一种高性能羟基化丁基橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及橡胶材料和橡胶加工利用领域，本发明专利技术公开了一种高性能羟基化丁基橡胶及其制备方法和应用，可将羟基化丁基橡胶与增强剂、硫化剂、硫化活性剂混炼均匀，再在高温高压条件下进行硫化，得到气密性和耐疲劳性能优异的高性能羟基化丁基橡胶。本发明专利技术方法实现了羟基化丁基橡胶的高速交联，且相较于普通丁基橡胶和环氧化丁基橡胶，该种硫化胶具有极佳的气密性和耐疲劳性能，以及良好的力学性能等。通过本发明专利技术方法制备的高性能羟基化丁基橡胶硫化胶，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能羟基化丁基橡胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及橡胶材料和橡胶加工利用
，更具体的说是涉及一种高性能羟基化丁基橡胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]丁基橡胶(IIR)是一种高饱和度的线性高分子材料，是由异丁烯和少量的异戊二烯通过阳离子聚合得到的共聚物。由于丁基橡胶中异戊二烯含量很低，所以其不饱和度仅为0.5％
‑
3.3％。丁基橡胶的气密性在所有的橡胶种类中居于榜首。试验温度为40℃时，丁基橡胶的透气率约为天然橡胶的1/20，顺丁橡胶的1/50，乙丙橡胶的1/13。丁苯橡胶的1/8。气密性是丁基橡胶最重要的基本性能之一，使丁基橡胶可以用于制造轮胎、气密层、医药用胶塞、密封垫圈等物品。
[0003]在众多丁基橡胶的改性胶种中，卤化丁基橡胶(XIIR)占有重要地位。卤化丁基橡胶是氯或溴与丁基橡胶发生取代反应的产物，一般包括氯化丁基橡胶(CIIR)和溴化丁基橡胶(BIIR)。卤化后的丁基橡胶不仅产生额外的交联位置，同时还增加了双键的反应性。相较于普通丁基橡胶，卤化丁基橡胶的硫化速度加快，与天然橡胶及其他合成橡胶相容性好，粘合性能得到改善，可单独用氧化锌硫化，有更好的耐热性等。卤化丁基橡胶主要应用于轮胎的气密层、胎侧改性、输送带、防腐衬里和防护服等领域。然而，卤化丁基橡胶在合成过程中使用的卤素化合物对环境产生严重不利的影响。
[0004]以天然橡胶为代表的众多二烯类橡胶改性方法中，环氧化改性因其独特性受到了很多关注。环氧化反应是指在化合物碳
‑r/>碳双键两端碳原子间加上一原子氧形成三元环的氧化反应。研究表明，当在二烯烃橡胶链中引入环氧基团后，分子间的作用力增加，导致分子热运动能力减弱，分子的柔顺性下降，从而使得橡胶的气密性得到提升。例如前人的研究工作表明，环氧化天然橡胶(ENR)内胎的气密性与丁基橡胶(IIR)内胎的气密性相近，远优于天然橡胶(NR)内胎的气密性(杨清芝，李学岱.环氧化天然橡胶内胎气密性和实用性的研究[J].轮胎工业，1997，017(001)：23
‑
27.)。上述可知，环氧化橡胶气密性相对于未改性的橡胶有大幅度提高，因此本身拥有优异气密性能的丁基橡胶进行环氧化改性后气密性能将进一步提升，这对于丁基胶用轮胎的减薄与减重、成本降低等具有十分重要的意义。但是，丁基橡胶在环氧化过程或后处理过程中，环氧基团可能发生副反应。
[0005]有关影响橡胶疲劳寿命的研究表明，在低应变疲劳条件下，橡胶的玻璃化转变温度越高，耐疲劳破坏性能越好；在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶耐疲劳破坏性能较好(右田哲彦，江伟.橡胶的疲劳与疲劳破坏——关于机理与配方设计[J].橡胶译丛，1981(02)：1
‑
19.)。在丁基橡胶中引入高极性的羟基基团，分子链柔顺性下降，故玻璃化转变温度会升高；与此同时，丁基橡胶在拉伸状态下会出现拉伸结晶现象。由此可以推断出，羟基化丁基橡胶无论在低应变疲劳条件下还是在高应变疲劳条件下都会拥有优秀的耐疲劳性能。
[0006]然而，现有技术中无羟基化丁基橡胶的硫化文献报道。因此，如何采用羟基化丁基
橡胶制备出性能优异的硫化胶，是本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供一种高性能羟基化丁基橡胶及其制备方法和应用，本专利技术以简易的方法实现羟基化丁基橡胶的有效交联，并且利于提升硫化胶的气密性和耐疲劳性能等。
[0008]本专利技术提供一种高性能羟基化丁基橡胶，其主要由以下重量份数的原料制成：100份的羟基化丁基橡胶、40
‑
80份的增强剂、2
‑
20份的硫化剂、0
‑
5份的硫化促进剂；
[0009]所述硫化剂选自多官能团丙烯酸酯类硫化剂、多异氰酸酯类硫化剂、脂肪二元酸类硫化剂和酸酐类硫化剂中的一种或多种。
[0010]本专利技术实施例能简便、有效地实现羟基化丁基橡胶的硫化交联，并且该硫化胶的力学性能达到了丁基橡胶或环氧化丁基橡胶的水平，找到了可以使羟基化丁基橡胶高速交联的硫化剂等，更为重要的是，硫化胶的气密性和耐疲劳性能相对于丁基橡胶和环氧化丁基橡胶有大幅度的提升。
[0011]为实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0012]一种高性能羟基化丁基橡胶，包括以下重量份数的制备原料组分：
[0013]羟基化丁基橡胶100份、增强剂40
‑
80份、特定种类的硫化剂2
‑
20份、硫化促进剂0
‑
5份。
[0014]所述羟基化丁基橡胶为100重量份数基准；优选的，由不饱和度小于5％的丁基橡胶制备，所述羟基化丁基橡胶含有由碳
‑
碳双键改性所得到的羟基基团，其羟基化度不小于10％，优选为10
‑
98％，进一步优选为50％
‑
98％；其重均分子量具体为10万
‑
80万，可采用市售。
[0015]在本专利技术中，所述硫化剂为2
‑
20重量份、优选为5
‑
18份，具体为多官能团丙烯酸酯类硫化剂、多异氰酸酯类硫化剂、脂肪二元酸类硫化剂和酸酐类硫化剂中的一种或多种组合；
[0016]其中，所述多官能团丙烯酸酯类硫化剂可为取代或未取代的脂肪族多元醇丙烯酸酯类等，包括但不限于二甲基烯丙酸乙二醇酯、乙二醇二丙烯酸酯、1，6
‑
己二醇二丙烯酸酯、1，4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种组合，优选为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。
[0017]所述多异氰酸酯类硫化剂为六亚甲基二异酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4，4
′‑
亚甲基二异氰酸苯酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、1，6
‑
二异氰酸
‑
2，2，4
‑
三甲基己烷(IPDI)、三
‑
(4
‑
异氰酸苯基)甲烷、磷酸三
‑
(4
‑
异氰酸
‑
苯基酯)、硫代磷酸三
‑
(4
‑
异氟酸
‑
苯基酯)和其低聚产物，该低聚产物通过上述低分子量二异氰酸酯与二醇或多醇，特别是乙二醇、1，4
‑
丁二醇、1，6
‑
己二醇、三羟甲基丙烷或季戊四醇反应而制备且具有残余量的游离异氰酸酯基中的一种或多种组合，优选为4，4
′‑
亚甲基二异氰酸苯酯。
[0018]所述脂肪二元酸类硫化剂主要为碳原子数12以内脂肪直链的二元酸，如丁二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二酸中的一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能羟基化丁基橡胶，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：100份的羟基化丁基橡胶；40
‑
80份的增强剂；2
‑
20份的硫化剂；0
‑
5份的硫化促进剂；所述硫化剂选自多官能团丙烯酸酯类硫化剂、多异氰酸酯类硫化剂、脂肪二元酸类硫化剂和酸酐类硫化剂中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的高性能羟基化丁基橡胶，其特征在于，所述羟基化丁基橡胶含有由碳
‑
碳双键改性所得到的羟基基团，羟基化度不小于10％，优选为10
‑
98％。3.根据权利要求1所述的高性能羟基化丁基橡胶，其特征在于，所述多官能团丙烯酸酯类硫化剂为二甲基烯丙酸乙二醇酯、乙二醇二丙烯酸酯、1，6
‑
己二醇二丙烯酸酯、1，4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；所述多异氰酸酯类硫化剂为六亚甲基二异酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4
′‑
亚甲基二异氰酸苯酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1，6
‑
二异氰酸
‑
2，2，4
‑
三甲基己烷、三
‑
(4
‑
异氰酸苯基)甲烷、磷酸三
‑
(4
‑
异氰酸
‑
苯基酯)、硫代磷酸三
‑
(4
‑
异氟酸
‑
苯基酯)及各自与醇的低聚产物中的一种或多种；所述脂肪二元酸类硫化剂为丁二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸和十二烷二酸中的一种或多种；所述酸酐类硫化剂为马来酸酐、十二烯基丁二酸酐、纳迪克酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和甲基六氢邻苯二甲酸酐中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的高性能羟基...

【专利技术属性】
技术研发人员：石艳，高寒，栾波，陈铁龙，王孝海，刘振学，张立群，郑红兵，
申请(专利权)人：山东京博中聚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：