CN111958890B - 一种联炔苯类轮胎隔离剂 - Google Patents

一种联炔苯类轮胎隔离剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种联炔苯类轮胎隔离剂,属于脱模材料加工技术领域。为了解决现有的脱模性能差的问题,提供一种联炔苯类轮胎隔离剂,该轮胎隔离剂包括以下成分的质量百分数:联炔苯类化合物:8.0%~10%;交联剂:1.0%~2.0%;乳化剂:0.5%~1.5%;稳定剂:0.1%~0.3%;水:85%~90%。本发明通过采用联炔苯类化合物能够有效的提高橡胶在硫化中的脱模频次,实现涂刷一次连续脱模次数提高到4‑6次的效果。

Description

一种联炔苯类轮胎隔离剂
技术领域
本发明涉及一种联炔苯类轮胎隔离剂,属于脱模材料加工技术领域。
背景技术
隔离(脱模)剂是一种能在两个彼此易于粘着的物体表面形成界面隔离层,使成品表面易脱离、光滑和洁净的添加剂。按成分分:现有的主要以蜡、硅氧烷、金属硬脂酸盐、聚乙烯醇等为主成膜材料。然而,一方面,随着环保问题的进一步要求,全球范围内要求降低工作环境有害蒸汽的呼声愈来愈高,使得氯氟烃类溶剂载体被取缔。为此,许多新型水基隔离(脱模)剂配方被引入到大范围的应用。
另一方面,在轮胎加工硫化中,常使用隔离剂以便成品更易与胶囊分离。为了提升生产效率,隔离剂的使用效率也被日益关注,除了有机硅材料外,氟碳材料作为一类低表面能的成膜物质一直受到科研人员的关注。经过进一步分析认为,隔离效果差是由于涂膜中有机氟碳树脂与底材的附着力不足。如现在的在采用有机硅和有机氟树脂类膜物质为主成膜材料时因在有机氟、有机硅主链中引入大量非低表面能成分造成隔离效果不佳的问题,脱模频次低的问题。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷,提供一种联炔苯类轮胎隔离剂,解决的问题是如何增加隔离剂与底模的粘结力,实现提高隔离剂的使用寿命和一次涂覆后的连续脱模次数。
本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的,一种联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,该轮胎隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔苯类化合物:8.0%~10%;交联剂:1.0%~2.0%;乳化剂:0.5%~1.5%;稳定剂:0.1%~0.3%;水:85%~90%;
所述联炔苯类化合物结构式如下式Ⅰ化合物所示:
Figure BDA0002626073690000021
式Ⅰ中,R选自烷基、聚烯烃或聚苯乙烯;R1选自烷基或卤素。
本发明通过以联炔苯类化合物作为主原料,且其取代基中含有多氟基团及联炔的结构特性,使具有极低的表面活性而利于严格取向于涂层表面,使得该材料可以获得低表面能效果,同时配合交联剂可以加强隔离剂作为涂层与底模之间的附着力,使整个隔离剂在使用时涂刷或涂覆在模具表面形成的涂膜层与模具之间的粘合能力增强,延长涂膜层的整体使用时间,提升一次涂刷或涂覆后的连续脱模能力,提高了脱模能力和连续脱模使用的次数,实现脱模次数增加的特性。且通过采用上述联炔苯类化合结合交联剂及整体的材料之间的协同作用,这样整个涂层就可形成立体网络的高弹性及低表面能特性、强机械性,目前还没有采用联炔苯类化合物在隔离剂材料中应用;通过采用联炔苯类化合物的结构特性能够有效的提高橡胶在硫化中的脱模频次,更有效的采用本发明的隔离剂进行一次涂刷或涂覆,就能够实现连续脱模次数的提升,实现涂刷一次脱模频次能够提高到4-6次的效果;相比于常用的硅油类隔离剂一般的涂刷一次脱模频次只能达到2-3次,相当于提高到两倍的脱模频次的效果。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,所述的式Ⅰ化合物中R基团可以选用C1-C20的烷基,可以是直链或支链的烷基,如乙基、丙基、丁基或异丁基、C10的直链烷基、C18的直链烷基等等;所述的R1中的烷基C1-C10的烷基,可以是直链或支链的烷基,如R1可以是甲基、乙基、丙基、C10的直链烷基等等。作为优选,所述R中的烷基选自C4-C18的烷基;所述R1选自C8烷基或氟。能够使具有更好的表面取向性,从而使更有效的提高其脱模的频次性能。上述的C4-C18的烷基如可以是C4的直链烷基、C5的直链烷基或C8的直链烷基等,最好使R1的取代基为氟,R为C8的直链烷基。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,作为优选,所述交联剂选自硫磺、2,2’-硫代双(乙硫醇)、邻苯二硫醇、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二甲硫醇、4,4-二巯基二苯乙烯和1,16-十六烷二硫醇中的一种或几种。通过采用上述交联剂能够与主原料联炔苯类化合物形成更好的配合,有效的加强涂层与底材之间的附着力,使整个隔离剂涂层可形成立体网络的高弹性及低表面能的特性,能够实现更好的脱模,更进一步的提高脱模的频次。作为更进一步的优选,所述交联剂为1,3-苯二硫酚、4,4-二巯基二苯乙烯和1,16-十六烷二硫醇的混合物,且所述1,3-苯二硫酚:4,4-二巯基二苯乙烯:1,16-十六烷二硫醇为1:0.2~0.3:0.1~0.3。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,作为优选,所述乳化剂选自吐温80、山梨糖醇酐烷基、脂肪醇聚氧乙烯醚和甘油单硬脂酸酯中的一种或两种。能够更好的起作乳化效果,使整体分散的均匀性更好。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,作为优选,所述稳定剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素和聚乙二醇中的一种或几种。能够起到更好的稳定功效。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,作为优选,该轮胎隔离剂还包括抗菌剂,所述抗菌剂的质量百分数为0.1%~0.2%。能够提高隔离剂在使用过程中的抗菌能力,避免出现发霉而导致性能降低或失效的特性。
在上述联炔苯类轮胎隔离剂中,上述联炔苯类化合物可通过以下方法得到:
Figure BDA0002626073690000041
具体可通过以下方法合成:在经无水无氧处理的反应容器中,按照原料的反应用量配比,加入对R1基取代的溴乙炔基过氟苯和对R基取代的苯乙炔,再加入催化剂Pd(dba)·CHCl和CuI,加溶剂甲苯以及二异丙基乙胺,在惰性气体的保护下,控制温度在30℃以下的条件下进行反应4-24小时,反应结束后,减压去除溶剂后,进行后处理,得到相应的联炔苯类化合物。
在上述的联炔苯类轮胎隔离剂中,对于隔离剂的配制可通过以下方法得到,具体为:在配制隔离剂时,可在一搅拌容器中加入水、乳化剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进行一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。当然,还可根据添加的原料再加入稳定剂、抗菌剂等助剂一并进行混合。
综上所述,本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1.通过以联炔苯类化合物为主要成分,使隔离剂整体具有极低的表面活性而严格取向于涂层表面,使得该材料可以获得低表面能效果,同时配合交联剂可以加强涂层与底材的附着力。这样整个涂层就可形成立体网络的高弹性及低表面能特性、强机械性,目前还没有采用联炔苯类化合物在隔离剂材料中应用;通过采用联炔苯类化合物能够有效的提高橡胶在硫化中的脱模频次,实现涂刷一次连续脱模次数提高到4-6次的效果。
2.本发明采用的交联剂的选择,能够使交联剂与主原料联炔苯类化合物形成更好的配合,有效的加强涂层与底材之间的附着力,使整个隔离剂涂层可形成立体网络的高弹性及低表面能的特性,能够实现更好的脱模,更进一步的提高脱模的频次。
附图说明
图1是本发明的联炔苯类化合物的1H-NMR谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明,但是本发明并不限于这些实施例。
本联炔苯类轮胎隔离剂中的联炔类化合物具体可通过以下方法得到:
其中的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000051
其中,R选自选自烷基、聚烯烃或聚苯乙烯;R1选自烷基或卤素。
在经无水无氧处理的反应容器中,按照原料的反应用量配比,加入对R1基取代的溴乙炔基过氟苯和对R基取代的苯乙炔,再加入催化剂Pd(dba)·CHCl和CuI,加溶剂甲苯以及二异丙基乙胺,在氮气保护下,控制温度在30℃以下的条件下进行反应4-24小时,反应结束后,减压去除溶剂后,进行后处理,得到相应的联炔苯类化合物。这里的反应原料可根据反应的摩尔当量比例进行配比,催化剂的用量可按照催化量的用量进行投料,对于催化量的选择主要是根据能够使反应进行即可。
以上对R1基取代的溴乙炔基过氟苯的结构式如下所示:
Figure BDA0002626073690000061
R1选自烷基或卤素,卤素优选为氟(F);
对R基取代的苯乙炔的结构式如下所示:
Figure BDA0002626073690000062
R选自烷基、聚烯烃或聚苯乙烯。
作为更好的优选方案,上述反应过程中对R1基取代的溴乙炔基过氟苯和对R基取代的苯乙炔的质量比为1:1.0~2.0。目的是为了使反应更加的充分,提高原料的利用率,减少原料浪费。
作为更好的优选方案,上述的联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000063
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。该联炔苯类化合物的合成反应方程式如下:
Figure BDA0002626073690000071
具体合成为:在经无水无氧处理的反应容器中,加入上述相应的溴乙炔基过氟苯(4.0g)和烷基苯乙炔(6.0g),Pd(dba)·CHCl(0.5g).CuI(0.10g).干燥甲苯40ml.二异丙基乙胺(3ml),通入氮气,在30℃下,搅拌反应4小时.减压去除溶剂后,粗产物先通过硅胶柱层析(石油醚为流动相)除去催化剂,并通过凝胶柱层析(甲苯为流动相)进一步分离(其中分离结果借助薄层层析板跟踪检测,并通过碘钢辅助显示),从而得到相应的无色产品联炔苯类化合物。
该联炔苯类化合物(式I中R为C8直链烷基,R1为氟时)的谱图分析如图1所示,其中图1是该联炔苯类化合物1H-NMR谱图,谱图中,位移在7.20、7.55位置,属于取代苯环上的氢;位移2.60,属于与苯环相邻的烷基碳上氢的化学位移。1.65是与苯环相连烷基第二个碳上氢的位置。1.30是烷基上亚甲基氢,0.9属于端基氢的化学位移。
实施例1
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:10%;交联剂:1.0%,交联剂为1,3-苯二硫酚;乳化剂:1.0%;稳定剂:0.1%;其余为去离子水。
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000081
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚,稳定剂为聚乙烯醇;
该隔离剂的具体配制方法可采用以下方法得到:
在配制隔离剂时,在一搅拌容器中加入去离子水、稳定剂、乳化剂、交联剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。
实施例2
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:9.0%;交联剂:1.5%,交联剂为1,3-苯二硫酚;乳化剂:0.5%;稳定剂:0.2%;其余为去离子水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000082
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚,稳定剂为羧甲基纤维素;
该隔离剂的具体配制方法可采用以下方法得到:
在配制隔离剂时,在一搅拌容器中加入去离子水、稳定剂、乳化剂、交联剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。
实施例3
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:8.0%;交联剂:2.0%,交联剂为1,3-苯二硫酚;乳化剂:1.5%;稳定剂:0.3%;其余为去离子水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000091
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚,稳定剂为聚乙二醇;
该隔离剂的具体配制方法可采用以下方法得到:
在配制隔离剂时,在一搅拌容器中加入去离子水、稳定剂、乳化剂、交联剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。
实施例4
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:8.5%;交联剂:1.8%,交联剂为1,3-苯二硫酚;乳化剂:1.2%;稳定剂:0.2%;其余为去离子水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000092
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚,稳定剂为聚乙烯醇;
该隔离剂的具体配制方法可采用以下方法得到:
在配制隔离剂时,在一搅拌容器中加入去离子水、稳定剂、乳化剂、交联剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进行一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。
实施例5
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:9.0%;交联剂:1.5%,交联剂为1,3-苯二硫酚;乳化剂:0.5%;稳定剂:0.2%;抗菌剂:0.1%;其余为去离子水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000101
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚,稳定剂为聚乙烯醇;抗菌剂为异噻唑啉酮;
该隔离剂的具体配制方法可采用以下方法得到:
在配制隔离剂时,在一搅拌容器中加入去离子水、稳定剂、乳化剂、、交联剂、抗菌剂和主成膜物质联炔苯类化合物在室温条件下进行搅拌混合均匀,得到相应的乳液,乳液再经高压乳匀机进行一步乳化成均匀乳液,得到相应的隔离剂。
实施例6
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:9.5%;交联剂:1.8%,交联剂为邻苯二硫醇和1,16-十六烷二硫醇的混合物,且邻苯二硫醇与1,16-十六烷二硫醇的质量比为1:0.5;乳化剂:0.9%;稳定剂:0.25%;抗菌剂:0.2%;其余为去离子水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000111
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和甘油单硬脂酸酯的混合物,且两者的质量比为1:1,稳定剂为聚乙烯醇;抗菌剂为异噻唑啉酮;
该隔离剂的具体配制方法同实施例5一致,这里不再赘述。
实施例7
本隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔类化合物:9.6%;交联剂:1.4%,交联剂为1,3-苯二硫酚、4,4-二巯基二苯乙烯和1,16-十六烷二硫醇的混合物,且1,3-苯二硫酚:4,4-二巯基二苯乙烯:1,16-十六烷二硫醇的质量比为1:0.2:0.1;乳化剂:1.3%;稳定剂:0.3%;抗菌剂:0.15%;其余为水;
其中,联炔苯类化合物的结构式如下:
Figure BDA0002626073690000112
式I中,R为C8直链烷基,R1为氟。
其中,上述的乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚和甘油单硬脂酸酯的混合物,且两者的质量比为1:0.5,稳定剂为聚乙烯醇和聚乙二醇的混合物,且两者的质量比为1:0.5;抗菌剂为异噻唑啉酮;
该隔离剂的具体配制方法同实施例5一致,这里不再赘述。
随机选取上述实施例得到的相应的隔离剂进行性能测试。具体使用时,将相应的实施例1-7对应的隔离剂涂覆在轮胎橡胶模具或成型模具的内表面,然后进行橡胶轮胎加工,一次涂覆或涂刷后能够连续使用脱模4次以上。采用实施例4的隔离剂进行涂覆时,一次涂覆后能够使用脱模6次,采用实施例5-7的隔离剂进行涂刷后,一次涂刷后能够连续脱模10次以上,更有效的提高了一次涂刷后的连续脱模的频次,提高了隔离剂整体的使用寿命。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例,但是对本领域熟练技术人员来说,只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1.一种联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,该轮胎隔离剂包括以下成分的质量百分数:
联炔苯类化合物:8.0%~10%;交联剂:1.0%~2.0%;乳化剂:0.5%~1.5%;稳定剂:0.1%~0.3%;水:85%~90%,
所述联炔苯类化合物结构式如下式Ⅰ化合物所示:
Figure FDA0003510512690000011
式Ⅰ中,R选自烷基、聚烯烃或聚苯乙烯;R1选自烷基或卤素。
2.根据权利要求1所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述R中的烷基选自C4-C18的烷基;所述R1选自C8烷基或氟。
3.根据权利要求2所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述R中的烷基选自C8直链烷基,R1为氟。
4.根据权利要求1所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述交联剂选自硫磺、2,2’-硫代双(乙硫醇)、邻苯二硫醇、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二甲硫醇、4,4-二巯基二苯乙烯和1,16-十六烷二硫醇中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述交联剂为1,3-苯二硫酚、4,4-二巯基二苯乙烯和1,16-十六烷二硫醇的混合物,且所述1,3-苯二硫酚:4,4-二巯基二苯乙烯:1,16-十六烷二硫醇的质量比为1:0.2~0.3:0.1~0.3。
6.根据权利要求1-5任意一项所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述乳化剂选自吐温80、脂肪醇聚氧乙烯醚和甘油单硬脂酸酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1-5任意一项所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,所述稳定剂选自聚乙烯醇、羧甲基纤维素和聚乙二醇中的一种或几种。
8.根据权利要求1-5任意一项所述联炔苯类轮胎隔离剂,其特征在于,该轮胎隔离剂还包括抗菌剂,所述抗菌剂的质量百分数为0.1%~0.2%。
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