CN114075360B - 氯化聚乙烯混炼胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氯化聚乙烯混炼胶及其制备方法，包括如下重量份原料：100‑150份氯化聚乙烯橡胶，25‑35份改性剂，2‑5份硫化剂，1‑2份硫化助剂，15‑25份炭黑，3‑5份钙锌稳定剂，4‑5份交联剂，8‑10份增塑剂，0.5‑1.2份硬脂酸；加入改性剂进行混炼，该改性剂为载体和木聚糖衍生物的复合材料，木聚糖衍生物分散进入载体的层间，制备出改性剂，载体水滑石本身具有优异的紫外线物理屏蔽功能，木聚糖衍生物能够对穿过水滑石片层的紫外线进行吸收，使得改性剂既具有紫外线吸收功能，又具有良好的紫外线反射能力，作为改性剂能够显著提高混炼胶的抗老化性能。
Description
技术领域
本发明属于橡胶生产技术领域，具体地，涉及一种氯化聚乙烯混炼胶及其制备方法。
背景技术
胶管，相比软管侧重以高分子化学原料通过硫化等工艺挤压成型的橡胶软管。胶管结构通常分为：内胶层、外胶层和骨架层(或称中间层)。内胶层直接承受输送介质的磨损、侵蚀；外胶层保护胶管内体不受外界环境的损伤和侵蚀；骨架层是胶管的承压层，赋予管体强度和刚度。胶管的工作压力取决于骨架层的材料和结构。
氯化聚乙烯为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味。对于胶管而言，用于外胶层的橡胶需要具有良好的耐臭氧老化、耐候性能等。目前的胶管使用的橡胶一般采用氯丁橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶等，这些橡胶虽然具有一定的耐油性能，但是耐老化性能不好，对于要求非常严格的胶管有的采用三元乙丙橡胶，但是成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种氯化聚乙烯混炼胶及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
氯化聚乙烯混炼胶，包括如下重量份原料：100-150份氯化聚乙烯橡胶，25-35份改性剂，2-5份硫化剂，1-2份硫化助剂，15-25份炭黑，3-5份钙锌稳定剂，4-5份交联剂，8-10份增塑剂，0.5-1.2份硬脂酸；
所述改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将水滑石在550℃下煅烧2h，冷却后研磨成粉末与醋酸钾加入二次蒸馏水中，匀速搅拌30min后升温至60℃，保温并搅拌3h，之后过滤、洗涤、烘干，制得前驱物，之后将聚磷酸铵和前驱物加入二次蒸馏水中，研磨5min，升温至65℃，保温并搅拌3h，过滤、水洗、烘干，制得载体，控制水滑石和醋酸钾的重量比为2∶1，前驱物、聚磷酸铵和二次蒸馏水的用量比为4.5g∶3-5g∶100mL；
步骤S1中将水滑石煅烧后与醋酸钾在蒸馏水中共混，醋酸根能够作为插层水滑石的柱撑前体，醋酸根能够将煅烧后的水滑石层间撑开，增大层间距，制备出前驱物，之后再与聚磷酸铵在蒸馏水中共混，通过离子交换将聚磷酸作为柱撑剂***水滑石层间，制备出大层间距的水滑石载体，该水滑石载体上的聚磷酸还能作为阻燃剂，提高载体的阻燃性能；
步骤S2、将载体加入去离子水中，升温至60℃，高速搅拌形成悬浊液，之后向悬浊液中加入木聚糖衍生物的醇溶液，搅拌均匀后置于500W微波炉中，升温至100℃，匀速搅拌并反应30min，制得胶状液体，之后倒入三口烧瓶中，在140℃下搅拌并反应12h，反应结束后减压、抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥，制得改性剂，控制载体、去离子水和木聚糖衍生物的醇溶液的用量比为10g∶200mL∶100mL。
步骤S2中将载体分散在水中，加入木聚糖衍生物的醇溶液，将木聚糖衍生物分散进入载体的层间，制备出改性剂，为一种复合材料，水滑石本身具有优异的紫外线物理屏蔽功能，木聚糖衍生物能够对穿过水滑石片层的紫外线进行吸收，使得改性剂既具有紫外线吸收功能，又具有良好的紫外线反射能力，作为改性剂能够显著提高混炼胶的抗老化性能。
进一步地：所述木聚糖衍生物的醇溶液为木聚糖衍生物和无水乙醇按照1∶10的重量比混合而成。
进一步地：所述木聚糖衍生物包括如下步骤制成：
步骤S21、将木聚糖加入二甲基亚砜中，磁力搅拌30min后加入溴丁烷和吡啶，升温至65℃，保温反应4h，反应结束后边搅拌边加入无水乙醇，继续搅拌直至无沉淀产生，形成悬浊液，静置10h，过滤，将滤饼提取48h，取出固体，真空干燥，研磨，制得中间体1，控制木聚糖、二甲基亚砜、溴丁烷和吡啶的用量比为1g∶50-60mL∶0.5-0.8g∶1.2mL；
步骤S21中将木聚糖加入溶剂二甲基亚砜中，加入吡啶作为催化剂，木聚糖和溴丁烷在催化下进行烷基化改性，制备出中间体1，其为接枝了烷基的木聚糖；
步骤S22、将中间体1加入N，N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌15min，升温至60℃，加入三乙胺和肉桂酰氯溶液，匀速搅拌并反应4h，反应后结束后加入无水乙醇，匀速搅拌直至无沉淀产生，静置10h，抽滤，将滤饼真空干燥，制得木聚糖衍生物，控制中间体1、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺和肉桂酰氯溶液的用量比为0.3-0.5g∶10mL∶0.35-0.45g∶0.15-0.2g。
步骤S22中中间体1加入高极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，通过对木聚糖进行烷基化改性，能够提高中间体1中半纤维素的分散性能，使得中间体1能够在均相下与肉桂酰氯反应，加入三乙胺作为缚酸剂，将肉桂酰基团接枝在中间体1上，制备出木聚糖衍生物，赋予该木聚糖衍生物紫外线吸收性能。
进一步地：所述肉桂酰氯溶液为肉桂酰氯和N，N-二甲基甲酰胺按照1∶10的重量比混合而成。
氯化聚乙烯混炼胶的制备方法，包括如下步骤：
将氯化聚乙烯橡胶加入密炼机中，之后依次加入钙锌稳定剂、改性剂和硬脂酸，密炼3-4min，之后加入炭黑和增塑剂，继续密炼1-2min，之后加入交联剂密炼1-2min，最后加入硫化剂和硫化助剂，密炼1-2min，制得胶料，排出，在开炼机中打三角包、薄通，压延制片，制得混炼胶，控制密炼温度为80-100℃。
本发明的有益效果：
本发明以氯化聚乙烯橡胶作为基体橡胶，加入改性剂进行混炼，该改性剂为载体和木聚糖衍生物的复合材料，木聚糖衍生物分散进入载体的层间，制备出改性剂，为一种复合材料，载体水滑石本身具有优异的紫外线物理屏蔽功能，木聚糖衍生物能够对穿过水滑石片层的紫外线进行吸收，使得改性剂既具有紫外线吸收功能，又具有良好的紫外线反射能力，作为改性剂能够显著提高混炼胶的抗老化性能，而且赋予其良好的阻燃性能，而木聚糖衍生物以接枝了烷基的木聚糖作为基体，通过对木聚糖进行烷基化改性，能够提高中间体1中半纤维素的分散性能，使得中间体1能够在均相下与肉桂酰氯反应，加入三乙胺作为缚酸剂，将肉桂酰基团接枝在中间体1上，制备出木聚糖衍生物，赋予该木聚糖衍生物紫外线吸收性能，未加入三元乙丙橡胶，能够降低成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
所述木聚糖衍生物包括如下步骤制成：
步骤S21、将木聚糖加入二甲基亚砜中，磁力搅拌30min后加入溴丁烷和吡啶，升温至65℃，保温反应4h，反应结束后边搅拌边加入无水乙醇，继续搅拌直至无沉淀产生，形成悬浊液，静置10h，过滤，将滤饼提取48h，取出固体，真空干燥，研磨，制得中间体1，控制木聚糖、二甲基亚砜、溴丁烷和吡啶的用量比为1g∶50mL∶0.5g∶1.2mL；
步骤S22、将中间体1加入N，N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌15min，升温至60℃，加入三乙胺和肉桂酰氯溶液，匀速搅拌并反应4h，反应后结束后加入无水乙醇，匀速搅拌直至无沉淀产生，静置10h，抽滤，将滤饼真空干燥，制得木聚糖衍生物，控制中间体1、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺和肉桂酰氯溶液的用量比为0.3g∶10mL∶0.35g∶0.15g。
所述肉桂酰氯溶液为肉桂酰氯和N，N-二甲基甲酰胺按照1∶10的重量比混合而成。
实施例2
所述木聚糖衍生物包括如下步骤制成：
步骤S21、将木聚糖加入二甲基亚砜中，磁力搅拌30min后加入溴丁烷和吡啶，升温至65℃，保温反应4h，反应结束后边搅拌边加入无水乙醇，继续搅拌直至无沉淀产生，形成悬浊液，静置10h，过滤，将滤饼提取48h，取出固体，真空干燥，研磨，制得中间体1，控制木聚糖、二甲基亚砜、溴丁烷和吡啶的用量比为1g∶55mL∶0.6g∶1.2mL；
步骤S22、将中间体1加入N，N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌15min，升温至60℃，加入三乙胺和肉桂酰氯溶液，匀速搅拌并反应4h，反应后结束后加入无水乙醇，匀速搅拌直至无沉淀产生，静置10h，抽滤，将滤饼真空干燥，制得木聚糖衍生物，控制中间体1、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺和肉桂酰氯溶液的用量比为0.4g∶10mL∶0.40g∶0.15g。
所述肉桂酰氯溶液为肉桂酰氯和N，N-二甲基甲酰胺按照1∶10的重量比混合而成。
实施例3
所述木聚糖衍生物包括如下步骤制成：
步骤S21、将木聚糖加入二甲基亚砜中，磁力搅拌30min后加入溴丁烷和吡啶，升温至65℃，保温反应4h，反应结束后边搅拌边加入无水乙醇，继续搅拌直至无沉淀产生，形成悬浊液，静置10h，过滤，将滤饼提取48h，取出固体，真空干燥，研磨，制得中间体1，控制木聚糖、二甲基亚砜、溴丁烷和吡啶的用量比为1g∶60mL∶0.8g∶1.2mL；
步骤S22、将中间体1加入N，N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌15min，升温至60℃，加入三乙胺和肉桂酰氯溶液，匀速搅拌并反应4h，反应后结束后加入无水乙醇，匀速搅拌直至无沉淀产生，静置10h，抽滤，将滤饼真空干燥，制得木聚糖衍生物，控制中间体1、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺和肉桂酰氯溶液的用量比为0.5g∶10mL∶0.45g∶0.2g。
所述肉桂酰氯溶液为肉桂酰氯和N，N-二甲基甲酰胺按照1∶10的重量比混合而成。
实施例4
改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将水滑石在550℃下煅烧2h，冷却后研磨成粉末与醋酸钾加入二次蒸馏水中，匀速搅拌30min后升温至60℃，保温并搅拌3h，之后过滤、洗涤、烘干，制得前驱物，之后将聚磷酸铵和前驱物加入二次蒸馏水中，研磨5min，升温至65℃，保温并搅拌3h，过滤、水洗、烘干，制得载体，控制水滑石和醋酸钾的重量比为2∶1，前驱物、聚磷酸铵和二次蒸馏水的用量比为4.5g∶3g∶100mL；
步骤S2、将载体加入去离子水中，升温至60℃，高速搅拌形成悬浊液，之后向悬浊液中加入木聚糖衍生物的醇溶液，搅拌均匀后置于500W微波炉中，升温至100℃，匀速搅拌并反应30min，制得胶状液体，之后倒入三口烧瓶中，在140℃下搅拌并反应12h，反应结束后减压、抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥，制得改性剂，控制载体、去离子水和木聚糖衍生物的醇溶液的用量比为10g∶200mL∶100mL。
所述木聚糖衍生物的醇溶液为木聚糖衍生物和无水乙醇按照1∶10的重量比混合而成。
实施例5
改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将水滑石在550℃下煅烧2h，冷却后研磨成粉末与醋酸钾加入二次蒸馏水中，匀速搅拌30min后升温至60℃，保温并搅拌3h，之后过滤、洗涤、烘干，制得前驱物，之后将聚磷酸铵和前驱物加入二次蒸馏水中，研磨5min，升温至65℃，保温并搅拌3h，过滤、水洗、烘干，制得载体，控制水滑石和醋酸钾的重量比为2∶1，前驱物、聚磷酸铵和二次蒸馏水的用量比为4.5g∶4g∶100mL；
步骤S2、将载体加入去离子水中，升温至60℃，高速搅拌形成悬浊液，之后向悬浊液中加入木聚糖衍生物的醇溶液，搅拌均匀后置于500W微波炉中，升温至100℃，匀速搅拌并反应30min，制得胶状液体，之后倒入三口烧瓶中，在140℃下搅拌并反应12h，反应结束后减压、抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥，制得改性剂，控制载体、去离子水和木聚糖衍生物的醇溶液的用量比为10g∶200mL∶100mL。
所述木聚糖衍生物的醇溶液为木聚糖衍生物和无水乙醇按照1∶10的重量比混合而成。
实施例6
改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将水滑石在550℃下煅烧2h，冷却后研磨成粉末与醋酸钾加入二次蒸馏水中，匀速搅拌30min后升温至60℃，保温并搅拌3h，之后过滤、洗涤、烘干，制得前驱物，之后将聚磷酸铵和前驱物加入二次蒸馏水中，研磨5min，升温至65℃，保温并搅拌3h，过滤、水洗、烘干，制得载体，控制水滑石和醋酸钾的重量比为2∶1，前驱物、聚磷酸铵和二次蒸馏水的用量比为4.5g∶5g∶100mL；
步骤S2、将载体加入去离子水中，升温至60℃，高速搅拌形成悬浊液，之后向悬浊液中加入木聚糖衍生物的醇溶液，搅拌均匀后置于500W微波炉中，升温至100℃，匀速搅拌并反应30min，制得胶状液体，之后倒入三口烧瓶中，在140℃下搅拌并反应12h，反应结束后减压、抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥，制得改性剂，控制载体、去离子水和木聚糖衍生物的醇溶液的用量比为10g∶200mL∶100mL。
所述木聚糖衍生物的醇溶液为木聚糖衍生物和无水乙醇按照1∶10的重量比混合而成。
实施例7
氯化聚乙烯混炼胶，包括如下重量份原料：100份氯化聚乙烯橡胶，25份改性剂，2份过氧化二异丙苯，1份三烯丙基异氰脲酸酯，15份炭黑，3份钙锌稳定剂，4份过氧化苯甲酰，8份己二酸二辛酯，0.5份硬脂酸；
将氯化聚乙烯橡胶加入密炼机中，之后依次加入钙锌稳定剂、改性剂和硬脂酸，密炼3min，之后加入炭黑和己二酸二辛酯，继续密炼1min，之后加入过氧化苯甲酰密炼1min，最后加入过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，密炼1min，制得胶料，排出，在开炼机中打三角包、薄通，压延制片，制得混炼胶，控制密炼温度为80℃。
实施例8
氯化聚乙烯混炼胶，包括如下重量份原料：120份氯化聚乙烯橡胶，30份改性剂，3份过氧化二异丙苯，1份三烯丙基异氰脲酸酯，20份炭黑，4份钙锌稳定剂，5份过氧化苯甲酰，10份己二酸二辛酯，1份硬脂酸；
将氯化聚乙烯橡胶加入密炼机中，之后依次加入钙锌稳定剂、改性剂和硬脂酸，密炼3min，之后加入炭黑和己二酸二辛酯，继续密炼1min，之后加入过氧化苯甲酰密炼1min，最后加入过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，密炼1min，制得胶料，排出，在开炼机中打三角包、薄通，压延制片，制得混炼胶，控制密炼温度为80℃。
实施例9
氯化聚乙烯混炼胶，包括如下重量份原料：150份氯化聚乙烯橡胶，35份改性剂，5份过氧化二异丙苯，2份三烯丙基异氰脲酸酯，25份炭黑，5份钙锌稳定剂，5份过氧化苯甲酰，10份己二酸二辛酯，1.2份硬脂酸；
将氯化聚乙烯橡胶加入密炼机中，之后依次加入钙锌稳定剂、改性剂和硬脂酸，密炼4min，之后加入炭黑和己二酸二辛酯，继续密炼2min，之后加入过氧化苯甲酰密炼2min，最后加入过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，密炼2min，制得胶料，排出，在开炼机中打三角包、薄通，压延制片，制得混炼胶，控制密炼温度为100℃。
对比例1
本对比例与实施例7相比，未加入改性剂。
对比例2
本对比例与实施例7相比，改性剂为实施例4中制备出的载体。
对实施例7-9和对比例1-2制备出的混炼胶进行检测，结果如下表1-表2所示：
表1
从上表1中能够看出本发明实施例7-9制备出的混炼胶在不影响机械性能的前提下相对于对比例1门尼粘度降低，有着更好的加工性能。
表2
从上表2中能够看出在紫外线照射下504h和1008h机械性能降低均低于对比例1-2，所以本发明实施例7-9制备出的混炼胶具有优异的耐紫外老化性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.氯化聚乙烯混炼胶，其特征在于：包括如下重量份原料：100-150份氯化聚乙烯橡胶，25-35份改性剂，2-5份硫化剂，1-2份硫化助剂，15-25份炭黑，3-5份钙锌稳定剂，4-5份交联剂，8-10份增塑剂，0.5-1.2份硬脂酸；
所述改性剂包括如下步骤制成：
步骤S1、将水滑石在550℃下煅烧2h，冷却后研磨成粉末与醋酸钾加入二次蒸馏水中，匀速搅拌30min后升温至60℃，保温并搅拌3h，之后过滤、洗涤、烘干，制得前驱物，之后将聚磷酸铵和前驱物加入二次蒸馏水中，研磨5min，升温至65℃，保温并搅拌3h，过滤、水洗、烘干，制得载体；
步骤S2、将载体加入去离子水中，升温至60℃，高速搅拌形成悬浊液，之后向悬浊液中加入木聚糖衍生物的醇溶液，搅拌均匀后置于500W微波炉中，升温至100℃，匀速搅拌并反应30min，制得胶状液体，之后倒入三口烧瓶中，在140℃下搅拌并反应12h，反应结束后减压、抽滤，用去离子水洗涤至滤液呈中性，真空干燥，制得改性剂；
所述木聚糖衍生物包括如下步骤制成：
步骤S21、将木聚糖加入二甲基亚砜中，磁力搅拌30min后加入溴丁烷和吡啶，升温至65℃，保温反应4h，反应结束后边搅拌边加入无水乙醇，继续搅拌直至无沉淀产生，形成悬浊液，静置10h，过滤，将滤饼提取48h，取出固体，真空干燥，研磨，制得中间体1，控制木聚糖、二甲基亚砜、溴丁烷和吡啶的用量比为1g∶50-60mL∶0.5-0.8g∶1.2mL；
步骤S22、将中间体1加入N，N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌15min，升温至60℃，加入三乙胺和肉桂酰氯溶液，匀速搅拌并反应4h，反应后结束后加入无水乙醇，匀速搅拌直至无沉淀产生，静置10h，抽滤，将滤饼真空干燥，制得木聚糖衍生物，控制中间体1、N，N-二甲基甲酰胺、三乙胺和肉桂酰氯溶液的用量比为0.3-0.5g∶10mL∶0.35-0.45g∶0.15-0.2g；
所述肉桂酰氯溶液为肉桂酰氯和N，N-二甲基甲酰胺按照1∶10的重量比混合而成。
2.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯混炼胶，其特征在于：所述木聚糖衍生物的醇溶液为木聚糖衍生物和无水乙醇按照1∶10的重量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯混炼胶，其特征在于：步骤S1中控制水滑石和醋酸钾的重量比为2∶1，前驱物、聚磷酸铵和二次蒸馏水的用量比为4.5g∶3-5g∶100mL，步骤S2中控制载体、去离子水和木聚糖衍生物的醇溶液的用量比为10g∶200mL∶100mL。
4.根据权利要求1所述的氯化聚乙烯混炼胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将氯化聚乙烯橡胶加入密炼机中，之后依次加入钙锌稳定剂、改性剂和硬脂酸，密炼3-4min，之后加入炭黑和增塑剂，继续密炼1-2min，之后加入交联剂密炼1-2min，最后加入硫化剂和硫化助剂，密炼1-2min，制得胶料，排出，在开炼机中打三角包、薄通，压延制片，制得混炼胶。
5.根据权利要求4所述的氯化聚乙烯混炼胶的制备方法，其特征在于：控制密炼温度为80-100℃。
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- 2022-01-10 CN CN202210018971.3A patent/CN114075360B/zh active Active
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| 紫外吸收剂***木聚糖肉桂酸酯的合成和表征;刘静;《应用化工》;20121130;第41卷(第11期);实施例 * |
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