一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用，其化学结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用
本专利技术涉及氨基化合物类橡胶添加剂领域，尤其是涉及一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用。
技术介绍
轮胎工业中希望提高用于胎面基层组合物和轮胎钢丝覆盖胶的胶料的模量。为了提高上述胶料的模量，通常的做法是像这些胶料中加入大量的补强填料，如炭黑和二氧化硅，或者提高这些胶料的硫化程度。然而，这两种技术产生的效果并不理想。例如，向橡胶组合物中加入大量的炭黑会一般会导致高度的迟滞损失，因此在轮胎中使用这类胶料会造成过量的积热和抗撕裂性能变差。又例如，向橡胶组合物中加入大量的硫磺一般会导致配方的抗老化性能变差，此外，仅仅通常提高硫化程度来实现高模量是非常不切实际的。基于上述原因，开发一种轮胎氨基化合物类橡胶添加剂，向橡胶组合物中少量加入后既能提高胶料模量又不至于导致胶料其他性能的明显下降，在轮胎工业中具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种氨基化合物类橡胶添加剂，其化学结构式为：其中，n是金属元素M的氧化态，n＝2，3或4；A为如下原子中的一种：氧、硫、碳、氮、磷、硅，0≤x≤10；B为如下原子中的一种：氧、硫、碳、氮、磷、硅，0≤y≤10；x与y不同时取0；(AxBy)m表示原子以化学键相连，0≤m≤10；z≤50)；R1和R2为碳原子数0至50的脂肪链、脂环烃或芳香化合物；R3、R4、R6、R8为碳原子数0至50的饱和或不饱和的脂肪链或脂环烃，R5与R7为碳原子数0至50的芳香环化合物；a与b为正整数。表示氨基(-NH2)可接在R3，R5或R6上，且R3、R5、R6共计连接有至少一个氨基；表示氨基(-NH2)可接在R4，R7或R8上，且R4、R7、R8上共计连接至少一个氨基。作为上述方案的优选，所述的芳香环化合物为苯、苯环多聚体或杂环化合物。常用的苯环多聚物有萘、蒽等，还可以是富勒烯或石墨烯等结构；所述的杂环化合物之中组成环的原子不仅包括碳，还包括氮、氧或硫等原子；例如，常用的含氮杂环化合物有吡咯、吡啶、喹啉、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、噁唑、异噁唑、噻唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-甲基咪唑、3-甲基吡啶或3-甲基吡唑。优选的，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅡA至ⅥA族的金属；更优选的，所述的金属M选自钙、铁、镁、钛、铝或钒中的一种；进一步更优选的，所述的金属M选自钙，镁和铝中的一种。优选的，当-R5-基团为芳香环化合物时，-R3-基团、-R6-基团均与-R5-基团中的苯环连接；当-R7-基团为芳香环化合物时，-R4-基团、-R8-基团均与-R7-基团中的苯环连接。连接方式优选为间位或对位连接。更优选的，为对位连接。优选的，R3、R4、R6、R8上的氨基为伯氨基，仲氨基和叔氨基；更优选的，R3、R4、R6、R8上的氨基为伯氨基和仲氨基；更优选的，R3、R4、R6、R8上的氨基为伯氨基。一种氨基化合物类橡胶添加剂的制备方法，包括以下步骤：(1)取双羧酸和碱，或直接取双羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到双羧酸盐溶液A；(2)取氨基酸和碱，或直接取氨基酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到氨基酸盐溶液B；(3)在搅拌条件下，混合双羧酸盐溶液A、氨基酸盐溶液B和金属M盐溶液，反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物氨基化合物类橡胶添加剂；所述双羧酸的结构式为：HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH；所述氨基酸的结构式为：即表示氨基酸的结构式为：(NH2)a-R6-R5-R3-COOH或(NH2)b-R8-R7-R4-COOH；又例如，所述的氨基酸的结构式为：R6-R5(-(NH2)a)-R3-COOH或R8-R7(-(NH2)b)-R4-COOH。优选的，双羧酸盐溶液A中的双羧酸盐为符合结构式HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH的双羧酸的盐产物中的一种或多种的复合；氨基酸溶液B中的氨基酸盐为一种或多种符合结构式的氨基酸的盐产物。优选的，所述溶液A，溶液B和金属元素M盐溶液的混合顺序可具体为：取溶液A，在搅拌条件下，倒入金属M盐溶液，得到溶液C，在搅拌条件下，向溶液C倒入溶液B，将反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物添加剂。当然，也可以不限于上述描述，以任意顺序混合，只要能得到最终固体产物即可。优选的，所述的金属M盐可以为无水氯化钙、十二水硫酸铝钾、硫酸铝、三氯化铝、无水氯化镁、硫酸镁、三氯化铁、四氯化钛、硫酸钛、三氯化钒中一种。作为上述方案的优选，所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠或氨水中的一种；所述的极性溶剂选自水、四氢呋喃、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸、正丁醇、异丙醇、丙醇、乙醇或甲醇中一种；作为上述方案的优选，步骤(1)中所述的双羧酸的结构式为：HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH，A与B优选氮，氧，硫；更优选的A与B均为硫；步骤(2)中所述的氨基酸选自同时含有氨基和羧基的有机化合物中的一种，具体可选自甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、4-氨基苯甲酸、5-氨基戊酸、5-氨基-3-甲基戊酸、5-氨基-4-甲基戊酸、3-氨基己酸、5-氨基己酸、6-氨基己酸、6-氨基-2-丙基己酸、2-氨基庚酸、3-氨基庚酸、6-氨基庚酸、7-氨基庚酸、DL-2-氨基辛酸、3-氨基辛酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸中的一种。作为上述氨基化合物制备方法的优选，步骤(1)中添加的双羧酸与碱的摩尔比为(1～2)：2，碱在极性溶剂中的浓度为0.2～0.4mol/L，加热反应的工艺条件为：加热至90℃并剧烈搅拌1h；；步骤(2)中添加的氨基酸为单一物质，与碱的摩尔比为(1～2)：2，或者步骤(2)中直接添加一种氨基酸的盐，碱在极性溶剂中的浓度为0.2～0.4mol/L，加热反应的工艺条件为：加热至90℃并剧烈搅拌1h；；步骤(3)中：对于溶液A，溶液B和金属M盐溶液，优选的混合顺序为，溶液A倒入金属M盐溶液得到溶液C，溶液B再倒入A，金属M盐溶液的浓度为0.30～0.50mol/L，洗涤后干燥的工艺条件为：先在90℃下真空干燥12小时后再在110℃下继续真空干燥12小时。步骤(3)中：溶液A、溶液B和金属M盐溶液三者的添加量的体积比为(0.8～1.2):(1.6～2.4):2，溶液A倒入金属M盐溶液的速度为每秒倒入总的溶液A体积量的1％，溶液B倒入C的速度为每秒倒入总的溶液B体积量的1％。一种氨基化合物类橡胶添加剂在制备轮胎橡胶、鞋底橡胶、减震橡胶、涂料、胶粘剂或日化品中的应用。作为上述方案的优选，所述氨基化合物类橡胶添加剂用于轮胎橡胶制备时，每100重量份的橡胶基质中添加有1～200份的金属皂(即氨基化合物类橡胶添加剂)，橡胶制品的其他添加剂采用常规橡胶中的添加剂的种类和添加量即可。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，其化学结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，其化学结构式为：其中，n表示金属M的氧化态，其值为2，3或4；A为氧、硫、碳、氮、磷或硅中的一种，0≤x≤10；B为氧、硫、碳、氮、磷或硅中的一种，0≤y≤10；(AxBy)m表示原子以化学键相连，且x与y不同时取0；0≤m≤10，z≤50，a与b为正整数；R1和R2为碳原子数0至50的脂肪链、脂环烃或芳香化合物；R3、R4、R6、R8为碳原子数0至50的脂肪链或脂环烃，R5与R7为碳原子数0至50的芳香化合物。2.根据权利要求1所述的一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，R3、R5和R6共计连接有至少一个氨基；R4、R7、R8上共计连接至少一个氨基；所述的芳香化合物为苯、苯环多聚体或杂环化合物。3.根据权利要求1所述的一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，-R3-基团、-R6-基团均与-R5-基团中的芳香环或脂肪链连接；-R4-基团、-R8-基团均与-R7-基团中的芳香环或脂肪链连接。4.根据权利要求1所述的一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅡA至ⅥA族的金属。5.根据权利要求4所述的一种氨基化合物类橡胶添加剂，其特征在于，所述的金属M为钙、铁、镁、钛、铝或钒。6.如权利要求1-5任一所述的氨基化合物类橡胶添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取双羧酸和碱，或直接取双羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到双羧酸盐溶液A；(2)取氨基酸和碱，或直接取氨基酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到氨基酸盐溶液B；(3)在搅拌条件下，混合双羧酸盐溶液A、氨基酸盐溶液B和金属M盐溶液，反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物氨基化合物类橡胶添加剂；所述双...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文韬，王琳，夏斌，王小荣，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31