專利名稱：一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，特別是在橡膠基體中利用脫水劑將二元羧酸脫水成環(huán)，實現(xiàn)捆綁交聯(lián)的橡膠材料。
背景技術：
橡膠分子通過交聯(lián)得到三維網(wǎng)狀結構，從而使材料獲得良好的物理化學性能。傳統(tǒng)的交聯(lián)方式是共價交聯(lián)，但由于共價鍵鍵能大，由其交聯(lián)而成的橡膠難以回收利用，故制約橡膠材料的應用。因此，研究新型環(huán)保的交聯(lián)方式成為全球急迫的問題。
在環(huán)保意識不斷增強的今天，非共價鍵交聯(lián)網(wǎng)絡結構具有物理或者化學的可逆性，能大大提高其交聯(lián)橡膠的回收利用率，多年來深受廣泛關注。如P. Antony等人 (Polymer, 2000, 41: 787-793)報道了一種離子交聯(lián)橡膠/塑料共混物，通過羧化丁腈橡膠(XNBR)和聚乙烯丙烯酸(PEA)中羧基與氧化鋅反應形成離子偶極，制得離子交聯(lián)熱塑性彈性體；K. Chino 和 M. Ashiura (Macromolecules, 2001, 34(26) : 9201)報道了一種具有可逆性的超分子氫鍵網(wǎng)絡結構的交聯(lián)橡膠材料。這些非共價交聯(lián)鍵的作用力都比較弱，其交聯(lián)橡膠的力學性能、耐熱性及溶劑穩(wěn)定性等往往都很差。
專利“ZL 200410025013. 0”報道了利用過渡金屬鹽中的金屬離子與丁腈橡膠中極性基團腈基發(fā)生配位反應形成配位交聯(lián)橡膠，但由于膠種的局限性和交聯(lián)效率不高，制約著配位交聯(lián)橡膠的應用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，克服橡膠已有交聯(lián)方式的不足。本發(fā)明捆綁交聯(lián)橡膠材料具有良好的力學性能，制備過程環(huán)保，工藝簡單，且可回收再利用，是一種環(huán)保新型交聯(lián)橡膠材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術措施即在橡膠基體中引入二元羧酸和脫水劑，在熱壓成型過程中二元羧酸在脫水劑的作用下脫水成環(huán)，將橡膠分子捆綁起來，從而實現(xiàn)橡膠捆綁交聯(lián)。
本發(fā)明所述的一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的結構為由二元羧酸脫水而成的環(huán)將橡膠分子捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構，由 5wt% -30 wt%的酸酐和70 wt % -95 wt%的飽和或不飽和橡膠二單元組份構成。見附圖I。
所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，特征在于在水和有機溶劑的混合溶劑中，可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料中的環(huán)酸酐遇水而開環(huán)成酸，經(jīng)過抽提即可去除小分子有機酸成分， 從而得到純的橡膠組分，實現(xiàn)橡膠材料的回收再利用。
本發(fā)明所述的一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其主要組成、質量份數(shù)如下橡膠100份；二元羧酸 5-40份；脫水劑 2. 5-20份；在40°C -50°C下混煉10分鐘，接著在150°C -200°C下模壓5_60分鐘。
本發(fā)明所述的橡膠材料選自丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠。
本發(fā)明所述的二元羧酸選自飽和二元羧酸和/或不飽和二元羧酸，推薦的二元羧酸為馬來酸、丁二酸、戊二酸、蘋果酸。
本發(fā)明所述的脫水劑選自氯化鈣、氯化鋅、氧化鋅、氧化鈣、硫酸鎂、五氧化二磷。
另外，在制備本發(fā)明所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的同時，還可以加入重量份數(shù)為0. 5-3份的抗老化劑(如胺類防老化劑、酮胺類防老化劑或二芳基仲胺類防老劑等)，重量份數(shù)為40-80份的補強劑(如各種型號的炭黑或白炭黑)，以提高材料的加工性能和防老化性能，并且降低材料的生產(chǎn)成本。加入上述各種助劑,可以使復合材料的拉伸強度至少達到15MPa，拉斷伸長率至少達到300%，硬度(邵A)至少達到60，于150°C下放置48h，材料的拉伸強度保持率為95%。
本發(fā)明所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料與現(xiàn)有的相比，其優(yōu)點在于，利用捆綁這一新型的交聯(lián)方式來實現(xiàn)材料交聯(lián)；配方主要以二元羧酸為捆綁交聯(lián)劑，以金屬氧化物或金屬鹽為脫水劑，將橡膠捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)絡結構，配方簡單環(huán)保；由于在水和有機溶劑的混合溶劑中，可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料中的環(huán)酸酐遇水而開環(huán)成酸，經(jīng)過抽提即可去除酸酐成分，從而得到純的橡膠組分，實現(xiàn)橡膠材料的回收再利用。屬于一種環(huán)保新型交聯(lián)橡膠材料。


圖I為由二元羧酸脫水而成的環(huán)將橡膠分子捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)狀的本發(fā)明的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料結構示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，其目的是為了更好理解本發(fā)明內(nèi)容。 因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明所述的一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的結構為由二元羧酸脫水而成的環(huán)將橡膠分子捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構，由 5wt% -30 wt*%的酸酐I和70 wt % -95 wt*%的飽和或不飽和橡膠2 二單元組份構成。見附圖I。
實施例I順丁橡膠100份，丁二酸18份，氧化鈣9份，在45°C雙棍開煉機或密煉機上混煉均勻， 然后在平板硫化儀上于200°C，IOMpa下熱壓30分鐘，即可得到捆綁交聯(lián)橡膠材料。捆綁交聯(lián)的橡膠材料拉伸強度為6MPa，斷裂生長率為550%，硬度(邵A) 45。于150°C下放置48h， 材料的拉伸強度保持率為95%。
實施例2順丁橡膠100份，丁二酸18份，氧化鈣9份，炭黑50份，在45°C雙棍開煉機或密煉機上混煉均勻，然后在平板硫化儀上于200°C，IOMpa下熱壓30分鐘，即可得到捆綁交聯(lián)橡膠材料。捆綁交聯(lián)的橡膠材料拉伸強度為15MPa，斷裂生長率為400%，硬度(邵A) 60。于150°C 下放置48h，材料的拉伸強度保持率為95%。
實施例3順丁橡膠100份，馬來酸30份，氧化鈣15份，炭黑50份，在45°C雙棍開煉機或密煉機上混煉均勻，然后在平板硫化儀上于180°C，IOMpa下熱壓15分鐘，即可得到捆綁交聯(lián)橡膠材料。捆綁交聯(lián)的橡膠材料拉伸強度為30MPa，斷裂生長率為350%，硬度(邵A)70。于150°C 下放置48h，材料的拉伸強度保持率為95%。
實施例4順丁橡膠100份，馬來酸30份，氧化鈣15份，防老劑RD (2，2，4-三甲基_1，2_ 二氫化喹啉聚合體)，炭黑50份，在45°C雙棍開煉機或密煉機上混煉均勻，然后在平板硫化儀上于 180°C，IOMpa下熱壓15分鐘，即可得到捆綁交聯(lián)橡膠材料。捆綁交聯(lián)的橡膠材料拉伸強度為33MPa，斷裂生長率為300%，硬度(邵A)72。于150°C下放置48h，材料的拉伸強度保持率為 98%。
權利要求
1.一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的結構為由二元羧酸脫水而成的環(huán)將橡膠分子捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構，其由5wt% -30 wt%的酸酐和70 wt% -95 wt%的飽和或不飽和橡膠二單元組份構成。
2.如權利要求I所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料在水和有機溶劑的混合溶劑中，其環(huán)酸酐遇水而開環(huán)成酸，經(jīng)過抽提去除酸酐成分，得到純的橡膠組份，實現(xiàn)橡膠材料的回收再利用。
3.一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的主要組成、質量份數(shù)如下橡膠100份；二元羧酸 5-40份；脫水劑 2. 5-20份；上述組分在40°C _55°C下混煉10分鐘，接著在150°C -200°C下模壓5_60分鐘。
4.如權利要求3所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的橡膠選自丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠。
5.如權利要求3所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的二元羧酸為采用飽和二元羧酸和/或不飽和二元羧酸，選自馬來酸、丁二酸、戊二酸、蘋果酸。
6.如權利要求3所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的脫水劑選自氯化鈣、氯化鋅、氧化鋅、氧化鈣、硫酸鎂、五氧化二磷。
7.如權利要求1-6中任一所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，制備所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的原料還包括重量份數(shù)為0. 5-3份的抗老化劑，重量份數(shù)為 40-80份的補強劑。
8.如權利要求7中任一所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，其特征在于，所述的抗老化劑為選自胺類防老化劑、酮胺類防老化劑或二芳基仲胺類防老劑；所述的補強劑選自炭黑或白炭黑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料，所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的結構為由二元羧酸脫水而成的環(huán)將橡膠分子捆綁交聯(lián)成三維網(wǎng)狀結構，其由5wt％-30wt％的酸酐和70wt％-95wt％的飽和或不飽和橡膠二單元組份構成。所述的可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料的主要組成、質量份數(shù)如下橡膠100份；二元羧酸5-40份；脫水劑2.5-20份；上述組分在40℃-55℃下混煉10分鐘，接著在150℃-200℃下模壓5-60分鐘。所述可再生捆綁交聯(lián)橡膠材料在水和有機溶劑的混合溶劑中，其環(huán)酸酐遇水而開環(huán)成酸，經(jīng)過抽提去除酸酐成分，得到純的橡膠組份，實現(xiàn)橡膠材料的回收再利用。
文檔編號C08J3/24GK102532623SQ20111045111
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者劉欣萍, 卓倩, 曹長林, 楊文卿, 肖荔人, 許兢, 錢慶榮, 陳慶華, 陳榮國, 黃寶銓 申請人:福建師范大學