CN112662009A - 一种橡胶硫化促进剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于橡胶硫化技术领域，公开了一种橡胶硫化促进剂及其制备方法。本发明的橡胶硫化促进剂按重量份数计，包含4‑6份十八醇、4‑6份硬脂酸、4‑6份脲醛酸钠聚合物、2‑3份乙二醇胺、8‑12份促进剂D、6.5‑8.5份促进剂CZ、4‑6份防焦剂、2‑4份硫磺和5‑7份白炭黑。该橡胶硫化促进剂能更均匀地分布于胶料并提高促进效率，能降低后效促进剂的使用和促进剂的剩余留量，利用促进剂和添加纳米极性微粒的官能团，具备低温稳定结合和高温释放的特点，有效降低了焦烧时间，提高了促进效率。

Description

一种橡胶硫化促进剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶硫化技术领域，具体是涉及一种橡胶硫化促进剂及其制备方法。

背景技术

随着橡胶应用领域的扩大和橡胶产品质量的日益提高，橡胶的硫化技术也不断得到发展。硫化反应是一个多元组分参与的复杂化学反应过程，它不仅包含橡胶分子与硫化剂及其他配合剂之间发生的一系列化学反应，同时在形成网状交联结构时还伴随着发生各种副反应。硫化的交联形式主要有碳原子直接交联型、硫黄交联型和非硫硫化剂交联型三类型，主要硫化剂有硫、硫给予体、金属氧化物、过氧化物、醌衍生物、胺类、树脂硫化剂、多卤化物、丙烯酸酯类等。

由于硫磺资源丰富，并且自然界中也没有替代品，所以硫磺是一直以来使用最广泛的硫化剂，尤其在轮胎工业中仍占据主导地位。硫磺硫化形成的硫键具有良好的动态性能，且成本低，但所制得的硫化胶的耐热性能不高，所以硫磺硫化一直制约着硫化性能的提高。

硫磺硫化需要使用促进剂(催化剂)，由于各种促进剂的性质不一，特别是一些高熔点的促进剂会分散不匀，不但降低了使用效率，而且会引起局部长硫键断裂，导致硫化网络的缺陷。另外，由于各促进剂的硫速分布不同，对于厚制品来说，会引起整体交联不平衡，从而导致局部欠硫或过硫，不利整体性能的提高。因此，采用并用性质不一的促进剂，以及提高高熔点促进剂的分散与降低焦烧时间，都会有利于胶料加工的安全性和质量的提高。然而，我国至今没有一个自主研发的促进剂，对促进剂的作用机理认识不清，因此硫化技术一直没有较大的改进。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种橡胶硫化促进剂。本发明的橡胶硫化促进剂能更均匀地分布于胶料并提高促进效率，能降低促进剂的使用和促进剂的剩余留量，利用促进剂和添加纳米极性微粒物质的官能团(本发明中的脲醛酸钠聚合物在制备过程中会形成几十纳米到几微米的微纳米级粒子结构)，具备低温稳定结合和高温释放的特点，有效降低了焦烧时间，提高了促进效率。

为达到本发明的目的，本发明的橡胶硫化促进剂包含十八醇、硬脂酸、脲醛酸钠聚合物、乙二醇胺、促进剂D、促进剂CZ、防焦剂、硫磺和白炭黑。

优选地，在本发明的一些实施方式中，所述橡胶硫化促进剂按重量份数计，包含4-6份十八醇、4-6份硬脂酸、4-6份脲醛酸钠聚合物、2-3份乙二醇胺、8-12份促进剂D、6.5-8.5份促进剂CZ、4-6份防焦剂、2-4份硫磺和5-7份白炭黑。

进一步地，本发明所述脲醛酸钠聚合物的制备方法参考发明专利(ZL89105608.4)所述聚合物。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述防焦剂为防焦剂CTP。

另一方面，本发明还提供了一种前述橡胶硫化促进剂的制备方法，所述方法包含以下步骤：

(1)先将十八醇、硬脂酸、乙二醇胺投入到反应锅内，在搅拌下加热至120-130℃形成均匀液体；

(2)将上述液体放入混合锅内，在加热下逐渐加入促进剂D和促进剂CZ、防焦剂CTP、硫磺和脲醛酸钠聚合物，温度控制在100-110℃，待混匀后再逐步加入白炭黑，混合后即得。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)部份促进剂在密炼温度120℃下，因熔点过高而不能均匀分散，这些微观粒不但不能通过扩散而有效达到促进的作用，并且因局部作用过强而劣化硫化网络，从而导致胶料热稳定性下降，不但效率不高，而且还会影响硫化胶性能的提高；对于高熔点早效促进剂，由于起硫速度快而具有较小的焦烧时间，对胶料加工的安全性产生不利影响，而本发明通过与添加组份的结合而降低低温段促进剂自由基的进攻速度，能提高焦烧时间，从而能够提高胶料的安全性，降低防焦剂的使用，同时，当硫化温度上升后，又能降低这种结合力而有利于提高促进速度，从而有利于提高本发明促进剂的速度和效率。

(2)本发明通过分散、改性与激活传统促进剂后，能更均匀地分布于胶料中并提高促进效率，能降低后效促进剂的使用和促进剂的剩余留量，适用于等量替代D、DM等第二促进剂，也可稍增量或略增硫来部份替代次磺酰胺类促进剂；等量替代D、DM等早效促进剂时，具有更长的焦烧时间，提高工艺安全性和胶料的热稳定性，也可降低防焦剂的使用；替代次磺酰胺类促进剂时，能提高早期硫化胶的物性并能提高胶料的热稳定性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

此外，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

一种橡胶硫化促进剂，按重量份数计，包含5份十八醇、5份硬脂酸、2.5份乙二醇胺、4份脲醛酸钠聚合物、10份促进剂D、7.5份促进剂CZ、5份防焦剂、3份硫磺和6份白炭黑。

上述橡胶硫化促进剂的制备方法如下：

(1)先将十八醇50㎏、硬脂酸50㎏、乙二醇胺25㎏投入反应到500升反应锅内，在搅拌下加热至125℃形成均匀液体；

(2)将上述液体放入混合锅内，在加热下逐渐加入100㎏促进剂D和促进剂CZ75㎏，防焦剂CTP50㎏、硫磺30kg和脲醛酸钠聚合物40kg，温度控制在105℃待混匀后再逐步加入60㎏白炭黑，混合后放料。

实施例2

一种橡胶硫化促进剂，按重量份数计，包含4份十八醇、4份硬脂酸、2份乙二醇胺、5份脲醛酸钠聚合物、8份促进剂D、6.5份促进剂CZ、4份防焦剂、2份硫磺和5份白炭黑。

上述橡胶硫化促进剂的制备方法如下：

(1)先将十八醇40㎏、硬脂酸40㎏、乙二醇胺20㎏投入反应到500升反应锅内，在搅拌下加热至130℃形成均匀液体；

(2)将上述液体放入混合锅内，在加热下逐渐加入80㎏促进剂D和促进剂CZ65㎏，防焦剂CTP40㎏、硫磺20kg和脲醛酸钠聚合物50kg，温度控制在100℃待混匀后再逐步加入50㎏白炭黑，混合后放料。

实施例3

一种橡胶硫化促进剂，按重量份数计，包含6份十八醇、6份硬脂酸、3份乙二醇胺、6份脲醛酸钠聚合物、12份促进剂D、8.5份促进剂CZ、6份防焦剂、4份硫磺和7份白炭黑。

上述橡胶硫化促进剂的制备方法如下：

(1)先将十八醇60㎏、硬脂酸60㎏、乙二醇胺30㎏投入反应到500升反应锅内，在搅拌下加热至120℃形成均匀液体；

(2)将上述液体放入混合锅内，在加热下逐渐加入120㎏促进剂D和促进剂CZ85㎏，防焦剂CTP60㎏、硫磺40kg和脲醛酸钠聚合物60kg，温度控制在110℃待混匀后再逐步加入70㎏白炭黑，混合后放料。

效果实施例

其中，SWG是本发明实施例1所得橡胶硫化促进剂，UK301是丁基橡胶301，DM是橡胶促进剂DM，D：CZ＝4:3是促进剂D和促进剂CZ按4:3的比例混合加入。由上表可知，用SWG与等量其它促进剂相比胶料具有明显的性能优势和热稳定性，并且具有更好扯断强力、伸长率以及物性保持率，其中替代NS能抑制深度硫化后定伸上升过高和伸长率过低，并具替代DM时T10延长18％。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种橡胶硫化促进剂，其特征在于，所述橡胶硫化促进剂包含十八醇、硬脂酸、脲醛酸钠聚合物、乙二醇胺、促进剂D、促进剂CZ、防焦剂、硫磺和白炭黑。

2.根据权利要求1所述的橡胶硫化促进剂，其特征在于，所述橡胶硫化促进剂按重量份数计，包含4-6份十八醇、4-6份硬脂酸、4-6份脲醛酸钠聚合物、2-3份乙二醇胺、8-12份促进剂D、6.5-8.5份促进剂CZ、4-6份防焦剂、2-4份硫磺和5-7份白炭黑。

3.根据权利要求1所述的橡胶硫化促进剂，其特征在于，所述防焦剂为防焦剂CTP。

4.根据权利要求1所述的所述的橡胶硫化促进剂，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

(1)先将十八醇、硬脂酸、乙二醇胺投入到反应锅内，在搅拌下加热至120-130℃形成均匀液体；

(2)将上述液体放入混合锅内，在加热下逐渐加入促进剂D和促进剂CZ、防焦剂CTP、硫磺和脲醛酸钠聚合物，温度控制在100-110℃，待混匀后再逐步加入白炭黑，混合后即得。