本發(fā)明涉及材料合成領(lǐng)域，尤其涉及高性能橡膠制品的制備方法。

背景技術(shù)：

硫磺作為天然橡膠和二烯烴類合成橡膠的硫化劑，但一般硫磺粉在膠料中很難分散均勻。其是與一些補強填料并用時更易出現(xiàn)硫磺遷移，導(dǎo)致橡膠加工過程中易出現(xiàn)制品噴霜或有麻點(凝集物)等問題。為解決這一問題，廣大相關(guān)工作者做了大量的努力，如：制備不溶性硫磺(減少硫磺在橡膠母膠中溶解、析出、團聚問題)、制備硫磺母煉膠(減小硫磺間的團聚)等，東洋化學(xué)公司制造了一種稱之為多硫化物的樹脂狀硫黃，防止淺色硫化膠表面出現(xiàn)褐色硫磺斑點，減少制品缺陷。但是這些方法僅適用于某些特定的產(chǎn)品或者膠種，不能夠徹底解決橡膠加工過程中硫磺分散不均勻的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中橡膠加工過程中硫磺在橡膠母膠中溶解、析出、團聚的問題，提供一種硫磺在橡膠母膠中均勻分散的高性能橡膠。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種高性能橡膠的制備方法，其包括如下步驟：

1.1制備硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料；

1.2將上述復(fù)合材料橡膠混煉環(huán)節(jié)加入到生膠中；

1.3硫化成型得到所述高性能橡膠制品。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟1.1硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料的制備方法為：

2.1將硫磺放置于可加熱的真空混合機中；

2.2再將橡膠補強材料放置于真空混合機中；

2.3設(shè)備抽真空后，開啟加熱裝置及攪拌裝置，在加熱溫度下，硫磺受熱氣化，硫磺蒸汽均勻分布在橡膠補強材料表面，冷卻后形成硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述加熱溫度為硫磺相圖中對應(yīng)平衡蒸汽壓力下的氣化溫度，如在0.1Pa下，硫磺升華溫度約為80℃。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，硫磺和橡膠補強材料的質(zhì)量比為1:1-50。所述2.3中抽真空為-1Mpa～-0.1Mpa。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟1.1硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料的制備方法為：

3.1將硫磺前驅(qū)體與橡膠補強材料混合均勻；

3.2將混合均勻的物料送入反應(yīng)設(shè)備中，硫磺前驅(qū)體在一定溫度條件下分解出活潑硫原子，均勻分布在橡膠主要補強材料表面，得到硫磺均勻包覆橡膠補強復(fù)合材料。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述硫磺前驅(qū)體為CS₂、H₂S、苯硫醇、硫酚、二甲基亞砜等中的一種或幾種。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述一定溫度條件為160℃-500℃。進(jìn)一步地，優(yōu)選一定溫度條件為180℃-260℃。

本發(fā)明一優(yōu)選技術(shù)方案，所述橡膠補強材料為炭黑、白炭黑、碳納米管、石墨烯、短纖維、氧化鋅中的一種或幾種。

所述橡膠補強材料選自炭黑、白炭黑、碳納米管、石墨烯、短纖維、氧化鋅中的一種或幾種。

本發(fā)明提供的一種高性能橡膠制備方法技術(shù)方案，包括以下步驟：

(1)制備硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料：將硫磺原料與橡膠補強材料混合均勻，將混合均勻的物料進(jìn)行加熱，最后得到硫磺均勻包覆橡膠補強復(fù)合材料；

(2)將上述硫磺均勻包覆的補強復(fù)合材料在橡膠混煉環(huán)節(jié)加入到生膠中混煉，得到母煉膠；

(3)將步驟(2)得到的母煉膠進(jìn)行硫化成型得到高性能橡膠制品。

所述硫磺原料選自硫磺、硫磺前驅(qū)體，所述硫磺前驅(qū)體為CS₂、H₂S、苯硫醇、硫酚、二甲基亞砜等中的一種或幾種。

當(dāng)所述硫磺原料為硫磺時，步驟(1)中，在進(jìn)行硫磺原料、橡膠補強材料攪拌前，先抽真空。硫磺受熱氣化，硫磺蒸汽均勻分布在橡膠補強材料表面，得到硫磺均勻包覆橡膠補強復(fù)合材料。

當(dāng)所述硫磺原料為硫磺前驅(qū)體時，硫磺與橡膠補強材料混合均勻；將混合均勻的物料進(jìn)行加熱，在一定溫度下，硫磺前驅(qū)體分解出活潑硫原子，均勻分布在橡膠主要補強材料表面，得到硫磺均勻包覆橡膠補強復(fù)合材料。

本發(fā)明要求保護(hù)一種高性能橡膠的制備方法。以物理或化學(xué)方法將硫磺均勻沉積到橡膠主要補強材料上，形成硫磺包覆的補強復(fù)合材料；該復(fù)合材料直接在橡膠混煉環(huán)節(jié)加入，硫磺借助補強材料在橡膠母膠中實現(xiàn)納米級分散，有效避免因硫磺分散不均勻造成的橡膠制品噴霜與局部過硫等質(zhì)量問題。本發(fā)明提供了硫磺均勻包覆在橡膠主要補強材料表面的補強復(fù)合材料，該補強復(fù)合材料中有部分硫磺與橡膠主要補強材料之間以化學(xué)鍵形式結(jié)合，可以避免在橡膠加工過程中硫磺在橡膠母膠中溶解、析出、團聚的問題。同時硫磺包覆于橡膠主要補強材料表面，增大硫磺與橡膠母膠的接觸面積、抑制硫磺遷移、減小硫磺間的團聚作用，可實現(xiàn)硫磺在橡膠母膠中均勻分散。

本發(fā)明實現(xiàn)了硫磺在橡膠中均勻分散的目的，解決了由于硫磺分散不均勻?qū)е碌南鹉z制品所出現(xiàn)的噴霜、有麻點等問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點是：1)本發(fā)明首次提出，將硫磺包覆在橡膠主要補強材料表面，然后應(yīng)用于橡膠領(lǐng)域；2)產(chǎn)品可達(dá)到硫磺在橡膠中均勻分散的目的。

附圖說明

圖1為硫磺相圖。

圖2為實施例1所制備的材料的TEM照片。

圖3為實施例1所得樣品制備的硫化膠(A圖)與直接使用硫磺所制備的硫化膠(B圖)截面對比照片。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。

實施例1

1.按質(zhì)量比m硫磺：m碳納米管＝1:2稱取10g硫磺與20g碳納米管；

2.將硫磺與碳納米管分別加入到真空混合機中；

3.將設(shè)備抽真空至設(shè)備內(nèi)壓力為0.1Pa，利用微波、紅外、電加熱等加熱方式將設(shè)備加熱至80℃，同時開啟攪拌設(shè)備，加熱15min后，停止加熱，繼續(xù)攪拌直至材料冷卻至室溫，得到所述補強復(fù)合材料；

4.復(fù)合材料橡膠混煉環(huán)節(jié)加入到生膠中混煉，得到母煉膠；

5.母煉膠硫化后得到高性能橡膠制品。

圖2是補強復(fù)合材料的TEM照片，由圖2可以看出硫磺均勻分布在碳納米管的表面。按天然橡膠基礎(chǔ)配方的配比將硫磺與該材料在橡膠混煉過程中分別加入到混煉膠中，硫化后將其截面在顯微鏡下進(jìn)行分析，如圖3圖所示。圖3左側(cè)圖片是添加硫磺的硫化膠截面照片，右側(cè)圖片是添加本發(fā)明材料的硫化膠截面照片，兩者對比可以發(fā)現(xiàn)，直接使用硫磺的硫化膠截面中有大量小顆粒的硫磺團聚體，添加本發(fā)明材料的硫化膠截面中并未出現(xiàn)硫磺團聚體，說明硫磺均勻的分散在硫化膠中。

實施例2

1.按質(zhì)量比m硫磺：m碳納米管＝1:2稱取10g硫磺與20g碳納米管；

2.將硫磺制備成靶向材料，放入真空混合機的激光濺射區(qū)；將碳納米管加入到真空混合機中；

3.將設(shè)備抽真空至其真空度為-0.1Mpa，利用激光將硫磺氣化，同時開啟攪拌設(shè)備，氣化后的硫化吸附于碳納米管表面，停止加熱，繼續(xù)攪拌直至材料冷卻至室溫，硫磺均勻吸附于碳納米管表面。

4.復(fù)合材料橡膠混煉環(huán)節(jié)加入到生膠中混煉，得到母煉膠；

5.母煉膠硫化后得到高性能橡膠制品。

實施例3

1.按質(zhì)量比m二甲基亞砜：m碳納米管＝5:4稱取25g二甲基亞砜與20g碳納米管；

2.將碳納米管與二甲基亞砜混合均勻，得到碳納米管/二甲基亞砜漿料；

3.將氣氛網(wǎng)帶爐升溫至220℃，將碳納米管/二甲基亞砜漿料輸送至其中，反應(yīng)30min得到目標(biāo)產(chǎn)品。

4.復(fù)合材料橡膠混煉環(huán)節(jié)加入到生膠中混煉，得到母煉膠；

5.母煉膠硫化后得到高性能橡膠制品。

上述實例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。