CN103756036B - 一种预分散综合防焦促进剂母胶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预分散综合防焦促进剂母胶粒及其制备方法，以促进剂NS和防焦剂CTP为主要原料进行复配造粒，其产品门尼粘度低，与橡胶的分散性更好，易于在橡胶中均匀分散，提高了橡胶产品的质量；扩大了促进剂NS的使用范围，克服了某些制品不能使用NS和使用N0BS毒性大的缺陷；并且将其用于橡胶加工过程中投料准确、焦烧时间延长、硫化时间缩短，节约能源，投料准确等，符合“绿色化工”的概念。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶助剂及其制备方法，特别涉及一种预分散综合防焦促进剂母胶粒及其制备方法。
背景技术
轮胎生产中常用的促进剂有次磺酰胺类促进剂和噻唑类促进剂。噻唑类促进剂一般无毒，但其焦烧时间短，硫化速度偏慢的特性决定了在轮胎生产中主要作为第二促进剂出现，实际用量较小，主要的应用品种为促进剂M和促进剂DM。次磺酰胺类促进剂以其加工安全性好、硫化速度快和物理机械性能高的综合性能占据轮胎生产用促进剂品种的首位，常用品种包括促进剂NOBS、NS等，在这几个品种中，促进剂N0BS是能够产生亚硝胺的品种，而亚硝胺已经被认为是具有致癌作用的物质，并且西方发达国家和地区的轮胎公司已经停止该促进剂品种的应用，而国内仍在轮胎生产中广泛采用该品种促进剂。
目前基于“绿色化工”新概念开发了一类预分散橡胶助剂，但是目前尚未有防焦烧促进硫化效果的助剂，并且现有的预分散橡胶助剂应用范围小，在使用时常常受限制。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种预分散综合防焦促进剂母胶粒及其制备方法，以促进剂NS和防焦剂CTP为主要原料进行复配造粒，其产品门尼粘度低，与橡胶的分散性更好，易于在橡胶中均匀分散，提高了橡胶产品的质量；扩大了促进剂NS的使用范围，克服了某些制品不能使用NS和使用N0BS毒性大的缺陷；并且将其用于橡胶加工过程中投料准确、焦烧时间延长、硫化时间缩短，节约能源，投料准确等，符合“绿色化工”的概念。
本发明提供的一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS60-80份，防焦剂CTP5-15份，载体橡胶5-15份，环烷矿物油4-9份，石蜡1-3份，PETS0.5-2份。
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS65-75份，防焦剂CTP7-12份，载体橡胶10-15份，环烷矿物油5-8份，石蜡2-3份，PETS0.5-1份。
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS71份，防焦剂CTP9份，载体橡胶10份，环烷矿物油7份，石蜡2份，PETS1份。
所述载体橡胶为天然橡胶或合成橡胶，比如：天然橡胶NR或顺丁橡胶或氯丁橡胶或三元乙丙橡胶EPDM或丁苯橡胶中的一种或几种，优选为EPDM或丁苯橡胶的一种或两种。
所述原料均为市售产品，促进剂NS，化学名称为N-叔丁基-2-苯并噻唑次黄酰胺；防焦剂CTP，化学名称为N-环己基硫代酞酰亚胺；PETS，化学名称为季戊四醇硬脂酸酯；EPDM，化学名称为三元乙丙橡胶。
NS作为一种促进剂，其作用是能够加速胶料的交联反应，并能够明显缩短硫化时间，降低硫化温度；CTP作为一种防焦剂，以防止胶料在加工过程中产生早期硫化现象，满足对胶料焦烧性能的要求；所述环烷矿物油、石蜡和PETS均为润滑剂，PETS与环烷矿物油、石蜡起协同润滑的作用，使得载体橡胶与NS和CTP便于加工。
所述预分散综合防焦促进剂母胶粒扩大了促进剂NS的使用范围，克服了某些制品不能使用NS和使用N0BS毒性大的缺陷；并且以促进剂NS和防焦剂CTP为主要原料进行复配造粒，其产品门尼粘度低，将其用于橡胶加工过程中投料准确、焦烧时间延长、硫化时间缩短。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述制备方法中所采用的设备均为现有设备。
步骤（1）所述开炼机的转速为24r/min。
步骤（1）所述密炼机的转速为110r/min-190r/min，优选转速为160r/min；所述密炼机的温度为45℃-75℃。
步骤（2）所述锥形双螺杆捏炼机的转速为75r/min~110r/min，优选转速为80r/min。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为45-60℃。
采用这样的配方来制备，在硫化时一体加入促进剂和防焦剂，既促进硫化又防止焦烧，有效改善橡胶硫化加工的安全性，同时可以完全代替能致癌的NOBS，大大提高成炼焦工人职业卫生保障，颗粒状的预分散体具有便于存储和计量的特点；复配橡胶载体可以有效改善在橡胶中分散性，提高产品质量，在生产中避免传统的NS与CTP粉料的飞扬，保证与人体接触不与粉尘接触，从源头上杜绝职业危害，从而提高橡胶加工企业的生产安全性和卫生性；同时所制备的预分散综合防焦促进剂母胶粒的门尼粘度低，在加工中可以有效降低混炼工艺温度，有利于节能环保，特别适用于当前低温一次密炼轮胎制造工艺，是橡胶助剂未来的发展方向，对橡胶加工企业优化混炼工艺，更新加工技术，改善工作环境具有深远意义。
本发明以促进剂NS和防焦剂CTP为主要原料进行复配造粒，其产品门尼粘度低，与橡胶的分散性更好，易于在橡胶中均匀分散，提高了橡胶产品的质量；扩大了促进剂NS的使用范围，克服了某些制品不能使用NS和使用N0BS毒性大的缺陷；并且将其用于橡胶加工过程中投料准确、焦烧时间延长、硫化时间缩短，节约能源，投料准确等，符合“绿色化工”的概念。
具体实施方式
实施例1
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS60份，防焦剂CTP7份，载体橡胶5份，环烷矿物油8份，石蜡3份，PETS2份。
所述载体橡胶为5份天然橡胶NR。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在转速为24r/min的开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里以110r/min的转速、45℃的温度捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至转速为110r/min的锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为50℃。
实施例2
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS65份，防焦剂CTP12份，载体橡胶11.5份，环烷矿物油9份，石蜡1份，PETS1.5份。
所述载体橡胶为6份天然橡胶NR和5.5份顺丁橡胶。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在转速为24r/min的开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里以190r/min的转速、60℃的温度捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至转速为75r/min的锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为45℃。
实施例3
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS71份，防焦剂CTP9份，载体橡胶10份，环烷矿物油7份，石蜡2份，PETS1份。
所述载体橡胶为EPDM8份和丁苯橡胶2份。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在转速为24r/min的开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里以160r/min的转速、70℃的温度捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至转速为80r/min的锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为55℃。
实施例4
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS80份，防焦剂CTP5份，载体橡胶15份，环烷矿物油5份，石蜡2.5份，PETS0.5份。
所述载体橡胶为EPDM15份。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在转速为24r/min的开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里以180r/min的转速、75℃的温度捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至转速为90r/min的锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为60℃。
实施例5
一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS75份，防焦剂CTP15份，载体橡胶12.5份，环烷矿物油4份，石蜡1.5份，PETS1份。
所述载体橡胶为丁苯橡胶12.5份。
制备所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在转速为24r/min的开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里以130r/min的转速、55℃的温度捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至转速为100r/min的锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品。
所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为55℃。
试验例
将实施例1-5所制备的预分散综合防焦促进剂母胶粒按照常规橡胶制品加工方法分别相应的应用到橡胶制品的加工中，具体见试验例1-5，试验例6为采用非预分散橡胶助剂N0BS按照常规橡胶制品加工方法分别相应的应用到橡胶制品的加工中。试验例所用其他原料均为市售产品。
试验例1
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，80份天然橡胶NR，20份顺丁橡胶BR9000，5份氧化锌，42份炭黑539，2份防老剂4010，1份防老剂RD，1份石蜡，1份预分散综合防焦促进剂母胶粒（实施例1所得），2.2份硫黄，5份芳烃油，2.5份硬脂酸。
试验例2
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，25份3#烟片胶，25份5#标准胶，50份顺丁橡胶BR9000，5份氧化锌，50份炭黑N220，2份防老剂4010，1份防老剂RD，1份石蜡，1份预分散综合防焦促进剂母胶粒（实施例2所得），1.1份硫黄，7份芳烃油，2.5份硬脂酸。
试验例3
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，100份1#烟胶片，5份氧化锌，2份硬脂酸，35份炭黑N330，2.25份硫黄，1份防老剂RD，1份预分散综合防焦促进剂母胶粒（实施例3所得）。
试验例4
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，70份丁苯橡胶SBR1500，20份顺丁橡胶BR9000，5份氧化锌，85份炭黑234，2份防老剂4010，1份防老剂RD，1份石蜡，1份预分散综合防焦促进剂母胶粒（实施例4所得），2.2份硫黄，5份芳烃油，2.5份硬脂酸。
试验例5
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，70份天然橡胶NR，20份丁苯橡胶SBR1500，5份氧化锌，42份炭黑539，2份防老剂4020，1份防老剂RD，1份石蜡，1.6份预分散综合防焦促进剂母胶粒（实施例5所得），1.7份硫黄，5份芳烃油，2.5份硬脂酸。
试验例6
所述橡胶制品，具体配方组成按照重量份计，100份1#烟胶片，5份氧化锌，2份硬脂酸，35份炭黑N330，2.25份硫黄，1份防老剂RD，2份N0BS。
表1中表示的试验例1-5所涉及到的主要性能指标，试验例6为采用非预分散橡胶助剂N0BS所涉及到的主要性能指标，其中门尼焦烧和硫化数据指的是橡胶加工过程中的参数；邵氏硬度、拉伸强度、扯断永久变形和阿克隆磨耗为应用试验例1-5所述配方得到的橡胶制品的性能指标。
表1试验例1所得橡胶制品的主要性能指标
由表1的相关数据可以看出，采用本发明所述配方及其方法制备的预分散综合防焦促进剂母胶粒（见实施例1-5）应用于橡胶加工过程中比非预分散助剂N0BS（试验例6）应用于橡胶加工过程中的效果要好，尤其以试验例3的效果最好，也就是说实施例3所述的配方及其制备方法最优。
Claims (4)
1.一种预分散综合防焦促进剂母胶粒，其特征在于：按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS60-80份，防焦剂CTP5-15份，载体橡胶5-15份，环烷矿物油4-9份，石蜡1-3份，PETS0.5-2份；
所述载体橡胶为EPDM或丁苯橡胶的一种或两种；
所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品；
步骤（1）所述开炼机的转速为24r/min；
步骤（1）所述密炼机的转速为110r/min-190r/min；
步骤（1）所述密炼机的温度为45℃-75℃；
步骤（2）所述锥形双螺杆捏炼机的转速为75r/min~110r/min；
步骤（2）所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为45-60℃。
2.根据权利要求1所述的预分散综合防焦促进剂母胶粒，其特征在于：按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS65-75份，防焦剂CTP7-12份，载体橡胶10-15份，环烷矿物油5-8份，石蜡2-3份，PETS0.5-1份；
所述载体橡胶为EPDM或丁苯橡胶的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的预分散综合防焦促进剂母胶粒，其特征在于：按重量份计，由下列物质组成：促进剂NS71份，防焦剂CTP9份，载体橡胶10份，环烷矿物油7份，石蜡2份，PETS1份；
所述载体橡胶为EPDM或丁苯橡胶的一种或两种。
4.制备权利要求1或2或3所述预分散综合防焦促进剂母胶粒的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）按照配方比例，在开炼机里将载体橡胶和PETS塑炼均匀，再投入装有CTP、NS、环烷矿物油、石蜡和PETS的密炼机里捏炼，混合均匀后，出料；
（2）将步骤（1）所得物料投入运输料斗，运送至锥形双螺杆捏炼机，经捏炼后直接输送至单螺杆冷喂料挤出机中进行造粒，得到母胶粒；
（3）将步骤（2）得到的母胶粒经旋风冷却器冷却，再经振动筛筛分后，收料，得到目标产品；
步骤（1）所述开炼机的转速为24r/min；
步骤（1）所述密炼机的转速为110r/min-190r/min；
步骤（1）所述密炼机的温度为45℃-75℃；
步骤（2）所述锥形双螺杆捏炼机的转速为75r/min~110r/min；
步骤（2）所述单螺杆冷喂料挤出机机头温度为45-60℃。
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