專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速硫化丁基橡膠及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種快速硫化丁基橡膠及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的丁基橡膠硫化速度慢，互粘性、自粘性差，難以與其他橡膠并用。由此，丁基橡膠的改性技術(shù)一直是實(shí)現(xiàn)其高性能化的重要領(lǐng)域。溴化改性所得到的溴化丁基橡膠不僅具有更快的硫化速度，同時(shí)賦予丁基橡膠以極性基團(tuán)，改善了其自粘性和互粘性。溴化改性可以在溶液中進(jìn)行，也可以在開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行，由于溴的高度腐蝕性，對(duì)設(shè)備的要求高，同時(shí)溴化過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物溴化氫對(duì)設(shè)備、產(chǎn)物的后續(xù)應(yīng)用帶來(lái)極大的負(fù)面影響。所以，溴化氫的中和成為了溴化丁基橡膠制備工藝的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種采用常規(guī)的橡膠加工設(shè)備制備的快速硫化丁基橡膠及其生產(chǎn)方法。此種方法不僅操作簡(jiǎn)單、能夠有效地引入各種極性基團(tuán)、賦予丁基橡膠高的硫化速度及可以與其他橡膠并用的特性，同時(shí)要求所加入的改性劑用量少，與橡膠硫化促進(jìn)劑用量相當(dāng)。此種方法還要求所提供的改性工藝條件與橡膠的硫化工藝條件相當(dāng)，即改性溫度范圍在橡膠的硫化溫度范圍以便可以使用常規(guī)的橡膠加工設(shè)備。為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的丁基橡膠硫化速度慢的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種快速硫化丁基橡膠及其制備方法，能有效提高硫化速度，同時(shí)保持良好的力學(xué)性能；另外，由于引入了極性的基團(tuán)改善了橡膠的自粘性和互粘性。本發(fā)明的目的之一是提供一種快速硫化丁基橡膠。包含以下組分丁基橡膠100重量份；改性劑M1I 2份；改性劑M2I 2份；所述快速硫化丁基橡膠是由包含以下步驟的方法制備的(1) 丁基橡膠放入橡膠加工設(shè)備中，升溫至50 150°C ；(2)依次加入改性劑M1, M2 ；(3)加入終止劑。所述丁基橡膠為現(xiàn)有技術(shù)中的丁基橡膠，優(yōu)選異戊二烯鏈節(jié)含量為 IOmol%，異丁烯鏈節(jié)含量為90% 99mol%的丁基橡膠。所述改性劑M1為鈉、鉀、氫化鈉、氫化鈣、正丁基鋰、苯基鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、 硼氫化鋰中的一種或幾種；優(yōu)選鈉、氫化鈉、正丁基鋰、硼氫化鈉中的一種或幾種。所述改性劑M2為順丁烯二酸酐、2，3-二取代馬來(lái)酸酐、4-取代苯酐、2，2-二甲基琥珀酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、對(duì)甲基苯異氰酸酯、4-甲基肉桂酸、肉桂醛中的一種或幾種； 優(yōu)選順丁烯二酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、肉桂醛中的一種或幾種。所述終止劑優(yōu)選正丁醇、水、乙醇中的一種或幾種；終止劑的用量為丁基橡膠用量的1 3wt%。
其中改性劑M1的反應(yīng)溫度為50 140°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min，改性劑M2的反應(yīng)溫度為60 130°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min。本發(fā)明的目的之二是提供一種快速硫化丁基橡膠的制備方法，包含以下步驟(1) 丁基橡膠放入橡膠加工設(shè)備中，升溫至50 150°C ；(2)依次加入改性劑M^ M2 ；(3)加入終止劑；所述丁基橡膠為現(xiàn)有技術(shù)中的丁基橡膠，優(yōu)選異戊二烯鏈節(jié)含量為 IOmol %，異丁烯鏈節(jié)含量為99 90% mol的丁基橡膠；所述改性劑M1為鈉、鉀、氫化鈉、氫化鈣、正丁基鋰、苯基鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、 硼氫化鋰中的一種或幾種；優(yōu)選鈉、氫化鈉、正丁基鋰、硼氫化鈉中的一種或幾種；所述改性劑M2為順丁烯二酸酐、2，3-二取代馬來(lái)酸酐、4-取代苯酐、2，2-二甲基琥珀酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、對(duì)甲基苯異氰酸酯、4-甲基肉桂酸、肉桂醛中的一種或幾種； 優(yōu)選順丁烯二酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、肉桂醛中的一種或幾種；所述終止劑為正丁醇、水、乙醇中的一種或幾種；其中改性劑M1的反應(yīng)溫度為50 140°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min，改性劑M2的反應(yīng)溫度為60 130°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min ；本發(fā)明所述方法采用的設(shè)備為常規(guī)的橡膠加工設(shè)備，例如螺桿擠出機(jī)或密煉機(jī)。具體操作中①改性處理將丁基橡膠放入密煉機(jī)中，在1 IOmin內(nèi)將料升溫至50 150°C， 然后，將改性劑Mp M2依次加入密煉機(jī)中，其中M1的反應(yīng)溫度為50 140°C，反應(yīng)時(shí)間為 10 30min，改性劑M2的反應(yīng)溫度為60 130°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min。②反應(yīng)終止將終止劑加入經(jīng)步驟①處理后的橡膠中，終止改性反應(yīng)。本發(fā)明的目的之三是提供一種快速硫化丁基橡膠在輪胎制備中的應(yīng)用。本發(fā)明所提供的快速硫化丁基橡膠，可用于制備輪胎制品。所用硫化體系為現(xiàn)有技術(shù)中常用的丁基橡膠的硫化體系。本發(fā)明所述的快速硫化橡膠及其制備方法，不僅操作簡(jiǎn)單、能夠有效地引入各種極性基團(tuán)、賦予丁基橡膠高的硫化速度及可以與其他橡膠并用的特性，并且所加入的改性劑用量少，與橡膠硫化促進(jìn)劑用量相當(dāng)。另外，本發(fā)明所述的方法中改性工藝條件與橡膠的硫化工藝條件相當(dāng)，因此可以使用常規(guī)的橡膠加工設(shè)備，應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例中的物料與設(shè)備如下密煉機(jī)上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司，HY12025HA2BL ；額定電壓220V M0V。 密煉機(jī)容積為1L。密煉機(jī)填充系數(shù)為0. 6 0. 9。密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為10 80轉(zhuǎn)/分鐘；丁基橡膠美國(guó)EXXON公司產(chǎn)品，IIR-268.氫化鈉、硼氫化鈉、金屬鈉、順丁烯二酸酐、肉桂醛、硬脂酸、氧化鋅、促進(jìn)劑二硫化四甲基秋蘭姆(TT)、促進(jìn)劑二硫化苯并噻唑(DM)、硫磺，均為市售產(chǎn)品實(shí)施例1
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①改性處理將650g 丁基橡膠068，其中異戊二烯鏈節(jié)含量為1. 70士0. 2mol% ) 放入密煉機(jī)中，升溫至80 100°C，然后，將改性劑氫化鈉M1、順丁烯二酸酐M2依次加入密煉機(jī)中，加入的改性劑量按丁基橡膠的重量計(jì)，M1* 1. 6份、M2* 2份諷反應(yīng)時(shí)間為lOmin， 反應(yīng)溫度為80 100°C，M2反應(yīng)時(shí)間為15min，反應(yīng)溫度為80 100°C②反應(yīng)終止將終止劑正丁醇(市售)，用量為10ml，加入經(jīng)步驟①處理后的橡膠中，終止改性反應(yīng)，得到快速硫化丁基橡膠。實(shí)施例2①改性處理將650g 丁基橡膠068，其中異戊二烯鏈節(jié)含量為1. 70士0. 2mol% ) 放入密煉機(jī)中，升溫至80 100°C，然后，將改性劑硼氫化鈉(NaBH4)M1、順丁烯二酸酐M2依次加入密煉機(jī)中，加入的改性劑量按丁基橡膠的重量計(jì)，M1為1. 6份、M2為2份M1反應(yīng)時(shí)間為lOmin，反應(yīng)溫度為80 100°C，M2反應(yīng)時(shí)間為15min，反應(yīng)溫度為80 100°C②反應(yīng)終止將終止劑為自來(lái)水，用量為10ml，加入經(jīng)步驟①處理后的橡膠中，終止改性反應(yīng)，得到快速硫化丁基橡膠。實(shí)施例3①改性處理將50g 丁基橡膠(沈8，其中異戊二烯含量為1. 70士0. 2mol% )放入密煉機(jī)中，升溫至80 100°C，然后，將改性劑金屬鈉Mp肉桂醛M2依次加入密煉機(jī)中，加入的改性劑量按丁基橡膠的重量計(jì)，M1為1. O份、M2為1. 3份諷反應(yīng)時(shí)間為lOmin，反應(yīng)溫度為80 100°C，M2反應(yīng)時(shí)間為lOmin，反應(yīng)溫度為80 100°C②反應(yīng)終止將終止劑為自來(lái)水，用量為10ml，加入經(jīng)步驟①處理后的橡膠中，終止改性反應(yīng)，得到快速硫化丁基橡膠。實(shí)施例4①改性處理將650g 丁基橡膠(中國(guó)石化總公司燕山石化分公司產(chǎn)品，牌號(hào) 1751，其中異戊二烯鏈節(jié)含量為1.5士0.2mOl% )放入密煉機(jī)中，升溫至80 100°C。然后，將改性劑氫化鈉M1、順丁烯二酸酐M2依次加入密煉機(jī)中，加入的改性劑量按丁基橡膠的重量計(jì),M1為1. 6份、M2為2份諷反應(yīng)時(shí)間為lOmin，反應(yīng)溫度為80 100°C，M2反應(yīng)時(shí)間為15min，反應(yīng)溫度為80 100°C②反應(yīng)終止將終止劑市售正丁醇，用量10ml，加入經(jīng)步驟①處理后的橡膠中，終止改性反應(yīng)，得到快速硫化丁基橡膠。比較例1市售普通丁基橡膠，美國(guó)EXXON公司產(chǎn)品，牌號(hào)沈8。比較例2市售溴化丁基橡膠，美國(guó)EXXON公司產(chǎn)品，牌號(hào)為2255。比較例3市售普通丁基橡膠，中國(guó)石化總公司燕山石化分公司產(chǎn)品，牌號(hào)1751。比較例4市售溴化丁基橡膠，德國(guó)拜耳公司產(chǎn)品，牌號(hào)2030。試驗(yàn)將實(shí)施例1 4和對(duì)比例1 4的產(chǎn)品分別在小型密煉機(jī)中混合(配方見(jiàn)表4)， 加料順序?yàn)橛仓帷⒀趸\、促進(jìn)劑TT、促進(jìn)劑DM、硫磺。最后用雙輥開(kāi)煉機(jī)翻煉、薄通、下片，制得混煉膠試驗(yàn)料，測(cè)定混煉膠的硫化特性；分別將混煉膠分別在170°C下按其正硫化時(shí)間硫化，制成拉伸試樣；測(cè)定硫化膠的力學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB9869-1988所用儀器M2000-A型硫化儀(臺(tái)灣高鐵科技股份有限公司提供)AI-7000S型拉力試驗(yàn)機(jī)邵氏A橡膠硬度計(jì)表1實(shí)施例1、2、3和對(duì)比例1、2的硫化配方
權(quán)利要求
1.一種快速硫化丁基橡膠，包含以下組分丁基橡膠100重量份；改性劑禮1 2份； 改性劑M2I 2份；其特征在于所述快速硫化丁基橡膠是由包含以下步驟的方法制備的(1)丁基橡膠放入橡膠加工設(shè)備中，升溫至50 150°C ；(2)依次加入改性劑MpM2進(jìn)行本體反應(yīng)；(3)加入終止劑；所述改性劑M1為鈉、鉀、氫化鈉、氫化鈣、正丁基鋰、苯基鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鋰中的一種或幾種；所述改性劑M2為順丁烯二酸酐、2，3-二取代馬來(lái)酸酐、4-取代苯酐、2，2_ 二甲基琥珀酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、對(duì)甲基苯異氰酸酯、4-甲基肉桂酸、肉桂醛中的一種或幾種。
2.如權(quán)利要求1所述的快速硫化丁基橡膠，其特征在于所述丁基橡膠是異戊二烯鏈節(jié)含量為1 10% mol，異丁烯鏈節(jié)含量為99 90% mol 的丁基橡膠。
3.如權(quán)利要求1所述的快速硫化丁基橡膠，其特征在于所述改性劑M1為鈉、氫化鈉、正丁基鋰、硼氫化鈉中的一種或幾種； 所述改性劑M2為順丁烯二酸酐、2，3-二取代馬來(lái)酸酐、2-甲基馬來(lái)酸酐、肉桂醛中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的快速硫化丁基橡膠，其特征在于所述改性劑M1的反應(yīng)溫度為50 140°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min，改性劑M2的反應(yīng)溫度為60 130°C，反應(yīng)時(shí)間為10 30min。
5.如權(quán)利要求1所述的快速硫化丁基橡膠，其特征在于 所述終止劑為正丁醇、水、乙醇中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求5所述的快速硫化丁基橡膠，其特征在于 所述終止劑為丁基橡膠重量的1 3% wt。
7.一種制備如權(quán)利要求1 6之一所述的快速硫化丁基橡膠的方法，包含以下步驟(1)所述丁基橡膠放入橡膠加工設(shè)備中，升溫至50 150°C；(2)依次加入所述改性劑MpM2進(jìn)行本體反應(yīng)；(3)加入所述終止劑。
8.如權(quán)利要求1 6之一所述的快速硫化丁基橡膠在輪胎制備中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種快速硫化丁基橡膠及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述的快速硫化丁基橡膠，包含以下組分丁基橡膠100重量份；改性劑M11～2份；改性劑M21～2份；所述快速硫化丁基橡膠是由包含以下步驟的方法制備的(1)丁基橡膠放入橡膠加工設(shè)備中，升溫至50～150℃；(2)依次加入改性劑M1、M2；(3)加入終止劑。其中改性劑M1的反應(yīng)溫度為50～140℃，反應(yīng)時(shí)間為10～30min，改性劑M2的反應(yīng)溫度為60～130℃，反應(yīng)時(shí)間為10～30min。本發(fā)明所述的快速硫化丁基橡膠能有效提高硫化速度，同時(shí)保持良好的力學(xué)性能，并且操作簡(jiǎn)單方便，能在輪胎制備中廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08L23/22GK102432952SQ201010502718
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者馮鶯, 周睿, 張五八, 張 杰, 張波, 武艷平, 段常青, 牟奇軍, 趙季若, 趙忠征, 鄭國(guó)軍, 郝雁欽, 駱獻(xiàn)輝 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 青島科技大學(xué)