一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于煉膠技術領域，具體涉及一種加工安全性能高的混煉膠及其工藝。
【背景技術】
[0002] 在現代軍事工業、航空航天工業、汽車船舶等運輸工業、石化工業，以及人工臟器 與醫療器械等醫療衛生行業需要一種兼具硅橡膠優良的高低溫特性和氟橡膠耐高溫、耐化 學腐蝕、耐油性能的新型材料。含氟硅聚合物是一種在有機硅材料以及有機氟材料的基礎 上發展起來的新興材料，其主鏈為含硅結構而側鏈為含氟結構，這使得含氟硅聚合物成為 現代工業必不可少的特種材料。
[0003] 提高含氟硅聚合物的力學性能等成為含氟硅聚合物研究領域的熱點問題之一。現 有技術公開了多種方法提高含氟硅聚合物的力學性能，改善含氟硅聚合物的回彈等性能。 因此，需要提供一種含氟硅聚合物，它具有較高的平均分子量、適中的分子量分布，同時又 具有較高的透明性。還需要提供一種由該含氟硅聚合物制得的混煉膠，該混煉膠具有優良 的力學性能。
[0004] 抗濕滑力和抗濕滑力的改進是目前輪胎工業中的重要目標。丁基橡膠和/或鹵化 丁基橡膠的引入已知可以改進輪胎胎面的抗濕滑力但一般具有差的耐磨性，導致輪胎有無 法接受的壽命。
[0005] 丁基橡膠是異烯烴和作為共聚用單體的一種或多種多烯烴的共聚物。丁基橡膠通 常是通過使用氯代甲烷作為介質和催化劑作為聚合引發劑在淤漿方法中制備的。另外，丁 基橡膠聚合物不溶于氯代甲烷中和作為微粒從溶液中沉淀出來。然而，更高的不飽和度將 是與在輪胎中存在的其它高度不飽和的二烯烴橡膠進行更高效交聯所需要的，因此改進了 耐磨性和克服了壽命問題。
[0006] 在目前流行的白炭黑配方中通常會加入硅烷偶聯劑，它可將其親水性白炭黑表面 轉變成親有機表面，既可避免體系中白炭黑粒子集結及聚合物急劇稠化，還可提高有機聚 合物對補強填料的潤濕性。通過碳鍵連接，硅烷還可使補強填料與聚合物實現牢固鍵合，達 到改善白炭黑材料的分散，提高膠料的綜合物理性能的目的。但烷偶聯劑的加入，使得白炭 黑材料表面的化學活性降低，被束縛的一部分硫化促進劑被釋放出來，另外同時硅烷偶聯 劑中也含有硫元素，在硫化過程中也會被釋放出，這兩方面原因加快了硫化速率，從而導致 膠料易發生早期硫化，影響膠料的加工工藝穩定性和加工安全性，從而對半成品質量造成 不良影響。
[0007]
【發明內容】
： 本發明的目的在于提供一種具有優異的力學性能、耐磨性、回彈性能、耐高溫性能的混 煉膠及其新的煉膠工藝，該煉膠工藝創新性的把部分份數的硫磺放在母煉膠中加入，用以 達到延長焦燒時間，提高膠料加工安全性的目的。本發明的機理如下 ： 硅烷偶聯劑的分子結構中既含有機基團，又含無機結構，是一種雜化結構。這種特殊組 分和分子結構使它兼具有機物特性和無機物功能，它能與無機填料白炭黑表面的羥基發 生硅烷化反應形成化學鍵，表面被有機物包覆，使表面由親水性變為疏水性，既避免了填料 粒子的相互聚集，又提高了其分散性，從而提升膠料綜合物理性能。硅烷偶聯劑中含有硫元 素，它在膠料硫化過程中會釋放出從而加劇焦燒傾向。本專利通過在母煉膠高溫混煉過程 中加入少量的硫磺粉，使其硫磺粉中的S8分子與硅烷偶聯劑中的硫元素結合，用以延緩硅 烷偶聯劑中硫元素中的釋放，從而達到遲延焦燒時間的目的。
[0008] -種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的混煉膠按照重量百分 比組成如下： 天然橡膠10-30%、氯丁橡膠5-10%、聚異戊二烯5-10%、聚丁二烯4-6%、白炭黑5-15%、硅 燒偶聯劑8-12%、甲基乙烯基娃橡|父10-20%、甲基乙烯基環四硅氧烷3-4%、催化劑1 -2%、_. 甲基羥基硅油1-3%、二苯基硅二醇8-10%、熱穩定劑2-3%、表面改性劑2-3%、氧化鋅5-8%、硬 脂酸1-2%、硫磺2-6%、促進劑1-2%、其他助劑1-3%。
[0009] -種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠的煉膠工藝包括以下步驟： (1) 制凝膠：將聚異戊二烯、聚丁二烯、二甲基羥基硅油、二苯基硅二醇加到60°C的高 壓釜中.然后將混合物在氮氣氛下，于60°C攪拌2小時，然后加熱至150°C，在該溫度下攪 拌45分鐘，使凝膠顆粒的溶脹指數為5,粒徑為60mn，冷卻； (2) 制混膠：在釜式反應器中加入一定量的甲基乙烯基硅橡膠，通入氮氣加熱抽真空脫 水2小時，降溫加入甲基乙烯基環四硅氧烷、催化劑，升溫150°C開始反應，待粘度增加變 漿糊狀時，降低攪拌速度一直到停止攪拌，隨聚合物分子鏈自由的增長，反應在2小時內結 束，平衡2小時后出膠； (3) -段混煉：在F305密煉機中加上述制得的混膠壓上頂栓30s，提砣，加天然橡膠、氯 丁橡膠、白炭黑、硅烷偶聯劑壓上頂栓50s，提砣，壓栓35s，提砣，壓上頂栓30s，155°C排膠， 膠料由雙螺桿擠出壓片機壓片、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛； (4) 二段混煉：在F305密煉機中加一段混煉母膠、凝膠、熱穩定劑、表面改性劑、氧化 鋅、硬脂酸、硫磺在混煉壓上頂栓35s，提砣，壓上頂栓30s，提砣，壓栓30s，155°C排膠，膠 料由擠出機壓片、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛； (5) 終煉膠混煉：在F305密煉機中加二段混煉母膠、硫磺、促進劑、其他助劑壓上頂栓 35s，提砣，壓上頂栓30s，提砣，壓上頂栓25s，KKTC排膠，膠料由雙螺桿擠出壓片機壓片、 在開煉機上左右切刀各3次、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛。
[0010] 上述的催化劑選自氯化二乙基鋁、氯化乙基鋁、四氯化鈦、四氯化錫、三氟化碉、三 氯化硼或甲基鋁氧烷中一種或多種。
[0011] 上述的熱穩定劑選自氧化鐵、氧化鎂、氧化鈰、氧化鉛中的一種或多種。
[0012] 上述的表面改性劑選自六甲基二硅氮烷或八甲基環四硅氧烷。 上述的其他組分為防老劑、白炭黑分散劑、操作油。
[0013] 上述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠的煉膠工藝制得的混煉膠，其拉伸強 度為8-13MPa，斷裂伸長率為300-500%，撕裂強度為25-45kN/m。
[0014] 在理論基礎的指導下，在母煉膠中加入不同份數的硫磺用以驗證硫磺份數最佳用 量，在母煉膠中加入不同份數的硫磺影響表如下：
【主權項】
1. 一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的混煉膠按照重量百分比 組成如下： 天然橡膠10-30%、氯丁橡膠5-10%、聚異戊二烯5-10%、聚丁二烯4-6%、白炭黑5-15%、硅 燒偶聯劑8-12%、甲基乙烯基娃橡|父10-20%、甲基乙烯基環四硅氧烷3-4%、催化劑1 -2%、_. 甲基羥基硅油1-3%、二苯基硅二醇8-10%、熱穩定劑2-3%、表面改性劑2-3%、氧化鋅5-8%、硬 脂酸1-2%、硫磺2-6%、促進劑1-2%、其他助劑1-3%。
2. -種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠的煉膠工藝包括以下步驟： (1) 制凝膠：將聚異戊二烯、聚丁二烯、二甲基羥基硅油、二苯基硅二醇加到60°C的高 壓釜中.然后將混合物在氮氣氛下，于60°C攪拌2小時，然后加熱至150°C，在該溫度下攪 拌45分鐘，使凝膠顆粒的溶脹指數為5,粒徑為60mn，冷卻； (2) 制混膠：在釜式反應器中加入一定量的甲基乙烯基硅橡膠，通入氮氣加熱抽真空脫 水2小時，降溫加入甲基乙烯基環四硅氧烷、催化劑，升溫150°C開始反應，待粘度增加變 漿糊狀時，降低攪拌速度一直到停止攪拌，隨聚合物分子鏈自由的增長，反應在2小時內結 束，平衡2小時后出膠； (3) -段混煉：在F305密煉機中加上述制得的混膠壓上頂栓30s，提砣，加天然橡膠、氯 丁橡膠、白炭黑、硅烷偶聯劑壓上頂栓50s，提砣，壓栓35s，提砣，壓上頂栓30s，155°C排膠， 膠料由雙螺桿擠出壓片機壓片、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛； (4) 二段混煉：在F305密煉機中加一段混煉母膠、凝膠、熱穩定劑、表面改性劑、氧化 鋅、硬脂酸、硫磺在混煉壓上頂栓35s，提砣，壓上頂栓30s，提砣，壓栓30s，155°C排膠，膠 料由擠出機壓片、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛； (5) 終煉膠混煉：在F305密煉機中加二段混煉母膠、硫磺、促進劑、其他助劑壓上頂栓 35s，提砣，壓上頂栓30s，提砣，壓上頂栓25s，KKTC排膠，膠料由雙螺桿擠出壓片機壓片、 在開煉機上左右切刀各3次、經隔離劑池后，經風機冷卻系統冷卻、建垛。
3. 根據權利要求1所述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的 催化劑選自氯化二乙基鋁、氯化乙基鋁、四氯化鈦、四氯化錫、三氟化碉、三氯化硼或甲基鋁 氧烷中一種或多種。
4. 根據權利要求1所述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的 熱穩定劑選自氧化鐵、氧化鎂、氧化鈰、氧化鉛中的一種或多種。
5. 根據權利要求1所述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的 表面改性劑選自六甲基二硅氮烷或八甲基環四硅氧烷。
6. 根據權利要求1所述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的 其他組分為防老劑、白炭黑分散劑、操作油。
7. 根據權利要求2所述的一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠的煉膠工藝制得的混 煉膠，其拉伸強度為8-13MPa，斷裂伸長率為300-500%，撕裂強度為25-45kN/m。
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫回彈性強的高安全混煉膠，其特征在于，所述的混煉膠按照重量百分比組成如下：天然橡膠10-30%、氯丁橡膠5-10%、聚異戊二烯5-10%、聚丁二烯4-6%、白炭黑5-15%、硅烷偶聯劑8-12%、甲基乙烯基硅橡膠10-20%、甲基乙烯基環四硅氧烷3-4%、催化劑1-2%、二甲基羥基硅油1-3%、二苯基硅二醇8-10%、熱穩定劑2-3%、表面改性劑2-3%、氧化鋅5-8%、硬脂酸1-2%、硫磺2-6%、促進劑1-2%、其他助劑1-3%。本發明改進了耐磨性和克服了壽命問題，丁基橡膠的引入已知可以改進混煉膠的抗濕滑力，得到的混煉膠具有優異的力學性能、回彈性能、耐高溫性能，本發明通過創新煉膠工藝，改變加料順序，把部分份數的硫磺放在母煉膠中加入延長膠料焦燒時間，保證膠料加工安全性能。
【IPC分類】C08K13-02, C08L83-06, C08K3-06, C08K5-09, C08L47-00, B29B7-00, C08L23-22, C08L7-00, C08K3-22, C08L11-00, C08K3-36, C08K5-548, C08L83-07
【公開號】CN104629101
【申請號】CN201310545171
【發明人】修相鵬
【申請人】青島博研達工業技術研究所(普通合伙)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月7日