一种非填充型高性能橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非填充型高性能橡胶材料及其制备方法。本发明专利技术采取向乳液状态下的通用橡胶中加入添加氨基酸、脂类、酮类、脂肪酸等物质；或者在固体状态的通用橡胶中，采用机械混合，向固体通用橡胶中混合氨基酸、脂类、酮类、脂肪酸等物质，再经过后续橡胶加工工艺制备出高性能橡胶材料。所制得的橡胶材料具有高力学性能，可以作为轮胎胎面胶、航空轮胎用胶等高端领域用胶。本发明专利技术简单、易行，无需对传统生产线进行调整，可在传统通用橡胶加工工艺中完成。完成。完成。

【技术实现步骤摘要】
一种非填充型高性能橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及通用橡胶材料
，具体涉及一种非填充型高性能橡胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶材料被广泛地应用于航天航空、轨道交通、武器装备、医药卫生等军事和民用领域，是重要的工业原料。在实际应用中，橡胶往往是结构件的薄弱环节，橡胶材料容易产生裂纹，裂纹扩展，导致材料失效，最终引发重大安全事故。虽然填料提高橡胶基体性能，这一策略已经在橡胶工业中广泛使用，但填料的加入往往需要有强的界面作用才能发挥提高性能的作用，这就意味着填料的加入会为橡胶工业带来更繁琐的工艺流程，并且填充体系的分散与界面调控困难，性能相互制约。

技术实现思路

[0003]针对高性能橡胶材料需求迫切的现状，本专利技术提供了一种非填充型高性能橡胶材料及其制备方法，在橡胶材料基体中，通过外加组分调控网络结构，提高橡胶性能，从而获得非填充型高性能橡胶材料。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]本专利技术提供了一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，包括在通用橡胶基体中添加外加组分，通过调控硫化网络结构，获得高性能橡胶材料，所述外加组分与通用橡胶基体(以通用橡胶基体的干胶含量计)的重量比为0.1：100～10：100。
[0006]优选地，利用湿法混合或者干法混合工艺在通用橡胶基体中外加组分。
[0007]更优选地，所述湿法混合包括：在胶乳状态的通用橡胶中，按照重量比(确定胶乳状态的干胶含量)向通用橡胶基体中添加外加组分，再经过破乳等后续橡胶加工工艺，制备得到高性能橡胶材料。
[0008]更优选地，所述干法混合包括：在固体状态的通用橡胶中，通过机械混合(例如，开炼机、密炼机等装置)，按照重量比向通用橡胶基体中添加外加组分，再经过后续橡胶加工工艺制备出高性能橡胶材料。
[0009]优选地，所述通用橡胶基体选自天然胶乳、浓缩胶乳、丁苯胶乳、顺丁胶乳、丁腈胶乳、异戊胶乳、三元乙丙胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶中的一种。
[0010]优选地，所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、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、吡咯赖氨酸和硒半胱氨酸中的一种或两种及以上；酮类包括4
‑
甲基
‑4‑
羟基
‑2‑
戊酮、4
‑
甲基
‑3‑
戊烯
‑2‑
酮、2
‑
哌啶酮、己内酰胺、甲基己内酰胺、辛内酰胺、异佛尔酮、2,6,
‑
二甲基
‑
2,5
‑
庚二烯
‑4‑
酮、5
‑
甲基
‑3‑
己烯
‑2‑
酮和5
‑
己烯
‑2‑
酮中的一种或两种及以上；脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十二烷
酸、油酸、亚油酸和芥酸中的一种或两种及以上；脂类包括磷脂酰胆碱和卵磷脂一种或两种。
[0011]优选地，所述外加组分还包括尿素、三聚氰胺、2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物、4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑1‑
氧自由基、4
‑
氨基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧自由基、4
‑
氧
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑1‑
氧自由基、4
‑
甲基丙烯酰氧
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑1‑
氧自由基、四乙烯五胺、叔丁基过氧化氢、1,3
‑
二异丙基苯、1,4
‑
二异丙基苯、1
‑
甲基
‑4‑
(1
‑
甲基乙烯基)苯、α
‑
甲基苯乙烯、过氧化氢二异丙苯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化氢异丙苯、正辛胺、十二烷基伯胺、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌、一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、四硫化双五亚甲基秋兰姆、丙烯酸
‑2‑
苯氧基乙酯、丙烯酸(5
‑
乙基
‑
1,3
‑
二氧六环
‑5‑
基)甲酯、1,2
‑
二苯乙烷、正壬基苯、十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯、十五烷基苯、十六烷基苯、十七烷基苯和十八烷基苯中的一种或两种及以上。
[0012]本专利技术还提供了上述制备方法制备的高性能天然橡胶材料。
[0013]在实际应用中，橡胶往往是结构件的薄弱环节，橡胶材料容易产生裂纹，裂纹扩展灾变，导致材料失效，最终引发重大安全事故，因此，制备高性能橡胶材料至关重要。专利技术人向通用橡胶基体中加入外加组分(例如氨基酸、脂肪酸、脂类、酮类等)，调控硫化网络结构，让通用橡胶性能得到大幅度提升(例如，良好的力学性能、耐疲劳性能、抗裂纹增长性能等)，部分性能可以媲美填料填充型橡胶材料。专利技术人是在现有通用橡胶加工工艺基础上进行优化，避免了对目前通用橡胶加工工艺的大幅度调整，并且所加入的组分，无需对其进行化学改性，仅需根据产品性能选择相应试剂即可。
[0014]本专利技术公开了通过外加组分对硫化网络结构的调控，获得非填充型高性能橡胶材料的制备方法。该方法采取向胶乳状态或固体状态的通用橡胶基体中，添加外加组分，调控硫化网络结构，获得高性能橡胶材料。所制得的橡胶材料具有高力学性能(例如，高强度、高断裂韧性、高抗裂纹增长能力等等)、耐疲劳性能，可以作为轮胎胎面胶、航空轮胎用胶等高端领域用胶。本专利技术所涉及的制备方法，无需对传统通用橡胶生产线进行调整，生产成本低，操作制备简单易行，无环境污染，易于实现大规模的工业化生产。
附图说明
[0015]图1是实施例1和对比例断裂韧性的对比。
[0016]图2是实施例2和对比例断裂韧性的对比。
[0017]图3是实施例3和对比例断裂韧性的对比。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0019]下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，包括在通用橡胶基体中添加外加组分，通过调控硫化网络结构，获得高性能橡胶材料，以通用橡胶基体的干胶含量计，所述外加组分与通用橡胶基体的重量比为0.1：100～10：100。2.根据权利要求1所述的一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，利用湿法混合或者干法混合工艺在通用橡胶基体中外加组分。3.根据权利要求2所述的一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述湿法混合包括：在胶乳状态的通用橡胶基体中，按照重量比向通用橡胶基体中添加外加组分，再经过后续橡胶加工工艺，制备得到高性能橡胶材料。4.根据权利要求2所述的一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述干法混合包括：在固体状态的通用橡胶中，采用机械混合，按照重量比向通用橡胶基体中添加外加组分，再经过后续橡胶加工工艺制备出高性能橡胶材料。5.根据权利要求1所述的一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述通用橡胶基体选自天然胶乳、浓缩胶乳、丁苯胶乳、顺丁胶乳、丁腈胶乳、异戊胶乳、三元乙丙胶乳、丁基胶乳、氯丁胶乳、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶中的一种。6.根据权利要求1所述的一种非填充型高性能橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、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、吡咯赖氨酸和硒半胱氨酸中的一种或两种及以上；酮类包括4
‑
甲基
‑4‑
羟基
‑2‑
戊酮、4
‑
甲基
‑3‑
戊烯
‑2‑
酮、2
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哌啶酮、己内酰胺、甲基己内酰胺、辛内酰胺、异佛尔酮、2,6,
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二甲基
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2,5
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庚二烯
‑4‑
酮、5
‑
甲基
‑3‑
己烯
‑2‑
酮和5
‑
己烯
‑2‑
酮中的一种或两种及...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明超，廖双泉，周宇，徐文哲，谢维林，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：