基于液体3,4-聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料及其制备方法技术

一种基于液体3,4

【技术实现步骤摘要】
基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及液体橡胶
，具体涉及一种基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶因独特的粘弹性，广泛应用于国防军工、航空航天与交通等领域。加工油在众多橡胶制品中扮演着不可或缺的角色，用于改善橡胶加工性能与降低能耗等。但是部分加工油因富含致癌物多环芳香烃化合物而被禁止使用。同时，传统加工油由于与橡胶间以物理作用的方式存在，长时间使用会迁出橡胶，致使橡胶产品性能下降。因此，发展新型环保无迁出加工油极为重要。
[0003]液体橡胶(LR)作为一种新型加工助剂，发展迅猛(Rubber Chem.Technol.94(1)(2020)24
–
47.)。LR是一类低分子量合成橡胶，室温流动性强，与固态橡胶相容性好。有研究采用液体聚异戊二烯作为加工助剂以改善材料性能，如加工性能等(CN102134336A；Polymers 13(18)(2021)3026；J.Appl.Polym.Sci.132(8)(2015)。但是现有液体聚异戊二烯多为高1,4
‑
PI结构，比如CN107556416B公开了液体聚异戊二烯橡胶的制备方法，以有机锂化合物和非极性溶剂，对异戊二烯进行引发反应，加入阻滞剂和促进剂，得到的液体聚异戊二烯橡胶，1,4
‑
PI结构单一的含量为80
‑
92％，3,4
‑/>PI结构单元含量为7
‑
16％，剩余的为1,2
‑
PI结构单元。CN103087363B公开了一种液体聚异戊二烯及其制备方法和应用，其采用阴离子聚合，使得有机锂和水在溶剂中和异戊二烯接触，得到的异戊二烯通过1,4
‑
聚合形成的结构单元的量为96.9摩尔％以上。相较高1,4
‑
结构的液体聚异戊二烯，3,4
‑
结构的液体聚异戊二烯具有高玻璃化转变温度及主链双键含量低，可赋予材料优异的性能。然而该液体橡胶的应用少有报道。

技术实现思路

[0004]为扩展液体橡胶的种类与应用范围，本专利技术提供了一种基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料及其制备方法。采用液体3,4
‑
聚异戊二烯(L 3,4
‑
IR)作为高性能橡胶复合材料的主要成分，制备一种基于L 3,4
‑
IR的高性能橡胶复合材料。L 3,4
‑
IR的3,4
‑
结构占比超过30％，主链双键含量低，玻璃化转变温度明显高于现有商业化液体聚异戊二烯，从而使得基于L 3,4
‑
IR的高性能橡胶复合材料，混炼胶门尼粘度低，且其硫化胶具备优异动态力学性能，可适应于制备高性能绿色轮胎，且能够改善材料耐热性能。此外，通过对材料成分的调整，还能够进一步优化制品磨耗性能。
[0005]本专利技术的一种基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，包括的橡胶原料成分为：不饱和橡胶和液体3,4
‑
聚异戊二烯，按质量比，不饱和橡胶：液体3,4
‑
聚异戊二烯＝100：(2
‑
30)，优选为100：(5
‑
15)。
[0006]所述不饱和橡胶优选为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶及丁
基橡胶中的一种或几种橡胶的混合物，更优选为乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶。
[0007]所述的液体3,4
‑
聚异戊二烯(L 3,4
‑
IR)，其3,4
‑
结构的摩尔百分占比为30％
‑
80％可调，数均分子量为0.2万g/mol
‑
10万g/mol可控，其玻璃化转变温度在
‑
60℃与10℃之间。
[0008]作为优选，液体3,4
‑
聚异戊二烯的3,4
‑
结构的摩尔百分占比为40％
‑
60％，数均分子量在0.2万g/mol
‑
6万g/mol之间，玻璃化转变温度在
‑
15℃与
‑
40℃之间。
[0009]所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，还包括以下质量份的原料组分：橡胶原料100份，填料40～70份，加工助剂2～30份，活性剂3～8份，硫化助剂3～10份。
[0010]所述填料为工业界常用的炭黑、二氧化硅中的至少一种，其添加量优选50
‑
60份。
[0011]所述加工助剂优选为芳烃油、石蜡油、松香、古马隆、防老剂、偶联剂中的一种或几种，其添加量优选2
‑
15份。
[0012]所述活性剂优选氧化锌和硬脂酸的混合物，按质量比，氧化锌：硬脂酸＝2:4。
[0013]所述硫化助剂根据不饱和橡胶选择，天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶选用的硫化助剂为硫磺和促进剂的混合物，硫磺添加量优选0.5
‑
5份；所述的促进剂为常用促进剂，优选为促M，促DM，促TMTD，促进剂TBBS，促进剂CBS中的一种或几种，促进剂添加量优选1
‑
4份；丁基橡胶选用的硫化助剂为树脂SP
‑
1055；乙丙橡胶选用的硫化助剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，过氧化二异丙苯添加量优选为0.5
‑
1份，三烯丙基异氰脲酸酯的添加量优选为2
‑
3份。
[0014]本专利技术的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1：制备橡胶复合材料
[0016]选自以下方法中的一种：
[0017]第一种：将不饱和橡胶和液体3,4
‑
聚异戊二烯，在密炼机中，于30
‑
100℃，密炼3
‑
10min，得到橡胶复合材料；
[0018]第二种：将不饱和橡胶乳液和液体3,4
‑
聚异戊二烯溶液混合、或不饱和橡胶溶液和液体3,4
‑
聚异戊二烯溶液混合，共沉淀析出制备橡胶复合材料；
[0019]S2：混炼
[0020]在橡胶复合材料加入填料、加工助剂和活性剂，密炼9
‑
10min，排胶，得到混炼胶；
[0021]S3：硫化
[0022]混炼胶添加硫化助剂，在50
‑
90℃，进行混炼后，在30
‑
70℃进行开炼，自然冷却，在140
‑
180℃硫化，得到的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，包括的橡胶原料成分为：不饱和橡胶和液体3,4
‑
聚异戊二烯，按质量比，不饱和橡胶：液体3,4
‑
聚异戊二烯＝100：(2
‑
30)。2.根据权利要求1所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，按质量比，不饱和橡胶：液体3,4
‑
聚异戊二烯＝100：(5
‑
15)。3.根据权利要求1所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，所述不饱和橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶及丁基橡胶中的一种或几种橡胶的混合物。4.根据权利要求1所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，所述的液体3,4
‑
聚异戊二烯(L 3,4
‑
IR)，其3,4
‑
结构的摩尔百分占比为30％
‑
80％可调，数均分子量为0.2万g/mol
‑
10万g/mol可控，其玻璃化转变温度在
‑
60℃与10℃之间。5.根据权利要求4所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，液体3,4
‑
聚异戊二烯的3,4
‑
结构的摩尔百分占比为40％
‑
60％，数均分子量在0.2万g/mol
‑
6万g/mol之间，玻璃化转变温度在
‑
15℃与
‑
40℃之间。6.根据权利要求1所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，还包括以下质量份的原料组分：橡胶原料100份，填料40～70份，加工助剂2～30份，活性剂3～8份，硫化助剂3～10份。7.根据权利要求6所述的基于液体3,4
‑
聚异戊二烯的高性能橡胶复合材料，其特征在于，所述填料为工业界常用的炭黑、二氧化硅中的至少一种，其添加量为50
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇，张春雨，张学全，刘恒，王茜，赵文朋，魏春燕，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：