一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶，它是由下述重量份的原料制备而成：天然胶乳100份，硫化剂的水分散体0.5

【技术实现步骤摘要】
一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶及其制备方法和用途


[0001]本专利技术具体涉及一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]天然橡胶相比与合成橡胶有着突出的力学性能、耐屈挠性能、耐疲劳性能和抗裂纹生长性能，因此在国防军事、航空运输和日常生活上有着极为重要的地位。以航空轮胎为例，航空轮胎对于航空飞机的平稳安全起飞降落有着决定性的作用。航空轮胎的服役条件十分极端，承载高达超过340吨，起飞时加速速度超过300公里/h，此外还有飞行和滑行时承受各种环境压力。如此苛刻的工作环境对航空轮胎的生产提出了严苛的要求，而胎面作为直接与外界环境面直接接触部位，更是成为了航空轮胎设计和制备环节的重中之重。用于航空轮胎胎面的橡胶材料必须集优异的耐磨性能、高拉伸强度和撕裂强度、耐高频冲击疲劳性能以及较低的动态生热，并兼具优异的抗烧蚀性能于一体。因此，具有优异综合性能的天然橡胶材料是生产航空轮胎的主要橡胶原料。因此研发和制备高性能天然橡胶材料具有重要的意义。
[0003]天然橡胶是由巴西三叶橡胶树所分泌的胶乳，经凝固、熟化和干燥等工艺制得的天然产物。天然橡胶的组份包括聚异戊二烯和6％的非胶组份(主要为蛋白质和脂质)，研究证明非胶组份通过氢键、离子键等与主链端基相互作用生成天然网络，是天然橡胶优异性能的主要来源。生胶由于线性分子结构高温变粘，低温变硬，因此需要由大型机械设备如开炼机、密炼机混炼入硫化剂、促进剂、填料及活性剂等助剂后，通过热压硫化成型制得硫化橡胶。目前天然橡胶高性能化已有诸多研究，大多集中于天然橡胶的改性及配方设计上，如郭宝春等通过点击化学反应向天然橡胶分子链上引入4
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苯基尿唑，尿唑环通过自由基反应可与炭黑发生偶联反应，复合天然橡胶的性能得到了显著的提升。然而目前的高性能化策略仍都需要机械混炼加工实现助剂配合。机械混炼方式简单便捷，但是能耗高、扬尘大、危险性高，且强剪切作用会使分子链断裂，原生网络结构发生破坏，当混炼时间过长会严重影响天然橡胶最终性能。因此突破传统混炼工艺，开发全新加工工艺有着重要的意义。
[0004]天然橡胶乳胶材料是指以胶乳为直接原料，通过将硫化助剂等通过球磨制成分散液，在胶乳状态下加热预硫化，随后成膜后再次固化制得。其制品主要包括探空气球、手套、安全套和胶乳枕头等。在预硫化过程中，助剂分散体通过扩散作用进入胶乳粒子内并产生微交联，随后干燥后固化过程胶乳粒子之间发生交联最终制得产品。由于乳胶材料的生产中无强剪切作用和胶乳粒子的微交联，天然乳胶材料中胶乳原生结构得以保留，最终制品具有优良的韧性。但是，由于预硫化过程不可控，且由于预硫化助剂往往为超超速级促进剂，后续硫化速度极快，乳胶材料只能以泡沫或者薄膜材料取得应用，难以应用到厚制品和关键结构材料的模压生产中去。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶，它是由下述重量份的原料制备而成：
[0006]天然胶乳100份，硫化剂的水分散体0.5
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10份、预硫化活性调节剂的水分散体0.1
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5份、促进剂的水分散体0.5
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10份，活性剂的水分散体0.5
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10份，防老剂的水分散体0.5
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10份、填料的水分散体1
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100份、絮凝剂1～10份。
[0007]进一步地，所述水分散体是硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂或填料与水混合，球磨6
‑
16小时制成的浓度10％
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60％的水分散体。
[0008]进一步地，所述天然胶乳为浓度10
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60％的新鲜胶乳、高氨浓缩胶乳、低氨浓缩胶乳、无氨浓缩胶乳和/或脱蛋白胶乳。
[0009]进一步地，所述促进剂为巯基苯并噻唑、2、2'
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二硫代二苯并噻唑、N
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叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
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环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N，N
‑
二环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
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氧二亚乙基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
‑
氧二亚乙基硫代氨基甲酰
‑
N
′‑
氧二亚乙基次磺酰胺、四硫化秋兰姆、乌洛托品中任意一种或多种。
[0010]进一步地，所述预硫化活性调节剂为水杨酸、硬脂酸、马来酸酐、硫辛酸、N
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亚硝基二苯胺、N
‑
环己基硫代邻苯二甲酰亚胺中任意一种或多种。
[0011]进一步地，所述活性剂为硬脂酸锌、氧化锌、纳米氧化锌中任意一种或多种；所述防老剂为防老剂4010、防老剂4010NA、防老剂RD中任意一种或多种；所述填料为白炭黑、炭黑中的任意一种或多种。
[0012]进一步地，所述絮凝剂为饱和氯化钙溶液、饱和氯化钠溶液、乙酸中任意一种或多种。
[0013]本专利技术还提供了一种制备前述橡胶混炼胶的方法，它包括如下步骤：
[0014]1)按配比称取原料；
[0015]2)取天然胶乳，加硫化剂、促进剂、预硫化活性调节剂的水分散体预硫化，得预硫化胶乳；
[0016]3)取步骤2)所得预硫化胶乳，加活性剂、防老剂的水分散体混合，再加絮凝剂絮凝，取絮凝物洗涤，干燥，即得。
[0017]进一步地，步骤2)所述预硫化的温度为0
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60℃，时间为0.5
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1小时；步骤3)所述混合的时间为2～20min；所述干燥为冷冻干燥，时间12
‑
72小时。
[0018]本专利技术最后提供了一种前述橡胶混炼胶在制备橡胶制品中的用途，所述橡胶制品包括硫化胶。
[0019]本专利技术以胶乳为加工基体引入进行天然橡胶混炼，避免机械混炼对原生结构的破坏，在混炼阶段引入微交联使硫化胶中保留天然橡胶的支化结构、天然网络及缠结网络等原生结构的同时又可模压成型，实现天然橡胶的无损混炼制备。
[0020]本专利技术的基本思想在于：将助剂及填料等通过球磨制备成水分散体，以胶乳作为加工基体共混，首先加入硫化剂、促进剂、预硫化活性调剂进行预硫化引入一定的微交联，随后加入其余助剂和填料后絮凝，并通过冷冻干燥进一步控制微交联度，进而使混炼胶既可以保留其原生结构又可以通过热压成型，即实现天然橡胶的无损混炼，从而实现高性能天然橡胶硫化胶的制备。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益之处是：
[0022]本专利技术以胶乳为加工基体实现助剂的高效分散，通过预交联使得天然橡胶的原生结构得以保留，同时加入预硫化活性调节剂使预硫化阶段的预交联度可控，结合冷冻干燥技术使所得预交联混炼胶可以进行模压加工，从而实现天然橡胶材料的无损混炼。此方法条件温和，不损害天然橡胶的原生结构，同时可以实现工程用天然橡胶的模压加工成型方式。同时相比于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有天然橡胶原生结构的橡胶混炼胶，其特征在于：它是由下述重量份的原料制备而成：天然胶乳100份，硫化剂的水分散体0.5
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10份、预硫化活性调节剂的水分散体0.1
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5份、促进剂的水分散体0.5
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10份，活性剂的水分散体0.5
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10份，防老剂的水分散体0.5
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10份、填料的水分散体1
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100份、絮凝剂1～10份。2.根据权利要求1所述的橡胶混炼胶，其特征在于：所述水分散体是硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂或填料与水混合，球磨6
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16小时制成的浓度10％
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60％的水分散体。3.根据权利要求1或2所述的橡胶混炼胶，其特征在于：所述天然胶乳为浓度10
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60％的新鲜胶乳、高氨浓缩胶乳、低氨浓缩胶乳、无氨浓缩胶乳和/或脱蛋白胶乳。4.根据权利要求1或2所述的橡胶混炼胶，其特征在于：所述促进剂为巯基苯并噻唑、2、2'
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二硫代二苯并噻唑、N
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叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
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环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N，N
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二环己基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
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氧二亚乙基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴锦荣，孔令民，张俊褀，黄绍柒，谢正田，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：