热塑性硫化橡胶组合物和热塑性硫化橡胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及热塑性弹性体领域，公开了一种热塑性硫化橡胶组合物和热塑性硫化橡胶及其制备方法与应用。该组合物中含有以下组分：丁腈橡胶、尼龙、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、稳定剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂。本发明专利技术的组合物中，将烷基次膦酸金属盐和/或木质素引入丁腈橡胶/尼龙共混体系中，协同复配防老剂、抗氧剂、稳定剂、聚酰胺类加工助剂、硫化剂和硫化助剂等配合剂，确保体系加工性能和力学性能优异的情况下，获得具有耐油性能和阻燃性能优异的热塑性硫化橡胶，还能够使弹性体获得较低的低温模量和较好的挤出质量。温模量和较好的挤出质量。

【技术实现步骤摘要】
热塑性硫化橡胶组合物和热塑性硫化橡胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及热塑性弹性体
，具体地，涉及一种热塑性硫化橡胶组合物和热塑性硫化橡胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]热塑性硫化橡胶是通过动态硫化(熔体混合期间将橡胶硫化)使得橡胶颗粒均匀分散在热塑性材料相中，进行工艺考量时必须综合考虑橡塑的加工特性。
[0003]在热塑性硫化橡胶研发中，丁腈橡胶/尼龙(NBR/PA)热塑性弹性体具有良好的力学性能、加工性能和耐油性能，而且NBR/PA动态硫化体系最有潜力在汽车零部件中实现对硫化橡胶的替换和轻量化。因此，NBR/PA动态硫化体系成为热塑性弹性体领域的研究热点。
[0004]同时，随着汽车零部件对阻燃性能的要求越来越高，热塑性弹性体耐油阻燃成为科研开发的一个重要领域。
[0005]近年来，尼龙阻燃研究主要包括氢氧化镁(MH)为代表的无机阻燃剂、以三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为代表的含氮阻燃剂(三聚氰胺基阻燃剂)以及磷系阻燃剂。然而，上述阻燃剂存在阻燃效率低、具有毒性或颜色等缺陷，限制了上述阻燃剂在热塑性弹性体中的应用。
[0006]因此，如何获得力学性能、加工性能、耐油性能和阻燃性能优异的NBR/PA动态硫化体系，对于热塑性弹性体的进一步科研开发具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是在保证力学性能和加工性能的前提下克服现有技术中NBR/PA热塑性弹性体阻燃性差的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种热塑性硫化橡胶组合物，该热塑性硫化橡胶组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
[0009]丁腈橡胶、尼龙、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、稳定剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；
[0010]所述阻燃剂为烷基次膦酸金属盐和/或木质素；
[0011]所述烷基次膦酸金属盐的分子式为(R1R2POO-)
n
M
n+
；其中，
[0012]R1、R2各自独立地选自C
1-6
的烷基、苯基中的至少一种；
[0013]M选自第IIA族、第IIB族、第ⅢA族金属元素中的任意一种；
[0014]n为1-4的整数；
[0015]所述加工助剂选自重均分子量10000-15000的聚酰胺中的至少一种；
[0016]在所述热塑性硫化橡胶组合物中，相对于100重量份的所述丁腈橡胶，所述尼龙的含量为30-80重量份，所述阻燃剂的含量为8-30重量份，所述防老剂的含量为0.1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-2重量份，所述稳定剂的含量为0.2-3重量份，所述加工助剂含量为3-10重量份，所述硫化剂的含量为0.4-5重量份，所述硫化助剂的含量为0.2-4重量份。
1.5重量份。在该优选范围内，形成的热塑性硫化橡胶具有明显更优的力学性能、加工性能和耐油性能。
[0035]优选地，所述丁腈橡胶中的丙烯腈结构单元的含量为35-50重量％，且所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-85。专利技术人发现，该优选的情况能够使得丁腈橡胶与本专利技术的组合物其他有效组分更好地相容，同时还有利于进一步改善热塑性弹性体的耐油性能。
[0036]优选地，所述阻燃剂为所述烷基次膦酸金属盐和所述木质素的组合。更优选地，在所述阻燃剂中，所述烷基次膦酸金属盐与所述木质素的含量重量比为0.25-3:1，优选为0.3-2:1。本专利技术在丁腈橡胶/尼龙共混体系中，引入特定配比的烷基次膦酸金属盐和木质素阻燃复配体系，使得组合物经过动态硫化后得到的热塑性橡胶，不但能够同时在凝聚相和气相中起到阻燃作用，还能改变阻燃剂的阻燃途径或促进聚合物基体表层成炭，从而提高阻燃效果。
[0037]优选地，在(R1R2POO-)
n
M
n+
所示的烷基次膦酸金属盐中，R1、R2各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基、苯基中的任意一种；M选自锌、钙、铝中的任意一种，n为1-4的整数。
[0038]优选地，所述木质素中的酚羟基含量≥3.0重量％，且所述木质素的数均分子量为2500-5500。
[0039]优选地，所述木质素选自有机溶剂木质素、硫酸盐木质素、酶解木质素、碱木质素中的至少一种。
[0040]本专利技术对有机溶剂木质素、硫酸盐木质素、酶解木质素、碱木质素的获得方式没有特别的限制，本领域技术人员能够通过商购获得。
[0041]特别优选地情况下，本专利技术中的木质素选自通过有机溶剂法从木质纤维中提取的有机溶剂木质素、由Kraft法制浆废液中提取的硫酸盐木质素、发酵制乙醇提取出的酶解木质素和造纸碱法制浆得到的碱木质素中的至少一种。本专利技术的专利技术人发现，采用上述木质素绿色环保，还能够降低弹性体共混物中抗氧剂、防老剂等配合剂的用量，有效降低材料成本。
[0042]优选地，所述硫化剂与所述硫化助剂的含量重量比为1:0.5-2。
[0043]优选地，所述硫化助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
[0044]优选地，所述硫化剂为有机过氧化物。更优选地，所述硫化剂选自1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化苯甲酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、2,2
’-
双(叔丁基过氧基)二异丙苯中的至少一种。
[0045]优选地，所述防老剂为胺类防老剂和/或喹啉类防老剂。更优选地，所述防老剂选自防老剂RD、防老剂445、防老剂MB中的至少一种。
[0046]优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂中的至少一种。更优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1098、抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1024中的至少一种。
[0047]优选地，所述稳定剂为受阻胺类稳定剂中的至少一种。更优选地，所述稳定剂选自稳定剂770、稳定剂622中的至少一种。在该优选范围内，形成的热塑性硫化橡胶具有明显更优的力学性能、加工性能和耐油性能。
[0048]优选地，所述加工助剂选自Sunmide 550、Sunmide 15K-5中的至少一种。采用如上
所述的低分子量聚酰胺作为加工助剂，能够更好地降低尼龙树脂的粘度，使弹性体获得较低的低温模量，同时，配合其他助剂还能够获得较好的挤出质量。
[0049]如前所述，本专利技术的第二方面提供了一种制备热塑性硫化橡胶的方法，该方法包括将上述第一方面的热塑性硫化橡胶组合物中的各组分依次进行混炼和硫化。
[0050]根据本专利技术的一种优选实施方式，所述将各组分依次进行混炼和硫化的操作包括以下步骤：
[0051](1)将防老剂、硫化剂、硫化助剂和第一部分丁腈橡胶进行第一混炼，然后进行挤出造粒I，得到第一橡胶粒子；
[0052](2)将尼龙、阻燃剂、抗氧剂、稳定剂、加工助剂和第二部分丁腈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热塑性硫化橡胶组合物，其特征在于，该热塑性硫化橡胶组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：丁腈橡胶、尼龙、阻燃剂、防老剂、抗氧剂、稳定剂、加工助剂、硫化剂和硫化助剂；所述阻燃剂为烷基次膦酸金属盐和/或木质素；所述烷基次膦酸金属盐的分子式为(R1R2POO-)
n
M
n+
；其中，R1、R2各自独立地选自C
1-6
的烷基、苯基中的至少一种；M选自第IIA族、第IIB族、第ⅢA族金属元素中的任意一种；n为1-4的整数；所述加工助剂选自重均分子量10000-15000的聚酰胺中的至少一种；在所述热塑性硫化橡胶组合物中，相对于100重量份的所述丁腈橡胶，所述尼龙的含量为30-80重量份，所述阻燃剂的含量为8-30重量份，所述防老剂的含量为0.1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-2重量份，所述稳定剂的含量为0.2-3重量份，所述加工助剂含量为3-10重量份，所述硫化剂的含量为0.4-5重量份，所述硫化助剂的含量为0.2-4重量份。2.根据权利要求1所述的热塑性硫化橡胶组合物，其中，在所述热塑性硫化橡胶组合物中，相对于100重量份的所述丁腈橡胶，所述尼龙的含量为60-70重量份，所述阻燃剂的含量为15-27重量份，所述防老剂的含量为1-1.5重量份，所述抗氧剂的含量为0.5-1重量份，所述稳定剂的含量为0.2-0.5重量份，所述加工助剂含量为5-8重量份，所述硫化剂的含量为1-1.5重量份，所述硫化助剂的含量为1-1.5重量份。3.根据权利要求1或2所述的热塑性硫化橡胶组合物，其中，所述丁腈橡胶中的丙烯腈结构单元的含量为35-50重量％，且所述丁腈橡胶的门尼粘度为40-85。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的热塑性硫化橡胶组合物，其中，所述阻燃剂为所述烷基次膦酸金属盐和所述木质素的组合；优选地，在所述阻燃剂中，所述烷基次膦酸金属盐与所述木质素的含量重量比为0.25-3:1，优选为0.3-2:1。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的热塑性硫化橡胶组合物，其中，在(R1R2POO-)
n
M
n+
所示的烷基次膦酸金属盐中，R1、R2各自独立地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基、苯基中的任意一种；M选自锌、钙、铝中的任意一种，n为1-4的整数；优选地，所述木质素中的酚羟基含量≥3.0重量％，且所述木质素的数均分子量为2500-5500；优选地，所述木质素选自有机溶剂木质素、硫酸盐木质素、酶解木质素、碱木质素中的至少一种。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的热塑性硫化橡胶组合物，其中，所述硫化剂与所述硫化助剂的含量重量比为1:0.5-2；优选地，所述硫化助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯；优选地，所述硫化剂为有机过氧化物；更优选地，所述硫化剂选自1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化苯甲酰)己烷、2,5-二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙攀，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：