[發明專利]提高天然橡膠傳統硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法

無效

• 申請號: 201010540984.4
• 申請日: 2010-11-11
• 公開（公告）號: CN102050967A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 陳月輝;鄧力
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K3/06;C08K3/22;C08K9/04;C09C1/04;C09C3/08
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種提高天然橡膠傳統硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法。

背景技術

二烯類橡膠完整的硫黃硫化體系是由硫化劑、促進劑和活性劑三部分組成。其中氧化鋅與硬脂酸是硫化活性劑的經典組合，用量一直保持5份不變。因此，根據硫化劑硫黃與促進劑的相對比例不同，硫化體系可分為：傳統硫化體系、有效硫化體系和半有效硫化體系。

楊清芝主編的《實用橡膠工藝學》在第六節“各種硫黃硫化體系”章節中敘述道：二烯類橡膠傳統硫黃硫化體系是指通常硫黃用量范圍的硫化體系。對天然橡膠而言，硫黃的用量為常用的2.5份，促進劑的用量為0.5份。硫化膠網絡中70％以上是多硫鍵。硫化膠具有良好的初始疲勞性能，室溫條件下具有優良的動靜態性能，最大的缺點是不耐熱氧老化，硫化膠不能在較高溫度下長期使用。

為此設計了有效硫化體系和半有效硫化體系來提高天然橡膠的耐熱氧老化性能，但是用這兩類體系來彌補天然橡膠傳統硫黃硫化體系耐熱氧老化性能差的缺陷，無一例外都是以犧牲傳統硫黃硫化體系的綜合物理機械性能為代價的。

氧化鋅是天然橡膠最常用的活化劑，它與硬脂酸生成硬脂酸鋅，與交聯先驅體螯合，增加新的交聯鍵，提高天然橡膠的交聯密度，并與促進劑形成絡合物，使促進劑更加活潑。因此，氧化鋅可以加快硫化速度，提高硫化膠的交聯密度和耐熱氧老化性能，但是普通氧化鋅的粒徑大，活性低而限制其活化作用的發揮。納米科技改變了氧化鋅的活性，納米氧化鋅帶來的納米效應，使其硫化活性有了質的提高，可是材料的粒徑越小，其聚集結團的傾向越大，納米效應也越難體現。

發明內容

本發明的目的是公開一種提高天然橡膠傳統硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明的方法，包括如下步驟：將原位表面改性納米氧化鋅加入到天然橡膠傳統硫黃硫化體系中，硫化后獲得天然橡膠制品。

原位表面改性納米氧化鋅與天然橡膠的質量份比為：原位表面改性納米氧化鋅∶天然橡膠＝1～5份∶100份；

所述原位表面改性納米氧化鋅是以硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂為原料，以硬脂酸為分散劑制備的；

制備方法，包括如下步驟：

(1)將分散劑硬脂酸加熱至80℃熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪拌1～3小時后得到溶膠，冷卻獲得凝膠；

(2)將步驟(1)的凝膠在550～650℃的溫度下煅燒4～6小時，得到原位表面改性的納米氧化鋅；

質量份為：硬脂酸120份，硝酸鋅15.68～41.83份，失水山梨醇油酸脂1.13～3.01份；

所述天然橡膠傳統硫黃硫化體系為常規的，如可采用《橡膠工業手冊》第三分冊94頁報道的組份和質量份；

本發明的天然橡膠傳統硫黃硫化體系的組份和質量份如下：

天然橡膠????????????????????????100份

硫黃????????????????????????????2～3份

促進劑NOBS??????????????????????0.5～0.7份

硬脂酸??????????????????????????1～2份

優選的，天然橡膠傳統硫黃硫化體系的組份和質量份如下：

天然橡膠????????????????????????100份

硫黃????????????????????????????2.5份

促進劑NOBS??????????????????????0.7份

硬脂酸??????????????????????????1.2份

所述的促進劑NOBS的化學名稱是N-氧聯二亞乙基-2-苯并噻唑基次磺酰胺。

本發明采用溶膠-凝膠法對納米氧化鋅進行原位表面改性，改性后的納米氧化鋅提高了在橡膠基材中的分散性，能充分發揮其納米效應，將其應用于天然橡膠傳統硫黃硫化體系，熱空氣加速老化后硫化膠的耐熱氧老化性能有大幅度地提高。

本發明制備的原位表面改性納米氧化鋅，在保證納米顆粒高活性的同時減弱了其由于高的比表面能而帶來的團聚現象，將其應用于天然橡膠傳統硫黃硫化體系，使其納米效應得到了充分地發揮。本發明工藝簡單，硫化膠的物理機械性能優良，耐熱氧老化性能顯著提高。本發明也可應用于其它的硫黃硫化的二烯類橡膠傳統硫化體系，因此應用前景非常廣闊。

具體實施方式

實施例中，按GB/T?528-1998國家標準測試硫化膠的拉伸強度和拉斷伸長率。