一种改性顺丁橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种改性顺丁橡胶及其制备方法和应用。其中，该改性顺丁橡胶的制备方法包括：将顺丁橡胶溶解于有机溶剂中，得到橡胶溶液；将橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂和上述橡胶溶液混合均匀，得到混合物；去除上述混合物中的有机溶剂，得到改性顺丁橡胶。本发明专利技术提供的改性顺丁橡胶的制备方法，在经过硫化加工等处理后，能够显著改善硫化橡胶及橡胶制品的抗撕裂强度，耐刺扎能力和耐崩花掉块能力。

A Modified Cis-Butadiene Rubber and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种改性顺丁橡胶及其制备方法和应用
本专利技术属于橡胶改性
，具体涉及一种改性顺丁橡胶及其制备方法和应用，尤其涉及一种高抗撕裂性能的改性顺丁橡胶及其改性工艺，以及该改性顺丁橡胶在汽车轮胎等橡胶制品中的应用。
技术介绍
顺丁橡胶(BR)是顺式-1,4-聚丁二烯橡胶的简称，是由丁二烯单体聚合而成的结构规整的合成橡胶，其顺式结构含量在95％以上。由于顺丁橡胶的分子结构较为规整，分子链非常柔顺，因此，与天然橡胶或者丁苯橡胶等合成橡胶相比，顺丁橡胶通常具有更突出的柔顺性、弹性、耐磨性、耐屈挠性能、耐低温性能等，因此在汽车轮胎、制鞋和建筑领域等，都有着非常广泛的应用。尤其是，采用顺丁橡胶为原料，经硫化处理等加工后制得的汽车轮胎具有高抗湿滑性和低滚动阻力等特点；同时，由于顺丁橡胶的制备工艺已发展的较为成熟，原料成本和加工成本都较低，因此，顺丁橡胶是一直是汽车轮胎用橡胶的首选材料。但是，由于顺丁橡胶自身分子结构的限制，造成其后续加工得到的硫化橡胶及汽车轮胎等橡胶制品的撕裂强度较低，耐刺扎能力及耐崩花掉块能力也都不理想。因此，在用于制备汽车轮胎等橡胶制品时，顺丁橡胶必须要与丁苯橡胶等其它胶种并用，同时顺丁橡胶的用量应通常不大于30％，以在维持高抗湿滑性和低滚动阻力的同时，保证汽车轮胎的撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力满足相关要求。因此，如何对顺丁橡胶进行改性，使得到的改性顺丁橡胶在用于硫化橡胶或者进一步用于汽车轮胎等橡胶制品时，能够具有良好的撕裂强度、耐刺扎能力和耐崩花掉块能力，是目前有待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种改性顺丁橡胶及其制备方法，用于提高顺丁橡胶在用于硫化橡胶及橡胶制品时的撕裂强度、耐刺扎能力和耐崩花掉块能力；本专利技术还提供上述改性顺丁橡胶在橡胶制品中的应用，以及采用上述改性顺丁橡胶所加工得到的硫化橡胶。为提高顺丁橡胶的撕裂强度，本专利技术首先提供一种改性顺丁橡胶的制备方法，包括：将顺丁橡胶溶解于有机溶剂中，得到橡胶溶液；将橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂和上述橡胶溶液混合均匀，得到混合物；去除上述混合物中的有机溶剂，得到改性顺丁橡胶。上述制备方法，实际上是采用橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂对顺丁橡胶进行改性的过程。在此改性过程中，实现橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂与顺丁橡胶之间的充分混合是关键。本专利技术首先将顺丁橡胶溶解于有机溶剂中，使顺丁橡胶作为“溶质”，均匀地分散于有机溶剂这一“溶剂”中，得到了较为均一的橡胶溶液；然后将橡胶溶液与橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂混合，使橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂能够分散于顺丁橡胶的分子结构中。相较于传统方法中以固态形式直接物理混合，或者通过加热熔融搅拌实现混合，本专利技术所提供的混合方法，更易实现橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂在顺丁橡胶中的均匀分散。并且，研究发现，与采用未改性顺丁橡胶制得的硫化橡胶相比，采用上述混合方式得到的改性顺丁橡胶，其再经硫化处理得到的硫化橡胶，其撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力都有了明显改善。专利技术人分析，可能是由于橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂的加入，改变了顺丁橡胶原本的分子链结构。所以在后续对改性顺丁橡胶进行硫化等加工以制备硫化橡胶以及橡胶制品的过程中，顺丁橡胶的分子网络结构也发生改变，有利于提高改性顺丁橡胶与填料之间的相互作用力，进而能够提高硫化橡胶甚至汽车轮胎等橡胶制品的撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力。上述混合过程，可以是将橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂加入到顺丁橡胶溶剂中，然后实施充分的搅拌，即可将橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂均匀地分散于顺丁橡胶中。然后，即可去除上述混合物中的有机溶剂。去除混合物中有机溶剂的过程，可采用本领域常规的技术手段进行。作为本专利技术中的一种优选实施方式，可以采用终止剂，去除混合物中的有机溶剂。具体的，是向混合物中加入终止剂，使混合物中的橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂和顺丁橡胶从有机溶剂中析出，然后经固液分离，得到的块状的弹性固体即为改性顺丁橡胶。可以理解，上述所用的终止剂，能够使混合物中的顺丁橡胶、橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂从有机溶剂中析出，并且在此过程中，还不影响顺丁橡胶、橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂之间的均匀混合。具体的，上述终止剂可以根据有机溶剂及橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂的理化性质等因素合理选择，比如该终止剂中可以含有甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。在本专利技术具体实施过程中，通常所使用的终止剂是甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇，以将有机溶剂与顺丁橡胶、橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂充分分离。在本专利技术具体实施过程中，将上述终止剂加入到混合物中，则含有顺丁橡胶、橡胶抗撕裂剂和橡胶增强剂的固体混合物与含有有机溶剂和终止剂的液体混合物发生分层，然后经固液分离，最终得到改性后的顺丁橡胶，具体为块状的弹性固体。可以理解，上述块状的弹性固体中可能还残留有少量有机溶剂，因此还可以对其进一步实施干燥处理，以彻底去除其中的有机溶剂。可以理解，在上述对顺丁橡胶改性的过程中，合理控制顺丁橡胶、橡胶抗撕裂剂和增强剂之间的比例，能够使最终得到的硫化橡胶及橡胶制品能够保持顺丁橡胶本身原有的性能优势，并同时提高撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力。在本专利技术具体实施过程中，顺丁橡胶：橡胶抗撕裂剂：橡胶增强剂的重量比为100：(1～50)：(1～10)。也即，以顺丁橡胶的重量为100份计，橡胶抗撕裂剂的重量为1～50份，橡胶增强剂的用量为1～10份。本专利技术所用于改性的顺丁橡胶，可以是本领域常用的顺丁橡胶，比如目前制备汽车轮胎所常用的顺丁橡胶原料。可以理解，合理控制顺丁橡胶的分子量及分子量分布，对于使改性橡胶保持顺丁橡胶原有的低滚动阻力和高抗湿滑性能等优势是有利的，通常可控制顺丁橡胶的数均分子量为80,000～120,000，分子量分布指数(重均分子量与数均分子量的比值)为1.5～5.0。相应的，上述用于溶解顺丁橡胶的有机溶剂，可以是本领域为制备胶液所常用的有机溶剂，包括但不限于己烷、环己烷、甲苯和四氢呋喃中的一种或多种。本专利技术中所用的橡胶抗撕裂剂，也称为抗撕裂改性剂。研究发现，若橡胶抗撕裂剂的分子结构中含有双键官能团和/或氨基基团，对于提高顺丁橡胶在硫化后的撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力是非常有利的。在本专利技术具体实施过程中，所用的橡胶抗撕裂剂选自酚醛树脂、萜烯树脂、碳五石油树脂(碳5树脂)、碳九石油树脂(碳9树脂)、丙烯酰胺和聚丙烯酰胺中的至少一种。进一步的，上述抗撕裂改性剂与顺丁橡胶之间的质量比，可以为(20～50)：100，通常为(20～30)：100。本专利技术中所用的橡胶增强剂，可以是目前橡胶加工过程中常用的增强剂。在本专利技术具体实施过程中，所用的橡胶增强剂可以是炭黑、白炭黑、碳酸钙和氧化镁中的至少一种，也可以是其它增强剂。具体的，上述橡胶增强剂与顺丁橡胶之间的质量比可以为(1～8)：100，通常控制橡胶增强剂与顺丁橡胶之间的质量比为(5～8)：100。本专利技术还提供一种采用上述制备方法制得的改性顺丁橡胶。可以理解，由于上述制备方法，能够使得到的改性顺丁橡胶在用于制备硫化橡胶及橡胶制品时，能够显著改善硫化橡胶及橡胶制品的撕裂强度、耐刺扎能力及耐崩花掉块能力。本专利技术其次提供一种硫化橡胶，是采用上述改性顺丁橡胶经硫化加工得到。具体的，目前对顺丁橡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性顺丁橡胶的制备方法，其特征在于，包括：将顺丁橡胶溶解于有机溶剂中，得到橡胶溶液；将橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂和上述橡胶溶液混合均匀，得到混合物；去除混合物中的所述有机溶剂，得到所述改性顺丁橡胶。

【技术特征摘要】
1.一种改性顺丁橡胶的制备方法，其特征在于，包括：将顺丁橡胶溶解于有机溶剂中，得到橡胶溶液；将橡胶抗撕裂剂、橡胶增强剂和上述橡胶溶液混合均匀，得到混合物；去除混合物中的所述有机溶剂，得到所述改性顺丁橡胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以重量计，顺丁橡胶：橡胶抗撕裂剂：增强剂为100：(1～50)：(1～10)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述顺丁橡胶的数均分子量为80,000～120,000，分子量分布为1.5～5.0。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括己烷、甲苯、环己烷和四氢呋喃中的至少一种。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述橡胶抗撕裂剂选自酚醛树脂、萜烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广明，杨亮，韩明哲，闫蓉，韩艳，詹续芹，李博泉，费宇晶，关宇辰，仝璐，张素彬，王薇，张玺，于琦周，张学全，胡雁鸣，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11