[發(fā)明專利]一種含不飽和羧酸金屬鹽硫化劑的耐老化橡膠組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310451334.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN103497384A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭寶春;林騰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L15/00
• 分類號(hào): C08L15/00;C08L9/00;C08L33/04;C08K5/098
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，具體涉及一種含不飽和羧酸金屬鹽硫化劑的耐老化橡膠組合物。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)橡膠硫化劑為硫磺或者過氧化物等，通常還需要添加許多其他助劑，例如防老劑和促進(jìn)劑等。二烯烴橡膠，特別是天然橡膠的耐老化性能較差，嚴(yán)重影響制品的使用壽命以及應(yīng)用領(lǐng)域。橡膠老化是由于橡膠或橡膠制品在加工、貯存或使用過程中，由于受到熱、氧、光、機(jī)械力等因素的影響而使其發(fā)生物理及化學(xué)變化，性能下降，甚至喪失用途的現(xiàn)象。橡膠老化是一種不可逆的過程，其實(shí)質(zhì)是橡膠分子結(jié)構(gòu)在化學(xué)、物理以及生物因素的作用下，發(fā)生了氧化降解反應(yīng)或結(jié)構(gòu)化反應(yīng)。橡膠老化過程中常常會(huì)伴隨一些顯著的現(xiàn)象，如橡膠制品有變形、變脆、變硬、龜裂、發(fā)霉、失光及顏色改變等。因此提高橡膠，特別是二烯烴橡膠的耐老化性能具有重要的實(shí)際意義。本發(fā)明旨在通過改變傳統(tǒng)橡膠的硫化方式以提高橡膠，特別是二烯烴橡膠的耐老化性能。同時(shí)，減少或者不使用傳統(tǒng)的硫化促進(jìn)劑和防老劑，可節(jié)約橡膠制備的生成成本和減低污染。

本發(fā)明提供的耐老化橡膠組合物的硫化區(qū)別于傳統(tǒng)的硫磺硫化或者過氧化物硫化機(jī)理，其硫化可能通過橡膠分子鏈提供的羥基或環(huán)氧基團(tuán)與不飽和羧酸金屬鹽之間的氧雜-邁克爾加成反應(yīng)進(jìn)行，具體反應(yīng)為羥基與雙鍵的加成過程。以丙烯酸鋅（ZDA）硫化環(huán)氧化天然橡膠（ENR）為例，其具體硫化原理為：

環(huán)氧化天然橡膠中含有的反應(yīng)基團(tuán)羥基或者環(huán)氧基，在硫化條件下發(fā)生環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)生成大量羥基，羥基再與丙烯酸鋅上的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)。因此丙烯酸鋅能夠形成有效的硫化交聯(lián)點(diǎn)，使得環(huán)氧化天然橡膠完全硫化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含不飽和羧酸金屬鹽硫化劑的耐老化橡膠組合物，提高橡膠制品的使用壽命以及提供一種橡膠硫化方式，并減少助劑使用、降低環(huán)境污染。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種含不飽和羧酸金屬鹽硫化劑的耐老化橡膠組合物，其中，該橡膠組合物按重量份數(shù)計(jì)包含以下組分：橡膠100份，硫化劑8-50份，補(bǔ)強(qiáng)劑10-60份。所述的橡膠按重量百分比計(jì)占所述橡膠組合物的47-85%。

上述橡膠組合物中，所述的橡膠是指含環(huán)氧基團(tuán)或羥基的橡膠。

上述橡膠組合物中，所述的硫化劑為多官能不飽和羧酸金屬鹽。

上述橡膠組合物中，所述的補(bǔ)強(qiáng)劑是指白炭黑或炭黑中的一種以上組成的物質(zhì)。

上述橡膠組合物中，所述含環(huán)氧基團(tuán)或羥基的橡膠是指二烯烴彈性體經(jīng)過氧化物處理得到的改性彈性體，接枝環(huán)氧基或羥基基團(tuán)的二烯烴彈性體，丁二烯與含羥基或環(huán)氧基的丙烯酸酯的共聚彈性體，異戊二烯與含羥基或環(huán)氧基的丙烯酸酯的共聚彈性體，含環(huán)氧側(cè)基的丙烯酸酯橡膠（ACM）或含環(huán)氧側(cè)基的丙烯酸酯-乙烯共聚物（AEM）中的一種以上組成的物質(zhì)。

上述橡膠組合物中，所述多官能不飽和羧酸金屬鹽是指丙烯酸鋅、丙烯酸鎂、丙烯酸鋁、甲基丙烯酸鋅、甲基丙烯酸鎂、甲基丙烯酸鋁、山梨酸鋅或山梨酸鎂中的一種以上組成的物質(zhì)。

上述橡膠組合物中，所述的多官能不飽和羧酸金屬鹽優(yōu)選金屬離子為二價(jià)的丙烯酸金屬鹽。

本發(fā)明還提供了一種由上述橡膠組合物配方制備得到的橡膠，具有比相應(yīng)硫磺硫化橡膠明顯更優(yōu)異的耐老化性能。

上述經(jīng)不飽和羧酸金屬鹽硫化的耐老化橡膠組合物制備得到的橡膠，其中，所述制備得到的橡膠為耐老化橡膠制品。

本發(fā)明提供的一種硫化方式、高耐老化性的橡膠組合物具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供一種硫化劑，在沒有加入其它任何傳統(tǒng)助劑的情況下即能夠有效硫化橡膠。所得的橡膠能在長(zhǎng)期熱氧老化后仍然保持良好的彈性以及強(qiáng)度。在沒有加入其他任何助劑的情況下，其力學(xué)性能與硫磺硫化橡膠處于同等水平。該方法簡(jiǎn)單易行，操作方便，無需添加任何額外設(shè)備和特殊的加工工藝條件，即可獲得具有高耐老化性能的橡膠，從而提高橡膠制品的使用壽命，避免由于橡膠老化帶來的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)減少了助劑使用、降低了環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為對(duì)比例1與實(shí)施例1中所得的橡膠產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度保持率—老化時(shí)間對(duì)比圖。

圖2為對(duì)比例1與實(shí)施例1中所得的橡膠產(chǎn)品斷裂伸長(zhǎng)率保持率—老化時(shí)間對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步地說明。