使得复合材料的拉伸强度、断裂伸长率及断裂吸收能进一步提高，如实施例9、10。
将实施例和对比例的NBR/PVC弹性体在100℃的条件下热氧老化3天，对比老化前后弹性体的力学性能变化，其结果见表2。
表2 NBR/PVC弹性体的耐热氧老化性能
表2为部分实施例和对比例所制得NBR/PVC弹性体的热氧老化实验结果。由表2可以看出，和炭黑增强的NBR/PVC弹性体(对比例2)相比，木质素增强的NBR/PVC弹性体(对比例3、4)拥有更高的拉伸强度保持率和断裂拉伸率保持率，这主要是木质素赋予NBR/PVC弹性体优良的耐热氧老化性能。和炭黑增强的NBR/PVC弹性体(对比例2)相比，添加了配位硫化剂的NBR/PVC弹性体(实施例1、4、5、6、7)的断裂拉伸率保持率有所提高，拉伸强度基本保持不变，说明了添加了配位硫化剂后弹性体仍然具有良好的耐热氧老化能力。
由于其它实施例采用的原料和共混工艺与表1中的实施例具有类似特点，经测试，其它实施例所制得复合材料的性能与上述结果有类似特点，因此不一一重复。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于按质量份计，由包括以下组分反应得到：NBR和PVC总质量为100份，NBR与PVC的质量比为4:1～1:1，木质素10～50份，炭黑10～50份，热稳定剂0.5～3份，ZnO 2～5份，硬脂酸1～2份，配位硫化剂1～10份，单质硫0.1～3份，硫化促进剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于：所述的NBR为丙烯腈和丁二烯的共聚物，其中丙烯腈含量为20～50wt％；所述PVC的K值范围为57～73。
3.根据权利要求1所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于：所述的木质素包括造纸工业中碱法制浆所得到的副产物碱木质素，或木质纤维素发酵制乙醇提取的酶解木质素，或有机溶剂法从木质纤维素中提取的有机溶剂木质素中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于：所述的热稳定剂指PVC热稳定剂，包括盐基性铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡类稳定剂和复合稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于：所述的配位硫化剂包括ZnCl2、FeCl3、CuSO4、醋酸锌、丙烯酸锌ZDA和甲基丙烯酸锌中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体，其特征在于：所述的硫化促进剂包括次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂、噻唑类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂中的至少一种。
7.一种权利要求1～6任一项所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将NBR、PVC、热稳定剂混炼，得NBR/PVC母胶；
(2)将NBR/PVC母胶与木质素、炭黑混炼，再加入配位硫化剂混炼，最后加入ZnO、硬脂酸、硫化促进剂和单质硫混炼出料，得未硫化的NBR/PVC弹性体；
(3)将未硫化的NBR/PVC弹性体进行压片，熟化，硫化成型，得到木质素增强的NBR/PVC弹性体。
8.根据权利要求7所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述混炼的温度为100～160℃；混炼时间为混炼5～10min。
9.根据权利要求7所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述混炼的温度为25～60℃；混炼时间为混炼5～10min。
10.根据权利要求7所述的木质素增强的NBR/PVC弹性体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述硫化成型的的温度范围为150～170℃，压力为10～20MPa，硫化时间范围为10～30min。
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