一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高分子材料，主要用于改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠相容性及 提高共混膠力學(xué)性能的材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然橡膠具有很高的彈性，相當(dāng)高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，粘合性好，還具有良好 的綜合加工性能，是綜合性能最好的通用型橡膠。因其分子鏈結(jié)構(gòu)中含有活性較高的雙鍵， 易與空氣中的臭氧等發(fā)生反應(yīng)，所以它的耐熱氧老化、耐臭氧性都較差，產(chǎn)品使用壽命短， 這些特性限制了它在一些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。
[0003] 輪胎部件因受屈撓和各種老化作用，容易發(fā)生屈撓疲勞破壞和老化龜裂，嚴(yán)重影 響輪胎外觀質(zhì)量和使用性能，在輪胎膠料部件中所用傳統(tǒng)橡膠如NR，以及NR與BR、SBR的 并用膠，因其分子主鏈中都含有不飽和雙鍵，易受外界環(huán)境因素的影響，所以輪胎的疲勞老 化防護(hù)工作異常重要。改善天然橡膠耐老化、耐屈撓性能一直是橡膠工作人員研宄的課題。
[0004] EPDM具有優(yōu)異的耐熱、耐臭氧、耐老化和電絕緣性，且易與聚烯烴塑料共混，由于 在其原料、性能以及價(jià)格等方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，大大拓展了乙丙橡膠的應(yīng)用范圍，使 乙丙橡膠在電器工業(yè)、汽車零部件、內(nèi)胎、防水材料、聚烯烴的改進(jìn)和添加劑等方面，都得到 了大量的應(yīng)用，成為合成材料不可缺少和不可替代的一種橡膠，但是EPDM加工性能不好大 大限制了它的應(yīng)用范圍。
[0005] 天然橡膠與乙丙橡膠兩種橡膠混合可以得到兼具兩種橡膠性能的混煉膠，實(shí)用性 大大增強(qiáng)。硫化膠可以綜合NR相優(yōu)異的物理機(jī)械性能以及EPDM優(yōu)良的耐熱、臭氧及化學(xué)藥 品性能。但是由于EPDM的自粘性和互粘性較差，而且硫化促進(jìn)劑在各橡膠相間的溶解度具 有很大差異，并用膠很難達(dá)到同步硫化，因而對(duì)加工工藝、并用膠性能帶來了較大影響。對(duì) EPDM進(jìn)行接枝改性可以提高NR/EPDM并用橡膠的硫化增容作用，EPDM接枝改性方法主要有 馬來酸酐（MAH)改性、丙烯腈改性、丙烯酸酯改性等。而對(duì)EPDM進(jìn)行共混改性（熱處理） 也可以很有效的提高NR/EPDM的共硫化。宋靜芳等研宄人員從工藝上研宄了兩種并用橡膠 的硫化增容。結(jié)果表明，最佳的工藝條件是乙丙炭黑母膠經(jīng)過熱處理后，在150°C與天然橡 膠共混4分鐘，然后在冷輥上加入氧化鋅、硬脂酸等其它配合劑。這種工藝方法可以使并用 膠取得優(yōu)異的綜合性能。另外，EPDM采用快速硫化體系，NR采用遲效性硫化體系可以節(jié)省 熱處理時(shí)間，提高硫化速度。齊興國(guó)等研宄人員揭示了NR/EPDM并用膠達(dá)到共硫化的關(guān)鍵： 選擇合適的硫化促進(jìn)劑，平衡各膠種間的硫化活性，協(xié)調(diào)并用膠的硫化速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明涉及一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑及其制備方法。其 中采用天然橡膠、聚乙烯辛烯彈性體（POE)、三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸、白炭黑、氧化鋅、硬 脂酸鋅、過氧化物交聯(lián)劑在橡塑密煉機(jī)中共混反應(yīng)，原位聚合生成甲基丙烯酸鋅與預(yù)交聯(lián) 的天然橡膠和乙丙橡膠分子鏈段形成互穿網(wǎng)絡(luò)，從而得到一種含有天然橡膠和乙丙橡膠鏈 段的烯烴類彈性體，將該材料部分替代乙丙橡膠加入到天然橡膠和乙丙橡膠的的膠料中， 能明顯改善天然橡膠與乙丙橡膠的相容性和提高天然橡膠與乙丙橡膠共混膠的力學(xué)性能。 在天然橡膠與乙丙橡膠共混膠中加入此種增容劑，硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度提高10% 以上。
[0007] 具體的技術(shù)方案如下：一種改善天然橡膠與乙丙橡膠共混膠性能的增容劑，包 含以下組分（wt. %表示）：天然橡膠：10_25%、乙丙橡膠：20_30%、乙烯辛烯彈性體： 30-50%、甲基丙烯酸：3-10%、白炭黑：3-10%、氧化鋅：3-10%，硬脂酸鋅：0. 5-2%、引發(fā) 劑1，1_二叔丁基過氧基-3, 3, 5-三甲基環(huán)己烷：0. 5-1%。
[0008] 本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：
[0009] (1)在密煉機(jī)中先把天然橡膠塑煉，然后加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混 煉，將混合均勻的天然母膠下片備用；
[0010] (2)在密煉機(jī)中加入POE和乙丙橡膠，然后加入氧化鋅和1，1_二叔丁基過氧 基_3,3,5_三甲基環(huán)己烷共混均勻；分批加入步驟（1)所加工好的天然母膠，在密煉機(jī)中原 位反應(yīng)5-10分鐘；
[0011] (3)把上述共混膠在開煉機(jī)下片或在擠出機(jī)中擠出造粒即得到本申請(qǐng)發(fā)明的材 料。
[0012] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用更具體的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0013]a)先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在高速攪拌機(jī)里按照配比混合均勻；采用 上述方法先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑混合均勻變成粉狀便于加工和分散；
[0014]b)在密煉機(jī)中先把天然煙片橡膠塑煉，溫度130°C-140°c，塑煉4分鐘，然后按照 配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進(jìn)行混煉，將混煉均勻的天然母膠下片 備用；
[0015]C)在密煉機(jī)中加入POE和乙丙橡膠，溫度70°C-80°c之間，混煉1分鐘以后加入氧 化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3, 3, 5-三甲基環(huán)己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然 母膠，由于氧化鋅和甲基丙烯酸原位反應(yīng)劇烈而且放熱，所以分批加入；
[0016]d)在密煉機(jī)中混煉時(shí)間5-10分鐘排料，轉(zhuǎn)速70r/min，溫度130°C_140°C;
[0017] e)采用開煉機(jī)下片，70°C-80°C之間；采用擠出機(jī)擠出，塑化段100°C，出口段 130。。。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 1)先把硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑在攪拌機(jī)里按照配比混合均勻，配比為 1:5:5 ；
[0020] 2)在密煉機(jī)中先把天然橡膠塑煉，溫度130°C-140°C，塑煉4分鐘，然后按照配比 加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進(jìn)行混煉，配比為2:1將混煉均勻的天然母 膠下片備用；
[0021] 3)在密煉機(jī)中加入POE和乙丙橡膠，溫度70°C-80°c之間，混煉1分鐘以后加入氧 化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3, 3, 5-三甲基環(huán)己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然 母膠，配比為：45:22. 5:7:1:24. 5;
[0022] 4)在密煉機(jī)中混煉時(shí)間5分鐘排料，排膠溫度140°C;
[0023] 5)采用開煉機(jī)下片，輥溫70°C-80°C之間。
[0024] 實(shí)施例2:
[0025] 1)在密煉機(jī)中先把天然橡膠塑煉，溫度130°C-140°C，塑煉4分鐘，然后按照配比 加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑進(jìn)行混煉，配比為20:1:5:5,將混煉均勻的天然母膠下 片備用；
[0026] 2)在密煉機(jī)中加入POE和乙丙橡膠，溫度70°C_80°C之間，混煉1分鐘以后加入氧 化鋅和1，1-二叔丁基過氧基-3, 3, 5-三甲基環(huán)己烷共混均勻；分批加入上述加工好的天然 母膠，配比為：45:22 :6:1:26;
[0027] 3)在密煉機(jī)中混煉時(shí)間10分鐘排料，排膠溫度130°C;采用開煉機(jī)下片，輥溫 70°C-80°C之間；
[0028] 4)采用擠出機(jī)擠出造粒，塑化段100°C，出口段130°C。
[0029] 實(shí)施例3:
[0030] 1)在密煉機(jī)中先把天然橡膠塑煉，溫度130°C-140°C，塑煉4分鐘，然后加入POE 和乙丙橡膠，混煉1分鐘以后按照配比加入硬脂酸鋅、甲基丙烯酸和白炭黑的混合物進(jìn)行 混煉，配比為15:45 :22:1:5:5,混煉均勻后下片冷卻備用；
[0031] 2)在密煉機(jī)中加入上述混煉膠，溫度70°C-80°C之間，加入氧化鋅和1，1-二叔丁 基過氧基-3,3,5-三甲基環(huán)己烷共混均勻