[發(fā)明專利]一種低氧化鋅的橡膠組合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010108111.X
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111138736B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 郭寶春;李博;吳思武
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L9/06
• 分類號: C08L9/06;C08L7/00;C08L9/02;C08L9/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/04;C08K3/22
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 王宇佳;李琳

本發(fā)明公開了一種低氧化鋅的橡膠組合物，制成該橡膠組合物的原料包括烯烴橡膠、碳納米點、氧化鋅、硬脂酸、橡膠促進劑及硫磺；本發(fā)明還公開了上述的一種低氧化鋅的橡膠組合物的制備方法，包括原料共混及混煉膠硫化等步驟。本發(fā)明采用添加碳納米點的方法實現(xiàn)了橡膠中氧化鋅的減量，有效地減少了環(huán)境有害物質氧化鋅的排放，且制備工藝簡單、成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)，在制備綠色橡膠硫化活化劑方面極具發(fā)展前景，適用于所有橡膠組合物的生產(chǎn)制備。

技術領域

本發(fā)明屬于橡膠材料技術領域，涉及橡膠組合物及其制備,具體地說是一種低氧化鋅的橡膠組合物及其制備方法。

背景技術

橡膠硫化是指在一定的溫度和壓力下，橡膠的線型分子鏈通過化學交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡結構的過程。現(xiàn)有技術中，為了提高硫化速率和硫化膠的交聯(lián)密度，改善最終產(chǎn)物的性能，通常需要在硫化過程中添加質量為橡膠質量的3-5%的氧化鋅作為活化劑。

氧化鋅的添加，會導致橡膠制品的使用及后續(xù)廢棄降解過程中會向周圍環(huán)境釋放出大量的氧化鋅。而氧化鋅對水生生物具有極高毒性，是一種對環(huán)境有害的物質，尤其對水體環(huán)境存在著長期不良影響；同時，氧化鋅的工業(yè)化生產(chǎn)工藝復雜且耗能大，且需要使用大量酸堿性溶液，既增加了生產(chǎn)成本，也不符合綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

目前，實現(xiàn)橡膠制品中氧化鋅減量的技術方法主要有以下兩個：一是采用納米級氧化鋅提高活化效率，但納米級氧化鋅的環(huán)境危害性更大；二是采用鋅化合物來替代氧化鋅，但鋅化合物的生產(chǎn)工藝復雜且耗能大。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有用于橡膠制品中氧化鋅減量的技術所存在的上述不足，本發(fā)明旨在提供一種低氧化鋅的橡膠組合物及其制備方法，以達到橡膠制品中氧化鋅減量且工藝簡單、成本低廉的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種低氧化鋅的橡膠組合物，制成它的有效成分的原料以重量份數(shù)計包括：烯烴橡膠100份、碳納米點0.5-3份、氧化鋅1.5-4份、硬脂酸1-2份、橡膠促進劑1-3份及硫磺0.5-3份。

作為對本發(fā)明的限定：制成所述碳納米點的有效成分的原料包括有機碳源及表面鈍化劑；所述有機碳源為含單個或多個羧酸基團的脂肪族有機酸；所述表面鈍化劑為脂肪族有機二胺；所述有機碳源的羧酸基團與表面鈍化劑的氨基基團的摩爾比為6:1-6:8。

作為對本發(fā)明的限定：所述烯烴橡膠為天然橡膠、順式聚異戊二烯、反式聚異戊二烯、順丁橡膠、丁苯橡膠和丁腈橡膠中的至少一種。

作為對本發(fā)明的進一步限定：所述碳納米點的制得包括依次進行的以下步驟：

步驟一：將有機碳源和表面鈍化劑配制成有機碳源的濃度為50-300 mg/mL的水溶液；

步驟二：將步驟一所得水溶液通過微波加熱反應得到碳納米點。

作為對本發(fā)明的進一步限定：所述橡膠促進劑為噻唑類橡膠促進劑、秋蘭姆類橡膠促進劑、次磺酰胺類橡膠促進劑及胍類橡膠促進劑中的至少一種。

作為對本發(fā)明的更進一步限定：所述微波加熱的功率為500-900 W，時間為1-15min。

作為對本發(fā)明的更進一步限定：所述有機碳源為乙酸、草酸、丙烯酸、縮蘋果酸、琥珀酸、檸檬酸、蘋果酸和酒石酸中的一種，或至少兩種的混合物；所述表面鈍化劑為乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺和辛二胺中的一種，或至少兩種的混合物。

本發(fā)明還提供了一種低氧化鋅的橡膠組合物的一種制備方法，該制備方法包括依次進行的以下步驟：

S1：將制成所述一種低氧化鋅的橡膠組合物的有效成分的原料在開煉機或密煉機中進行共混，得到混煉膠；

S2：將混煉膠進行硫化，即得所述的一種低氧化鋅的橡膠組合物。