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CN113563682B - 不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法 - Google Patents

不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及合成橡胶技术领域,具体涉及一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法。所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,是由以下重量份的原料组分制成:改性羧基丙烯酸酯橡胶100份,补强剂50‑80份,加工助剂3‑5份,第一硫化剂4‑6份,第二硫化剂3‑10份,促硫化剂0.5‑2份;所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶是由以下重量份的组分制成:主单体85‑98份,功能单体1‑10份,交联单体1‑5份;其中功能单体为单官能团丙烯酸酯,单官能团为羟基或苯基。本发明提供一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,伸长率较高,避免环境污染,利于可持续发展;本发明还提供其制备方法。

Description

不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及合成橡胶技术领域,具体涉及一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法。
背景技术
丙烯酸酯橡胶具有特殊的结构,因而具有耐热、耐老化,力学性能和加工性能优良,因而在各个领域的需求量大大增加;目前根据硫化单体的不同类型,可以分为活性氯型、羧酸型、环氧型,由于羧酸型的力学性能和机械性能都优于活性氯型和环氧型,已经成为丙烯酸酯橡胶发展的趋势。
在羧酸型丙烯酸酯橡胶加工过程中,为了增加橡胶的流化速度、耐热性,以及更好的综合性能,都在丙烯酸酯的改造上做了大量工作,但是无一例外,在形成丙烯酸酯橡胶生胶后,都选择了胍类促进剂,因胍类促进剂硫化胶的最大优势为硫化度高,致使硬度高,定伸应力高,对丙烯酸酯橡胶的综合性能得到很大提高,但是胍类促进剂在硫化过程中会产生亚硝胺,而亚硝胺是强致癌物,最重要的化学致癌物之一,会造成环境污染,尤其在食品安全上,产生很大威胁。
CN110330750A专利公开了一种低压缩永久变形羧酸型丙烯酸酯橡胶及其制备方法,包括以下原料:羧酸型丙烯酸酯橡胶、快压出碳黑、沉淀白炭黑、硅烷偶联剂、1号硫化剂、促进剂、加工助剂以及防老剂,促进剂为DOTG即二邻甲苯胍,羧酸型丙烯酸酯橡胶全部选择的市售的耐寒型的AR210,AR230,AR200型号。制备的丙烯酸酯橡胶具有较好的低压缩永久变形性能,较好的热稳定性能、较高的硬度及较高的拉伸强度。
CN107663261A专利公开了一种双交联点单体羧酸型丙烯酸酯橡胶及其制备方法,橡胶生胶原料包括丙烯酸烷基酯单体,耐油耐低温单体,硫化点单体,丙烯酸烷基酯单体可以是丙烯酸乙酯、耐油耐低温单体可以是丙烯酸甲氧基乙酯,丙烯酸酯乙氧基乙酯,硫化点单体为丁烯二酸双酯基单体和含有羧基基团的烯键式不饱和单体,制备的丙烯酸酯橡胶生胶然后经硫化制得橡胶,硫化过程添加多胺型硫化机和硫化促进剂,得到的丙烯酸酯橡胶扯断伸长率在205-230%之间。
CN106749870B专利公开了一种乙酰乙酸型丙烯酸酯橡胶及其制备方法,橡胶生胶原料包括丙烯酸烷基酯单体、耐油耐低温单体、含乙酰乙酸基硫化点单体、辅助硫化单体,或者其余单体参照上述成分,并将所述含乙酰乙酸基硫化点单体换成含烯键式不饱和键和羟基的单体,将各单体进行聚合得到羟基型丙烯酸酯橡胶,再与双烯酮或乙酰乙酸酯反应制备,所述的含烯键式不饱和键和羟基的单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯,硫化促进剂采用二苯胍或过氧化二异丙苯或硬脂酸钾,硫化机采用二胺类或氨基硅类或多官能度丙烯酸或甲基丙烯酸,采用了过氧化物引发剂引发,两步法反应,首先部分原料打底,然后滴加剩余原料,条件苛刻聚合时间长,且因为其在室温下就可以硫化,这无疑加大了室温储存的难度,长时间储存在仓库时有发生硫化现象的危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,伸长率较高,避免环境污染,利于可持续发展;本发明还提供其制备方法。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,是由以下重量份的原料组分制成:
Figure BDA0003229327870000021
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶是由以下重量份的组分制成:
主单体 85-98份
功能单体 1-10份
交联单体 1-5份;
其中功能单体为单官能团丙烯酸酯,单官能团为羟基或苯基,单官能团丙烯酸酯为4-羟基丁基丙烯酸酯,2-羟基-3-苯氧基丙醇丙烯酸酯,苯氧基二乙二醇丙烯酸酯,丙烯酸苄酯,丙烯酸2-苯氧基乙基酯中的一种或多种。
主单体为丙烯酸酯类物质,丙烯酸酯类物质为丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸甲氧基乙酯,丙烯酸酯乙氧基乙酯,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯中的一种,优选为丙烯酸乙酯。
交联单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
加工助剂为脂肪酸和脂肪酸盐;脂肪酸为饱和脂肪酸;脂肪酸盐为硬脂酸盐。
第一硫化剂为十八烷基溴化铵和/或六亚甲基二胺氨基甲酸盐。
第二硫化剂为丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌。
促硫化剂为双胺型硅烷偶联剂。
双胺型硅烷偶联剂为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧硅烷中的一种或多种。
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法:将主单体、功能单体、交联单体以及乳化剂混合混应,然后添加硫化机和还原剂,通过聚合反应,制得改性羧基丙烯酸酯橡胶。
所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法,将原料组分通过混炼的方式制得不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,通过改性羧基丙烯酸酯橡胶生胶硫化制得,其中改性羧基丙烯酸酯橡胶以单官能团丙烯酸酯来改性,官能团可以为羟基或苯基,为4-羟基丁基丙烯酸酯,2-羟基-3-苯氧基丙醇丙烯酸酯,苯氧基二乙二醇丙烯酸酯,丙烯酸苄酯,丙烯酸2-苯氧基乙基酯。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,利用第一硫化剂,第二硫化剂以及促硫化剂与橡胶形成多点多样交联键,使得伸长率增加,高伸长率的产品可以用在异形管件上,有利于脱模提高成品率。
与现有技术相比具有的有益效果是:
(1)本发明的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,伸长率得到很大提高;
(2)本发明的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,不采用胍类促进剂,避免在硫化过程中产生致癌物质亚硝胺,有利于环境保护,人类健康,利于可持续发展;
(3)本发明的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法,操作简单,易于实施,利于推广。
具体实施方式
本发明提供了一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来书是显而易见的,它们都属于本发明保护的范围。本发明的产品组合及方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本发明的产品和方法进行改动和适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,是由以下重量份的原料组分制成:
Figure BDA0003229327870000031
Figure BDA0003229327870000041
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶是由以下重量份的组分制成:
主单体 85-98份
功能单体 1-10份
交联单体 1-5份;
其中功能单体为单官能团丙烯酸酯,单官能团为羟基或苯基,单官能团丙烯酸酯为4-羟基丁基丙烯酸酯,2-羟基-3-苯氧基丙醇丙烯酸酯,苯氧基二乙二醇丙烯酸酯,丙烯酸苄酯,丙烯酸2-苯氧基乙基酯中的一种或多种。
主单体为丙烯酸酯类物质,丙烯酸酯类物质为丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸甲氧基乙酯,丙烯酸酯乙氧基乙酯,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯中的一种,优选为丙烯酸乙酯。
交联单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
补强剂为炭黑或者浅色补强剂,浅色补强剂为175FFG。
加工助剂为脂肪酸和脂肪酸盐;脂肪酸为饱和脂肪酸;脂肪酸盐为硬脂酸盐。
第一硫化剂为十八烷基溴化铵和/或六亚甲基二胺氨基甲酸盐。
第二硫化剂为丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌。
促硫化剂为双胺型硅烷偶联剂。
双胺型硅烷偶联剂为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧硅烷中的一种或多种。
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法:将主单体、功能单体、交联单体以及乳化剂混合混应,然后添加硫化机和还原剂,通过聚合反应,制得改性羧基丙烯酸酯橡胶。
所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法,将原料组分通过混炼的方式制得不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,通过改性羧基丙烯酸酯橡胶生胶硫化制得,其中改性羧基丙烯酸酯橡胶以单官能团丙烯酸酯来改性,官能团可以为羟基或苯基,为4-羟基丁基丙烯酸酯,2-羟基-3-苯氧基丙醇丙烯酸酯,苯氧基二乙二醇丙烯酸酯,丙烯酸苄酯,丙烯酸2-苯氧基乙基酯。
本发明所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,利用第一硫化剂,第二硫化剂以及促硫化剂与橡胶形成多点多样交联键,使得伸长率增加,高伸长率的产品可以用在异形管件上,有利于脱模提高成品率。
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶是由以下重量份的组分制成:优选方案为:
主单体 85-98份,优选90份;
功能单体 1-10份,优选8份;
交联单体 1-5份;优选2份。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶及其制备方法进行详细描述。
改性羧基丙烯酸酯橡胶(简称改性胶)的制备:
改性羧基丙烯酸酯橡胶1-10均按照以下表1的配方进行制备:
表1改性羧基丙烯酸酯橡胶1-10原料配方
Figure BDA0003229327870000051
以上改性羧基丙烯酸酯橡胶1-10(改性胶1-10),均按照以下制备步骤制得:
在具有温度计的带搅拌的四口烧瓶中,加入170份水,2份十二烷基硫酸钠,以及上述改性胶1-10的主单体、功能单体、交联单体的配方加入,开启搅拌100rpm搅拌10min后,开始通入氮气30min充分除去氧气后,添加0.01份过氧化羟基异丙苯和0.005份硫酸亚铁,在常压下,温度50℃引发反应,通过滴加0℃水的方式控制聚合温度,聚合反应结束,得到的乳液进行破乳、洗涤、干燥,得到改性羧基丙烯酸酯橡胶生胶产品。
不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备:
将上述制备的改性胶1-10均按照以下表2的配方进行不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备:
以下实施例1-13中的补强剂为深色炭黑N550或者浅色补强剂175FFG,均为市售所得;
表2实施例1-13不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶原料配方
Figure BDA0003229327870000061
对比例1
一种羧基丙烯酸酯橡胶的制备:
丙烯酸酯橡胶采用用山东海益橡胶科技有限公司生产的AR41牌号,此牌号为羧基型,按照以下表3的配方进行制备:
表3对比例1羧基丙烯酸酯橡胶的原料配方
项目 重量份数/份
丙烯酸酯橡胶 100
硬脂酸 1
550炭黑 50
1#硫化剂 0.6
二邻甲苯胍 2
对比例2
一种室温硫化乙酰乙酸型丙烯酸酯橡胶的制备:采用原料配方如表4所示:
表4对比例2室温硫化乙酰乙酸型丙烯酸酯橡的原料配方
项目 重量份数/份
乙酰乙酸型丙烯酸酯橡胶 100
硬脂酸 1
550炭黑 50
1#硫化剂 0.6
二邻甲苯胍 2
以上实施例1-13以及对比例1-2均按照提供的原料配方,用混炼方式制备混炼胶,步骤为:
a)调节开炼机辊距至1.1mm,均匀加入部分加工助剂,使加工助剂涂覆辊筒表面;
b)调节开炼机辊距至1.5mm,加入实施例中的改性羧基丙烯酸酯橡胶生胶产品,使生胶包辊,每30s交替地从每边作3/4割刀2次;
c)待生胶在辊筒上形成完整胶带后,以恒定的速度沿辊筒均匀地加入部分补强剂及加工助剂,当加入一半时,将辊距调为1.8mm,从每边作3/4割刀一次,然后加入剩余补强剂和加工助剂,确保所有散落在接料盘中的补强剂都加入胶料中,当所有补强剂全部混入后,将辊距调为2mm,从每边作3/4割刀一次;
d)保持辊距2mm,加入促硫化剂、第一硫化剂、第二硫化剂,从每边作3/4割刀3次;
e)辊距调为0.8mm,将混炼胶打三角包5次,打卷纵向薄通5次;
f)调节辊距,将胶料折叠通过开炼机4次,并将其压制成厚约6mm的胶片,制得不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶。
将按照表1的配方制得的改性羧基丙烯酸酯橡胶1-10,以及对比例1-2所制得的生胶进行生胶门尼测试,测试结果如表5所示:
按照GB/T1323.1-2000第一部分:门尼粘度的测定进行测试,实验温度为100℃,预热时间1分钟,测试时间为4分钟。
表5门尼测试结果
Figure BDA0003229327870000081
将实施例1-13和对比例1-2所制备的橡胶做以下性能测试:
(1)按照GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》制成哑铃型试样进行机械性能测试;
(2)按照GB/T531.1-2008第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)进行硬度测试。
(3)按照GB/T3512-2014硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验,进行耐热空气老化性能测试,热空气老化的条件为150℃*70h;
其中实施例1-13和对比例1的硫化条件为一段180℃*20min*0.8MPa,二段180℃*4h;对比例2硫化条件室温*40min*0.8MPa
以上性能指标的测试结果如表6所示:
表6实施例1-3-16和对比例1-2的橡胶性能测试结果
Figure BDA0003229327870000082
由上表可以看出,本申请的改性羧基丙烯酸酯橡胶组合物的扯断强度虽略有降低,但仍然与AR41及对比例2所述的乙酰乙酸型丙烯酸酯橡胶处于同一水平,特别地,改性羧基丙烯酸酯橡胶组合物的伸长率极大的提高,与AR41比较最多提高88%,与乙酰乙酸型丙烯酸酯橡胶比较最多提高106%。同时,改性羧基丙烯酸酯橡胶组合物中均不含胍类促进剂,避免在高温硫化过程中产生致癌物质亚硝胺。
当然,上述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等,均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,其特征在于:是由以下重量份的原料组分制成:
改性羧基丙烯酸酯橡胶 100份
补强剂 50-80份
加工助剂 3-5份
第一硫化剂 4-6份
第二硫化剂 3-10份
促硫化剂 0.5-2份;
所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶是由以下重量份的组分制成:
主单体 85-98份
功能单体 1-10份
交联单体 1-5份;
其中功能单体为单官能团丙烯酸酯,单官能团为羟基或苯基,单官能团丙烯酸酯为4-羟基丁基丙烯酸酯,2-羟基-3-苯氧基丙醇丙烯酸酯,苯氧基二乙二醇丙烯酸酯,丙烯酸苄酯,丙烯酸2-苯氧基乙基酯中的一种或多种;
第一硫化剂为十八烷基溴化铵和/或六亚甲基二胺氨基甲酸盐;
第二硫化剂为丙烯酸锌或甲基丙烯酸锌;
促硫化剂为双胺型硅烷偶联剂,双胺型硅烷偶联剂为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧硅烷中的一种或多种;
主单体为丙烯酸酯类物质,丙烯酸酯类物质为丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸甲氧基乙酯,丙烯酸酯乙氧基乙酯,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯中的一种;
交联单体为丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
2.根据权利要求1所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶,其特征在于:加工助剂为脂肪酸和脂肪酸盐;脂肪酸为饱和脂肪酸;脂肪酸盐为硬脂酸盐。
3.一种权利要求1所述的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法,其特征在于:将主单体、功能单体、交联单体以及乳化剂混合反应,然后添加氧化剂和还原剂,通过聚合反应,制得改性羧基丙烯酸酯橡胶。
4.一种权利要求1-2任一项所述的不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶的制备方法,其特征在于:将原料组分通过混炼的方式制得不含胍类促进剂的改性羧基丙烯酸酯橡胶。
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