一种硫化剂乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硫化剂乳液，其原料按质量份数计包括如下各组分：硅烷偶联剂50～100份，油性乳化剂5～10份，水性乳化剂5～10份，pH调节剂1～2份，机械稳定剂0.5～1.0份，消泡剂0.01～0.1份，软水50～1000份。该硫化剂乳液，由于其粒径小且分布均匀，能有效地均匀分散在胶乳中，不仅能同时提高胶乳制品的拉伸强度、撕裂强度、伸长率及产品的均匀一性，而且还能提高其耐化学药品性、耐热氧、紫外老化和耐寒等性能，具有广阔的应用前景。本发明专利技术还公开了该硫化剂乳液的制备方法和应用，制备和应用工程操作简单，容易控制，成本低，绿色环保。

Vulcanizing agent emulsion, preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种硫化剂乳液及其制备方法和应用
本专利技术属于硫化剂乳化加工
，尤其涉及一种硫化剂乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
偶联剂按化学结构及组成分为硅烷类、有机铬络合物、钛酸酯类和铝酸化合物四大类。其中硅烷类在橡胶中的应用最多，其通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X代表能够水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。易水解，缩合形成聚硅氧烷。直接加入胶乳中易缩合形成脆性大，没有弹性，强力低的聚硅氧烷，没有任何补强作用，因此，硅烷类偶联剂在胶乳中应用报导不多。硅烷偶联剂在国内有KH550，KH560，KH570，KH580，KH590，Si69，Si75，Si74等几种型号。硅烷类偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、光性能、分散性等。由于硅烷偶联剂具有两个反应活性的基团，用纳米材料作为橡胶补强剂时，由于纳米粒子是在非平衡、苛刻条件下制得的，其表面原子处于高度活化状态，表面能量很大，纳米粒子之间容易凝聚成团，加之纳米粒子的表面特性及较低的分散能，导致与橡胶的相容性差。而纳米白炭黑经偶联剂处理后，其表面能降低，易被橡胶大分子浸润，在橡胶中的分散程度得到提高，同时，偶联剂在橡胶与填料之间起着桥梁作用，增强了纳米白炭黑粒子与橡胶基质的界面粘结，提高了对橡胶基质的补强能力。硅烷偶联剂在体系中起着偶联和填充作用，在橡胶硫化过程中加入偶联剂能改善胶料的硫化特性，使橡胶制品的加工性能与力学性能显著提高。当偶联剂用量较少时，橡胶大分子受束缚小，易滑动取向，应力分布均匀，因而拉伸强度较高；随着偶联剂用量的增加，偶联剂分子数增加，橡胶大分子受束缚大，不易滑动，应力分布不均匀，因而拉伸强度减小；偶联剂用量继续增加，过量的偶联剂填充于体系中，使大分子链易滑动取向，应力分布均匀，拉伸强度反而增大。硅烷偶联剂还可以改善填充橡胶的物理加工性能，由于硅烷偶联剂提高了填料和基胶之间的相容性、易分散性，从而降低了胶料的粘度，缩短了混炼时间，改善了挤出加工性能，提高了产品质量。因此，硅烷偶联剂在干胶中得到了广泛的应用。由于硅烷偶联剂高温能分解出活性基团硫等，与橡胶发生交联反应，因此，能部分或全部代替其它硫化剂如硫磺或促进剂。补强是改进橡胶制品性能的极其重要途径，胶乳的补强虽早已引人注目，但至今未能取得显著的效果。对干胶补强效果很好的碳黑，对胶乳不但没有补强效果，往往还会降低胶乳胶膜的强度。这是因为干胶与碳黑在用炼胶机进行混炼时，由于强烈的剪切力作用及空气存在，伴随发生了其他效应，使橡胶分子产生较多的自由基，这些自由基与碳黑等配合剂发生强烈的物理吸附和化学结合，构成特殊的空间网状结构，而产生补强效果。而胶乳因未经强烈机械处理，加上胶粒保护层的隔离作用，碳黑粒子不能直接与胶粒接触构成干胶那种直接补强的结构，而分散于胶粒的周围，降低了胶粒间的结合作用，使薄膜性能下降。胶乳直接补强必须具备三个条件：(1)补强剂在胶乳中高度分散，使橡胶粒子与补强剂粒子生成良好的接触面；(2)在成膜时补强剂与分散相的粒子共沉成膜；(3)使橡胶粒子与补强剂粒子直接接触。用于天然胶乳的补强方法有加入间苯二酚-甲醛树脂、木素质等，其中木素质补强效果不大，而间苯二酚-甲醛树脂虽然有较强的补强作用，但其缩聚体，缩聚程度不好控制，操作较复杂，至于其它方法如木素质等，对胶乳制品的物理机械性能提高幅度不大，应用受到限制，特别在探空气球方面。我们知道，探空气球的升空高度，除与气球的释放条件、气球外表性能、外观等其它因素外，还与气球的物理机械性能有关，如气球的拉伸强度、撕裂强度、伸长率提高，有利于加爆破体积增，有利于提高气象气球升空高度。而目前的技术，如在胶乳中加入树脂，其制品的拉伸强度、撕裂强度得到提高，但伸长率会和耐寒性下降，严重影响气球的升空高度。偶联剂本身既是一种交联剂又是一种软化剂，加入胶乳中不仅能提高胶乳制品的强伸性能，同时还能提高伸长率，但偶联剂不溶于水，在水中易水解，在胶乳的应用受到限制。我们发现，偶联剂经乳化后再加入到胶乳中能有效解决其技术难题，不仅能扩展偶联剂的应用领域，同时还能大幅提高胶乳制品的综合物理机械性能，推动胶乳技术的进步，因此，偶联剂制备成硫化剂乳液作为硫化使用，其应用前景广泛。
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，提供一种硫化剂乳液及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种硫化剂乳液，其原料按质量份数计包括如下各组分：上述的硫化剂乳液，优选的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(偶联剂KH-560)、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(偶联剂570)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-590)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH-590)、γ-巯丙基乙氧基双(丙烷基-六乙氧基-硅氧烷)(Si747)、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(Si75)和双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(硅烷偶联剂Si-69)等中的任意一种或几种。优选的，所述硫化剂乳液中所含硅烷偶联剂的质量含量为20％-40％。优选的，所述油性乳化剂为山梨糖醇酐单月桂酸酯(商品名司盘20)、山梨糖醇酐单棕榈酸酯(商品名司盘40)、山梨糖醇酐单硬脂酸酯(商品名司盘60)、山梨糖醇酐单油酸酯(商品名司盘80)和油酸等中的任意一种或几种。优选的，所述水性乳化剂为三乙醇铵、油酸铵、油酸钾、油酸三乙醇、芳香聚乙二-醇乙醚、聚醚聚硫、烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、异丁基萘磺酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、环氧乙烷与脂肪醇的加合物、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯(商品名吐温20)、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯(商品名吐温40)、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯(商品名吐温60)和聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯(商品名吐温80)等中的任意一种或几种。优选的，所述pH调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾等中的任意一种或几种。优选的，所述机械稳定剂为氢氧化钾、氢氧化钠、月桂酸钾、月桂酸铵、乙烯基磺酸钠、NN-甲基-N-油酰基牛磺酸钠、环氧乙烷与脂肪醇的缩合物(平平加O)和辛基苯基聚氧乙烯醚(商品名称65-03，也称乳化剂OP-10)等中的任意一种或几种。优选的，所述消泡剂为有机硅氧烷乳液消泡剂、聚硅氧烷聚醚共聚型消泡、仲辛醇异构甲基环己醇混合201-100甲基硅、消泡剂691、消泡剂WBA和消泡剂8034A等中的任意一种或几种。基于一个总的专利技术构思，本专利技术提供一种上述的硫化剂乳液的制备方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化剂乳液，其特征在于，其原料按质量份数计包括如下各组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种硫化剂乳液，其特征在于，其原料按质量份数计包括如下各组分：





2.根据权利要求1所述的硫化剂乳液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基乙氧基双(丙烷基-六乙氧基-硅氧烷)、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物和双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物中的任意一种或几种；所述硫化剂乳液中，硅烷偶联剂的质量含量为20％-40％。


3.根据权利要求1所述的硫化剂乳液，其特征在于，所述油性乳化剂为山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯和油酸中的任意一种或几种。


4.根据权利要求1所述的硫化剂乳液，其特征在于，所述水性乳化剂为三乙醇铵、油酸铵、油酸钾、油酸三乙醇、芳香聚乙二-醇乙醚、聚醚聚硫、烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、异丁基萘磺酸钠、二辛基磺化琥珀酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、环氧乙烷与脂肪醇的加合物、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯中的任意一种或几种。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的硫化剂乳液，其特征在于，所述pH调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的任意一种或几种；所述机械稳定剂为氢氧化钾、氢氧化钠、月桂酸钾、月桂酸铵、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭舜华，陈俐，蔡克平，
申请(专利权)人：中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43