一种改性橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种改性橡胶及其制备方法，属于橡胶技术领域。包括以下步骤：S1.改性石墨的制备；S2.聚酯纤维的预处理；S3.催化剂溶液的制备；S4.聚多巴胺改性聚酯纤维的制备；S5.改性聚酯纤维的制备；S6.抗氧剂的处理；S7.改性橡胶的制备。本发明专利技术原料来源广，制备方法简单，各原料混炼硫化后形成稳定的改性橡胶，具有良好的耐老化性能、低温性能、耐候性能以及机械性能、加工性能和物理化学性能，具有广阔的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种改性橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶
，具体涉及一种改性橡胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶在日常生活和社会经济建设中占据重要地位，因其具有强度高和弹性、耐磨性能、绝缘性能好等优点而广泛应用于轮胎、密封件、减震制品和输送带等中。但在实际应用中，为进一步改善橡胶的性能，一些不饱和橡胶，如异戊橡胶、聚丁二烯橡胶（BR）、丁苯橡胶（SBR）等可以通过C=C键的化学反应来将特定官能团引入分子中，以对橡胶进行改性。
[0003]近年来，我国的橡胶产业迅猛发展，橡胶制品大量运用于各行各业，由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合制得的丁腈橡胶（NBR）由于存在丙烯腈，耐油性能、耐热性较好，粘接力强，被广泛运用于各种耐油制品中，如润滑油、燃油油箱，流体介质的橡胶零件、密封零件等。但NBR在使用过程中由于环境中的热、氧、光、水等因素的变化，容易发生热氧老化，导致机械性能、物理化学性能下降，影响制品的使用性能橡胶发生老化时，会导致其分子链不断降解与交联，当分解速率过高时，将会导致橡胶的分子量降低，制品发粘，强度降低；反之，表面发生硬化，失去弹性，通过在橡胶中添加防老剂，是延缓老化的一种有效方法。
[0004]中国专利技术专利201810341505.2提供了一种改性粉末丁腈橡胶及其应用，所述改性粉末丁腈橡胶由以下组分组成，按重量份计：半交联粉末丁腈橡胶60
‑
70份，全交联粉末丁腈橡胶10
‑
20份，对苯二甲酸钙10
‑
30份。所述改性粉末丁腈橡胶的制备方法的工艺步骤为：将对苯二甲酸钙在有加热功能的高混机中混合加热至50
‑
60
°
C，加入全交联粉末丁腈橡胶混合5min后，再加入半交联粉末丁腈橡胶，混合3
‑
5min，得到改性粉末丁腈橡胶。
[0005]中国专利技术专利201410592735.8提供了一种改性丁腈橡胶及制备方法，包括混炼的以下组分：丁腈橡胶100重量份；氧化锌5
‑
10重量份；氧化镁5
‑
15重量份；硬脂酸1
‑
2重量份；炭黑40
‑
80重量份；强磨粉10
‑
45重量份；增塑剂5
‑
15重量份；防老剂2
‑
3重量份；硫化剂0.5
‑
1.5重量份；促进剂3
‑
5重量份。制备方法包括：按所述用量将氧化镁和强磨粉预先混合均匀后，再与其他组分按所述用量混炼后制得所述改性丁腈橡胶。
[0006]上述专利技术得到的改性丁腈橡胶仍由于分散不均匀，导致力学性能没有明显提高，且耐老化性能较差。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提出一种改性橡胶及其制备方法，原料来源广，制备方法简单，各原料混炼硫化后形成稳定的改性橡胶，具有良好的耐老化性能、低温性能、耐候性能以及机械性能、加工性能和物理化学性能，具有广阔的应用前景。
[0008]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：S1.改性石墨的制备：将石墨经过碱液浸泡后洗净，干燥，球磨，过筛，加入离子液体，微波加热搅拌，超声，离心，固体洗涤，干燥，得到改性石墨；
S2.聚酯纤维的预处理：将聚酯纤维加入含碱的乙醇水溶液中，加热沸腾，过滤，洗涤，得到预处理的聚酯纤维；S3.催化剂溶液的制备：将钴盐溶于Tris
‑
HCl缓冲液中，得到催化剂溶液；S4.聚多巴胺改性聚酯纤维的制备：将多巴胺盐酸盐溶于水中，加入步骤S2制得的预处理的聚酯纤维，室温搅拌，滴加步骤S3制得的催化剂溶液，加热反应，过滤，洗涤，干燥，得到聚多巴胺改性聚酯纤维；S5.改性聚酯纤维的制备：将复合硅烷偶联剂溶于乙醇中，加入步骤S4制得的聚多巴胺改性聚酯纤维，加热搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，得到改性聚酯纤维；S6.抗氧剂的处理：将抗氧剂进行球磨后过筛，干燥，得到抗氧剂粉；S7.改性橡胶的制备：将丁腈橡胶第一次开炼后包辊，加入步骤S1制得的改性石墨、步骤S5制得的改性聚酯纤维、步骤S6制得的抗氧剂粉、增塑剂、补强填充剂和防老剂混炼，混合均匀后加入促进剂和硫化剂，第二次开炼，硫化，得到改性橡胶。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述球磨时间为2
‑
4h，所述筛网目数为500
‑
700目；所述微波加热温度为60
‑
80℃，搅拌30
‑
40min；所述超声功率为1000
‑
2000W，时间为1
‑
3h；所述碱液为1
‑
2mol/L的NaOH溶液或KOH溶液；所述离子液体为咪唑基离子液体，选自1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑氯、1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑四氟硼酸、1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑六氟磷酸、1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑醋酸、1,3
‑
二甲基咪唑基四氟硼酸、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸中的至少一种。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中所述含碱的乙醇水溶液为含有5
‑
10wt%的NaOH或KOH的乙醇水溶液，其中乙醇含量为30
‑
50wt%；所述加热沸腾时间为20
‑
30min。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中所述钴盐选自硫酸钴、氯化钴、溴化钴中的至少一种；所述Tris
‑
HCl缓冲液的pH值为7.8
‑
8.2，所述催化剂溶液中Co
2+
离子浓度为0.5
‑
1.2wt%。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中所述多巴胺盐酸盐、预处理的聚酯纤维、催化剂溶液的质量比为（20
‑
40）：100：（4
‑
7）；所述加热温度为50
‑
70℃，时间为3
‑
5h。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中所述复合硅烷偶联剂为带有氨基的硅烷偶联剂和带有羟基的硅烷偶联剂的混合物，所述带有氨基的硅烷偶联剂选自KH550、A
‑
1110、A
‑
1120、KNM
‑
602、南大
‑
42、南大
‑
73、A
‑
1130、Y
‑
5691、KH602、KH792；所述带有羟基的硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.改性石墨的制备：将石墨经过碱液浸泡后洗净，干燥，球磨，过筛，加入离子液体，微波加热搅拌，超声，离心，固体洗涤，干燥，得到改性石墨；S2.聚酯纤维的预处理：将聚酯纤维加入含碱的乙醇水溶液中，加热沸腾，过滤，洗涤，得到预处理的聚酯纤维；S3.催化剂溶液的制备：将钴盐溶于Tris
‑
HCl缓冲液中，得到催化剂溶液；S4.聚多巴胺改性聚酯纤维的制备：将多巴胺盐酸盐溶于水中，加入步骤S2制得的预处理的聚酯纤维，室温搅拌，滴加步骤S3制得的催化剂溶液，加热反应，过滤，洗涤，干燥，得到聚多巴胺改性聚酯纤维；S5.改性聚酯纤维的制备：将复合硅烷偶联剂溶于乙醇中，加入步骤S4制得的聚多巴胺改性聚酯纤维，加热搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，得到改性聚酯纤维；S6.抗氧剂的处理：将抗氧剂进行球磨后过筛，干燥，得到抗氧剂粉；S7.改性橡胶的制备：将丁腈橡胶第一次开炼后包辊，加入步骤S1制得的改性石墨、步骤S5制得的改性聚酯纤维、步骤S6制得的抗氧剂粉、增塑剂、补强填充剂和防老剂混炼，混合均匀后加入促进剂和硫化剂，第二次开炼，硫化，得到改性橡胶。2.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述球磨时间为2
‑
4h，所述筛网目数为500
‑
700目；所述微波加热温度为60
‑
80℃，搅拌30
‑
40min；所述超声功率为1000
‑
2000W，时间为1
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3h；所述碱液为1
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2mol/L的NaOH溶液或KOH溶液；所述离子液体为咪唑基离子液体，选自1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑氯、1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑四氟硼酸、1
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丁基
‑3‑
乙基咪唑六氟磷酸、1
‑
丁基
‑3‑
乙基咪唑醋酸、1,3
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二甲基咪唑基四氟硼酸、1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑氯、1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸、1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述含碱的乙醇水溶液为含有5
‑
10wt%的NaOH或KOH的乙醇水溶液，其中乙醇含量为30
‑
50wt%；所述加热沸腾时间为20
‑
30min。4.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述钴盐选自硫酸钴、氯化钴、溴化钴中的至少一种；所述Tris
‑
HCl缓冲液的pH值为7.8
‑
8.2，所述催化剂溶液中Co
2+
离子浓度为0.5
‑
1.2wt%。5.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述多巴胺盐酸盐、预处理的聚酯纤维、催化剂溶液的质量比为（20
‑
40）：100：（4
‑
7）；所述加热温度为50
‑
70℃，时间为3
‑
5h。6.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述复合硅烷偶联剂为带有氨基的硅烷偶联剂和带有羟基的硅烷偶联剂的混合物，所述带有氨基的硅烷偶联剂选自KH550、A
‑
1110、A
‑
1120、KNM
‑
602、南大
‑
42、南大
‑
73、A
‑
1130、Y
‑
5691、KH602、KH792；所述带有羟基的硅烷偶联剂选自3
‑
[双(2
‑
羟乙基)氨基]丙烷三乙氧基硅烷、三甲基羟基硅烷中的至少一种；优选地，所述复合硅烷偶联剂为KH550和3
‑
[双(2
‑
羟乙基)氨基]丙烷三乙氧基硅烷的复配混合物，质量比为（3
‑
7）：2；所述复合硅烷偶联剂、聚多巴胺改性聚酯纤维的质量比为（5
‑
7）：50；所述；所述加热温度为70
‑
90℃，时间为1
‑
3h。7.根据权利要求1所述改性橡胶的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述筛网目数为
200
‑
500目；所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂3114中的至少一种；优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1076和抗氧剂3114的复配混合物，质量比为（3
‑
5）：1。8.根据权利要求1所述改性橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：施以进，陈颖，余昭军，
申请(专利权)人：施以进，
类型：发明
国别省市：