CN110655726A - 橡胶用抗氧化剂及其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶用抗氧化剂及其制备方法及其应用，橡胶用抗氧化剂包括以下质量份数的组分：三元乙丙胶30‑35份；白碳黑30‑35份；硬脂酸1‑4份；聚异丁烯33‑36份；亚磷酸酯粉末1‑1.5份；盐酸多巴酚丁胺0.5‑1份；其制备方法为：S1、混合原料;S2、密炼；S3、出料切粒；其用于添加至橡胶中，添加质量为橡胶质量的0.1%‑0.15%，具有大幅度提高橡胶的耐老化性能的优点。

Description

橡胶用抗氧化剂及其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及橡胶领域，更具体地说，它涉及一种橡胶用抗氧化剂及其制备方法及其应用。
背景技术
橡胶是一种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。橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一，它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。因此，橡胶行业的产品种类繁多，对人们的日常生活具有极其重要的作用。
但是，由于橡胶中含有不饱和双键基团，在光、热或机械应力等外界因素的作用下容易与氧、臭氧等导致老化作用，产生分子间氧化交联和分子链发生降解，使得橡胶老化后颜色容易变黄，甚至容易使得橡胶的门尼粘度下降至难以满足橡胶的强度要求，从而容易影响橡胶的使用性能。因此，在橡胶的生产过程中通常会加入抗氧化剂以减缓橡胶的氧化。
目前，常在橡胶中加入抗氧化剂T501、抗氧化剂BHT264或抗氧化剂SP以减缓橡胶的氧化，但是，上述抗氧剂的抗氧化性能差，因此，仍有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种橡胶用抗氧化剂，具有提高橡胶的抗氧化性能的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种橡胶用抗氧化剂的制备方法，具有使得制备所得的橡胶用抗氧化剂的抗氧性能更好的优点。
本发明的第三个目的在于提供一种橡胶用抗氧化剂的应用，具有添加少量橡胶用抗氧化剂至橡胶中即可提高橡胶的抗氧化性能的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种橡胶用抗氧化剂，包括以下质量份数的组分：
三元乙丙胶30-35份；
白碳黑30-35份；
硬脂酸1-4份；
聚异丁烯33-36份；
亚磷酸酯粉末1-1.5份；
盐酸多巴酚丁胺0.5-1份。
采用上述技术方案，通过采用聚异丁烯、亚磷酸酯以及盐酸多巴酚丁胺复配使用，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，同时，还有利于聚异丁烯、亚磷酸酯粉末以及盐酸多巴酚丁胺更好地与三元乙丙胶融为一体，三元乙丙胶与橡胶具有极强的融合性，进而有利于聚异丁烯、亚磷酸酯粉末以及盐酸多巴酚丁胺更好地深入至橡胶内部以发挥抗氧化作用，使得橡胶的抗氧化性能更强，进而使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
番茄提取物1-2份；
柠檬酸0.5-1份。
采用上述技术方案，通过采用番茄提取物与柠檬酸互相协同配合，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，从而有利于更好地增强橡胶的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
茶多酚0.3-0.5份。
采用上述技术方案，通过加入茶多酚，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，从而有利于增强橡胶的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
交联剂0.1-0.3份。
采用上述技术方案，通过加入交联剂，有利于三元乙丙胶更好地与其他组分融合，同时，还有利于橡胶用抗氧化剂加入至橡胶中时更好地与橡胶互相融合，从而有利于橡胶用抗氧化剂更好地深入至橡胶内部以发挥抗氧化的作用，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
交联助剂0.3-0.5份。
采用上述技术方案，通过加入交联助剂，有利于促进三元乙丙胶以及橡胶的交联，从而使得三元乙丙胶在橡胶用抗氧化剂的制备过程中更容易与其他组分融为一体，同时，还有利于橡胶用抗氧化剂在橡胶的制备过程中更好地与橡胶融为一体，进而有利于橡胶用抗氧化剂更好地深入至橡胶内部以起抗氧化的作用，使得橡胶的抗氧化性能更强，进而使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：所述交联助剂为氧化锌。
采用上述技术方案，通过采用氧化锌作为交联助剂，有利于降低交联进程的引发温度，使得橡胶的交联更容易被引发，从而有利于更好地控制橡胶的交联进程，使得三元乙丙胶在橡胶用抗氧化剂的制备过程中更容易与其他组分融为一体的同时有利于橡胶用抗氧化剂在橡胶的制备过程中更好地与橡胶融为一体，进而有利于橡胶用抗氧化剂更好地深入至橡胶内部以起抗氧化的作用，使得橡胶的抗氧化性能更强，进而使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种橡胶用抗氧化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、混合原料：按质量份数比称取原料加入至反应容器中；
S2、密炼：搅拌原料，并控制搅拌过程中的反应温度为60℃-70℃，反应时间为8-10min；
S3、出料切粒：将搅拌均匀的原料取出切粒，并在表面覆盖防粘粉体，即得橡胶用抗氧化剂。
采用上述技术方案，通过控制原料搅拌混合的反应温度以及反应时间，有利于橡胶用抗氧化剂中的各组分更好地融为一体，从而有利于各组分更好地互相协同以增强橡胶的抗氧化效果，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响；通过将搅拌均匀的原料取出切粒，便于橡胶用抗氧化剂的后期使用，有利于橡胶用抗氧化剂在橡胶的制备过程中更好地与橡胶融为一体，从而有利于橡胶用抗氧化剂更好地深入至橡胶内部以更好地起抗氧化作用，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
本发明进一步设置为：所述步骤S1中，在三元乙丙胶加入反应容器前，先将三元乙丙胶粉碎成粒径不大于2mm的颗粒。
采用上述技术方案，通过在三元乙丙胶加入反应容器前，先将三元乙丙胶粉碎成粒径不大于2mm的颗粒，使得三元乙丙胶在橡胶用抗氧化剂的制备过程中更加容易与其他组分融为一体，从而有利于各组分更好地互相协同以发挥抗氧化的作用，使得橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能更好。
本发明进一步设置为：所述步骤S2中，每间隔2-3min，对反应容器中的原料进行提起重锤，并搅拌翻转原料的操作一次。
采用上述技术方案，通过每间隔2-3min，对反应容器中的原料进行提起重锤以及翻转原料的操作一次，有利于橡胶用抗氧化剂中的各组分更好地搅拌均匀以融为一体，从而有利于各组分更好地互相协同以发挥抗氧化的作用，使得橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能更好。
为实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种橡胶用抗氧化剂的应用，所述橡胶用抗氧化剂添加至橡胶中，所述橡胶用抗氧剂的添加质量为橡胶质量的0.1％-0.15％。
采用上述技术方案，通过在橡胶中加入0.1％-0.15％的橡胶用抗氧化剂，有利于增强橡胶的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过采用聚异丁烯、亚磷酸酯以及盐酸多巴酚丁酸胺复配使用，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，通过与三元乙丙胶的协同配合，还有利于聚异丁烯、亚磷酸酯粉末以及盐酸多巴酚丁胺更好地深入至橡胶内部以发挥抗氧化作用，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响；
2.通过采用番茄提取物与柠檬酸互相协同配合，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响；
3.通过控制原料搅拌混合的反应温度以及反应时间，有利于橡胶用抗氧化剂中的各组分更好地融为一体，有利于各组分更好地互相协同以增强橡胶的抗氧化效果，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响；
4.通过将搅拌均匀的原料取出切粒，有利于橡胶用抗氧化剂在橡胶的制备过程中更好地与橡胶融为一体，有利于橡胶用抗氧化剂更好地深入至橡胶内部以更好地起抗氧化作用，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
附图说明
图1为本发明中橡胶用抗氧化剂的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，三元乙丙胶采用天津市天行健橡胶制品有限公司的三元乙丙胶。
以下实施例中，白碳黑采用灵寿县百丰矿产品加工厂的型号为BF24目数为1000目的白碳黑。
以下实例中，硬脂酸采用山东中旺油脂有限公司的型号为800的硬脂酸。
以下实施例中，聚异丁烯采用山东创利新材料有限公司的聚异丁烯。
以下实施例中，亚磷酸酯粉末采用河北燕邦化工科技有限公司的亚磷酸酯粉末。
以下实施例中，盐酸多巴酚丁胺采用北京百灵威科技有限公司的货号为KS-1050的盐酸多巴酚丁胺。
以下实施例中，番茄提取物采用西安南斯生物科技有限公司的货号为nansi67的番茄提取物。
以下实施例中，柠檬酸采用郑州汇中化工产品有限公司的柠檬酸。
以下实施例中，茶多酚采用河北科隆多生物科技有限公司的茶多酚。
以下实施例中，交联剂采用温州格雷化工有限公司的橡胶交联剂。
以下实施例中，交联助剂采用扬州德金属科技有限公司的氧化锌。
实施例1
一种橡胶用抗氧化剂，包括以下组分：
三元乙丙胶30kg；白碳黑35kg；硬脂酸1kg；聚异丁烯36kg；亚磷酸酯粉末1.25kg；盐酸多巴酚丁胺0.75kg。
橡胶用抗氧化剂的制备方法如下：
S1、混合原料，具体如下：
先将三元乙丙胶加入造粒机中粉碎成粒径为1mm的颗粒，在密炼机中加入粉碎成颗粒的三元乙丙胶30kg、白碳黑35kg、硬脂酸1kg、聚异丁烯36kg、亚磷酸酯粉末1.25kg、盐酸多巴酚丁胺0.75kg。
S2、密炼，具体如下：
加压搅拌混合密炼机中的原料，并控制密炼机的温度为60℃，搅拌混合的时间为10min，且在搅拌过程中每隔3min，将反应容器中混合原料提起重锤，并搅拌翻转反应容器中的混合原料。
S3、出料切粒，具体如下：
将搅拌均匀的原料倒出并经传送带输送至造粒机中切粒以形成颗粒状的橡胶用抗氧化剂，最后在颗粒状的橡胶用抗氧化剂表面涂抹防粘粉体，即得橡胶用抗氧化剂。
实施例2
与实施例1的区别在于：
S2、密炼，具体如下：
加压搅拌混合密炼机中的原料，并控制密炼机的温度为65℃，搅拌混合的时间为8min，且在搅拌过程中每隔2min，将反应容器中混合原料提起重锤，并搅拌翻转反应容器中的混合原料。
实施例3
与实施例1的区别在于：
S2、密炼，具体如下：
加压搅拌混合密炼机中的原料，并控制密炼机的温度为61℃，搅拌混合的时间为9min，且在搅拌过程中每隔3min，将反应容器中混合原料提起重锤，并搅拌翻转反应容器中的混合原料。
实施例4
与实施例3的区别在于：
橡胶用抗氧化剂包括以下组分：
三元乙丙胶32.5kg；白碳黑32.5kg；硬脂酸4kg；聚异丁烯33kg；亚磷酸酯粉末1.5kg；盐酸多巴酚丁胺0.5kg。
实施例5
与实施例3的区别在于：
橡胶用抗氧化剂包括以下组分：
三元乙丙胶35kg；白碳黑30kg；硬脂酸2.5kg；聚异丁烯34.5kg；亚磷酸酯粉末1kg；盐酸多巴酚丁胺1kg。
实施例6
与实施例3的区别在于：
橡胶用抗氧化剂包括以下组分：
三元乙丙胶31kg；白碳黑33kg；硬脂酸3kg；聚异丁烯35kg；亚磷酸酯粉末1.4kg；盐酸多巴酚丁胺0.6kg。
实施例7
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物1kg；柠檬酸1kg。
其中番茄提取物以及柠檬酸均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
实施例8
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物2kg；柠檬酸0.5kg。
其中番茄提取物以及柠檬酸均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
实施例9
与实施例8的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分番茄提取物。
实施例10
与实施例8的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分柠檬酸。
实施例11
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物1kg；柠檬酸1kg；茶多酚0.5kg；交联剂0.3kg；交联助剂0.5kg。
其中，以上组分均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
实施例12
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物1.5kg；柠檬酸0.75kg；茶多酚0.4kg；交联剂0.2kg；交联助剂0.4kg。
其中，以上组分均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
实施例13
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物2kg；柠檬酸0.5kg；茶多酚0.3kg；交联剂0.1kg；交联助剂0.3kg。
其中，以上组分均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
实施例14
与实施例6的区别在于：
橡胶用抗氧化剂还包括以下组分：
番茄提取物1.7kg；柠檬酸0.6kg；茶多酚0.5kg；交联剂0.2kg；交联助剂0.3kg。
其中，以上组分均在步骤S1中随其他组分一同加入至密炼机中。
比较例1
与实施例6的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分三元乙丙胶。
比较例2
与实施例6的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分聚异丁烯。
比较例3
与实施例6的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分亚磷酸酯粉末。
比较例4
与实施例6的区别在于：橡胶用抗氧化剂中缺少组分盐酸多巴酚丁胺。
实验1
检测样品的制备：将以上实施例以及比较例制备所得的橡胶抗氧化剂通过橡胶的正常生产方法加入至橡胶中，并控制橡胶用抗氧化剂的加入量为0.1％，同时，以未加入任何抗氧化剂的橡胶、加入抗氧化剂T501的橡胶、加入抗氧化剂BHT264的橡胶以及加入抗氧化剂SP的橡胶作为对照(抗氧化剂T501购自广州泰振盛贸易有限公司，抗氧化剂BHT264购自上海宝瑞化工有限公司，抗氧化剂SP购自南通锦莱化工有限公司)，并进行以下检测：
检测1
将以上橡胶置于70℃的老化试样箱中进行热老氧化7周，观察并记录橡胶的颜色变化情况。
其中，老化试样箱采用东莞市海达仪器有限公司的耐黄老化试验箱。
检测2
采用上海德杰仪器设备有限公司的自动门尼粘度计检测以上橡胶的门尼粘度(ML100℃，1+4)，然后将以上橡胶置于70℃的老化试样箱中进行热老氧化7周后，再重新检测以上橡胶的门尼粘度(ML100℃，1+4)。
以上实验所采用的橡胶为异戊橡胶生胶，以上实验的检测数据见表1。
表1
Figure BDA0002227061840000131
Figure BDA0002227061840000141
根据表1中实施例1-3的数据对比可得，通过控制橡胶用抗氧化剂在制备过程中的搅拌温度以及搅拌时间，有利于橡胶用抗氧化剂中的各组分更好地融为一体，从而有利于橡胶用抗氧剂中的各组分更好地互相协同配合，使得橡胶用抗氧化剂的抗氧化效果更好，进而使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
根据表1中实施例3-6的数据对比可得，通过控制橡胶用抗氧化剂中的各组分的用量比，有利于橡胶用抗氧化剂中的各组分更好地互相配合，从而有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化效果，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
根据表1中实施例6-8的数据对比可得，通过加入番茄提取物与柠檬酸互相协同配合，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
根据表1中实施例7-10的数据对比可得，只有当番茄提取物与柠檬酸互相协同配合时，才能更好地提高橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，缺少了任一组分，均容易对橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能产生较大的影响。
根据表1中实施例8与实施例11-13的数据对比可得，通过加入茶多酚、交联剂以及交联助剂，有利于增强橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
根据表1中实施例11-14的数据对比可得，通过控制茶多酚、交联剂以及交联助剂的加入量，在一定程度上有利于提高橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，使得橡胶更加不容易老化，使得橡胶的颜色以及门尼粘度等性能更加不容易受到影响。
根据表1中实施例6与比较例1-4的数据对比可得，只有当三元乙丙胶、聚异丁烯、亚磷酸酯、以及盐酸多巴酚丁胺互相协同配合时，才能更好地起到提高橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能，缺少了任一组分，均容易对橡胶用抗氧化剂的抗氧化性能产生影响。
根据表1中实施例1-14与未添加抗氧化剂的橡胶、添加抗氧化剂T501的橡胶、添加抗氧化剂BHT264的橡胶以及添加抗氧化剂SP的橡胶的数据对比可得，通过加入传统的抗氧化剂，对橡胶的抗氧化性能具有一定的提升作用，但抗氧化效果相对于本发明中的橡胶用抗氧化剂还有一定的差距，因此，采用本发明的橡胶用抗氧化剂有利于更大幅度地提高橡胶的抗氧化性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种橡胶用抗氧化剂，其特征是：包括以下质量份数的组分：
三元乙丙胶30-35份；
白碳黑30-35份；
硬脂酸1-4份；
聚异丁烯33-36份；
亚磷酸酯粉末1-1.5份；
盐酸多巴酚丁胺0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的橡胶用抗氧化剂，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
番茄提取物1-2份；
柠檬酸0.5-1份。
3.根据权利要求1-2任一所述的橡胶用抗氧化剂，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
茶多酚0.3-0.5份。
4.根据权利要求1-2任一所述的橡胶用抗氧化剂，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
交联剂0.1-0.3份。
5.根据权利要求4所述的橡胶用抗氧化剂，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
交联助剂0.3-0.5份。
6.根据权利要求5所述的橡胶用抗氧化剂，其特征是：所述交联助剂为氧化锌。
7.一种如权利要求1-6任一所述的橡胶用抗氧化剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、混合原料：按质量份数比称取原料加入至反应容器中;
S2、密炼：搅拌原料，并控制搅拌过程中的反应温度为60℃-70℃，反应时间为8-10min；
S3、出料切粒：将搅拌均匀的原料取出切粒，并在表面覆盖防粘粉体，即得橡胶用抗氧化剂。
8.根据权利要求7所述的橡胶用抗氧化剂的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，在三元乙丙胶加入反应容器前，先将三元乙丙胶粉碎成粒径不大于2mm的颗粒。
9.根据权利要求7所述的橡胶用抗氧化剂的制备方法，其特征是：所述步骤S2中，每间隔2-3min，对反应容器中的原料进行提起重锤，并搅拌翻转原料的操作一次。
10.一种如权利要求1-6任一所述的橡胶用抗氧化剂的应用，其特征是：所述橡胶用抗氧化剂添加至橡胶中，所述橡胶用抗氧剂的添加质量为橡胶质量的0.1%-0.15%。
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