一种环氧化丁苯乳胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及乳液聚合技术领域，具体公开一种环氧化丁苯乳胶及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：将苯乙烯单体、液体聚丁二烯、乳化剂和去离子水混合，均质乳化，得单体乳液；将10wt％～50wt％的单体乳液和第一引发剂在50℃～90℃条件下搅拌反应0.5h～1.5h，得核结构种子乳液；将丙烯基缩水甘油醚、第二引发剂和剩余的单体乳液加入到所述核结构种子乳液中，于50℃～90℃条件下搅拌反应1h～6h，得所述环氧化丁苯乳胶。本发明专利技术以水为分散介质，反应条件温和，以丙烯基缩水甘油醚作为功能单体，以苯乙烯和液体聚丁二烯为反应单体，采用共聚的方式引入了环氧功能团，使得环氧度可调可控。可调可控。可调可控。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧化丁苯乳胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及乳液聚合
，尤其涉及一种环氧化丁苯乳胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的发展，人们对汽车的安全性、舒适性、节能性和环保性的要求不断提高，对轮胎的抗湿滑性、高耐磨性和低滚动阻力的需求日趋迫切，但上述三大性能之间相互影响，相互制约。在胎面胶料中，白炭黑既可以提高胶料的抗湿滑性和耐磨性，还能降低滚动阻力，因此，白炭黑是改善轮胎性能的理想补强剂。由于白炭黑含有大量的硅羟基，本身极容易团聚，分散困难，且其表面与非极性橡胶基体之间相互作用差，使其补强效果大打折扣，甚至导致胶料综合性能下降，所以，提高胶料中白炭黑分散性一直是专家学者的研究热点。
[0003]现阶段，提高白炭黑分散性的方法主要包括物理改性和化学改性。物理改性通过共混实现，工艺简单，但性能不易控制；化学改性是通过改变白炭黑表面基团的结构和分布来达到改性效果。其中，硅烷偶联剂的使用可以有效提高橡胶与白炭黑之间的相互作用，是目前应用最广的化学改性方法，但是硅烷偶联剂价格昂贵，混炼工艺繁琐，还会造成VOC排放，难以得到最佳的应用效果。含有环氧基团的橡胶与非极性橡胶之间有良好相容性，与白炭黑表面的硅羟基可发生反应，可以作为白炭黑与非极性橡胶基体的界面改性剂。丁苯乳胶是常用的胎面基体橡胶材料，目前橡胶环氧化方法通常为：在三氯甲烷、甲苯等有机溶剂中溶解橡胶分子，采用环氧化试剂对橡胶中的双键进行氧化加成得到。上述环氧化方法采用的有机溶剂的用量通常是橡胶用量的几十倍甚至更高，这就造成严重的溶剂回收和环保问题，而且反应成本高昂、设备复杂。再者，橡胶作为高分子材料，其庞大的体积效应以及分子链的相互缠绕，在进行环氧化反应时，环氧化试剂靠近的双键位置难以控制，且靠近相同位置的双键的几率难以控制，导致橡胶材料的环氧度不高且重现性差。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请提供一种环氧化丁苯乳胶及其制备方法和应用，以水为分散介质，以丙烯基缩水甘油醚作为功能单体，以共聚的方式引入环氧功能团，环氧度可调可控，易实现工业化生产。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0006]一种环氧化丁苯乳胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、将苯乙烯单体、液体聚丁二烯、乳化剂和去离子水混合，均质乳化，得单体乳液；
[0008]步骤二、将10wt％～50wt％的单体乳液和第一引发剂在50℃～90℃条件下搅拌反应0.5h～1.5h，得核结构种子乳液；
[0009]步骤三、将丙烯基缩水甘油醚、第二引发剂和剩余的单体乳液加入到所述核结构
种子乳液中，于50℃～90℃条件下搅拌反应1h～6h，得所述环氧化丁苯乳胶。
[0010]相对于现有技术，本专利技术提供的环氧化丁苯乳胶的制备方法具有以下优势：
[0011]本申请以水为分散介质，采用水性乳液聚合的方法，反应条件温和，操作简单安全；以丙烯基缩水甘油醚作为功能单体，以苯乙烯和液体聚丁二烯为反应单体，采用共聚的方式引入了环氧功能团，使得环氧度可调可控。
[0012]本申请提供的制备方法，采用液体聚丁二烯作为反应单体，不使用现有丁苯聚合中的气体原料丁二烯，降低了反应的危险系数和生产成本，操作简单，安全性高，实现环氧化丁苯乳胶的工业化生产。
[0013]可选的，以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述苯乙烯的含量为10％～30％，所述液体聚丁二烯的含量为50％～70％。
[0014]优选的单体比例，使得丁苯乳胶的环氧度高，且重现性好，且各组分反应完全，转化率高。
[0015]可选的，以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述乳化剂的加入量为1.5％～3％，所述去离子水的加入量为100％～300％。
[0016]可选的，以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述第一引发剂的加入量为0.2％～0.7％，所述第二引发剂的加入量为0.2％～0.7％。
[0017]优选的上述条件，使得聚合单体反应充分，促进反应进行。
[0018]可选的，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、吐温
‑
80或十二烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0019]可选的，所述第一引发剂和第二引发剂各自独立地选自偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、过硫酸钾或过硫酸铵。
[0020]可选的，步骤一中，所述均质乳化的条件为：转速为600rpm～800rpm，时间为15min～20min。
[0021]可选的，步骤二中，所述搅拌的速度为200rpm～400rpm。
[0022]可选的，步骤三中，所述搅拌的速度为200rpm～400rpm。
[0023]进一步，本专利技术还提供一种环氧丁苯乳胶，采用上述环氧化丁苯乳胶的制备方法制备得到。
[0024]可选的，所述环氧丁苯乳胶的粒径为80nm～300nm。
[0025]进一步地，本专利技术化提供所述的环氧丁苯乳胶在界面改性剂领域中的应用。
[0026]可选的，所述环氧丁苯乳胶在白炭黑界面改性剂中的应用。
[0027]本专利技术采用乳液法工艺合成环氧基改性丁苯胶乳，在聚合反应中直接引入环氧官能团，能够与未改性白炭黑表面的硅羟基发生开环反应，从而极大地改善了白炭黑在非极性橡胶基体中的分散性，进而提高胶料抗湿滑性和力学性能，减小滚动阻力。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例5和对比例1提供的红外谱图；
[0030]图2是本专利技术实施例5和对比例1提供的核磁谱图；
[0031]图3是本专利技术实施例1～3以及对比例1～2提供的SEM图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]实施例1
[0034]本专利技术实施例提供一种环氧化丁苯乳胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0035]步骤一、将苯乙烯单体8.5g、液体聚丁二烯20g、十二烷基磺酸钠2g和去离子水69.5g混合，得混合物，然后将所述混合物置于均质机中进行均质乳化，得单体乳液，其中均质乳化的条件为：转速为700rpm，时间为18min；
[0036]步骤二、将20wt％的单体乳液置入250mL四口瓶中，安装温度计和冷凝装置，启动机械搅拌，升温至60℃，然后滴加溶有0.05g过硫酸钾的水溶液2mL，在搅拌速度为250rpm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧化丁苯乳胶的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：步骤一、将苯乙烯单体、液体聚丁二烯、乳化剂和去离子水混合，均质乳化，得单体乳液；步骤二、将10wt％～50wt％的单体乳液和第一引发剂在50℃～90℃条件下搅拌反应0.5h～1.5h，得核结构种子乳液；步骤三、将丙烯基缩水甘油醚、第二引发剂和剩余的单体乳液加入到所述核结构种子乳液中，于50℃～90℃条件下搅拌反应1h～6h，得所述环氧化丁苯乳胶。2.如权利要求1所述的环氧化丁苯乳胶的制备方法，其特征在于：以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述苯乙烯的含量为10％～30％，所述液体聚丁二烯的含量为50％～70％。3.如权利要求1所述的环氧化丁苯乳胶的制备方法，其特征在于：以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述乳化剂的加入量为5％～15％，所述去离子水的加入量为100％～300％。4.如权利要求1所述的环氧化丁苯乳胶的制备方法，其特征在于：以苯乙烯单体、液体聚丁二烯和丙烯基缩水甘油醚的质量为百分之百计，所述第一引发剂的加入量为0.1％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若琳，杜凯鹏，李田田，牛春梅，邓凯顺，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：