一种原位接枝改性橡胶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种原位接枝改性橡胶的制备方法，该方法将偶联剂提前和惰性填料预混吸收，将液态偶联剂转换成固态形式，有效保证了偶联剂以及补强填料的分散均匀性，再通过调控工艺条件确保高温接枝反应在补强填料和偶联剂都分散均匀的基础上进行，保证反应的效率、均匀性和稳定性，保证反应充分进行。该方法可在混炼胶生产中直接采用，同时可达到降低生产成本的目的，采用该方法制备得到的橡胶制品具备低生热、低压变、低蠕变、耐老化等优异性能。

A preparation method of in-situ grafting modified rubber

【技术实现步骤摘要】
一种原位接枝改性橡胶的制备方法
本专利技术属于橡胶复合材料
，尤其涉及一种原位接枝改性橡胶的制备方法。
技术介绍
橡胶工业中，一般通过添加补强填充材料来改善橡胶制品的性能，但是补强填充材料粒子之间容易团聚，难以在橡胶基体中分散均匀；通常使用偶联剂对其进行改性，在一定的温度下，使偶联剂与橡胶分子链之间形成牢固的网状结构，填料通过偶联剂与橡胶之间形成凝胶成分，可改善橡胶的蠕变性能和动态性能，提高橡胶的耐老化性能，有效降低压变和疲劳生热。目前液体偶联剂改性的效果较好，所需添加量少，应用较为广泛。现有工艺通常是将偶联剂与补强填充材料同时加入密炼机中，但是由于偶联剂的用量较少，与补强填充材料之间的添加比例相差甚远，且由于两者密度不同、体积比相差达百倍以上，只有部分包裹偶联剂的填充材料可以与偶联剂充分接触，大部分的填充材料在密炼过程中甚至在较长时间的搅拌下都难以接触到偶联剂，导致补强填充材料、偶联剂极易出现分散不均匀的现象，导致热炼反应不均匀，从而不仅造成填充材料与橡胶间形成的凝胶颗粒大小不一、分布不均匀，产品中极易出现应力集中的薄弱点，而且造成产品中形成的立体网络结构不完善，最终导致橡胶制品性能不均匀、不稳定的现象。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种原位接枝改性橡胶的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种原位接枝改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将惰性填料加入偶联剂中，搅拌后静置，得到混合物；将橡胶以及得到的混合物投入密炼机中进行混炼，得到第一阶段混炼胶；(2)向步骤(1)后的第一阶段混炼胶中投入补强填料、分散剂和防焦剂，进行混炼，得到第二阶段混炼胶；(3)向步骤(2)后的第二阶段混炼胶中投入活性剂和防老剂，进行混炼，得到第三阶段混炼胶；(4)向步骤(3)后的第三阶段混炼胶中投入硫化剂和促进剂，进行混炼，混炼完成后排胶下片，得到原位接枝改性橡胶。上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，控制密炼机转子转速为20-25r/min，温度为100-110℃，混炼3-5min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，控制密炼机转子转速为37-42r/min，温度为100-110℃，混炼2-3min，升栓、压栓后再混炼1min，然后调节温度为145-150℃，继续混炼5-8min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，先将密炼机转子转速设置为22-30r/min，温度降至120℃，再投入活性剂和防老剂，然后将温度升至120-130℃，再混炼3-5min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(4)中，先将密炼机转子转速设置为12-16r/min，温度降至90℃，再投入硫化剂和促进剂，然后将温度升至95-105℃，混炼2-4min。上述的制备方法，将偶联剂以固态形式均匀分散于橡胶基体中，避免出现偶联剂局部过多及过少的现象，后续再通过混炼工艺分散补强填料，将补强填料与橡胶本体分散均匀，由于橡胶本体和补强填料在密度、体积等方面相差较小，可以使补强填料和偶联剂充分、均匀接触；然后再通过进一步控制密炼机的条件参数，使热炼反应区间在特定的工艺条件下进行，保证原位接枝反应的稳定性和均匀性，确保热炼后胶料性能均匀可靠，提高橡胶制品的性能稳定性。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供另一种原位接枝改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将补强填料、分散剂、防焦剂、防老剂和橡胶一起投入密炼机中，进行混炼，得到第一阶段混炼胶；(2)将惰性填料加入偶联剂中，搅拌后静置，得到混合物；将得到的混合物投入步骤(1)后的第一阶段混炼胶中，进行混炼，得到第二阶段混炼胶；(3)向步骤(2)后的第二阶段混炼胶中投入活性剂，进行混炼，得到第三阶段混炼胶；(4)向步骤(3)后的第三阶段混炼胶中投入硫化剂和促进剂，进行混炼，混炼完成后排胶下片，得到原位接枝改性橡胶。上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，控制转子转速为25-30r/min，温度为125-130℃，混炼5-7min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，先控制转子转速为22-25r/min，温度为120-125℃，混炼5-7min，然后将密炼机转子转速设置为37-42r/min，调节温度为145-150℃，继续混炼5-8min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，先将密炼机转子转速设置为22-30r/min，温度降至120℃，再投入活性剂，然后将温度升至120-130℃，再混炼3-5min。上述的制备方法，优选的，所述步骤(4)中，先将密炼机转子转速设置为12-16r/min，温度降至90℃，再投入硫化剂和促进剂，然后将温度升至95-105℃，混炼2-4min。上述的制备方法，先将补强填料等分散于橡胶基体中，然后再加入固态形式的偶联剂，通过调控混合过程的工艺参数，避免出现偶联剂局部过多及过少的现象，实现补强填料和偶联剂在橡胶基体中的均匀分散，使补强填料和偶联剂充分、均匀接触；再通过进一步控制密炼机的条件参数，使热炼反应区间在特定的工艺条件下进行，保证原位接枝反应的稳定性和均匀性，确保热炼后胶料性能均匀可靠，提高橡胶制品的性能稳定性。上述的制备方法，可以充分利用密炼机容量，不用打母炼，节省生产工序。上述的制备方法，优选的，按重量份计，所述橡胶的添加量为100份，所述补强填料的添加量为20-80份，所述偶联剂的添加量为4-20份，所述惰性填料的添加量为4.8-30份，所述活性剂的添加量为2-7份，所述防老剂的添加量为1-3份，所述硫化剂的添加量为0.5-2.3份，所述促进剂的添加量为0.5-2份，所述分散剂的添加量为1-2份，所述防焦剂的添加量为0.5-3份。本专利技术的制备方法，通过将橡胶、补强填料、偶联剂、惰性填料的添加量控制在本专利技术的范围内，保证偶联剂与惰性填料、偶联剂与补强填料、偶联剂与橡胶的添加比例在合适范围内；如果偶联的量过多或者惰性填料的量过少，则无法固化得到固态的偶联剂，影响橡胶制品的性能，如果偶联剂的量过少或者惰性填料的量过多，则造成原料浪费，且影响橡胶制品的性能；如果偶联剂、橡胶和补强填料的添加量均不在本专利技术的范围内，则接枝率较低，产品性能不理想。通过将其余组分的添加量协同控制在本专利技术的范围内，促进了各组分间的协同效应，使改性后橡胶性能达到最优。上述的制备方法，优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种；这些偶联剂性能均衡、偶联效果好。上述的制备方法，优选的，所述惰性填料为碳酸钙和/或滑石粉；本专利技术的制备方法，惰性填料在与偶联剂混合后，将偶联剂由液态转化为固态，使其更容易分散均匀且仍然保持活性；作为偶联剂的载体，本专利技术所选用的惰性填料具有稳定性高的特点，不影响偶联剂活性，不影响胶料性能。上述的制备方法，优选的，所述补强填料为炭黑和/或白炭黑；本专利技术所选用的补强填料，可以与偶联剂反应，改善橡胶性能。上述的制备方法，优选的，所述促进剂为N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆中的至少一种；所述分散剂为胶易素T-78和/或WB212；所述防老剂为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺、2-巯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位接枝改性橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将惰性填料加入偶联剂中，搅拌后静置，得到混合物；将橡胶以及得到的混合物投入密炼机中进行混炼，得到第一阶段混炼胶；(2)向步骤(1)后的第一阶段混炼胶中投入补强填料、分散剂和防焦剂，进行混炼，得到第二阶段混炼胶；(3)向步骤(2)后的第二阶段混炼胶中投入活性剂和防老剂，进行混炼，得到第三阶段混炼胶；(4)向步骤(3)后的第三阶段混炼胶中投入硫化剂和促进剂，进行混炼，混炼完成后排胶下片，得到原位接枝改性橡胶。

【技术特征摘要】
1.一种原位接枝改性橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将惰性填料加入偶联剂中，搅拌后静置，得到混合物；将橡胶以及得到的混合物投入密炼机中进行混炼，得到第一阶段混炼胶；(2)向步骤(1)后的第一阶段混炼胶中投入补强填料、分散剂和防焦剂，进行混炼，得到第二阶段混炼胶；(3)向步骤(2)后的第二阶段混炼胶中投入活性剂和防老剂，进行混炼，得到第三阶段混炼胶；(4)向步骤(3)后的第三阶段混炼胶中投入硫化剂和促进剂，进行混炼，混炼完成后排胶下片，得到原位接枝改性橡胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制密炼机转子转速为20-25r/min，温度为100-110℃，混炼3-5min。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，控制密炼机转子转速为37-42r/min，温度为100-110℃，混炼2-3min，升栓、压栓后再混炼1min，然后调节温度为145-150℃，继续混炼5-8min。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，先将密炼机转子转速设置为22-30r/min，温度降至120℃，再投入活性剂和防老剂，然后将温度升至120-130℃，再混炼3-5min。5.一种原位接枝改性橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将补强填料、分散剂、防焦剂、防老剂和橡胶一起投入密炼机中，进行混炼，得到第一阶段混炼胶；(2)将惰性填料加入偶联剂中，搅拌后静置，得到混合物；将得到的混合物投入步骤(1)后的第一阶段混炼胶中，进行混炼，得到第二阶段混炼胶；(3)向步骤(2)后的第二阶段混炼胶中投入活性剂，进行混炼，得到第三阶段混炼胶；(4)向步骤(3)后的第三阶段混炼胶中投入硫化剂和促进剂，进行混炼，混炼完成后排胶下片，得到原位接枝改性橡胶。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制转子转速为25-30r/min，温度为125-130℃，混炼5-7min。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宇，王三孟，黄光，江永，穆洪帅，黄良平，王雪飞，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43