[發明專利]橡膠用改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法

在審

• 申請號: 202011158298.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112375253A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 田瑤珠;羅筑;呂強;王麗娥;李怡寧
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/06;C08K7/26;C08L9/06
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

本發明提供了一種橡膠用改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法。該共混物用于部分替代橡膠的炭黑增強和硫磺硫化過程，能夠有效降低橡膠的生熱。其基本思想和原理是通過多官能團小分子物質改性硫磺和納米粒子，以改性納米粒子作為星核來形成一種橡膠星形結構，部分替代傳統的硫磺交聯結構，從而減少橡膠受力時分子間的內摩擦。制備技術中關鍵在于采用的多官能團小分子物質類型、采用多官能團小分子物質制備改性硫磺時的溫度、以及采用多官能團小分子物質改性納米粒子的方法。本發明方法能夠制備出具有星形結構的乳聚丁苯橡膠，其降低生熱效果明顯，力學性能也滿足絕大多數輪胎工業的要求。解決了乳聚丁苯橡膠分子難以形成星形結構的技術難題，具有極為廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法，特別是涉及一種橡膠用改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法。

背景技術

輪胎用橡膠聚合物在使用過程中因為承受交變載荷，由于內摩擦作用，產生內耗，導致內部溫度升高，產生生熱效應，導致橡膠聚合物的強度模量降低，增加熱氧化程度，使得輪胎橡膠更容易產生破壞，從而嚴重影響其使用壽命。目前降低橡膠聚合物生熱的方法是選用一些低生熱橡膠作為基體材料或共混材料，比如天然橡膠，順丁橡膠等，也或者在橡膠的填料中采用纖維或白炭黑來替代炭黑作為橡膠的增強填料。

近些年來有多篇文獻和專利報道星型結構聚合物的制備，特別是在橡膠分子之間和橡膠分子的鏈段之間采用星型結構連接來替代橡膠硫化時形成的交聯結構化學鍵連接，能夠明顯降低輪胎橡膠內摩擦和生熱，成為制備綠色輪胎的一種重要思路和方向。

目前在橡膠聚合物中制備星型聚合物結構主要集中在溶聚丁苯橡膠聚合物的合成上，采用負離子法引發溶聚丁苯膠工藝來制備。而在乳聚丁苯橡膠聚合物的合成制備過程中沒有看到有星型結構的制備方法，主要是因為乳聚丁苯橡膠采用的是自由基乳液聚合合成的方法。所以目前在星形結構橡膠聚合物的研究和應用中，對于乳聚丁苯橡膠的星形結構制備是一個技術空白和難題。本申請專利以改性硫磺作為重點和切入點，采用納米粒子作為星形結構的連接內核，通過多官能度的小分子物質來制備一種改性硫磺與納米白炭黑的共混物，在橡膠分子硫化過程中能形成部分星形結構。本專利技術適用于所有的二烯烴類橡膠，所以適用于降低乳聚丁苯橡膠的生熱，是一種在乳聚丁苯橡膠內部形成星形結構的新技術和新方法。

發明內容

本發明首先是制備一種橡膠用改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法；它通過制備橡膠星型結構來部分替代橡膠交聯結構，以改善輪胎橡膠在使用過程中的生熱的問題。

本發明是這樣實現的：橡膠用改性硫磺與白炭黑共混物的制備方法，將含三個以上官能團的季戊四醇三丙烯酸酯或季戊四醇五丙烯酸酯與硫磺在130-165°下反應2-3小時，維持反應溫度，使其繼續呈液體狀態，獲得改性硫磺；將納米白炭黑用改性劑進行表面處理，改性劑為季戊四醇三丙烯酸酯或/與季戊四醇五丙烯酸酯，然后將改性后的納米白炭黑加入上述的液體狀的改性硫磺中，同時加入促進劑，在超聲波作用下混合攪拌30分鐘后冷卻，然后在70℃下烘干；最后研磨粉碎得到改性硫磺與白炭黑共混物。

所述用于改性納米白炭黑的改性劑為季戊四醇三丙烯酸酯或/與季戊四醇五丙烯酸酯，在兩者混合使用時，其混合比例為任意混合比。

所述的促進劑為促進劑是秋蘭姆類促進劑、次磺酰胺類促進劑及噻唑類促進劑，三者質量比例為2:3:5，促進劑總量為硫磺用量的50％。

所述的改性納米白炭黑的改性處理的方法是，先用蒸餾水稀釋季戊四醇三丙烯酸酯或/及季戊四醇五丙烯酸酯后，再平均分為6-12次噴霧覆蓋在納米白炭黑表面，并攪拌混合均勻。

所述的蒸餾水稀釋改性劑后，稀釋后的改性劑的質量比小于或等于30％。