本發(fā)明涉及一種通用橡膠增塑劑蓖麻油酸均聚物的制備,屬于橡膠助劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):1常見的塑料、橡膠等高分子材料由于其分子量較大,加工性能、力學(xué)性能等需要進(jìn)一步提高,增塑劑就是加入到這些塑料、橡膠中能顯著改善其加工性能、可塑性、力學(xué)性能的一種通用高分子助劑。常用的橡膠用增塑劑主要有:石油系增塑劑、煤焦油增塑劑、松焦油系增塑劑、脂肪油系增塑劑以及合成增塑劑等幾大類,但是大部分的增塑劑還是來源于石油化石資源,依然不能滿足環(huán)保節(jié)能的目的。2聚酯型增塑劑便是合成增塑劑的一種,作為聚酯型增塑劑,其分子量一般在1000~8000之間,聚酯型增塑劑具有揮發(fā)性小、遷移低、耐熱、耐油、耐水等很多優(yōu)點(diǎn),分子量太低易遷移、分子量太大增塑效果較差。3植物油由于其含有羥基、羧基以及雙鍵等反應(yīng)基團(tuán),目前植物油已經(jīng)成為合成高分子材料的重要原料,植物油的主要成分是甘油三酸脂,由于其基團(tuán)位置的不同,因此其可以合成不同結(jié)構(gòu)的高分子材料,目前合成的主要產(chǎn)品有聚氨酯、聚酯、聚醚、聚烯烴等產(chǎn)物。植物油中蓖麻油是一種應(yīng)用比較廣泛的原料,它含有80%~85%的蓖麻油酸,其分子式為C18H34O3。蓖麻油酸羥值很高,可以達(dá)到160~180mgKOH/g,我國(guó)是世界上第二大蓖麻油酸生產(chǎn)大國(guó),有豐富的蓖麻油酸資源,蓖麻油酸產(chǎn)量高、價(jià)格較低,和其它生物基單體相比有很大的優(yōu)勢(shì)。4有人采用蓖麻油或者蓖麻油酸直接當(dāng)做增塑劑來增塑橡膠,由于其分子量較小、容易遷出,增塑效果較差,為了更好的利用蓖麻油酸來作為橡膠用增塑劑,我們利用蓖麻油酸兩端的羧基和羥基反應(yīng),生成更高分子量的聚酯型增塑劑,最終得到分子量在3000~5000的蓖麻油酸均聚物,既滿足聚酯型增塑劑的分子量要求,又符合生物基環(huán)保型增塑劑的要求,而且能起到更好的增塑橡膠的目的,顯著改善橡膠的加工性能、力學(xué)性能等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的是提供一種能夠用于常用橡膠的基于蓖麻油酸均聚的生物基環(huán)保型增塑劑的制備方法,解決了蓖麻油或蓖麻油酸直接增塑橡膠分子量較小,容易遷出,增塑效果不好的弊端??梢栽谏a(chǎn)生活中得到更好的應(yīng)用。一種基于蓖麻油酸均聚的不遷移的橡膠用增塑劑的制備方法,其特征在于:整個(gè)制備過程分為預(yù)聚和縮聚兩個(gè)過程,具體的制備步驟如下:(1)蓖麻油酸預(yù)聚階段:在三口瓶中加入蓖麻油酸、阻聚劑,所使用的阻聚劑是蓖麻油酸總量的0.1%~0.3%wt,反應(yīng)開始前整個(gè)裝置抽排氮?dú)?~5次,然后在氮?dú)夥諊拢瑢⒎磻?yīng)溫度控制在160~180℃,反應(yīng)2~3h,使預(yù)聚階段產(chǎn)生的水分從冷卻系統(tǒng)排出;(2)蓖麻油酸縮聚階段:待預(yù)聚階段反應(yīng)完成之后,在氮?dú)夥諊聦Ⅲw系溫度降低到80℃以下,加入催化劑,所使用的催化劑是蓖麻油酸總量的0.05~0.1%wt,然后開啟真空泵將體系壓力降低到100~300pa,反應(yīng)溫度升高到200~220℃,反應(yīng)6~8h,反應(yīng)結(jié)束后,將體系溫度降低到80℃以下,取出產(chǎn)物,便得到了蓖麻油酸均聚物。所使用的阻聚劑為高效阻聚劑ZJ-701、吩噻嗪、高效阻聚劑ZJ-705中的一種。所使用的催化劑為鈦酸四丁酯、氯化亞錫中的一種。所述一種基于蓖麻油酸均聚的不遷移的橡膠用增塑劑的制備方法,其特征在于:把各原料按質(zhì)量份數(shù)如下進(jìn)行混料:天然橡膠100份,炭黑40-50份,氧化鋅3-5份,硬脂酸2-4份,防老劑1-3份,蓖麻油酸均聚物3-12份,促進(jìn)劑0.5-1.5份,硫黃1-3份;混煉工藝:在開煉機(jī)上的整個(gè)煉膠時(shí)間控制在15min之內(nèi),為了縮短混煉時(shí)間,并且為了使小料和炭黑能夠均勻的分散,先將氧化鋅、硬脂酸和防老劑同時(shí)加入進(jìn)行混煉,然后加入蓖麻油酸均聚物和炭黑,在蓖麻油酸均聚物和炭黑分散均勻時(shí)加入硫磺,最后加入促進(jìn)劑,混煉完成一天之后再進(jìn)行硫化,硫化溫度選定在145℃,硫化時(shí)間設(shè)為25min。所制得的蓖麻油酸均聚物的數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量在3000~5000,分子量分布在2.00~2.60,結(jié)構(gòu)式為:具體合成反應(yīng)方程式如下所示:本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果:1所使用的原料為蓖麻油酸,原料易得、價(jià)格低廉,蓖麻油酸為生物基單體,所得蓖麻油酸均聚物符合生物基環(huán)保型增塑劑的要求,制備方法簡(jiǎn)單。2所得到的蓖麻油酸均聚物比一般的常用小分子增塑劑分子量大,而且分子鏈結(jié)構(gòu)與橡膠分子鏈結(jié)構(gòu)相似,與橡膠有很好的相容性,因此具有很好的不遷移性,在極性橡膠以及非極性橡膠中都能得到應(yīng)用。在用這種增塑劑對(duì)天然膠進(jìn)行增塑的實(shí)驗(yàn)中,隨著增塑劑用量的增加,拉伸強(qiáng)度從25Mpa下降到23Mpa,拉伸強(qiáng)度略有下降,但是斷裂伸長(zhǎng)率從430%增加到500%,顯著改善了其斷裂伸長(zhǎng)率,硬度由原來的61A下降到56A,略有下降,磨耗體積由0.232cm3/1.61Km下降到0.194cm3/1.61Km,能夠看出所得到的增塑劑能夠很好的改善天然膠的一些力學(xué)性能。附圖說明圖1蓖麻油酸均聚物的GPC譜圖圖2蓖麻油酸以及蓖麻油酸均聚物的紅外譜圖圖...