用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂及其制备方法，该硫化剂由以下组分制成：活性氧化镁和活性氧化锌混合物80.0%-90.0%；分散剂10.0%-20.0%；活性氧化镁与活性氧化锌重量比为1:0.2-3.0。其制备方法为：a、将活性氧化镁与活性氧化锌混合得到物质A，分散剂溶于无水乙醇得到物质B；b、物质B对物质A进行表面包覆改性得到复混物；c、将复混物加热搅拌得到油膏状或粘稠状氧化镁氧化锌复混硫化剂。该硫化剂解决了传统硫化剂以粉状物加入到氯丁橡胶中，造成粉体分散不均匀和氧化镁活性易失效等问题，提高了氧化锌的分散性和氧化镁的活性保持性，同时降低了高门尼粘度胶料的焦烧危险性。
【专利说明】用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于氯丁橡胶硫化的硫化剂，尤其涉及一种氧化镁氧化锌复混硫化剂，同时，本发明还涉及一种用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]氯丁橡胶是合成橡胶的主要品种之一，作为一种通用型特种橡胶，具有良好的耐热、耐燃、耐油、耐化学腐蚀等优异特性，在合成橡胶中占有重要地位。按照制造工艺所采用分子量调节剂的不同，氯丁橡胶可分为硫调节型、非硫调节型和混合调节型，其中非硫调节型为世界主要品种。按照结晶速度或程度的不同，氯丁橡胶分为通用型和专用型，例如粘接剂专用粘接型、耐寒制品专用耐寒型以及耐油型、电缆专用型等。
[0003]氯丁橡胶必须进行充分的硫化才能最大限度地发挥耐热、耐腐蚀和耐老化的特点，然而在氯丁橡胶中，由于氯原子处于烯丙基位置，很不稳定，容易形成氯化氢，氯化氢不仅影响胶料的硫化性能和物理性能，还将影响产品的使用性能，所以工业广泛采用以金属氧化物作为氯原子的接受体，用于氯丁橡胶的硫化。
[0004]目前金属氧化物中以氧化锌和氧化镁共用会有比较好的硫化效果，且加工安全，硫化橡胶的性能良好。单独使用活性氧化锌时，活性氧化锌与氯化氢快速反应生产氯化锌，增加了胶料焦烧的危险性；加入活性氧化锌的同时加入高活性氧化镁，可以使活性氧化镁与氯化锌反应，生成氧化锌，这样可以避免形成大量的氯化锌，防止胶料焦烧，同时将新生的氧化锌再次用于硫化反应，从而增加最终的氯丁橡胶交联程度。但是，活性氧化锌在氯丁橡胶中不易分散，增加胶烧危险性；而活性氧化镁在空气中容易受潮和CO2反应,使其活性降低，对胶料焦烧性能影响降低。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种利于分散及活性保持的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂。
[0006]为实现上述目的，本发明所述用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂由以下重量组分制成:活性氧化镁和活性氧化锌混合物80.0%-90.0% ;分散剂10.0%-20.0% ;混合物活性氧化镁与活性氧化锌的重量比为1:0.2-3.0。
[0007]活性氧化镁构成硫化剂中的防焦剂，活性氧化锌构成硫化剂中的活性剂和吸酸剂；分散剂对活性氧化镁和活性氧化锌进行表面包覆，使得粉状混合物形成油膏状或粘稠状物质，提高了混合物在氯丁橡胶硫化过程的稳定性，同时，分散剂还对活性氧化镁和活性氧化锌进行了表面改性，使得呈油膏或粘稠状的硫化剂能够很好的分散在氯丁橡胶中，充分发挥活性氧化镁和活性氧化锌的吸酸、硫化作用。
[0008]作为上述方式的限定，所述混合物活性氧化镁与活性氧化锌的重量比为1:1.0-2.0。
[0009]由于活性氧化镁用作防焦剂，若活性氧化镁比例低，氯丁橡胶容易焦烧，造成硫化程度不够；活性氧化锌用作活性剂和吸酸剂，若活性氧化镁比例高，又会使硫化胶耐热性能降低；因此，本发明限定了更优的比例区间，在此区间制得的硫化剂对氯丁橡胶的硫化程度更优，不会出现焦烧的问题，而且耐热性能良好。
[0010]作为对上述方式的限定，所述活性氧化镁为活性-80的工业活性轻质氧化镁。
[0011]氧化镁的活性影响氯丁橡胶的门尼焦烧时间，选择活性-80的工业活性轻质氧化镁氯丁橡胶的门尼焦烧时间最长，当活性大于80，氧化镁活性对延长门尼焦烧时间影响不大。
[0012]作为对上述方式的限定，所述活性氧化镁堆密度为0.12-0.20g/mL。
[0013]堆密度大,氧化镁中容易出现沉淀物；堆密度小,氧化镁在使用操作过程中易扬尘，造成操作环境恶劣，因此将堆密度设置为0.12-0.20g/mL，使制得的硫化剂性能更优。
[0014]作为对上述方式的限定，所述活性氧化镁原料中杂质氧化钙的含量不大于0.8%。
[0015]杂质钙影响氯丁橡胶的质量，钙含量高会使橡胶出现分层或变脆现象，而钙主要由活性氧化镁原料引入，因此将氧化镁原料中杂质氧化钙的含量限定为不大于0.8%，进一步优化了硫化性能，提高氯丁橡胶的质量。
[0016]作为对上述方式的限定，所述活性氧化镁原料中的盐酸不溶物含量不大于0.1%。
[0017]盐酸不溶物含量高，会引起氯丁橡胶出现起泡、沙眼等问题，因此将活性氧化镁原料中盐酸不溶物的含量限定为不大于0.1%，进一步优化了硫化性能，提高氯丁橡胶的质量。
[0018]作为对上述方式的限定，所述活性氧化锌D50粒径在50nm -1OOnm ;活性氧化镁D50 粒径在 0.3 μ m -3 μ mo
[0019]此硫化剂的结构组成是活性氧化锌颗粒先均匀分散粘附在活性氧化镁表面，再由分散剂将粘附在一起的氧化镁氧化锌混合颗粒进行表面包覆改性。由于活性氧化锌密度大，则粒径大时容易沉淀，从而导致分散不均匀；活性氧化镁粒径越小，则比表面积越大，与氯丁橡胶作用面积就越大，利于防止胶凝现象。因此在硫化剂的制备过程中优选出活性氧化锌D50粒径在50nm -1OOnm,活性氧化镁D50粒径在0.3 μ m -3 μ m，此时活性氧化锌与活性氧化镁更易于分散粘附，形成均匀且利于活性发挥的混合物，为之后的分散剂包覆改性提供最佳的结构框架，从而利于得到易于分散且活性稳定的高效硫化剂。
[0020]作为对上述方式的限定，所述分散剂为氯化石蜡52、油酸甘油酯、硬脂酸甘油酯或软脂酸甘油酯中的一种或两种。
[0021 ] 分散剂用于对活性氧化镁和活性氧化锌进行表面改性,加快氧化镁和氧化锌在氯丁橡胶中的分散，提高分散均匀度；同时，分散剂对活性氧化镁和活性氧化锌的表面包覆，保护了氧化镁氧化锌在分散过程中免受杂质对活性的影响，使其在氯丁橡胶中发挥最优的活性。
[0022]本发明所述用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌互混硫化剂的制备方法包括以下步骤:
a、将活性氧化镁和活性氧化锌进行混合，得到物质A;将分散剂按照1.0:1.0-1.5的重量比例与无水乙醇进行混合，搅拌，待分散剂全部溶解得到物质B ；
b、将物质A置于高剪切乳化机中，以2000-3000r/min速度分散均匀，使活性氧化锌粘附在活性氧化镁表面；将物质B均匀喷洒在处于高速搅拌混合状态的氧化镁氧化锌固体粉料上，使分散剂能够均匀包覆在固体粉料表面，形成包覆膜，分散10-30min，得到氧化镁氧化锌复混物；
C、将步骤b得到的复混物置于恒温搅拌器中，边加热边搅拌，使溶液中的乙醇挥发出去，直到体系变为油膏状或粘稠状的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其中恒温温度为40-100°C。
[0023]在制备过程中将固液物料分别混合，是为了防止固体分散不均的问题出现。氧化镁氧化锌混合物经过高剪切乳化机的充分分散，使粘附均匀；之后在高速搅拌下将溶有分散剂的乙醇溶液进行喷洒包覆，形成改性膜；最后在边加热边搅拌的条件下使乙醇溶剂挥发，得到油膏状或粘稠状的硫化剂。
[0024]作为对上述方式的限定，所述步骤c的恒温温度为60-80°C。
[0025]60-80°C的恒温温度下更利于复混物中乙醇的快速挥发，以制得更优的硫化剂。
[0026]综上所述，采用本发明的技术方案，在氧化镁氧化锌的粉状混合体系中加入分散齐?，制成油膏状或粘稠状氧化镁氧化锌复混硫化剂，解决了传统的氧化镁氧化锌硫化剂以粉状物加入到氯丁橡胶中，容易造成粉体分散不均匀和活性氧化镁易受到空气中水分和CO2的影响而失效等问题，提高了活性氧化锌的分散性和活性氧化镁的活性保持性；同时降低了高门尼粘度胶料的焦烧危险性，为氯丁橡胶的硫化提供了一种便于应用，硫化效率更高的氧化镁氧化锌复混硫化剂。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0028]实施例一
本实施例涉及一种用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂的制备方法，该方法包括以下步骤:
a、取活性氧化锌与活性氧化镁混合，标为物质A;将分散剂倒入盛有30ml无水乙醇溶液中揽祥，完全溶解后标为物质B ；
b、将物质A置于高剪切乳化机中，以2000-3000r/min速度分散均匀，使氧化锌粘附在氧化镁表面；将物质B均匀喷洒在处于高速搅拌混合状态的氧化镁氧化锌固体粉料中，使分散剂能够均匀包覆在固体粉料表面，形成包覆膜，分散10-30min，得到氧化镁和氧化锌复混物；
C、将步骤b得到的复混体系置于恒温搅拌器中，边加热边搅拌，使溶液中的乙醇挥发出去，直到体系变为油膏状或粘稠状，即得到氧化镁氧化锌复混硫化剂，其中恒温温度为40-100。。。
[0029]实施例二
以下各实施例涉及了用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其均采用实施例一的制备方法，不同之处在于各原料成份的用量，如下表所示:
【权利要求】
1.一种用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于该硫化剂由以下重量组分制成:活性氧化镁和活性氧化锌混合物80.0%-90.0% ;分散剂10.0%-20.0% ;混合物活性氧化镁与活性氧化锌的重量比为1:0.2-3.0。
2.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述混合物活性氧化镁与活性氧化锌的重量比为1: 1.0-2.0。
3.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述活性氧化镁为活性-80的工业活性轻质氧化镁。
4.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述活性氧化镁堆密度为0.12-0.20g/mL。
5.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述活性氧化镁原料中杂质氧化钙的含量不大于0.8%。
6.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述活性氧化镁原料中的盐酸不溶物含量不大于0.1%。
7.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:所述活性氧化锌D50粒径在50nm -1OOnm ;活性氧化镁D50粒径在0.3 μ m -3 μ m。
8.根据权利要求1所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其特征在于:分散剂为氯化石蜡52、油酸甘油酯、硬脂酸甘油酯或软脂酸甘油酯中的一种或两种。
9.一种用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤: a、将活性氧化镁和活性氧化锌进行混合，得到物质A;将分散剂按照1.0:1.0-1.5的重量比例与无水乙醇进行混合，搅拌，待分散剂全部溶解得到物质B ； b、将物质A置于高剪切乳化机中，以2000-3000r/min速度分散均匀，使活性氧化锌粘附在活性氧化镁表面；将物质B均匀喷洒在处于高速搅拌混合状态的氧化镁氧化锌固体粉料上，使分散剂能够均匀包覆在固体粉料表面，形成包覆膜，分散10-30min，得到氧化镁氧化锌复混物； C、将步骤b得到的复混物置于恒温搅拌器中，边加热边搅拌，使溶液中的乙醇挥发出去，直到体系变为油膏状或粘稠状的氧化镁氧化锌复混硫化剂，其中恒温温度为40-100°C。
10.根据权利要求9所述的用于氯丁橡胶硫化的氧化镁氧化锌复混硫化剂的制备方法，其特征在于:所述步骤c优选的恒温温度为60-80°C。
【文档编号】C08K3/22GK104163960SQ201410358985
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】胡永琪, 李飞龙, 孙孟勇, 刘润静, 郑晓倩, 段晓宇, 崔继超, 刘亚青, 崔蕊, 张丽喆 申请人:河北科技大学, 邢台市镁神化工有限公司