CN1386777A

CN1386777A - 高性能透明胶料的制备方法

Info

Publication number: CN1386777A
Application number: CN 02111910
Authority: CN
Inventors: 杜爱华; 彭宗林; 张勇; 张隐西
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2002-12-25

Abstract

本发明提供一种高性能透明胶料的制备方法。其方法是在传统的橡胶加工设备中,在一定的混炼温度下,将金属的氧化物或氢氧化物与不饱和羧酸分别加入橡胶中原位生成不饱和羧酸金属盐,同时采用过氧化物作为硫化剂,在适当的硫化条件下,得到不饱和羧酸金属盐原位补强的透明胶料。采用这种方法制得的硫化胶不仅具有较好的透明性,其力学性能也大大改善,尤其是在保持较高的断裂伸长率时,模量和拉伸强度明显提高。本发明所提供的透明胶料性能优良,加工工艺简单,生产成本低,可用于制备高强度、高模量、耐磨、透明的橡胶制品。

Description

高性能透明胶料的制备方法

技术领域：本发明涉及一种高性能透明胶料的制备方法。

背景技术：众所周知，几乎所有的橡胶必须经过补强剂的补强才能用来制备有用的橡胶制品。传统的补强剂是炭黑和白炭黑，炭黑虽具有较好的补强效果，但只能用来制备黑色的橡胶制品；白炭黑可用来制备透明的橡胶制品，但由于其粒径较小，视密度低，混合时易飞扬；而且易聚集，从而导致分散不均、混炼胶粘度高、加工困难。因此如何制备高性能的透明橡胶制品一直是橡胶行业研究的热点。不饱和羧酸金属盐是一类在橡胶工业中极具应用前景的多功能活性助剂。对它们在橡胶改性、增强等方面的研究和应用，国内外已有相当多的报道，如USP4,726,590，USP4,100,182，USP4,713,409，EP0,496,948A1，Rubber World，1990，212：26，J.Appl.Polym.Sci.，2000，77：2740，CN1197087A，CN1074090A。在上述报道中所使用的不饱和羧酸金属盐是过渡金属和碱土金属的氧化物或氢氧化物(主要集中于锌和镁)与不饱和羧酸在不同的液体介质中反应制得，然后不饱和羧酸盐与橡胶在传统的加工设备中共混制得高性能的橡胶制品。这种制备工艺繁琐，需除去反应介质及反应副产物。而且使用的过渡金属和碱土金属，这些离子相对反应活性低，与甲基丙烯酸等当量共混很难保证充分反应，这样就会影响胶料的透明性。

发明内容：本发明的目的在于克服现有的透明胶料力学性能和加工性能差的缺点，提供一种生产成本低、生产工艺简单、加工性能好、又具有优异力学性能的透明胶料的制备方法。

本发明高性能透明胶料的制备方法是在橡胶加工设备中，在一定的混炼温度下，在橡胶基体中依次加入金属的氧化物或氢氧化物、不饱和羧酸、有机过氧化物进行混炼，然后在适当的硫化条件下，制得不饱和羧酸金属盐原位增强的高性能透明胶料。在橡胶基体中先后加入金属的氧化物或氢氧化物与不饱和羧酸，在与橡胶共混过程中原位生成不饱和羧酸盐，作为活性填料的不饱和羧酸盐和橡胶有较好的工艺相容性。然后在适当的硫化条件下，在过氧化物的引发作用下，不饱和羧酸金属盐就地聚合并分相成纳米级分散的粒子，并在橡胶中形成网络结构，从而产生补强作用，并保持透明性。

本发明使用的橡胶基体材料有α-烯烃的共聚物、共轭二烯的均聚物或共聚物等，其中包括乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVM)、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、乙丙橡胶(EPDM)、顺丁橡胶(BR)等，其用量为100重量份。

本发明使用的金属氧化物或氢氧化物为碱金属锂、钠、钾的氢氧化物，其用量为1.5-30重量份。

本发明使用的不饱和羧酸为甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、肉桂酸、巴豆酸、衣康酸等有机酸，其用量为3.5-60重量份。

本发明使用的引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷等有机过氧化物，其用量为0.5-10重量份。

本发明所述的混炼设备是传统的橡胶加工设备即密炼机或开炼机，混炼温度为室温～100℃。硫化条件为170℃，硫化时间为10min。

本发明制得的高性能透明胶料，可用于制备高强度、高模量、耐磨、透明的、浅色或彩色橡胶制品。本发明所提供的制备方法，操作简单，不需使用溶剂，环境污染小，成本较低，有着良好的工业化前景。

具体实施方式：下面的实施实例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1-7：乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVM)补强胶

实施例1-7按各自的配方，在50℃的温度下，在密炼机中首先加入EVM，然后依次加入NaOH、MAA和DCP，在混炼过程中原位生成甲基丙烯酸钠。将上述得到的混炼胶用平板硫化机硫化得到模压试片，硫化条件为170℃×10min。亚铃形试样的宽度为6mm，厚度为2mm。所得的硫化试样分别按GB528-82、GB530-81和GB531-83测试拉伸强度、撕裂强度和硬度等性能指标，结果如表1所示。

表1

实例 1 2 3 4 5 6 7

配方(重量份数)

EVM 100 100 100 100 100 100 100

NaOH 3.7 7.4 11.1 14.8 18.5 11.1 -

MAA 8.0 15.9 23.9 31.9 39.8 23.9 -

白炭黑 - - - - - - 30

DCP 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 5.0 3.0

物理机械性能

硬度，邵尔A 63 73 79 87 90 85 65

300％定伸应力，MPa 6.93 11.83 14.22 22.33 27.68 22.32 4.58

拉伸强度，MPa 17.39 25.61 29.52 32.28 34.81 32.87 28.87

断裂伸长率，％ 428 422 439 381 363 379 544

撕裂强度，kN/m 33.03 53.24 65.08 78.53 93.44 73.52 37.20

透光率 77 75.7 73.6 67.8 62.9 74.0 78.0

实施例8：乙丙橡胶(EPDM)补强胶

在60℃的温度下，首先将100重量份的EPDM投入密炼机中，然后在橡胶基体中依次加入14.8重量份的NaOH、31.9重量份的MAA和1.0重量份的DCP，在混炼过程中原位生成甲基丙烯酸钠。将上述得到的混炼胶用平板硫化机硫化得到模压试片，硫化条件为170℃×10min。亚铃形试样的宽度为6mm，厚度为2mm。所得的硫化试片分别按GB528-82、GB530-81和GB531-83测试拉伸强度、撕裂强度和硬度等性能指标，结果如表2所示。

表2物理机械性能硬度，邵尔A 74300％定伸应力，MPa 5.1断裂伸长率，％ 631拉伸强度，MPa 18.0撕裂强度，kN/m 46.7

Claims

1.高性能透明胶料的制备方法，其特征在于：在橡胶加工设备中，在一定的混炼温度下，在橡胶基体中依次加入金属的氧化物或氢氧化物、不饱和羧酸、有机过氧化物进行混炼，然后在适当的硫化条件下，制得不饱和羧酸金属盐原位增强的高性能透明胶料。

2.根据权利要求1所述的高性能透明胶料的制备方法，其特征是橡胶基体材料包括乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVM)、丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)、乙丙橡胶(EPDM)、顺丁橡胶(BR)，其用量是100重量份。

3.根据权利要求1所述的高性能透明胶料的制备方法，其特征是金属氧化物或氢氧化物为碱金属锂、钠、钾的氢氧化物，其用量是1.5-30重量份。

4.根据权利要求1所述的高性能透明胶料的制备方法，其特征是不饱和羧酸主链碳原子数为3～8，其中包括甲基丙烯酸、丙烯酸、肉桂酸、巴豆酸、衣康酸，其用量是3.5-60重量份。

5.根据权利要求1所述的高性能透明胶料的制备方法，其特征是有机过氧化物包括过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、二叔丁基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧己烷，其用量是0.5-10重量份。

6.根据权利要求1所述的高性能透明胶料的制备方法，其特征是混炼设备是密炼机或开炼机，混炼温度为室温～100℃，硫化条件为170℃，硫化时间为10min。