CN106883475A - 一种橡胶生产方法和橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种橡胶生产方法和橡胶，该方法包括：将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；将硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶，交联，得到橡胶。该方法预先制备硫磺预分散母胶和促进剂预分散母胶，采用的操作油、石蜡和硬脂酸能够提高硫磺或促进剂在天然胶内部的分散性；由于硫磺和促进剂已提前分散，再加入母炼胶后，它们的分散性得到提高，能有效提高橡胶的均匀性；该方法解决了粉尘飞扬问题，拥有较好的加工工艺性；由于硫磺或分散剂的分散性提高，使得终炼胶交联网络分布均匀，从而提高了橡胶的质量稳定性。

Description

一种橡胶生产方法和橡胶
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种橡胶生产方法和橡胶。
背景技术
橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。可见，橡胶行业的产品种类繁多，后向产业十分广阔。
橡胶制品的工艺过程包括：塑炼、混炼、压出、成型等工序。其中，混炼是为了适应各种不同的使用条件、获得各种不同的性能，也为了提高橡胶制品的性能和降低成本必须在生胶原料中加入不同的配合剂。现有技术中，将硫磺、促进剂和天然胶混炼，采用的硫磺和促进剂的外观均为粉末状，使用时容易造成粉尘飞扬，造成环境污染以及工作人员的身体伤害；且制得的橡胶的均匀性也较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种橡胶生产方法和橡胶，该方法有效解决混炼的粉尘飞扬，且提高橡胶的均匀性。
本发明提供了一种橡胶生产方法，包括以下步骤：
将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将所述预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；
将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶；
将所述终炼胶交联，得到橡胶。
优选地，硫磺预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和硫磺的质量比为100：0～21：9～21：6～18：200～600；
促进剂预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和促进剂的质量比为100：0～21：9～21：6～18：200～600。
优选地，硫磺预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和硫磺的质量比为100：0～18：12～18：9～15：213～568；
促进剂预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和促进剂的质量比为100：0～18：12～18：9～15：213～568。
优选地，所述预分散材料和硫磺混炼具体包括：
将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和硫磺混炼1～15min，得到硫磺预分散母胶；
所述预分散材料和促进剂混炼具体包括：
将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和促进剂混炼1～15min，得到促进剂预分散母胶。
优选地，所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼的温度为90℃～120℃，时间为1～15min。
优选地，所述交联的温度为120℃～210℃，时间为2～60min。
优选地，所述母炼胶包括溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然胶、补强填充剂和填充油中的一种或多种。
优选地，所述操作油包括芳烃油、石蜡油和环烷油中的一种或多种。
优选地，所述促进剂包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、一硫化四甲基秋兰姆、二苯胍、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺、N,N-二环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺和六亚甲基四胺中的一种或多种。
本发明提供了一种橡胶，由上述技术方案所述的橡胶生产方法制得。
本发明提供了一种橡胶生产方法，包括以下步骤：将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将所述预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶，然后交联，得到橡胶。本发明提供的方法预先制备硫磺预分散母胶和促进剂预分散母胶，制备过程中，采用的操作油、石蜡和硬脂酸能够提高硫磺或促进剂在天然胶内部的分散性；由于硫磺预分散母胶中硫磺和促进剂预分散母胶中促进剂已提前分散，再加入母炼胶后，它们的分散性得到提高，能有效提高橡胶的均匀性。另外，该方法解决了粉尘飞扬问题，拥有较好的加工工艺性；在保证橡胶相同均匀性下也能有效提高混炼效率；由于硫磺或分散剂的分散性提高，使得终炼胶交联网络分布均匀，从而提高了橡胶的质量稳定性。实验结果表明：橡胶的MH-ML CP值为1.498～1.689；橡胶性能：300％定伸10.9～11.5MPa、拉伸强度18.2～19.4MPa、硬度63～64、门尼焦烧时间(125℃)t3 25:50、T90(150℃)13:52。
具体实施方式
本发明提供了一种橡胶生产方法，包括以下步骤：
将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将所述预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；
将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶；
将所述终炼胶交联，得到橡胶。
本发明预先制备硫磺预分散母胶和促进剂预分散母胶，由于操作油、石蜡和硬脂酸的存在，使得硫磺或促进剂在天然胶中分散性提高；由于硫磺或促进剂已提前分散好，再加入母炼胶后，它们的分散性得到提高，能有效提高橡胶的均匀性。另外，该方法解决了粉尘飞扬问题，拥有较好的加工工艺性；在保证橡胶相同均匀性下也能有效提高混炼效率；由于硫磺或分散剂的分散性提高，使得终炼胶交联网络分布均匀，从而提高了橡胶的质量稳定性。
本发明将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶，所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸。
在本发明中，所述预分散材料包括天然胶。本发明对所述天然胶的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的天然胶即可。在本发明的具体实施例中，所述天然胶购买于越南公司。在本发明中，所述天然胶优选经过塑炼再去和其它组分制备预分散母胶；所述塑炼的温度优选为120℃～180℃；所述塑炼的时间优选为3～10min，更优选为4～5min。
在本发明中，所述预分散材料包括操作油；所述操作油优选包括芳烃油、石蜡油和环烷油中的一种或多种。本发明对所述操作油的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于橡胶制备的操作油即可，如可以采用其市售商品。在本发明的具体实施例中，所述操作油购买于中海沥青股份有限公司。
在本发明中，所述预分散材料包括石蜡。本发明对石蜡的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的石蜡即可，如可以采用其市售商品。在本发明的具体实施例中，所述石蜡购买于百瑞美特殊材料苏州有限公司。
在本发明中，所述预分散材料包括硬脂酸。本发明对硬脂酸的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的硬脂酸即可，如可以采用其市售商品。在本发明的具体实施例中，所述硬脂酸购买于益海东莞油化工业有限公司。
在本发明中，所述操作油、石蜡和硬脂酸，能够有效提高硫磺或促进剂在天然胶内部的分散性，进而提高橡胶均匀性；同时拥有较好的加工工艺性。
本发明对所述硫磺没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的硫磺即可，如可以采用其市售商品。在本发明中，所述硫磺有利于增加硫化胶的弹性，提高硫化胶的表面粗糙度。在本发明中，所述硫磺包括充油硫磺和不充油硫磺。
在本发明中，硫磺预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和硫磺的质量比优选为100：0～21：9～21：6～18：200～600；更优选为100：0～18：12～18：9～15：213～568。
在本发明中，所述预分散材料和硫磺混炼优选具体包括：将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和硫磺混炼1～15min，得到硫磺预分散母胶；更优选具体包括：将预分散材料混炼15～30秒后再在50℃～90℃下和硫磺混炼1～10min，得到硫磺预分散母胶。本发明中，所述预分散材料和硫磺优选在本领域技术人员熟知的密炼机中进行混炼。
将所述预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶。
在本发明中，所述促进剂优选包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(NS)、一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)、二苯胍(DPG)、二硫化二苯并噻唑(DM)、N-环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺(CZ)、N,N-二环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺(DZ)和六亚甲基四胺(H)中的一种或多种。本发明对所述促进剂的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的促进剂即可，如可以采用其市售商品。在本发明的具体实施例中，所述促进剂具体为N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺或硫化四甲基秋兰姆。
在本发明中，所述预分散材料和促进剂混炼优选具体包括：将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和促进剂混炼1～15min，得到促进剂预分散母胶；更优选具体包括：将预分散材料混炼15～30秒后再在50℃～90℃下和促进剂混炼1～10min，得到促进剂预分散母胶。在本发明中，所述预分散材料和促进剂优选在本领域技术人员熟知的密炼机中进行混炼。
在本发明中，促进剂预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和促进剂的质量比优选为100：0～21：9～21：6～18：200～600；更优选为100：0～18：12～18：9～15：213～568。
将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶。
在本发明中，所述母炼胶优选包括溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然胶、补强填充剂和填充油中的一种或多种；更优选包括10～100份的溶聚丁苯橡胶、0～100份的顺丁橡胶、0～100份的天然胶、10～150份的补强填充剂和0～80份的填充油；更优选包括20～100份的溶聚丁苯橡胶、0～80份的顺丁橡胶、0～80份的天然胶、30～115份的补强填充剂和0～50份的填充油。在本发明中，所述溶聚丁苯橡胶包括2～60％的结合苯乙烯和5～80％的乙烯基，更优选的5～40％的结合苯乙烯和10～60％的乙烯基。在本发明中，所述补强填充剂优选包括0～45份的炭黑和20～90份的白炭黑；更优选包括0～35份的炭黑和30～80份的白炭黑。在本发明中，所述补强填充剂有利于增加橡胶制备的轮胎的抗磨性。本发明对顺丁橡胶、天然胶和填充油的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的顺丁橡胶、天然胶和填充油即可。在本发明中，所述填充油在橡胶制造过程中能够提高加工性能。
在本发明中，所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶的质量比优选为1～4：1～4：200～250，更优选为2～3：2～3：220～230。
在本发明中，所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼的温度优选为90℃～120℃，更优选为100℃～110℃；所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼的时间优选为1～15min，更优选为1～10min。
本发明将所述终炼胶交联，得到橡胶。本发明优选将终炼胶经开炼机或挤出机出片后交联。在本发明中，所述交联的温度优选为120℃～210℃，更优选为140℃～190℃；所述交联的时间优选为2～60min，更优选为5～40min。
本发明提供了一种橡胶，由上述技术方案所述的橡胶生产方法制得。
本发明采用本领域技术人员熟知的测试橡胶的均匀性、300％定伸、拉伸强度、硬度、门尼焦烧时间和T90方法对橡胶进行测试。测试结果表明：本发明提供的生产方法制得的橡胶均匀性较好，且在保证相同均匀性下能有效提高混炼效率；也保证了橡胶的质量稳定性。
以上各种胶料、母炼胶、预分散材料、促进剂所包括的材料均可选取效果相同或相似的材料，在此不一一限定。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的橡胶生产方法进行详细描述。
以下实施例中采用的原料均为市售商品，均为重量份数。
实施例1
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入331.33份的硫磺，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成硫磺预分散母胶；
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入总量为331.33份的促进剂NS，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成促进剂NS预分散母胶；
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入总量为331.33份的促进剂TMTM，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成促进剂TMTM预分散母胶；
向225.3份母炼胶中加入2.86份硫磺预分散母胶、2.86份促进剂NS预分散母胶和0.43份促进剂TMTM预分散母胶，在105℃下混炼3分钟，形成终炼胶；经开炼机出片在150℃下交联35分钟，形成橡胶；
其中母炼胶包括(以下均为质量份数)：
充油溶聚丁苯橡胶(SSBR2564)103份、复合天然橡胶25份、炭黑10份、高分散白炭黑60份、氧化锌2.5份、硬脂酸1份、石蜡1.5份、防老剂(4020)2.2份、固体硅烷9.6份、聚乙二醇4份、白炭黑分散剂1.5份、操作油5份。
将制得的橡胶进行均匀性测试和性能测试：
均匀性：一份终炼胶中随机取十个样进行硫变检测，得出MH-MLCP值为1.498。
性能：300％定伸10.9MPa、拉伸强度18.2MPa、硬度63度、门尼焦烧时间(125℃)t325:50、T90(150℃)13:52。
实施例2
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入331.33份的硫磺，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成硫磺预分散母胶；
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入总量为331.33份的促进剂NS，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成促进剂NS预分散母胶；
向230.3份母炼胶中加入2.57份硫磺预分散母胶和2.43份促进剂NS预分散母胶，在105℃下混炼3分钟，形成终炼胶；经开炼机出片在150℃下交联35分钟，形成橡胶；
其中母炼胶包括(以下均为质量份数)：
丁苯橡胶(SBR1712)116.88份、丁苯橡胶(SBR1502)15份、炭黑60份、高分散白炭黑20份、氧化锌1.7份、硬脂酸1份、石蜡1.5份、防老剂(4020)2.2份、炭黑分散剂1.5份、固体硅烷3.5份、操作油7份。
将制得的橡胶进行均匀性测试和性能测试：
均匀性：一份终炼胶中随机取十个样进行硫变检测，得出MH-ML CP值为1.562。
性能：300％定伸10.5MPa、拉伸强度20MPa、硬度67度、门尼焦烧时间(125℃)t317:47、T90(150℃)10:52。
实施例3
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入331.33份的硫磺，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成硫磺预分散母胶；
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入总量为331.33份的促进剂NS，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成促进剂NS预分散母胶；
向100份天然橡胶中加入15份的操作油、15份的石蜡、12份的硬脂酸，混炼15秒后加入总量为331.33份的促进剂DPG，混炼至50℃提栓，混炼至65℃提栓，混炼至75℃排胶，形成促进剂DPG预分散母胶；
向214.4份母炼胶中加入2.71份硫磺预分散母胶、3份促进剂NS预分散母胶和0.86份促进剂DPG预分散母胶，在105℃下混炼3分钟，形成终炼胶；经开炼机出片在150℃下交联35分钟，形成橡胶；
其中母炼胶包括(以下均为质量份数)：
充油溶聚丁苯橡胶(SSBR2564)60.8份、复合天然橡胶50份、炭黑5份、高分散白炭黑60份、氧化锌2.5份、硬脂酸1份、石蜡1.5份、防老剂(4020)2份、固体硅烷9.6份、聚乙二醇4份、抗湿滑树脂3份、增粘树脂2份、操作油5份。
将制得的橡胶进行均匀性测试和性能测试：
均匀性：一份终炼胶中随机取十个样进行硫变检测，得出MH-ML CP值为1.689。
性能：300％定伸10.6MPa、拉伸强度17.9MPa、硬度66度、门尼焦烧时间(125℃)t315:23、T90(150℃)13:18。
比较例
向225.3份母炼胶中加入2.86份硫磺、2.86份促进剂NS和0.43份促进剂TMTM，在105℃下混炼3分钟，形成终炼胶；经开炼机出片在150℃下交联35分钟，形成橡胶；
其中母炼胶包括(以下均为质量份数)：
充油溶聚丁苯橡胶(SSBR2564)103份、复合天然橡胶25份、炭黑10份、高分散白炭黑60份、氧化锌2.5份、硬脂酸1份、石蜡1.5份、防老剂(4020)2.2份、固体硅烷9.6份、聚乙二醇4份、白炭黑分散剂1.5份、操作油5份。
将制得的橡胶进行均匀性测试和性能测试：
均匀性：一份终炼胶中随机取十个样进行硫变检测，得出MH-ML CP值为1.432。
性能：300％定伸10.9MPa、拉伸强度18.1MPa、硬度63、门尼焦烧时间(125℃)t325:13、T90(150℃)13:41。
本发明提供了一种橡胶生产方法，包括以下步骤：将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将所述预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶，然后交联，得到橡胶。本发明提供的方法预先制备硫磺预分散母胶和促进剂预分散母胶，制备过程中，采用的操作油、石蜡和硬脂酸能够提高硫磺或促进剂在天然胶内部的分散性；由于硫磺预分散母胶中硫磺和促进剂预分散母胶中促进剂已提前分散好，再加入母炼胶后，它们的分散性得到提高，能有效提高橡胶的均匀性。另外，该方法解决了粉尘飞扬问题，拥有较好的加工工艺性；在保证橡胶相同均匀性下也能有效提高混炼效率；由于硫磺或分散剂的分散性提高，使得终炼胶交联网络分布均匀，从而提高了橡胶的质量稳定性。实验结果表明：橡胶的MH-MLCP值为1.498～1.689；橡胶性能：300％定伸10.9～11.5MPa、拉伸强度18.2～19.4MPa、硬度63～64、门尼焦烧时间(125℃)t3 25:50、T90(150℃)13:52。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种橡胶生产方法，包括以下步骤：
将预分散材料和硫磺混炼，得到硫磺预分散母胶；将预分散材料和促进剂混炼，得到促进剂预分散母胶；所述预分散材料包括天然胶、操作油、石蜡和硬脂酸；
将所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼，得到终炼胶；
将所述终炼胶交联，得到橡胶。
2.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，硫磺预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和硫磺的质量比为100：0～21：9～21：6～18：200～600；
促进剂预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和促进剂的质量比为100：0～21：9～21：6～18：200～600。
3.根据权利要求2所述的橡胶生产方法，其特征在于，硫磺预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和硫磺的质量比为100：0～18：12～18：9～15：213～568；
促进剂预分散母胶中，所述天然胶、操作油、石蜡、硬脂酸和促进剂的质量比为100：0～18：12～18：9～15：213～568。
4.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述预分散材料和硫磺混炼具体包括：
将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和硫磺混炼1～15min，得到硫磺预分散母胶；
所述预分散材料和促进剂混炼具体包括：
将预分散材料混炼5～40秒后再在50℃～100℃下和促进剂混炼1～15min，得到促进剂预分散母胶。
5.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述硫磺预分散母胶、促进剂预分散母胶和母炼胶混炼的温度为90℃～120℃，时间为1～15min。
6.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述交联的温度为120℃～210℃，时间为2～60min。
7.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述母炼胶包括溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然胶、补强填充剂和填充油中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述操作油包括芳烃油、石蜡油和环烷油中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的橡胶生产方法，其特征在于，所述促进剂包括N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、一硫化四甲基秋兰姆、二苯胍、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺、N,N-二环己基-2-苯噻唑基次磺酰胺和六亚甲基四胺中的一种或多种。
10.一种橡胶，由权利要求1～9所述的橡胶生产方法制得。
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