專利名稱：一種環(huán)氧化彈性體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈性體的一種化學(xué)改性方法，特別涉及采用反應(yīng)性加工方法來制備環(huán)氧化彈性體。
眾所周知，大部分彈性體是非極性的，可導(dǎo)致它們與其它材料粘接性和混溶性差，從而限制了其應(yīng)用范圍。利用彈性體中殘留的雙鍵，結(jié)合雙鍵加成反應(yīng)這一經(jīng)典有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，在彈性體分子中引入了反應(yīng)性功能基團(tuán)(一般為極性基團(tuán))，不但可增加彈性體的極性，而且為彈性體的二次化學(xué)改性創(chuàng)造了條件。彈性體的環(huán)氧化改性就是其中一個(gè)重要的內(nèi)容。它通常采用過氧酸，如過氧甲酸、過氧乙酸、過氧苯甲酸等為環(huán)氧化試劑，對(duì)雙鍵進(jìn)行親電加成，得到帶有環(huán)氧基的彈性體。如美國專利USP2,842,513中報(bào)道了聚丁二烯彈性體在溶液中用過氧苯甲酸進(jìn)行環(huán)氧化的過程。美國專利USP3,022,322、USP3,555,112、USP 4 528340以及日本公開專利昭49-476983中也報(bào)道了用脂肪族過氧酸(如過乙酸)和原位生成的過甲酸、過乙酸來環(huán)氧化聚丁二烯。美國專利USP4,131,725中報(bào)道了在溶液體系內(nèi)，直接用原位生成的過甲酸環(huán)氧化熱塑性彈性體(SBS)。英國專利BP2,113,692報(bào)道了用過乙酸環(huán)氧化天然橡膠膠乳。日本公開專利平成4-4204中報(bào)道了乙丙橡膠的溶液環(huán)氧化體系。國際專利WO 98 14323中提出了在醋酸乙酯溶液體系中丁苯熱塑性彈性體的環(huán)氧化過程。在上述各種彈性體環(huán)氧化過程中均是在溶液或膠乳體系中實(shí)施。這些方法存在如下缺點(diǎn)對(duì)溶液體系而言，所需的溶劑量大(橡膠∶溶劑wt/vol1∶10～1∶40)，后處理工序復(fù)雜，成本高，污染環(huán)境；膠乳體系則僅適用天然橡膠膠乳的環(huán)氧化改性，也存在諸如膠乳的絮凝、干燥等后處理問題。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，采用反應(yīng)性加工的方法來實(shí)施彈性體的環(huán)氧化。常用反應(yīng)性加工設(shè)備是典型的混合器，如間歇式混合器和擠出機(jī)(連續(xù)式混合器)。反應(yīng)性加工的特點(diǎn)就是可以在加工設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)與成型加工一體化。
本發(fā)明的方法是將彈性體加入反應(yīng)性加工設(shè)備中，在10～100℃下加入一定比例的過氧化物和分散添加劑，反應(yīng)共混3～20分鐘后，就可出料。
本發(fā)明所述的反應(yīng)性加工設(shè)備為Banburys混合器，單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)。
本發(fā)明所述的彈性體為丁二烯類橡膠，天然橡膠，丁苯橡膠，乙丙三元膠，熱塑性彈性體。
本發(fā)明所述的過氧化物為過氧苯甲酸，單過氧鄰苯二甲酸，鹵代過氧苯甲酸，間硝基過氧苯甲酸。
本發(fā)明所述的過氧化物與彈性體的配料比在10～90％(wt％)，最好在15～60％(wt％)。
本發(fā)明所述的分散添加劑為滑石粉，高嶺土，酸性白土，陶土。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)1.首次提出采用反應(yīng)性加工方法來制備環(huán)氧化彈性體。它無需增添生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)工藝簡單，為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的彈性體改性方法。2.反應(yīng)加工中不使用溶劑，可避免或減少溶劑帶來的環(huán)境污染問題。3.反應(yīng)加工中反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物后處理工藝簡單，能顯著改善彈性體的粘接性以及與其它聚合物的混溶性。
下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將24g高順式聚丁二烯橡膠加入實(shí)驗(yàn)室小型混合器內(nèi)，控制轉(zhuǎn)速32rpm，體系溫度為30℃，然后加入由12g單過氧鄰苯二甲酸和12g滑石粉組成的混合物，反應(yīng)共混15分鐘。環(huán)氧化聚丁二烯中環(huán)氧基團(tuán)的含量為7.89％(滴定法分析)。
實(shí)施例2
將20g高順式聚丁二烯橡膠加入實(shí)驗(yàn)室小型混合器內(nèi)，控制轉(zhuǎn)速20rpm，體系溫度為25℃，加入由10g單過氧鄰苯二甲酸和20g滑石粉組成的混合物，反應(yīng)共混15分鐘。環(huán)氧化聚丁二烯中環(huán)氧基團(tuán)的含量為8.54％。
實(shí)施例3將40g高順式聚丁二烯橡膠加入實(shí)驗(yàn)室小型混合器內(nèi)，控制轉(zhuǎn)速20rpm、體系溫度為20℃，然后加入10g單過氧鄰苯二甲酸，反應(yīng)共混15分鐘。環(huán)氧化聚丁二烯中環(huán)氧基團(tuán)的含量為5.08％。
實(shí)施例4將40g丁苯橡膠加入實(shí)驗(yàn)室小型混合器內(nèi)，控制轉(zhuǎn)速20rpm、體系溫度20℃，然后加入由7g單過氧鄰苯二甲酸和7g滑石粉組成的混合物，反應(yīng)共混20分鐘。環(huán)氧化丁苯膠中環(huán)氧基團(tuán)的含量為4.89％。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧化彈性體的制備方法，其特征在于在反應(yīng)性加工設(shè)備中，過氧化物與彈性體在一定溫度、時(shí)間和一定分散添加劑存在下進(jìn)行反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)性加工設(shè)備是典型的混合器和擠出機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的彈性體為丁二烯類橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、乙丙三元膠、熱塑性彈性體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的過氧化物為過氧苯甲酸、單過氧鄰苯二甲酸、鹵代過氧苯甲酸或間硝基過氧苯甲酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的過氧化物與彈性體的配比在10～90％(wt％)，最好在15～60％(wt％)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的分散添加劑為滑石粉、酸性白土、陶土。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于體系反應(yīng)溫度為0～120℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于體系的反應(yīng)時(shí)間為3～30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)氧化彈性體的制備方法。其方法是將含有殘留雙鍵的彈性體,在反應(yīng)性加工設(shè)備中直接與過氧化物反應(yīng),得到環(huán)氧化改性的彈性體。該方法反應(yīng)條件溫和,集化學(xué)反應(yīng)與成型加工于一體,無溶劑,無污染,為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的彈性體化學(xué)改性的有效方法。
文檔編號(hào)C08K5/00GK1263902SQ00114939
公開日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者張瑩, 張隱西, 陳信忠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)