[發明專利]一種少炭黑型三元乙丙橡膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011123296.8
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112266539A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 陳照峰;邱宇航;金濤;韓杰
• 申請（專利權）人: 上海榮南科技有限公司;太倉榮南密封件科技有限公司;蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L1/04;C08K3/04;C08B15/00
• 代理公司: 上海璀匯知識產權代理事務所(普通合伙) 31367
• 代理人: 程瓊胤

本發明公開了一種少炭黑型三元乙丙橡膠及其制備方法。所述少炭黑型三元乙丙橡膠由改性納米晶纖維素、炭黑、三元乙丙橡膠復合而成；首先通過溶膠?凝膠法利用硬脂酸鈉對納米晶纖維素進行表面改性，再采用混煉法，制備改性納米晶纖維素大量代替炭黑用量的三元乙丙橡膠復合材料。本發明在傳統三元乙丙橡膠加工工藝配方的基礎上使用了改性納米晶纖維素，混煉過程中可以大大減少炭黑的使用，同時拉伸強度、撕裂強度、斷裂伸長率、抗老化能力等性能都能得到保持。

技術領域

本發明涉及一種少炭黑型三元乙丙橡膠及其制備方法，屬于橡膠材料技術領域。

背景技術

未添加填料的橡膠強度較低，很難滿足實際使用的需求，為了提高橡膠材料的各項性能并降低成本，通常要在橡膠中加入填料進行增強。橡膠的增強是指能夠使橡膠的性能，如定伸應力，拉伸強度，撕裂強度，耐磨性能以及硬度等獲得明顯提高，還可以賦予橡膠諸多其它特殊的性能。傳統的橡膠增強填料主要有炭黑和白炭黑兩種，傳統填料雖然增強性能優異，但為不可再生資源，且在加工過程粉塵污染嚴重、耗能大、用量多，制得橡膠成品難以降解和回收利用。與傳統填料材料相比，新型納米填料由于其尺寸小、比表面積大、反應活性高等特點而呈現出不同于傳統材料的特殊性能。

在眾多的納米材料中，納米晶纖維素(Nanocrystalline Cellulose，簡稱NCC)是一種來源廣泛、制備簡單、環境友好且可生物降解的生物高分子材料。與其他增強填料相比，NCC的結晶結構完善，長徑比大，長度300-500nm，直徑30-50nm，密度低，是鋼的五分之一，強度大，是凱夫拉纖維的2倍，且具有優良的力學性能，將其作為綠色環保的新型橡膠增強填料可以改善橡膠的降解性，緩解資源緊張和環境壓力，實現可持續發展。

專利文獻CN107722396B公開了一種木質素/炭黑/丁腈橡膠復合材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)先將丁腈橡膠、木質素、炭黑混煉5～20min，木質素為造紙工業中堿法制漿所得到的副產物堿木質素，或木質纖維素發酵制乙醇提取的酶解木質素，或有機溶劑法從木質纖維素中提取的有機溶劑木質素，丁腈橡膠為丙烯腈和丁二烯的共聚物，其中丙烯腈含量為20～50wt％，炭黑為橡膠補強炭黑；(2)加入配位硫化劑，繼續混煉5～20min，配位硫化劑為ZnCl₂、CaCl₂、FeCl₃、CuCl₂或CuSO₄中的至少一種；(3)加入硫化助劑和單質硫S，混煉5～20min，硫化助劑為ZnO、硬脂酸、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ和二硫化二苯駢噻唑DM中的至少一種，硫化助劑為5質量份ZnO、2質量份硬脂酸、1.5質量份N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺CZ和0.5質量份二硫化二苯駢噻唑DM；(4)出料，壓片，熟化，硫化成型，即得到木質素/炭黑/丁腈橡膠復合材料。

專利文獻CN106009138B公開了一種橡膠生產用復合功能補強劑及其制備方法，包括以下步驟：(1)將所有原料混合均勻，送入干燥機內進行干燥，然后把物料投入超細磨磨至97％以上的物料達到700目以上即可，原料為赤泥、調整劑和分散劑；赤泥為燒結法氧化鋁生產產出的廢渣；調整劑為硬脂酸和石膏；硬脂酸和石膏的重量比為1：8-10；分散劑為磷酸鈣；赤泥、調整劑和分散劑的重量比為：8-12：0.8-1.2：0.8-1.2。

上述專利文獻對橡膠的傳統配方進行調整，減少了炭黑的使用量。然而，上述用于代替炭黑的增強填料或制備過程復雜，不利于規模化生產，或在橡膠加工過程中容易產生廢氣、廢渣等物質，無益于環境保護。目前尚未見更簡單、更高效的代替炭黑增強三元乙丙橡膠制備方法及產品。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：傳統橡膠配方中，炭黑的使用量較多的技術問題。

為了解決上述問題，本發明提供了一種少炭黑型三元乙丙橡膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：將硬脂酸鈉/乙醇水溶液加入到納米晶纖維素(NCC)水分散液中，混合均勻后，加熱反應；