專利名稱：一種橡膠復(fù)合塑解劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種橡膠復(fù)合塑解劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
將固體橡膠加工成橡膠制品之前，必須要進(jìn)行塑煉，這是因?yàn)橄鹉z特別是天然橡膠分子量高，富有彈性，造成所需其他助劑的添加混合都很困難，更不要說(shuō)均勻性了，所以不經(jīng)過(guò)塑煉的橡膠特別是天然橡膠很難直接加工成型為有使用價(jià)值的橡膠制品。塑煉的目的即用機(jī)械剪切力使橡膠分子鏈發(fā)生斷裂，從而使分子量降低，使橡膠由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，增加橡膠的可塑性，便于橡膠和其他助劑物料、填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑等進(jìn)一步的混煉加工。物理方法即用大功率的機(jī)械通過(guò)擠壓、破碎、剪切的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)塑煉，其塑煉時(shí)間長(zhǎng)，能耗大、勞動(dòng)生產(chǎn)率低。塑解劑通過(guò)化學(xué)作用來(lái)增強(qiáng)橡膠塑煉效果，縮短塑煉時(shí)間、大大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低了能耗。所以塑解劑在現(xiàn)代橡膠工業(yè)，特別是輪胎工業(yè)得到廣泛 應(yīng)用。理想的塑解劑應(yīng)具有良好的塑解效果，對(duì)橡膠硫化無(wú)影響，不降低硫化橡膠的物性，適用于現(xiàn)代的橡膠加工工藝手段，無(wú)毒、無(wú)污染、用量少、作用強(qiáng)、適應(yīng)的加工溫度范圍寬。市場(chǎng)上目前主要的橡膠塑解劑有芳香族硫酚類和芳香族二硫化物、以及芳香族硫酚類和芳香族二硫化為主成分加上金屬絡(luò)合物的復(fù)合塑解劑。芳香族硫酚和芳香族硫酚類金屬鹽塑解劑雖然其使用效果明顯，適應(yīng)的加工溫度范圍比較寬，但由于其為含氯化合物，無(wú)論是使用還是生產(chǎn)都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，更由于發(fā)現(xiàn)其可能具有致癌性，目前歐盟、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已明令禁止使用，而我國(guó)也已經(jīng)將其列入限制淘汰使用的化學(xué)品名單。芳香族二硫化物目前得到比較多應(yīng)用該類塑解劑主要是DBD (化學(xué)名2，2，- 二苯甲?；交蚧?，該產(chǎn)品用于高溫塑煉(120°C及以上)效果明顯，但在低溫塑煉(80°C及以下)無(wú)明顯效果，且價(jià)格成本高，推廣應(yīng)用受到一定的制約。巰基苯并噻唑類化合物對(duì)橡膠具有良好的化學(xué)塑解作用，但它同時(shí)又是一種橡膠硫化促進(jìn)劑，因而將其直接用于橡膠塑煉，特別是在高溫狀態(tài)下，及其容易引起膠料焦燒，因而作為塑解劑使用一直沒(méi)有得到推廣。本發(fā)明所述的復(fù)合橡膠塑解劑，就是在這種技術(shù)背景下研發(fā)的。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保要求越來(lái)越高，橡膠行業(yè)特別是輪胎行業(yè)是高能耗型的企業(yè)，輪胎行業(yè)需要節(jié)能環(huán)保型的塑解劑，他的開發(fā)勢(shì)必能對(duì)橡膠工業(yè)，特別是輪胎行業(yè)的節(jié)能環(huán)保工作起到有力的推動(dòng)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在高溫和低溫條件下均具有很強(qiáng)塑解作用的橡膠復(fù)合塑解劑。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供上述橡膠復(fù)合塑解劑的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種橡膠復(fù)合塑解劑，它包括如下重量百分比的組份巰基苯并噻唑20 25% ；
芳香酸40 50% ；脂肪酸甘油酯補(bǔ)足至100% ；其中，巰基苯并噻唑與芳香酸的重量比為I :2。其中，所述的巰基苯并噻唑?yàn)?-巰基苯并噻唑。其中，所述的芳香酸為苯甲酸。其中，所述的脂肪酸甘油酯為單硬脂酸甘油酯。(是否應(yīng)該是單硬脂酸甘油酯？)上述橡膠復(fù)合塑解劑的第一種制備方法，將配方量的巰基苯并噻唑、芳香酸和脂肪酸甘油酯混合均勻即可。上述巰基苯并噻唑、芳香酸和脂肪酸甘油酯可直接從市場(chǎng)上購(gòu)買。
上述橡膠復(fù)合塑解劑的第二種制備方法，將脂肪酸甘油酯先加入反應(yīng)釜中邊攪拌邊加熱熔化，然后升溫至io(nio°c，再將芳香酸5分鐘內(nèi)迅速加入，溫度控制在io(Ti2(rc直至苯甲酸熔化，最后將巰基苯并噻唑加入，繼續(xù)攪拌，溫度保持在10(Tl25°C直至熔融態(tài)物料混勻，放料滴落，經(jīng)回旋冷凝造粒機(jī)造粒，即得。2-巰基苯并噻唑、苯甲酸、單硬脂酸甘油酯加入的計(jì)算方法如下按各組分的重量百分比來(lái)計(jì)算投料量。例如總投料量為500Kg，2_巰基苯并噻唑?yàn)?5%、苯甲酸為50%、單硬脂酸甘油酯為25% 則2-巰基苯并噻唑投料量=500KgX0. 25=125Kg ；苯甲酸=500KgX O. 5=250Kg ；單硬脂酸甘油酯=500KgX0.25=125Kg。例如總投料量為500Kg，2-巰基苯并噻唑?yàn)?3%、苯甲酸為46%、單硬脂酸甘油酯為31% 則2-巰基苯并噻唑投料量=500KgX0. 23=115Kg ；苯甲酸=5OOKgX O. 46=230Kg ；單硬脂酸甘油酯=500KgX0.31=155Kg。本發(fā)明所述的橡膠復(fù)合塑解劑其設(shè)計(jì)的作用原理是利用對(duì)橡膠具有一定物理增塑和內(nèi)潤(rùn)滑作用的組分，將具有化學(xué)塑解功能，帶有含硫自由基結(jié)構(gòu)的2-巰基苯并噻唑組分充分溶入橡膠中，高溫下2-巰基苯并噻唑受熱后，在氧的作用下，分解的巰基(含硫自由基)和橡膠分子發(fā)生奪氫反應(yīng)，加快導(dǎo)致了橡膠分子鏈發(fā)生氧化降解，達(dá)到快速橡膠塑煉的目的。低溫條件下，橡膠在機(jī)械剪切力的作用下，發(fā)生橡膠分子鏈斷裂，2-巰基苯并咪唑的含硫自由基能很快封閉塑煉時(shí)斷裂的橡膠分子鏈端基，使其失去活性，阻止其重新結(jié)聚，從而達(dá)到橡膠塑煉的目的。而組分中的芳香酸在煉膠過(guò)程中具有良好的防焦燒功能和物理增塑功能，可以協(xié)助2-巰基苯并噻唑迅速溶入橡膠中，從而使2-巰基苯并噻唑良好的化學(xué)塑解功能得以快速有效發(fā)揮，同時(shí)又有效抑制2-巰基苯并噻唑在高溫情況下可能引起膠料的焦燒。有益效果本發(fā)明所述橡膠復(fù)合塑解劑具有以下優(yōu)勢(shì)I.本發(fā)明所述橡膠復(fù)合塑解劑通過(guò)各組分之間的協(xié)同作用，其作用效果明顯優(yōu)于單組分化學(xué)塑解劑。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，本發(fā)明組分中的苯甲酸和單硬脂酸甘油酯對(duì)于橡膠具有一定的軟化和物理增塑功能，單硬脂酸甘油酯溶于橡膠具有優(yōu)良的內(nèi)潤(rùn)滑作用，使對(duì)橡膠具有化學(xué)塑解性能帶有含硫自由基結(jié)構(gòu)的2-巰基苯并噻唑很快的溶入膠料中，其塑解作用得以更好發(fā)揮，兩者的協(xié)同作用，從而有效提高了塑解劑的性能。低溫試驗(yàn)分別稱取同批次的天然橡膠4份，每份100g，其中I份作為空白，另3份分別加入橡膠質(zhì)量的1%的3種不同的塑解劑，即分別中加入化學(xué)塑解劑DBD (化學(xué)名2，2，- 二苯甲?；交蚧?、2_巰基苯并咪唑和本發(fā)明復(fù)合塑解劑各lg，經(jīng)開煉機(jī)(80°C)在同等工藝條件下進(jìn)行低溫塑煉，然后做塑煉膠的門尼粘度測(cè)試，并與空白對(duì)比，空白門尼粘度值是56，加本發(fā)明復(fù)合塑解劑的門尼粘度值是46，降低了 10個(gè)門尼粘度值，而加化學(xué)塑解劑DBD和2-巰基苯并咪唑門尼粘度值均是55，只下降了 I個(gè)門尼粘度值，門尼粘度值下降是衡量橡膠可塑性的特性參數(shù)，門尼粘度值越低，橡膠的可塑性就越好，也是橡膠塑煉加工工藝的一項(xiàng)指標(biāo)，因而也反映了橡膠塑煉的效果。也同樣可以說(shuō)明塑解劑對(duì)于橡膠塑煉的效果。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上也反映出本發(fā)明復(fù)合橡膠塑解劑各組分之間協(xié)同作用的效果O高溫試驗(yàn)I :分別稱取同批次的天然橡膠3份，其中I份作為空白，另2份分別加 入橡膠質(zhì)量1%的2種不同的塑解劑，即分別中加入化學(xué)塑解劑DBD (化學(xué)名2，2，- 二苯甲?；交蚧?和本發(fā)明復(fù)合塑解劑各lg，經(jīng)密煉機(jī)在120°C相同工藝條件下進(jìn)行塑煉，然后做塑煉膠的門尼粘度測(cè)試，并與空白對(duì)比，空白的門尼粘度值為72，加本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑的門尼粘度值為35，加化學(xué)塑解劑DBD的門尼粘度值為34，門尼粘度值均明顯下降。高溫試驗(yàn)(等含量試驗(yàn))2 :在IOOOg天然橡膠中加入本發(fā)明復(fù)合塑解劑IOg (含2-巰基苯并噻唑25%)，另分別稱取同批次的天然橡膠的2份，每份lOOOg，I份中加入DBD含量25%粉末狀化學(xué)塑解劑(DBD+白炭黑)IOg, I份中加入含量25%粉末狀2-巰基苯并噻唑IOg (2-巰基苯并噻唑+白炭黑)，經(jīng)密煉機(jī)在120°C相同工藝條件下進(jìn)行塑煉，然后做塑煉膠的門尼粘度測(cè)試，加本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑的塑煉膠門尼粘度值為35，而加化學(xué)塑解劑DBD的塑煉膠的門尼粘度值為42，加2-巰基苯并噻唑的塑煉膠的門尼粘度值為43。門尼粘度值均有不同程度降低，而加本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑的塑煉膠門尼粘度值降低了更多。經(jīng)高溫塑煉后檢測(cè)膠料的門尼粘度值與空白對(duì)比均出現(xiàn)明顯下降，在等量使用發(fā)明復(fù)合塑解劑和塑解劑DBD情況下，加本發(fā)明塑解劑的膠料的門尼粘度值為35，，加DBD的門尼粘度值為34，比空白的72分別降低了 37和38門尼粘度值，可塑性明顯改善。在等含量試驗(yàn)中，另兩對(duì)比膠與空白相比，分別低了 30和29個(gè)門尼粘度值，均有明顯降低，但本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑與單組分化學(xué)塑解劑比，門尼粘度值下降了 37，這說(shuō)明本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑與單組分化學(xué)塑解劑比，塑解性能更強(qiáng)。以上兩項(xiàng)高溫試驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明了本發(fā)明復(fù)合橡膠塑解劑具有良好的高溫塑解功能，同時(shí)也反映出各組分之間在高溫條件下，和低溫條件下一樣具有協(xié)同作用效果。門尼粘度下降值是衡量橡膠塑解效果的特性指標(biāo)。門尼粘度值下降越大，說(shuō)明塑解效果越理想。所以本發(fā)明復(fù)合橡膠塑解劑無(wú)論是低溫條件還是高溫條件，都具有優(yōu)良的塑煉功效。而如單組分的化學(xué)塑解劑DBD等只在高溫塑煉時(shí)具有優(yōu)良的塑解功效。但實(shí)際應(yīng)用上則根據(jù)橡膠制品物性以及生產(chǎn)工藝過(guò)程，而將門尼粘度值控制在一定范圍。2.由于苯甲酸對(duì)橡膠有軟化作用，單硬脂酸甘油酯具有良好的內(nèi)潤(rùn)滑作用，除了在塑煉過(guò)程發(fā)揮了組分之間協(xié)同作用外；可以減輕橡膠塑煉過(guò)程的生熱，從而達(dá)到有效抑制在橡膠高溫?zé)捘z時(shí)出現(xiàn)焦燒，特別是天然橡膠。(即提前硫化反應(yīng))3. 2-巰基苯并噻唑是一種橡膠硫化促進(jìn)劑，因而又能在橡膠硫化時(shí)促進(jìn)硫化橡膠的交聯(lián)鍵的形成，從而起到提高硫化膠的物理機(jī)械性能作用和抗老化性能?？朔怂芙鈩?duì)橡膠硫化體系及硫化膠性能產(chǎn)生的不良影響。
具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。實(shí)施例I :制備500Kg，2-巰基苯并咪唑?yàn)?5%、苯甲酸為50%、單硬脂酸甘油酯為25%則
2-巰基苯并咪唑投料量=500KgX0. 25=125Kg ；苯甲酸=500KgX O. 5=250Kg ；單硬脂酸甘油酯=500KgX0.25=125Kg。稱取125Kg單硬脂酸甘油酯先加入反應(yīng)釜中邊攪拌邊加熱熔化，然后升溫至100-110°c，再5分鐘內(nèi)將苯甲酸250Kg迅速加入，保持溫度控制在100_120°C之間，蓋上釜蓋，直至苯甲酸全部熔化，最后將125Kg2-巰基苯并噻唑一次性加入，繼續(xù)攪拌，溫度保持在10(Tl20°C，約5-10分鐘，直至物料混勻，放料，經(jīng)回旋冷凝造粒機(jī)造粒，即得。實(shí)施例2 總投料量為500Kg，2-巰基苯并噻唑?yàn)?3%、苯甲酸為46%、單硬脂酸甘油酯為31%則2-巰基苯并噻唑投料量=500KgX0. 23=115Kg ；苯甲酸=5OOKgX O. 46=230Kg ；單硬脂酸甘油酯=500KgX0.31=155Kg ；稱取155Kg單硬脂酸甘油酯先加入反應(yīng)釜中邊攪拌邊加熱熔化，然后升溫至100-110°c，再5分鐘內(nèi)將苯甲酸230Kg迅速加入，保持溫度控制在100_120°C之間，蓋上釜蓋，直至苯甲酸全部熔化，最后將115Kg2-巰基苯并噻唑一次性加入，繼續(xù)攪拌，溫度保持在100-120°C，約5-10分鐘，直至物料混勻，放料，經(jīng)回旋冷凝造粒機(jī)造粒，即得。實(shí)施例3 總投料量為500Kg，2-巰基苯并噻唑?yàn)?0%、苯甲酸為40%、單硬脂酸甘油酯為40%則2-巰基苯并噻唑投料量=500KgX0. 20=100Kg ；苯甲酸=500Kg X O. 40=200Kg ；單硬脂酸甘油酯=500KgX0.40=200Kg ；將配方量的巰基苯并噻唑、芳香酸和脂肪酸甘油酯混合均勻即可。實(shí)施例4 以實(shí)施例I制備的橡膠復(fù)合塑解劑為檢測(cè)對(duì)象，進(jìn)行本發(fā)明產(chǎn)品的塑解性能與硫化膠其他物理性能測(cè)試，和化學(xué)塑解劑DBD的性能以及空白對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行比較I.塑性試驗(yàn)配方見表I。
表I
權(quán)利要求
1.一種橡膠復(fù)合塑解劑，其特征在于，它包括如下重量百分比的組份 巰基苯并噻唑2(Γ25% ； 芳香酸40 50% ； 脂肪酸甘油酯補(bǔ)足至100% ； 其中，巰基苯并噻唑與芳香酸的重量比為I :2。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠復(fù)合塑解劑，其特征在于，所述的巰基苯并噻唑?yàn)?-巰基苯并噻唑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠復(fù)合塑解劑，其特征在于，所述的芳香酸為苯甲酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橡膠復(fù)合塑解劑，其特征在于，所述的脂肪酸甘油酯為單硬 脂酸甘油酯。
5.權(quán)利要求I所述的橡膠復(fù)合塑解劑的制備方法，其特征在于，將配方量的巰基苯并噻唑、芳香酸和脂肪酸甘油酯混合均勻即可。
6.權(quán)利要求I所述的橡膠復(fù)合塑解劑的制備方法，其特征在于，將脂肪酸甘油酯先加入反應(yīng)釜中邊攪拌邊加熱熔化，然后升溫至io(Tii(rc，再將芳香酸5分鐘內(nèi)迅速加入，溫度控制在io(Ti2(rc直至苯甲酸熔化，最后將巰基苯并噻唑加入，繼續(xù)攪拌，溫度保持在10(T125°C直至熔融態(tài)物料混勻，放料滴落，經(jīng)回旋冷凝造粒機(jī)造粒，即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橡膠復(fù)合塑解劑，它包括如下重量百分比的組份巰基苯并噻唑20～25%；芳香酸40～50%；脂肪酸甘油酯補(bǔ)足至100%；其中，巰基苯并噻唑與芳香酸的重量比為1∶2。本發(fā)明還公開了上述橡膠復(fù)合塑解劑的制備方法。本發(fā)明橡膠復(fù)合塑解劑通過(guò)各組分的協(xié)同作用，對(duì)橡膠有很強(qiáng)的物理增塑和化學(xué)塑解功能，可顯著降低橡膠的門尼粘度，改善膠料的可塑性。又能改善橡膠混煉時(shí)炭黑和其他配合劑等在膠料中的均勻分散性。提高硫化橡膠的交聯(lián)密度和交聯(lián)鍵的熱穩(wěn)定性，提高硫化膠的物理機(jī)械性能作用和抗老化性能。
文檔編號(hào)C08K5/47GK102863650SQ20121037843
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者葉劍雄, 高小剛, 傅秋明 申請(qǐng)人:江蘇卡歐化工有限公司