[發明專利]一種大分子增容劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201310727383.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103709527A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 夏迎松;章于川;嚴江威;李方山;朱寶林;吳兵;張海潮;陳晉陽;楊兆葦
• 申請（專利權）人: 安徽中鼎密封件股份有限公司;安徽安大中鼎橡膠技術開發有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L9/02;C08L51/04;C08F255/06;C08F220/44;C08F6/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

一、技術領域

本發明涉及一種增容劑及其制備方法和用途，具體地說是一種用于兩種橡膠共混并用時的增容劑及其制備方法，主要用于三元乙丙橡膠和丁腈橡膠的共混增容。

二、背景技術

三元乙丙橡膠（EPDM）的主鏈是飽和鏈，分子鏈中無極性取代基，柔順性好，是一種飽和非結晶性橡膠，具有極高的化學穩定性。EPDM的分子結構決定了它具有以下良好的性能：

1、耐老化性能優異，具有突出的耐臭氧性、耐候性，較高的熱穩定性，一般可在150℃下長期使用，200℃下間歇使用。耐低溫性也比較好；

2、耐介質性良好，對各種極性化學藥品有很好的穩定性；

3、具有優良的電絕緣性，突出的耐電暈性，且吸水性小。

但EPDM同樣也存在不足，EPDM主鏈上不存在極性基團，因此其耐油性非常差、自粘性及互粘性低、不易與不飽和橡膠共硫化，共混時與極性材料的相容性不佳。

EPDM的用途很廣泛，主要用于制造汽車橡膠零部件、電線電纜的絕緣包皮和護套、建筑和防水材料以及各種工業與民用橡膠制品等。

丁腈橡膠（NBR）是不飽和碳鏈橡膠，主鏈上含有雙鍵，同時含有電負性很大的極性側基氰基-CN，所以NBR具有：

1、優異的耐非極性和弱極性的油類和溶劑，并隨丙烯腈含量增加，耐油性越好，但低溫性能較差，并隨丁二烯含量減少，耐寒性下降；

2、耐熱性和耐老化性能較好，因為-CN強吸電子作用，使烯丙基位置上的氫比較穩定，故隨丙烯腈含量增加耐熱性和耐老化性提高，它可在120℃以下長期使用，短時耐溫可達150℃。

3、耐化學腐蝕性較好，對堿和弱酸有良好的抗耐性，但不耐強氧化性酸。

丁腈橡膠主要用于制造耐油制品、耐溶劑橡膠制品，如油封、油管、油襯、墊圈、耐油膠帶膠布、橡膠隔膜和大型油囊等。

按照高聚物共混改性的相關原理，如果將EPDM和NBR進行共混并用，若能夠形成以NBR為分散相(一般相疇大小的數量級在亞微米到微米級范圍)、EPDM為連續相的微相分離的形態結構，那么共混體系將主要體現連續相EPDM的優良性能，同時分散相NBR則會對連續相EPDM起到改性作用，即提高它的耐油性，從而能夠拓展EPDM的應用范圍。然而由于EPDM（δ=16(J/cm³)^1/2左右）和NBR（δ=18-21(J/cm³)^1/2）二者的溶解度參數相差較大，屬于熱力學不相容體系，簡單的機械共混物會呈現較大的、甚至宏觀的相分離形態，并用膠硫化后的物理機械性能很差。如果研發出增容性優良的增容劑，使得NBR在EPDM連續相中呈現微相分離的形態結構，則可充分發揮二者優勢的協同效應，得到耐油性優于EPDM，耐高低溫、耐臭氧、耐候、耐老化性優于NBR的共混改性橡膠材料，使得EPDM/NBR并用膠具有更加廣泛的應用領域。

三、發明內容

本發明旨在提供一種大分子增容劑及其制備方法和用途，所要解決的技術問題是通過分子設計遴選合適的結構制備得到大分子增容劑，使其能夠提高三元乙丙橡膠（EPDM）和丁腈橡膠（NBR）機械共混物之間的相容性，形成以NBR為分散相、EPDM為連續相、微相分離的共混并用膠的形態結構，從而既保持了EPDM的優良性能，又改善了它的耐油性能，進一步拓寬三元乙丙橡膠EPDM的應用領域。

隨著接枝共聚技術的進一步發展，接枝共聚已成為對高分子材料的改性，以及對某些材料進行表面處理的一種重要手段。接枝共聚物本身除了可以作為一種新型改性高分子材料外，接枝密度和支鏈長短合適的A-g-B型接枝共聚物，還可以作為高聚物P_A和高聚物P_B共混改性、效果良好的非反應性增容劑。它們是依靠其大分子結構中同時含有與共混組分P_A及P_B相同的聚合物鏈，因而可以在P_A和P_B兩相界面處起到“乳化”或“偶聯”作用，使二者相容性得到改善。

本發明遴選的大分子增容劑的結構是以丙烯腈單體（AN）對EPDM大分子進行接枝聚合反應所得到的接枝共聚物EPDM-g-PAN，即在EPDM的主鏈上接上了一定數量、長短不一的聚丙烯腈（PAN）支鏈的大分子。

本發明大分子增容劑的結構通式為：

其中，m表示分子結構中結構單元乙烯的數目；n表示分子結構中結構單元丙烯的數目；x表示分子結構中結構單元丙烯腈的數目；R為第三單體乙叉降冰片烯；