CN102134325A - 一种腈类弹性体的硫化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种腈类弹性体的硫化方法。其特征是：一次性投入100质量份腈类橡胶树脂和5~55质量份硫化交联剂，于20℃~50℃下混炼得复合胶料；将复合胶料送入130~200℃的反应设备进行硫化反应，5min~60min后出料、冷却得腈类弹性体。硫化交联剂是指酒石酸、苹果酸或乳酸，或是上述两种或三种羟基羧酸的任意比例混合而成的混合羟基羧酸。腈类橡胶树脂是指丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂、粉末丁腈橡胶树脂、羧基丁腈橡胶树脂或液体羧基丁腈橡胶树脂，或是上述两种或三种腈类橡胶树脂的任意比例混合而成的混合腈类橡胶树脂。本发明硫化方法，具有硫化体系简单、交联剂无毒，符合低碳、绿色化工发展的要求，应用前景广阔。

Description

一种腈类弹性体的硫化方法
技术领域
本发明涉及一种弹性体的硫化方法，特别是涉及一种腈类弹性体的硫化方法。
背景技术
硫化是橡胶大分子架桥交联的统称，是弹性体具有优异使用性能的前提。经硫化后，橡胶的线型大分子链会交联成三维空间网状结构，不会受应力而产生链滑移，硫化橡胶因而才具有良好的粘弹性。按三维空间网状结构的主体交联键的性质，可将硫化橡胶大致分为：共价交联弹性体、配位键交联弹性体、离子键交联弹性体、范德华力交联弹性体和氢键交联弹性体五种。其中，共价交联弹性体的综合力学性能最优，应用范围也最广。
迄今，已知有两种硫化技术可以获取共价交联弹性体：（1）含硫磺硫化体系，由硫化剂（主要是硫磺或有机硫化物）、活化剂（一般用氧化锌）、促进剂（包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、硫脲类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、胍类和黄原酸盐类等）三部分组成；（2）含过氧化物硫化体系，由过氧化物（如，过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基和过氧化苯甲酸叔丁酯等）和助硫化剂（如，三烯丙基异氰脲酸脂、三烯丙基氰脲酸脂、N,N’-间亚苯基-双马来酰亚胺等）两部分组成。含硫磺硫化技术，适用于硫化不饱和橡胶，可使橡胶获得碳-单硫-碳键和碳-多硫-碳键交联的网状结构，进而使硫化橡胶拥有良好的粘弹性，但是，该技术配方复杂、毒害有机物用量大，存在着严重污染环境的问题。含过氧化物硫化技术，配方较简单，对饱和或不饱和橡胶都适用，可赋予橡胶碳-碳键交联的网状结构，进而使硫化橡胶拥有较高的模量和耐热性，但是，该技术硫化的橡胶粘弹性不好，且过氧化物一般都有毒。随着人类生态环境的日趋恶化，低碳、绿色化工已是时代的主流，研发经济、无毒的硫化新技术便成为橡胶行业的当务之急。
共价交联腈类橡胶，包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、粉末丁腈橡胶、羧基丁腈橡胶和液体羧基丁腈橡胶等，被证明具有优异的耐油、耐苯、耐热性能和良好的力学性能，已在石油化工、航空航天、汽车、电线电缆、印刷和纺织等领域获得重要而广泛的应用。迄今，获取共价交联腈类橡胶的硫化技术，仅涉及前述的含硫磺硫化体系和含过氧化物硫化体系。而关于经济、无毒硫化腈类弹性体的技术仍极为稀缺。
发明内容
本发明目的是提供一种经济、无毒腈类弹性体的硫化方法，以满足橡胶绿色硫化的行业需求。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：
a）往加工设备一次性投入100重量份腈类橡胶树脂和5~55重量份硫化交联剂，于20℃~50℃下混炼均匀，得复合胶料；
b）将复合胶料送入温度为130~200℃的反应设备，使复合胶料发生硫化反应，5min~60min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。
本发明所述的腈类橡胶树脂是指丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂、粉末丁腈橡胶树脂、羧基丁腈橡胶树脂或液体羧基丁腈橡胶树脂，或是上述两种或三种腈类橡胶树脂的任意比例混合而成的混合腈类橡胶树脂。
本发明所述的硫化交联剂是指酒石酸、苹果酸或乳酸之一的羟基羧酸硫化交联剂，或是上述两种或三种羟基羧酸的任意比例混合而成的混合羟基羧酸硫化交联剂。
本发明所述的加工设备是指密炼机或开炼机。
本发明所述的反应设备是指硫化机。
本发明所述的一种硫化腈类弹性体的方法，硫化体系仅由交联剂组成，并且所述交联剂为羟基羧酸，具有硫化体系简单、交联剂无毒等特征，符合低碳、绿色化工发展要求，具有光明的应用前景。
附图说明
图1是采用本发明硫化方法，在180℃下NBR/酒石酸复合胶料的典型硫化曲线图。
图中：硫化温度180℃，NBR树脂100phr，酒石酸15phr。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明作更详细说明或描述，而不是对本发明进行限制。
实施例1
往开炼机一次性投入100公斤丁腈橡胶树脂和55公斤酒石酸，于45℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为180℃的平板硫化机进行硫化，60 min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。按国标测试得硫化特性参数：正硫化时间t90＝20.83min，最小扭矩ML＝0.82dN·m，最大扭矩MH＝9.60 dN·m，扭矩增值△M＝8.78 dN·m。
实施例2
往密炼机一次性投入100公斤丁腈橡胶树脂和45公斤苹果酸，于20℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为200℃的平板硫化机进行硫化，30min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。按国标测试得硫化特性参数：正硫化时间t90＝6.32min，最小扭矩ML＝0.74dN·m，最大扭矩MH＝9.32 dN·m，扭矩增值△M＝8.58 dN·m。
实施例3
往密炼机一次性投入100公斤丁腈橡胶树脂和25公斤由重量份比为4：1的酒石酸和苹果酸混合而成的混合羟基羧酸，于35℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为135℃的平板硫化机进行硫化，60min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。按国标测试得硫化特性参数：正硫化时间t90＝44.21min，最小扭矩ML＝0.77dN·m，最大扭矩MH＝8.68 dN·m，扭矩增值△M＝7.91 dN·m。
实施例4
往开炼机一次性投入100公斤由重量份比为2：3丁腈橡胶树脂和氢化丁腈橡胶树脂混合而成的混合腈类橡胶树脂，15公斤酒石酸，于40℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为150℃的平板硫化机进行硫化，30 min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。按国标测试得硫化特性参数：正硫化时间t90＝16.31min，最小扭矩ML＝0.89dN·m，最大扭矩MH＝8.32 dN·m，扭矩增值△M＝7.43 dN·m。
实施例5
往密炼机一次性投入100公斤由重量份比为8：1：1丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂和粉末丁腈橡胶树脂混合而成的混合腈类橡胶树脂，5公斤由质量比为3：2：1的酒石酸、苹果酸和乳酸混合而成的混合羟基羧酸，于25℃下混炼均匀，得复合胶料；再将复合胶料快速送入温度为165℃的平板硫化机进行硫化，45 min后出料，冷却，得已硫化腈类弹性体。按国标测试得硫化特性参数：正硫化时间t90＝14.03min，最小扭矩ML＝0.70dN·m，最大扭矩MH＝7.34 dN·m，扭矩增值△M＝6.64 dN·m。

Claims (5)

1.一种腈类弹性体的硫化方法，其特征是：
a）将腈类橡胶树脂和硫化交联剂混炼得复合胶料；
b）将复合胶料送入反应设备进行硫化反应，出料、冷却后得硫化的腈类弹性体。
2.根据权利要求1所述的一种腈类弹性体的硫化方法，其特征是腈类橡胶树脂与硫化交联剂重量份比为100︰5~55，所述的混炼温度为20℃~50℃。
3.根据权利要求1所述的腈类弹性体的硫化方法，其特征是硫化反应温度为130~200℃，硫化反应时间为5min~60min。
4.根据权利要求1所述的一种腈类弹性体的硫化方法，其特征是所述的的腈类橡胶树脂是指丁腈橡胶树脂、氢化丁腈橡胶树脂、粉末丁腈橡胶树脂、羧基丁腈橡胶树脂或液体羧基丁腈橡胶树脂，或是上述两种或三种腈类橡胶树脂的任意比例混合而成的混合腈类橡胶树脂。
5.根据权利要求1所述的一种腈类弹性体的硫化方法，其特征是所述的硫化交联剂是指酒石酸、苹果酸或乳酸之一的羟基羧酸硫化交联剂，或是上述两种或三种羟基羧酸的任意比例混合而成的混合羟基羧酸硫化交联剂。
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