CN1743367A - 氯丁橡胶共混物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
氯丁橡胶共混物及制备方法，本发明涉及一种氯丁橡胶共混物的制备方法，它是用氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混，利用反式聚异戊二烯分子链的柔顺性和易结晶性改善共混物与帘线的粘结性能，同时提高其硫化胶的耐屈挠龟裂性能。本发明方法中主要原料组成及质量配比为：氯丁橡胶100－60份，橡胶添加剂0－40份，反式聚异戊二烯5－50份，炭黑或白炭黑5－100份，其他配合剂如促进剂、硫化剂、活性剂、防老剂、软化剂等按照氯丁橡胶配合的常规氯丁橡胶品种和用量。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种改性橡胶及其改性处理方法，具体说是指一种橡胶与含碳-碳不饱和键的化合物反应的改性橡胶及其制备方法(国际专利分类号为C08C19/28)，尤其是氯丁橡胶与反式聚异戊二烯的共混物及其制备方法，该氯丁橡胶共混物具有良好的粘合性能，它的硫化物具有优异的耐屈挠性能龟裂性能。
(二)背景技术
氯丁橡胶具有优异的耐热性、耐候性、耐磨性、耐油性、耐燃性，广泛应用于制造胶管、胶带、减震等制品。为承受高负载、高频率运动且保证使用寿命，氯丁橡胶经常采用骨架材料来增强橡胶的性能，因此这些橡胶制品多数为骨架材料增强橡胶复合材料制品。对这类橡胶制品来说，不仅要求橡胶具有优异的动态疲劳性能，而且要求橡胶与骨架材料粘合良好。为了改善氯丁橡胶与骨架材料的粘合性能，从氯丁橡胶材料方面考虑通常采用以下方法：①选择合适的生胶、填料、硫化剂类型及用量；②添加特定的粘合增进剂；③进行改性处理。但是，目前的这些方法均存在一些不足：即采用上述方法改性氯丁橡胶将使得胶料的工艺性能和物理机械性能变差。另外，在改善氯丁橡胶材料与骨架材料的粘合性能的同时，氯丁橡胶材料的耐屈挠龟裂没有显著提高，尚不能完全满足市场的需要，因此极有待加以改进。中国专利ZL02134362.4公开了一种氯丁橡胶的制备方法，但该方法仅从采取适当的包覆剂和合适的工艺角度对粉末和颗粒氯丁橡胶的制备工艺进行了改进，尚不能从根本上解决氯丁橡胶材料与骨架材料的粘合性能，以及氯丁橡胶材料的耐屈挠龟裂存在的问题。
(三)发明内容
本发明的目的是解决上述问题，并提供一种氯丁橡胶共混物，尤其是指一种氯丁橡胶与反式聚异戊二烯的共混物。该种氯丁橡胶共混物比现有的氯丁橡胶具有更优越的与骨架材料的粘合性能，它的硫化物具有优异的耐屈挠性能龟裂性能。而且具有优良的其他综合机械性能。
本发明的另一目的在于提供一种制作上述氯丁橡胶共混物的制作工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。将氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混，利用反式聚异戊二烯分子链的柔顺性和易结晶性改善共混物与帘线的粘结性能，同时提高其硫化胶的耐屈挠龟裂性能。
本发明方法中主要原料组成及质量配比为：氯丁橡胶100-60份，橡胶添加剂0-40份，反式聚异戊二烯5-50份，炭黑或白炭黑5-100份，其他配合剂如促进剂、硫化剂、活性剂、防老剂、软化剂等按照氯丁橡胶配合的常规氯丁橡胶品种和用量。
本发明的氯丁橡胶包括各种规格的硫改性氯丁橡胶、硫醇改性氯丁橡胶和黄原改性氯丁橡胶以及这些橡胶不同比例的并用橡胶。
本发明的橡胶添加剂包括各种品种、规格的天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯醚橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、再生橡胶等以及这些橡胶不同比例的并用橡胶。
本发明的反式聚异戊二烯包括各种方法合成的反式聚异戊二烯和天然的杜仲胶、古塔波胶和巴拉塔胶等。
本发明的炭黑包括N100系列，N200系列，N300系列，N400系列，N500系列，N600系列，N700系列，N800系列、N900系列、天然气半补强炭黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑等各种品种和规格的炭黑；白炭黑包括各种比表面积、粒径的沉淀法白炭黑或气相法白炭黑；以及各种品种和规格的炭黑与各种品种的和规格白炭黑的并用。
本发明中所用的硫化剂及其用量没有特别限制，可以采用通常氯丁橡胶制作时实用的硫化剂及其用量，但用金属氧化物较好，如氧化锌、氧化镁、氧化铅、四氧化三铅等，这些氧化物可以两种或多种并用。按氯丁橡胶100重量份计，硫化剂的用量3-15份较好。另外，将其与下述硫化促进剂结合使用，可更有效地进行硫化。
上述硫化促进剂包括硫脲类、胍类、秋兰姆类或噻唑类，但用硫脲类硫化促进剂较好。这些硫化促进剂可以两种或多种并用。按氯丁橡胶100重量份计，这类硫化促进的用量0.5-5份较好。
如有必要，可在本发明的氯丁橡胶共混物中加入各种助剂，如软化剂、加工助剂、防老剂、润滑剂、填料等。
本发明的氯丁橡胶共混物具有极好的加工性能，可按与普通氯丁橡胶相同的方式用通用炼胶设备进行混炼，用普通工艺进行硫化，但本发明的氯丁橡胶共混物的预处理工艺及条件不一样。具体地说，制作工艺包括如下步骤和工艺条件：
第一步 将反式聚异戊二烯在通用炼胶设备中，在60～100℃温度范围内塑炼2～30分钟，再与氯丁橡胶共混。
第二步 按通常炼胶方法制备混炼胶。
第三步 将混炼胶停放过夜，按照通常的橡胶硫化工艺于100～200℃硫化1～60分钟。
本发明的氯丁橡胶共混物可以用于制备各种硫化胶制品，尤其在胶管、胶带、减震等橡胶制品行业具有广阔的应用前景。
(四)具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细的说明。当然，本发明绝不受这些具体实施例的限制。
实施例1硫改性氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混物
按照表1的配方配料，再按下述工艺制备：
1、将反式聚异戊二烯在通用炼胶设备中，在100℃温度范围内塑炼2分钟，再与氯丁橡胶按表1配比共混；
2、按常规混炼工艺制备混炼胶；
3、将混炼胶停放过夜后，按照通常的橡胶硫化工艺于150℃硫化30分钟。
所得硫化胶的物理机械性能列于表2。从表中可见，黄原改性氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混后(2#、3#为氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混物，1#为常规氯丁橡胶)，硫化胶的常规性能变化不大，而粘合性能和耐屈挠性能明显提高。
表1基本配方
| 1# | 2# | 3# | ||
| 硫改性氯丁橡胶(GRT) | 100 | 90 | 80 | |
| 反式聚异戊二烯 | 10 | 20 | ||
| 活性剂 | 硬脂酸 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 防老剂 | 胺类 | 4 | 4 | 4 |
| 咪唑类 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| 石蜡 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |
| 炭黑 | N660 | 25 | 25 | 25 |
| 白炭黑 | 沉淀法 | 10 | 10 | 10 |
| 加工助剂 | 聚乙二醇 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 软化剂 | 邻苯二甲酸二辛酯 | 10 | 10 | 10 |
| 硫化剂 | 氧化镁 | 4 | 4 | 4 |
| 氧化锌 | 5 | 5 | 5 | |
| 促进剂 | 二硫化二吗啡啉 | 1 | 1 | 1 |
| 合计 | 163 | 163 | 163 | |
表2硫化胶性能
| 性能检测结果 | 1# | 2# | 3# |
| 硬度，Shore A | 60 | 58 | 55 |
| 300％定伸，MPa | 7.1 | 6.7 | 6.3 |
| 扯断伸长率，％ | 574 | 628 | 614 |
| 拉伸强度，MPa | 17.5 | 16.8 | 16.6 |
| 尼龙66帘线H抽出力实验，N | 109 | 135 | 141 |
| 屈挠 达到1级的屈挠次数，万次 | 10.4 | 15.6 | 24.5 |
| 性能 达到6级的屈挠次数，万次 | 56.7 | 98.2 | 280 |
实施例2硫改性氯丁橡胶/天然橡胶/反式聚异戊二烯共混物
按照表3的配方配料，再按下述工艺制备：
1、将反式聚异戊二烯在通用炼胶设备中，在60℃温度范围内塑炼30分钟，再与氯丁橡胶按表1配比共混；
2、按常规混炼工艺制备混炼胶；
3、将混炼胶停放过夜后，按照通常的橡胶硫化工艺于150℃硫化1分钟。
所得硫化胶的物理机械性能列于表4。从表中可见，硫改性氯丁橡胶/天然橡胶与反式聚异戊二烯共混后，硫化胶的常规性能、脆性温度、热老化性能变化不大，而粘合性能和耐屈挠性能明显提高。
表3基本配方
| 4# | 5# | ||
| 硫改性氯丁橡胶(GRT) | 70 | 70 | |
| 天然的杜仲胶 | 10 | ||
| 橡胶添加剂 | 天然橡胶 | 30 | 20 |
| 活性剂 | 硬脂酸 | 0.6 | 0.6 |
| 防老剂 | 胺类 | 4 | 4 |
| 咪唑类 | 0.5 | 0.5 | |
| 石蜡 | 1.5 | 1.5 | |
| 炭黑 | N660 | 25 | 25 |
| 白炭黑 | 沉淀法 | 20 | 20 |
| 加工助剂 | γ-三乙氧硅丙基四硫化物 | 3 | 3 |
| 软化剂 | 邻苯二甲酸二辛酯 | 8 | 8 |
| 硫化剂 | 氧化镁 | 3 | 3 |
| 氧化锌 | 5 | 5 | |
| 硫黄 | 0.8 | 0.8 | |
| 促进剂 | 噻唑类 | 0.5 | 0.5 |
| 次磺酰胺类 | 0.5 | 0.5 | |
| 合计 | 172.4 | 172.4 | |
表4硫化胶性能
| 性能检测结果 | 4# | 5# |
| 硬度，Shore A | 60 | 58 |
| 300％定伸，Mpa | 10.9 | 9.3 |
| 扯断伸长率，％ | 490 | 574 |
| 拉伸强度，MPa | 18.5 | 19.6 |
| 脆性温度，℃ | -46 | -45 |
| 热老化性能(100℃×168h) | ||
| 硬度变化(邵氏A型)，度 | +14 | +14 |
| 扯断伸长率变化率，％ | -54 | -56 |
| 拉伸强度变化率，％ | -13 | -8 |
| 尼龙66帘线H抽出力实验，N | 91 | 123 |
| 屈挠 达到1级的屈挠次数，万次 | 0.5 | 37 |
| 性能 达到6级的屈挠次数，万次 | 97 | 330 |
实施例3硫醇改性氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混物
按照表5的配方配料，再按下述工艺制备：
1、将反式聚异戊二烯在通用炼胶设备中，在60～100℃温度范围内塑炼2～30分钟，再与氯丁橡胶按表1配比共混；
2、按常规混炼工艺制备混炼胶；
3、将混炼胶停放过夜后，按照通常的橡胶硫化工艺于150℃硫化100分钟。
所得硫化胶的物理机械性能列于表6。从表中可见，硫醇改性氯丁橡胶与反式聚异戊二烯共混后，硫化胶的常规性能变化不大，而粘合性能和耐屈挠性能明显提高。
表5基本配方
| 6# | 7# | ||
| 硫醇改性氯丁橡胶(WRT) | 100 | 100 | |
| 古塔波胶 | 8 | ||
| 活性剂 | 硬脂酸 | 0.5 | 0.5 |
| 防老剂 | 胺类 | 4 | 4 |
| 咪唑类 | 0.5 | 0.5 | |
| 石蜡 | 1.5 | 1.5 | |
| 润滑剂 | 聚乙烯 | 2 | 2 |
| 炭黑 | N330 | 15 | 15 |
| 白炭黑 | 沉淀法 | 15 | 15 |
| 加工助剂 | γ-三乙氧硅丙基四硫化物 | 1.5 | 1.5 |
| 软化剂 | 邻苯二甲酸二辛酯 | 12 | 12 |
| 硫化剂 | 氧化镁 | 4 | 4 |
| 氧化锌 | 5 | 5 | |
| 硫黄 | 1.2 | 1.2 | |
| 促进剂 | 噻唑类 | 0.5 | 0.5 |
| 二硫化二吗啡啉 | 1.5 | 1.5 | |
| 合计 | 164.2 | 172.2 | |
表6硫化胶性能
| 性能检测结果 | 6# | 7# |
| 硬度，Shore A | 58 | 59 |
| 300％定伸，Mpa | 7.2 | 7.5 |
| 扯断伸长率，％ | 561 | 538 |
| 拉伸强度，MPa | 18.0 | 18.0 |
| 尼龙66帘线H抽出力实验，N | 81 | 102 |
| 屈挠 达到1级的屈挠次数，万次 | 2.4 | 5.6 |
| 性能 达到6级的屈挠次数，万次 | 6.6 | 24 |
由上述实施和对比例可知，本发明的氯丁橡胶共混物与骨架材料具有良好的粘合性能，它的硫化物具有优异的耐屈挠性能龟裂性能，而且具有优良的其他综合机械性能，在橡胶业中可广泛采用。
Claims (7)
1.氯丁橡胶共混物及其制备方法，其特征是所述的共混物各原料的质量百分配比为：氯丁橡胶100～60份，橡胶添加剂0～40份，反式聚异戊二烯5～50份，炭黑或白炭黑5～100份，其他配合剂如促进剂、硫化剂、活性剂、防老剂、软化剂等按照氯丁橡胶配合的常规品种和用量，制作工艺包括如下步骤和工艺条件：
第一步将反式聚异戊二烯在通用炼胶设备中，在60～100℃温度范围内塑炼2～30分钟，再与氯丁橡胶共混。
第二步按通常炼胶方法制备混炼胶。
第三步将混炼胶停放过夜，按照通常的橡胶硫化工艺于100～200℃硫化1～60分钟。
2.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：所述的氯丁橡胶包括各种品种和规格的硫改性氯丁橡胶、硫醇改性氯丁橡胶和黄原改性氯丁橡胶以及这些橡胶不同比例的并用橡胶。
3.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：所述的橡胶添加剂包括各种品种、规格的天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯醚橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、再生橡胶等以及这些橡胶不同比例的并用橡胶。
4.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：所述的反式聚异戊二烯包括各种方法合成的反式聚异戊二烯和天然的杜仲胶、古塔波胶和巴拉塔胶等。
5.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：炭黑包括N100系列，N200系列，N300系列，N400系列，N500系列，N600系列，N700系列，N800系列、N900系列、天然气半补强炭黑、天然气槽法炭黑和混气炭黑等各种品种和规格的炭黑。
6.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：白炭黑包括各种比表面积、粒径的沉淀法白炭黑或气相法白炭黑。
7.根据权利要求1所述氯丁橡胶共混物其特征是：炭黑或白炭黑包括各种品种和规格的炭黑的单一或并用，各种品种和规格的白炭黑的单一或并用，以及各种品种和规格的炭黑与各种品种和规格的白炭黑的并用。
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