CN111978610A - 一种生物基改性橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物基改性橡胶，包括下述重量份组成：丁苯橡胶：30～50份、顺丁橡胶：40～50份、白炭黑：30～50份、改性蓖麻油：5～15份、促进剂：2～3份、防老剂：1～2份、硬脂酸：1～4份、氧化锌：2～4份、硫磺2～6份；所述改性蓖麻油由蓖麻油、含有两个端基为醚键的化合物、3‑[双(2‑羟乙基)氨基]丙烷‑三乙氧基硅烷反应而成。其主要解决了现有技术中添加蓖麻油的橡胶力学性能下降的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高份子领域，更具体的说是涉及一种生物基改性橡胶。
背景技术
蓖麻油作为一种生物基环保材料，已经很大程度上应用在高份子材料中， 特别是在橡胶领域中，已经将其用作生物基增塑剂来实用，但是，在采用蓖麻 油或者蓖麻油同系物作为增塑剂，会降低橡胶的力学性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够保持力学性能 的改性蓖麻油橡胶。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种生物基改性橡胶，
包括下述重量份组成：
丁苯橡胶：30～50份
顺丁橡胶：40～50份
白炭黑：30～50份
改性蓖麻油：5～15份
促进剂：2～3份
防老剂：1～2份
硬脂酸：1～4份
氧化锌：2～4份
硫磺2～6份；
所述改性蓖麻油由
蓖麻油
含有两个端基为醚键的化合物
3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷
反应而成。
作为本发明的进一步改进，
所述含有两个端基为醚键的化合物为
二乙二醇二乙烯基醚。
作为本发明的进一步改进，
所述改性蓖麻油制备方法为：
步骤a：将蓖麻油、2-羟基-3-[3-(三羟基硅烷基)丙氧基]丙烷-1-磺酸与甲苯混合；
步骤b：升温至150℃充份搅拌；
步骤c：加入催化剂和四氢呋喃，在80℃下充份搅拌；
步骤d：缓慢加入所述含有两个端基为醚键的化合物，同时进行搅拌；
步骤e：升温至20℃，同时在搅拌状态下反应4～8小时；
步骤f：反应完成后旋转蒸发去除溶剂，冷却固话得到改性蓖麻油。
作为本发明的进一步改进，
所述步骤d中在0～4℃条件下进行。
作为本发明的进一步改进，
所述催化剂为甲苯磺酸。
作为本发明的进一步改进，
所述促进剂为2、2′-二硫代二苯并噻唑。
作为本发明的进一步改进，
所述防老剂为N-异丙基N′-苯基对苯二胺。
作为本发明的进一步改进，
步骤一：将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下，翻炼30秒；
步骤二：加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒；
步骤三：加入改性蓖麻油升温至110℃，继续翻炼60秒；
步骤四：加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒；
步骤五：进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为25份钟。
在本发明中，主要采用了改性蓖麻油作为添加剂使用，改性蓖麻油以蓖麻 油为主体，通过二乙二醇二乙烯基醚作为桥连，将3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三 乙氧基硅烷聚合在蓖麻油分子上，其中蓖麻油分子上具有较多的羟基，在催化 剂作用下，能够与二乙二醇二乙烯基醚上的醚键进行聚合，同时在二乙二醇二 乙烯基醚另一端的醚键则与3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷上的羟基发 生反应，进行聚合，这样就使得蓖麻油分子链上具有了3-[双(2-羟乙基)氨基]丙 烷-三乙氧基硅烷，而3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷本身能够与丁苯橡 胶和顺丁橡胶发生交联，从而在使得整体改性蓖麻油分子不会轻易迁移，同时 也起到了对整体橡胶的力学性能增强的作用，对于现有技术中使用蓖麻油作为 添加剂的配方中力学性能下降的问题，有了一个很好的解决方案。
其反应方程式如下：
具体实施方式
实施例一：
改性蓖麻油的制备：
步骤a：将2.9g蓖麻油、2.8g3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷溶 于10ml甲苯溶液中；
步骤b：升温至150℃，转速为500rad/min的条件下进行搅拌；
步骤c：加入0.1g甲苯磺酸作溶于50ml四氢呋喃中，之后加入到步骤b中的 溶液中，保持温度在80℃下，转速为300rad/min的条件下，搅拌15份钟；
步骤d：降温至0℃，以滴定的方式将1.6g二乙二醇二乙烯基醚加入到步骤c 的溶液中，并且滴定速度为5秒3滴左右，并且滴定过程中进行搅拌，搅拌速率 为900rad/min；
步骤e：滴定完成后升温至20℃，反应4小时；
步骤f：反应完成后旋转蒸发去除溶剂，冷却固话得到改性蓖麻油。
实施例二：
按照下述重量比称取原料：
丁苯橡胶：50份
顺丁橡胶：50份
白炭黑：40份
实施例一中制备的改性蓖麻油：10份
2、2′-二硫代二苯并噻唑：3份
防老剂：2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺：4份
氧化锌：2份
硫磺4份；
步骤一：将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下，翻炼30秒；
步骤二：加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒；
步骤三：加入改性蓖麻油升温至110℃，继续翻炼60秒；
步骤四：加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒；
步骤五：进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为25份钟。
对比例一：
按照下述重量比称取原料：
丁苯橡胶：50份
顺丁橡胶：50份
白炭黑：40份
市购蓖麻油：10份
2、2′-二硫代二苯并噻唑：3份
防老剂：2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺：4份
氧化锌：2份
硫磺4份；
步骤一：将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下，翻炼30秒；
步骤二：加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒；
步骤三：加入市购蓖麻油升温至110℃，继续翻炼60秒；
步骤四：加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒；
步骤五：进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为25份钟。
对比例二：
按照下述重量比称取原料：
丁苯橡胶：50份
顺丁橡胶：50份
白炭黑：40份
2、2′-二硫代二苯并噻唑：3份
防老剂：2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺：4份
氧化锌：2份
硫磺4份；
步骤一：将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下，翻炼30秒；
步骤二：加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒；
步骤三：加入改性蓖麻油升温至110℃，继续翻炼60秒；
步骤四：加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒；
步骤五：进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为25份钟。
将实施例和对比例得到的材料进行如下检测
拉伸强度测试：GB/T 528-92
断裂伸长率测试：GB/T 528-92
硬度：GB/T 2411-2008
磨耗体积V：GB/T25262-2010
综上所述，在本发明中，主要采用了改性蓖麻油作为添加剂使用，改性蓖 麻油以蓖麻油为主体，通过二乙二醇二乙烯基醚作为桥连，将3-[双(2-羟乙基) 氨基]丙烷-三乙氧基硅烷聚合在蓖麻油分子上，其中蓖麻油分子上具有较多的羟 基，在催化剂作用下，能够与二乙二醇二乙烯基醚上的醚键进行聚合，同时在 二乙二醇二乙烯基醚另一端的醚键则与3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷 上的羟基发生反应，进行聚合，这样就使得蓖麻油分子链上具有了3-[双(2-羟乙 基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷，而3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷本身能 够与丁苯橡胶和顺丁橡胶发生交联，从而在使得整体改性蓖麻油分子不会轻易 迁移，同时也起到了对整体橡胶的力学性能增强的作用，对于现有技术中使用 蓖麻油作为添加剂的配方中力学性能下降的问题，有了一个很好的解决方案。
从检测中可以看出，对比例二为空白对照组，相对于对比例二，实施例二 中添加了改性蓖麻油之后，其拉伸强度、断裂伸长率、硬度均有提升，并且磨 耗体积有所下降，而对比例一则添加的是市购的蓖麻油，其相对于对比例二， 其拉伸强度、硬度有所下降，这也说明了蓖麻油的使用会一定程度上降低力学 性能，而实施例二的方案则恰恰弥补了力学性能下降的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上 述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指 出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干 改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种生物基改性橡胶，其特征在于：
包括下述重量份组成：
丁苯橡胶：30～50份
顺丁橡胶：40～50份
改性蓖麻油：5～15份
促进剂：2～3份
防老剂：1～2份
硬脂酸：1～4份
氧化锌：2～4份
硫磺2～6分；
所述改性蓖麻油由
蓖麻油
含有两个端基为醚键的化合物
3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷
反应而成。
2.根据权利要求1所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述含有两个端基为醚键的化合物为二乙二醇二乙烯基醚。
3.根据权利要求2所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述改性蓖麻油制备方法为：
步骤a：将蓖麻油、2-羟基-3-[3-(三羟基硅烷基)丙氧基]丙烷-1-磺酸与甲苯混合；
步骤b：升温至150℃充分搅拌；
步骤c：加入催化剂和四氢呋喃，在80℃下充分搅拌；
步骤d：缓慢加入所述含有两个端基为醚键的化合物，同时进行搅拌；
步骤e：升温至20℃，同时在搅拌状态下反应4～8小时；
步骤f：反应完成后旋转蒸发去除溶剂，冷却固话得到改性蓖麻油。
4.根据权利要求3所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述步骤d中在0～4℃条件下进行。
5.根据权利要求4所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述催化剂为甲苯磺酸。
6.根据权利要求5所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述促进剂为2、2′-二硫代二苯并噻唑。
7.根据权利要求6所述的一种生物基改性橡胶，其特征在于：
所述防老剂为N-异丙基N′-苯基对苯二胺。
8.如权利要求1至7所述的橡胶的制备方法，其特征在于：
步骤一：将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下，翻炼30秒；
步骤二：加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒；
步骤三：加入改性蓖麻油升温至110℃，继续翻炼60秒；
步骤四：加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒；
步骤五：进行硫化，硫化温度为145℃，硫化时间为25分钟。
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| CN (1) | CN111978610B (zh) |
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2020
- 2020-09-04 CN CN202010919508.7A patent/CN111978610B/zh active Active
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Denomination of invention: A Biobased Modified Rubber and Its Preparation Method Effective date of registration: 20231205 Granted publication date: 20220401 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Wenzhou Ruian sub branch Pledgor: ZHEJIANG ZHONGRUI RUBBER POLYMER MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2023980069123 |