氯化丁二烯橡胶材料、制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种氯化丁二烯橡胶材料、制备方法和应用，该氯化丁二烯橡胶材料由丁二烯橡胶与氯发生取代反应制得；其中，所述丁二烯橡胶中含有38

【技术实现步骤摘要】
氯化丁二烯橡胶材料、制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种氯化丁二烯橡胶材料、制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丁二烯橡胶目前是世界上仅次于丁苯橡胶的第二大胶种。丁二烯橡胶微观结构的不同主要取决于催化剂、聚合溶剂和聚合反应温度，丁二烯橡胶主要有顺式1,4
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丁二烯橡胶和反式1,4
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丁二烯橡胶两种构型。目前世界上产量最大、应用最广泛的丁二烯橡胶品种是顺式1,4丁二烯橡胶，且顺式1,4
‑
丁二烯橡胶的主要具有耐磨耗性优异、耐屈挠性好、回弹性高、滞后损失小、生热低，低温性能好等特点。但是其同样有一定的缺陷，如抗撕裂强度较低、抗湿滑性不好，耐高温性能较差。
[0003]目前，丁二烯橡胶一般与其它胶种并用做轮胎胎面胶，但由于其性能上的不足，其使用量一直比较低，如与丁苯橡胶并用制造乘用汽车轮胎，使用量为35％
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50％；与天然橡胶并用制造载重汽车轮胎胎面时，使用量为25％
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50％，成本较高。因此，开发一款在制造载重轮胎胎面时使用量高的高性能丁二烯橡胶产品很有必要。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的问题，本专利技术的目的是提供一种氯化丁二烯橡胶材料、制备方法和应用，该氯化丁二烯橡胶材料制备方法操作简单，容易控制，最终得到氯化丁二烯橡胶材料综合性能得到提高，可用于制作载重汽车轮胎胎面，使用量大，成本低。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种氯化丁二烯橡胶材料，所述氯化丁二烯橡胶材料由丁二烯橡胶与氯发生取代反应制得；其中，
[0006]所述丁二烯橡胶中含有38
‑
46％的顺式1,4丁二烯橡胶；
[0007]所述氯化丁二烯橡胶材料的氯含量为20
‑
35％。
[0008]本技术方案中通过提高丁二烯橡胶中顺式1,4丁二烯橡胶含量，可提高丁二烯橡胶的耐磨耗性、耐屈挠性以及回弹性等；通过引入高含量的氯，可提高丁二烯橡胶的耐热变形性、阻燃性等性能，综合性能得到提高。
[0009]进一步地，上述技术方案中，所述丁二烯橡胶材料中乙烯基含量为40
‑
55％。本技术方案中通过提高丁二烯橡胶分子链上的乙烯基含量，可提高丁二烯橡胶的抗湿润性能、耐老化性能。
[0010]本专利技术还提供一种氯化丁二烯橡胶材料的制备方法，包括以下具体步骤：
[0011]S1.将1，3
‑
丁二烯、非极性溶剂和结构调节剂加入到聚合反应釜中，在氮气保护下，将聚合反应釜内的温度升高至聚合反应温度，然后加入引发剂A，并在该温度下聚合反应1
‑
2h，得到一次聚合反应混合液；
[0012]S2.将S1中一次聚合反应混合液加入到另一聚合反应釜中，在氮气保护下，升温至聚合反应温度，加入引发剂B，并在该温度下二次聚合反应2
‑
3h，得到二次聚合反应混合液；
[0013]S3.在S2中二次聚合反应混合液中加入偶联剂，在氮气保护下搅拌均匀，保温保压反应0.5
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1h，然后进行终止反应，得到偶联反应混合液；具体地，反应温度为50
‑
70℃、压力为0.2
‑
0.4MPa；终止反应采用终止反应剂，所述终止反应剂可以是硬脂酸、柠檬酸等有机酸。
[0014]S4.在S3偶联反应混合液中加入盐酸，搅拌均匀，然后在密闭状态下向混合液中通入氯气，升压反应，当压力升高至0.3
‑
0.5MPa时，停止通入氯气，保温保压反应3
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5h，反应结束后，通入氮气排除多余氯气；
[0015]S5.将S4反应完成的溶液调节pH至中性，然后真空抽滤并干燥，得到氯化丁二烯橡胶材料。
[0016]结构调节剂可提高聚合反应速率，同时可以调节聚合反应中乙烯基的含量，而丁二烯橡胶分子链上乙烯基的含量越高，其主链的饱和程度越低，有利于提高丁二烯橡胶的抗湿滑性能和耐老化性能。本技术方案中通过控制结构调节剂的用量可提高丁二烯橡胶中乙烯基含量，通过控制引发剂含量及种类可提高丁二烯橡胶中顺式1,4丁二烯橡胶含量；通过使用水相氯化法在丁二烯橡胶中引入较高含量的氯，得到的氯化丁二烯橡胶材料综合性能得到提高，且该氯化方法反应速率快，氯化产品中氯元素分布较为均匀，转化率高，可降低成本。
[0017]进一步地，上述技术方案S1中，所述非极性溶剂为正己烷、环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯中的一种或几种；所述结构调节剂为乙二醇二烷基醚、二甘醇二烷基醚中的任一种；所述偶联剂为四氯硅烷、KH
‑
570、KH
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550中的任一种。
[0018]进一步地，上述技术方案，S1中，所述引发剂A为锂系引发剂；S2中，所述引发剂B为钴系、钛系、镍系引发剂。具体地所述锂系引发剂为有机锂，可以是苯基锂、正丙基锂、正丁基锂、4
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丁基苯基锂中的一种或几种。
[0019]钴系、钛系、镍系引发剂为无机引发剂，催化反应主要生成高顺式1,4丁二烯橡胶；而锂系引发剂催化反应主要生成低顺式和其它形式的丁二烯橡胶。本技术方案中先使用锂系催化聚合，然后再使用，钴系、钛系、镍系引发剂催化聚合通过控制引发剂的使用量以及反应条件，可有效控制顺式1,4丁二烯橡胶的含量。
[0020]进一步地，上述技术方案中，所述非极性溶剂的用量为1，3
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丁二烯使用量的2
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4倍；所述结构调节剂的用量为1，3
‑
丁二烯使用量的0.008
‑
0.02倍；所述偶联剂的用量为1，3
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丁二烯使用量的0.02
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0.05倍；所述引发剂A的用量分别为1，3
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丁二烯使用量的0.005
‑
0.015倍；所述引发剂B的用量为1，3
‑
丁二烯使用量的0.01
‑
0.02倍。
[0021]进一步地，上述技术方案中，S1、S2中，所述聚合反应温度为60
‑
80℃，压力为0.65
‑
0.85MPa。
[0022]进一步地，上述技术方案中，S4中，所述氯气的通入量为1，3
‑
丁二烯使用量的0.6
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0.9倍；所述盐酸用量为1，3
‑
丁二烯使用量的0.8
‑
1.5倍。
[0023]本专利技术还提供一种由上述氯化丁二烯橡胶材料在制作载重汽车轮胎胎面中的应用，将所述氯化丁二烯橡胶材料与天然橡胶并用，用于消防车轮胎胎面或载重汽车轮胎胎面。
[0024]进一步地，上述技术方案中，制作胎面时，氯化丁二烯橡胶材料的使用量为65
‑
80％。
[0025]一般在制造载重汽车轮胎胎面时，常用丁二烯橡胶与天然橡胶并用，由于丁二烯橡胶性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯化丁二烯橡胶材料，其特征在于，所述氯化丁二烯橡胶材料由丁二烯橡胶与氯发生取代反应制得；其中，所述丁二烯橡胶中含有38
‑
46％的顺式1,4丁二烯橡胶；所述氯化丁二烯橡胶材料的氯含量为20
‑
35％。2.根据权利要求1所述的一种氯化丁二烯橡胶材料，其特征在于，所述丁二烯橡胶材料中乙烯基含量为40
‑
55％。3.权利要求1或2任一项所述的一种氯化丁二烯橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1.将1，3
‑
丁二烯、非极性溶剂和结构调节剂加入到聚合反应釜中，在氮气保护下，将聚合反应釜内的温度升高至聚合反应温度，然后加入引发剂A，并在该温度下聚合反应1
‑
2h，得到一次聚合反应混合液；S2.将S1中一次聚合反应混合液加入到另一聚合反应釜中，在氮气保护下，升温至聚合反应温度，加入引发剂B，并在该温度下二次聚合反应2
‑
3h，得到二次聚合反应混合液；S3.在S2的二次聚合反应混合液中加入偶联剂，在氮气保护下，搅拌均匀，保温保压反应0.5
‑
1h，然后进行终止反应，得到偶联反应混合液；S4.在S3偶联反应混合液中加入盐酸，搅拌均匀，然后在密闭状态下向混合液中通入氯气，升压反应，当压力升高至0.3
‑
0.5MPa时，停止通入氯气，保温保压反应3
‑
5h，反应结束后，通入氮气排除多余氯气；S5.将S4反应完成的溶液调节pH至中性，然后真空抽滤并干燥，得到氯化丁二烯橡胶材料。4.根据权利要求3所述的一种氯化丁二烯橡胶材料的制备方法，其特征在于，S1中，所述非极性溶剂为正己烷、环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯中的一种或几种；所述结构调节剂为乙二醇二烷基醚、二甘醇二烷基醚中的任一种；所述偶联剂为四氯硅烷、KH
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570、KH
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550中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗圣君，罗睿轶，顾宝良，徐晶，
申请(专利权)人：瑞易德新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：