一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法

1.本发明涉及一种橡胶界面相容剂制备方法，特别是涉及一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法。


背景技术：

2.乙丙橡胶具有优良的耐热性、耐寒性、耐腐蚀性、耐老化性及高延展性等特点,广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、汽车密封件等制品。炭黑和白炭黑是橡胶工业中最主要的两类补强剂,白炭黑由于具有更小的粒径和更大的表面积，因此其补强的硫化胶拉伸强度、撕裂强度和耐磨性较高。但由于白炭黑表面含有大量的硅羟基,与非极性的橡胶相容性较差,大量填充时难以分散导致补强效果不理想,引起胶料加工性能、物理机械性能及动态力学性能降低,且会延迟硫化。
3.白炭黑等填料在橡胶中的分散性一直是一个难题，本发明通过制备新型界面相容剂，可大大提高白炭黑等无机填料在橡胶基体中的分散性，且能大幅提高硫化胶的各项性能，满足白炭黑增强乙丙橡胶在汽车、航空航天等领域的应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，该方法为系列结构可控的硅烷接枝乙丙橡胶的制备方法，采用光引发接枝聚合，将乙烯基硅烷化学键合到乙丙橡胶上，接枝率可调控。提高了白炭黑在橡胶基体中的分散性，大幅提高了硫化胶的综合性能，可用于航空航天等特殊领域。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述界面相容剂制备采用光引发接枝聚合方法，将乙烯基硅烷接枝到乙丙橡胶上；通过控制反应条件，制备系列结构的界面相容剂；采用光引发接枝聚合的手段是将乙烯基硅烷、乙丙橡胶、光引发剂及反应溶剂加入到光化学反应器中，在光照下反应，取出反应物，洗涤，真空干燥，得到界面相容剂；界面相容剂用于增强乙丙橡胶，采用白炭黑增强乙丙橡胶方法，其复合材料质量份配比为:三元乙丙橡胶(epdm) 100,白炭黑30-50,界面相容剂1-20份，硫化剂bibp 2-6份；硫化温度为170℃,硫化压力为15mpa。
6.所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述乙烯基硅烷包括含有乙烯基的系列硅烷偶联剂，包括但不限于乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
7.所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述制备界面相容剂其硅烷接枝乙丙橡胶方法，采用的反应溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇等醇类有机溶剂；反应温度控制在室温至100℃。
8.所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述制备界面相容剂，其填料增强乙丙橡胶的方法，其填料包括无机填料如白炭黑、炭黑，高岭土、蒙脱土、膨润土、碳酸
钙、滑石粉，也包括有机填料如纤维素类植物微纤，纳米纤维素。
9.所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述制备界面相容剂采用的光引发剂包括氧杂蒽酮、硫杂蒽酮、二苯甲酮；采用的被接枝聚合物为三元乙丙橡胶；采用的反应溶剂为甲醇。
10.所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，所述制备界面相容剂反应体系的温度控制在室温至55℃之间。
11.本发明的优点与效果是：本发明通过硅烷接枝乙丙橡胶用作界面相容剂，改善三元乙丙橡胶/白炭黑复合材料综合性能及白炭黑在epdm橡胶基体中分散性，并与偶联剂si69进行了对比。本发明界面相容剂能减轻白炭黑聚集,提高其在橡胶中的分散性，加入界面相容剂后，硫化胶的300%定伸应力显著增加，硬度增加，断裂伸长率下降，永久变形显著降低。定伸应力明显高于si69配方，永久变形明显低于si69配方。
具体实施方式
12.下面通过实施例对本发明进行说明。
实施例1
13.本发明界面相容剂的制备方法,包括如下步骤：（1）利用光引发接枝聚合反应装置，将乙烯基硅烷、epdm、光引发剂和甲醇一起加入到反应器中，反应0.5-6小时。按重量份计，甲醇500份，乙烯基硅烷100份，epdm200份，引发剂0.01份。
14.（2）将产物滤出,洗涤、干燥至恒重，完成制备。
15.不同反应时间得到产物的重量法接枝率见表1。
16.表1不同反应时间下硅烷接枝epdm的重量法接枝率实验组接枝率/%1h1.522h5.56
实施例2
17.橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，包括如下步骤:将epdm和白炭黑按一定比例混炼均匀，混炼配方详见表2。
18.在开放式炼胶机中加入硫化剂bibp混炼,薄通6次后下片,混炼胶停放24小时后,将混炼胶在平板硫化机上硫化成型,完成制备。
19.表2白炭黑补强epdm材料的配方配方编号epdm白炭黑bibpepdm-g-kh570si69110050600210050601385506150
实施例3
20.按国标进行性能测试各配方胶料的硫化特性参数见表3表3各种配方胶料的硫化特性参数
21.接枝乙丙橡胶的加入缩短了工艺正硫化时间。
22.各种配方胶料的静态力学性能数据见表4表4各种配方胶料的静态力学性能数据123邵氏硬度/
°
80.570.287.0300%定伸应力/mpa4.82.79.8抗拉强度/mpa12.810.716.2断裂伸长率/%7551220497永久变形/%316514加入硅烷接枝乙丙橡胶epdm后,epdm/白炭黑硫化胶的300%定伸应力得到显著提高,从4.8mpa提高到9.8mpa，提高了104%;永久变形显著下降,从31下降到14，下降了55%。
23.未加入硅烷接枝乙丙橡胶时,硫化胶内部白炭黑团聚严重,存在尺寸较大的白炭黑聚集体。加入硅烷接枝乙丙橡胶后，白炭黑团聚得到不同程度的改善,白炭黑聚集体尺寸减小，且随着硅烷接枝乙丙橡胶用量的增加,白炭黑分散性提高。硅烷接枝乙丙橡胶引入烷氧基团的同时,很大程度地保留了乙丙橡胶非极性的分子主链结构,当硅烷接枝乙丙橡胶用于epdm/白炭黑复合体系时,其作用于epdm和白炭黑界面，烷氧氧基团与白炭黑表面的硅羟基相互作用,非极性的分子主链与epdm基体具有良好的相容性，同时与epdm共同参与硫化。硅烷接枝乙丙橡胶有效地,改善了白炭黑在epdm基体中的分散，提高了epdm/白炭黑复合材料的定伸强度和拉伸强度，同时使材料的永久变形大大降低。


技术特征：
1.一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述界面相容剂制备采用光引发接枝聚合方法，将乙烯基硅烷接枝到乙丙橡胶上；通过控制反应条件，制备系列结构的界面相容剂；采用光引发接枝聚合的手段是将乙烯基硅烷、乙丙橡胶、光引发剂及反应溶剂加入到光化学反应器中，在光照下反应，取出反应物，洗涤，真空干燥，得到界面相容剂；界面相容剂用于增强乙丙橡胶，采用白炭黑增强乙丙橡胶方法，其复合材料质量份配比为:三元乙丙橡胶(epdm) 100,白炭黑30-50,界面相容剂1-20份，硫化剂bibp 2-6份；硫化温度为170℃,硫化压力为15mpa。2.根据权利要求1所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述乙烯基硅烷包括含有乙烯基的系列硅烷偶联剂，包括但不限于乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述制备界面相容剂其硅烷接枝乙丙橡胶方法，采用的反应溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇等醇类有机溶剂；反应温度控制在室温至100℃。4.根据权利要求1所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述制备界面相容剂，其填料增强乙丙橡胶的方法，其填料包括无机填料如白炭黑、炭黑，高岭土、蒙脱土、膨润土、碳酸钙、滑石粉，也包括有机填料如纤维素类植物微纤，纳米纤维素。5.根据权利要求1所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述制备界面相容剂采用的光引发剂包括氧杂蒽酮、硫杂蒽酮、二苯甲酮；采用的被接枝聚合物为三元乙丙橡胶；采用的反应溶剂为甲醇。6.根据权利要求1所述的一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，其特征在于，所述制备界面相容剂反应体系的温度控制在室温至55℃之间。

技术总结
一种界面相容剂用于增强乙丙橡胶的方法，涉及一种增强乙丙橡胶的方法，所述界面相容剂制备采用光引发接枝聚合方法，将乙烯基硅烷接枝到乙丙橡胶上，通过控制反应条件，制备系列结构的界面相容剂；采用光引发接枝聚合的手段是将乙烯基硅烷、乙丙橡胶、光引发剂及反应溶剂加入到光化学反应器中，在光照下反应，取出反应物，洗涤，真空干燥，得到界面相容剂。白炭黑等无机填料在橡胶基体中的分散性对乙丙橡胶材料的性能影响极大。本发明界面相容剂，将其用于白炭黑增强乙丙橡胶中，大大提高了白炭黑在橡胶基体中的分散性，大幅提高了硫化胶的综合性能，用于汽车、航空航天等特殊领域。航空航天等特殊领域。


技术研发人员：田雅娟 李翔 石浩东 毕颖
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/6