一种改性炭黑制备丁腈橡胶的方法技术

本发明专利技术提供一种改性炭黑制备丁腈橡胶的方法，包含：(1)离子液体改性炭黑：将烧杯中加入乙醇、炭黑，常温下超声1～3h，使炭黑充分分散，加入壳聚糖，继续超声1～2h，在炭黑分散液中滴加离子液体，常温下搅拌3～5h，将混合物放入烘箱中，80～110℃下烘干乙醇，得到壳聚糖和离子液体改性的炭黑。(2)胶乳凝聚：将丁腈胶乳烧杯中，加入离子液体改性炭黑(1)，超声分散30min～1h，将丁腈胶乳与离子液体改性炭黑混合液加入凝聚釜搅拌混合30min，在0～15℃凝聚温度下，边加入凝聚剂边加入软水，在50～70℃搅拌2～5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。

【技术实现步骤摘要】
一种改性炭黑制备丁腈橡胶的方法
本专利技术涉及一种吡啶盐离子液体和壳聚糖改性炭黑制备丁腈橡胶的方法，具体是一种利用乳液法制备离子液体改性炭黑制备丁腈橡胶的方法。
技术介绍
炭黑作为补强填料被广泛应用于橡胶工业中。炭黑既不是典型的结晶体，也不是典型的无定形体，其微观结构介于石晶体结构与无定形体结构之间。目前针对炭黑的改性几乎都是围绕炭黑表面少量的官能团展开的。这些改性方法中研究最为广泛是基于各种基团的表面接枝反应，包括自由基、阴离子和阳离子等各种反应。离子液体是指由有机阳离子与有机或无机阴离子组成的熔点低于100℃的盐。，它具有几乎为零的蒸汽压、良好的热稳定性、极大的电化学窗口以及结构可设计性，在各个领域已引起广泛的关注。在橡胶工业中，离子液体可用于橡胶加氢反应中的绿色溶剂，可用作橡胶硫化的促进剂，还可以用于无机填料的表面改性等。用离子液体改性炭黑是研究的热点之一。张波等(张波,陈思婷,高学平.离子液体对硫-超导炭黑复合材料电化学性能的影响.电化学.2010,16(1):35-38)以热处理方法由单质硫与超导炭黑制备硫含量为59％的硫-超导炭黑复合材料，x射线衍射、扫描电镜测试表明，单质硫均匀地分散在高比表面积的超导炭黑中。如于电解液中添加室温离子液体，则可有效减弱复合材料中多硫化物在电解液的穿梭效应，提高硫复合材料的电化学性能，充放电测试表明，该硫-超导炭黑复合材料在含有离子液体的电解液中循环50周后，容量仍保持483.6mAh/g。张旭敏等(张旭敏,刘鹏章,王经逸,熊昕,贾红兵.离子液体改性炭黑-白炭黑双相粒子补强天然橡胶硫化胶的制备及性能.橡塑技术与装备.2015,41(15):23-25)。采用离子液体1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐(BMI)改性炭黑-白炭黑双相粒子(CSDPF)，制备了BMI改性CSDPF(BMI-CSDPF)/天然橡胶(NR)硫化胶，研究了BMI-CSDPF的含量对混炼胶的硫化性能、力学性能及BMI-CSDPF在硫化胶中的分散性能的影响。结果表明，随着BMI-CSDPF用量的增加，NR混炼胶的硫化速度先增加后降低，硫化转矩不断增加；当BM1-CSDPF用量为30份时，制备的NR硫化胶的拉伸性能最好；当用量超过30份时，填料在硫化胶中开始形成团聚；随着填料用量的增加，硫化胶的撕裂性能不断提高。刘晓亮等(刘晓亮,类延达,郭宝春,贾德民.离子液体改性炭黑增强丁腈橡胶的研究.弹性体,2009,19(5):1～5)先采用离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐BMIM.PF6，IL)处理炭黑，而后进行微波处理得到改性炭黑(m-CB)，将m-CB用于增强丁腈橡胶(NBR)。研究了m-CB的结构、混炼胶的硫化特性和补强效果。结果表明，几可吸附到炭黑表面，而且部分强烈吸附于炭黑表面，微渡处理之后，IL会发生部分分解；m-CB使混炼胶的硫化延迟；NBR/m-CB硫化胶的断裂伸长率、拉伸和撕裂强度相对于未改性炭黑均有较大提高，而模量和硬度略有下降。通过对硫化胶的交联密度、动态力学分析(DMA)、形态学等研究，探讨了改性炭黑补强橡胶机理。张旭敏等(张旭敏,刘鹏章,马文亮,别梦瑶,梁薇,汪琦,贾红兵,徐赵东.离子液体与白炭黑的相互作用及其对天然橡胶性能的影响.合成橡胶工业，2016,39(5):404-409)采用离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑(AMI)改性白炭黑，用傅里叶变换红外光谱和固体核磁共振研究了AMI与白炭黑的相互作用，研究了离子液体用量对改性白炭黑填充天然橡胶(NR)的硫化特性、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明，AMI与白炭黑表面之间具有氢键作用，能够明显提高白炭黑在NR中的分散性。AMI能改变白炭黑填充胶料的硫化速率，AMl用量越多，NR胶料的硫化速率越大。随着AMI用量的增加，改性白炭黑填充NR硫化胶的拉伸性能和撕裂性能提高，当AMI用量为1.0份时，硫化胶的拉伸强度达到最大值23.95MPa；当AM1为2.0份时，NR硫化胶的撕裂强度达到最大值71.47kN/m，与填充未改性白炭黑的NR硫化胶相比，分别提高了102.28％和41.83％。随着AMI用量的增加，NR硫化胶的玻璃化转变温度下降。陈勇文等(陈勇文,刘晓亮,类延达,唐征海,朱立新,郭宝春.乳液共沉法制备离子液体改性白炭黑/SBR复合材料的研究.橡胶工业.2011,58(12):715-717)以1-丁基3-甲基咪唑六氟磷酸盐(Bmim.PFs)离子液对白炭黑进行改性，采用乳液共沉法制备改性白炭黑/SBR复合材料，并对其硫化特性、物理性能和微观结构进行研究。结果表明：Bmim.PFe与白炭黑之间的相互作用为氢键作用；与未改性白炭黑/SBR复合材料相比，改性白炭黑/SBR复合材料的交联密度增大，白炭黑在橡胶基体中的分散性得到改善，拉伸强度、撕裂强度和耐磨性能均明显提高。中作利等(中作利,类延达,唐征海,朱立新,郭宝春,贾德民.双离子型功能离子液体改性白炭黑/丁苯橡胶复合材料的研究.橡胶工业.2012,59(1):5-11)利用N-甲基咪唑与巯基琥珀酸的中和反应制备一种新型双离子型功能离子液体双(卜甲基咪唑)巯基琥珀酸盐(BMimMS)，对其结构进行表征；以BMimMS作为界面改性剂对白炭黑/丁苯橡胶(SBR)复合材料进行改性，并对其填料网络、硫化特性、物理性能和微观形态进行研究。结果表明：BMimMS的阳离子与硅-氧键及阴离子与硅烷醇之间存在氢键作用；随着BMimMS用量的增大，白炭黑/SBR复合材料的交联密度增大，但白炭黑的分散并未明显改善BMimMS能有效增强白炭黑与SBR间的相互作用，提高白炭黑/SBR复合材料的物理性能和低温区(-20～0℃)的损耗因子，使复合材料的抗湿滑性能提高。CN102504337A公开了一种离子液体改性高分散高导热白炭黑及制备方法是由离子液体和白炭黑构成，离子液体为双烷基咪唑卤盐，阳离子为取代基是C1、C4、C6、C8的烷基；或者离子液体为烷基吡啶卤盐，阳离子为取代基是C4、C6的烷基；阴离子为Cl-、Br-；使白炭黑具有高分散、高导热的性能；将离子液体、去离子水和白炭黑按1～5∶100∶500的质量比加入烧杯中，50℃下搅拌30min待其混合均匀后，在80℃搅拌3h，再在室温下自然干燥12h，最后在80℃的真空干燥箱中放置12h烘干，即得离子液体改性白炭黑。CN105924981A公开了一种含双键咪唑基离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合力敏导电材料及其配制方法，其是先以含双键咪唑基离子液体表面修饰炭黑，离子液体与炭黑的质量比为1:4～9，然后将离子液体修饰炭黑(15～25份)与硅橡胶生胶(100份)、硫化剂(1～2份)混炼和硫化制得复合材料。本专利技术采用含双键咪唑基离子液体对导电炭黑进行非共价键表面处理，修饰炭黑在硅橡胶基体中形成炭黑离子凝胶结构；同时离子液体的双键与硅橡胶硫化过程形成共价键，提高界面结合强度，制得的复合材料具有敏感的正压阻特性。CN102504337B公开了一种离子液体改性高分散高导热白炭黑及制备方法是由离子液体和白炭黑构成，离子液体为双烷基咪唑卤盐，阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性炭黑制备丁腈橡胶的方法，其特征在于，包含以下步骤：/n(1)离子液体改性炭黑：加入600～1000质量份的乙醇，加入100质量份炭黑，常温下超声1～3h，使炭黑充分分散，加入5～10质量份壳聚糖，继续超声1～2h，在炭黑分散液中滴加10～20质量份离子液体，常温下搅拌3～5h，将混合物放入烘箱中，80～110℃下烘干乙醇，得到离子液体改性炭黑；/n(2)胶乳凝聚：将100质量份丁腈胶乳倒入烧杯中，加入5～20质量份上述离子液体改性炭黑，超声分散30min～1h，将丁腈胶乳与离子液体改性炭黑的混合液加入凝聚釜搅拌混合30min，在0～15℃凝聚温度下，一边加入3～15质量份凝聚剂，一边加入20～100质量份软水，在50～70℃温度下搅拌进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性炭黑制备丁腈橡胶的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)离子液体改性炭黑：加入600～1000质量份的乙醇，加入100质量份炭黑，常温下超声1～3h，使炭黑充分分散，加入5～10质量份壳聚糖，继续超声1～2h，在炭黑分散液中滴加10～20质量份离子液体，常温下搅拌3～5h，将混合物放入烘箱中，80～110℃下烘干乙醇，得到离子液体改性炭黑；
(2)胶乳凝聚：将100质量份丁腈胶乳倒入烧杯中，加入5～20质量份上述离子液体改性炭黑，超声分散30min～1h，将丁腈胶乳与离子液体改性炭黑的混合液加入凝聚釜搅拌混合30min，在0～15℃凝聚温度下，一边加入3～15质量份凝聚剂，一边加入20～100质量份软水，在50～70℃温度下搅拌进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离子液体是吡啶盐。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述吡啶盐选自N-己基吡啶四氟硼酸盐、N...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏绪玲，张华强，付含琦，朱晶，牛承祥，魏玉丽，燕鹏华，胡育林，梁滔，
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