一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶及其制备方法

本发明涉及橡胶加工，更具体地说，它涉及一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶及其制备方法。

背景技术：

1、丁基橡胶作为四大合成橡胶之一，其是由异丁烯和异戊二烯通过阳离子聚合所形成的线性高分子，其异戊二烯的含量很低，只占丁基橡胶的0.5％-3.0％之间。丁基橡胶由于其侧甲基的紧密排布，使之具有优异的气密性，广泛应用于轮胎、气密层等方面。但是，丁基橡胶由于双键含量低、不饱和度低，导致其硫化时间长，硫化速率慢，目前是一个令人关注的问题。

2、目前，针对丁基橡胶硫化速率慢、硫化时间长的问题，工业上开发了卤化改性的丁基橡胶，包括氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶。其中，溴化丁基橡胶制备的基本工艺是将丁基橡胶溶于己烷等溶剂中后加入一定量的液溴进行反应。后处理需要脱除溴化氢副产物以及添加稳定剂等过程。此种改性方法引入了极性溴原子，并改变了双键的结构，提高了硫化活性，加快了硫化速率，缩短了硫化时间。氯化丁基橡胶的制备工艺过程与溴化丁基橡胶类似。此种改性方法繁琐的工艺以及后处理过程很耗费能源，而且卤素原子在生产和使用中会对设备和环境造成危害。

3、助交联剂是提升橡胶硫化性能和使用性能中的重要助剂。前人有用马来酸酐以及n,n’-间撑双马来酰亚胺(hva-2)等作为助交联剂添加到天然橡胶和溴化丁基橡胶中改善橡胶复合材料的性能。sahakaro k等进行了沉淀白炭黑补强马来酸酐化天然橡胶的研究，证明了使用具有适当的马来酸酐含量的天然橡胶可以显著降低填料-填料相互作用，从而改善二氧化硅分散情况。halimatuddahliana h i等研究了hva-2对聚丙烯(pp)-三元乙丙橡胶(epdm)-天然橡胶(nr)三元共混物性能的影响。结果表明，随着hva-2的加入，共混物的扭矩值、稳定扭矩、拉伸强度和拉伸模量均增加，而断裂伸长率则呈相反的趋势。gopisathi s等在溴化丁基橡胶中使用hva-2,结果表明:溴化丁基橡胶与氧化锌在少量hva-2存在下硫化，可以同时提高固化速率、交联密度、机械性能等。上述助交联剂的使用都在一定程度上改善了橡胶的性能。

4、丁基橡胶一般使用硫磺硫化，但由于其不饱和度很低，所以交联速度慢，硫化时间长。因此，缩短丁基橡胶的硫化时间并在一定程度上保持其性能是目前技术人员需要解决的重要问题。目前，针对改善丁基橡胶硫化速率慢的文献报道很少，采用氢化钠活化剂活化马来酸酐在丁基橡胶大分子上的接枝反应，可制备硫化速率明显提升的改性丁基橡胶，但活化剂及其副产物的脱除面临极大的困难。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶及其制备方法，本发明提出的丁基橡胶混炼胶硫化速率明显提升，硫化时间缩短；同时，硫化胶可保持丁基橡胶原有的力学性能和其优异的气密性，在轮胎等行业的发展上具有非常好的应用前景。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，包括以下重量份的组分：丁基橡胶100份、活化剂1-6份、炭黑40-60份、硫化剂1-4份、促进剂1-3份、助交联剂1-4份。

3、进一步的，助交联剂采用萜烯类化合物中的α-法尼烯、β-法尼烯、月桂烯、柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、樟脑烯、角鲨烯中的一种或多种。

4、进一步的，丁基橡胶中的异戊二烯含量为0.5％-3.0％。

5、进一步的，促进剂采用二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆或四硫化双秋兰姆。

6、进一步的，硫化剂为硫磺。

7、进一步的，活化剂包括硬脂酸和氧化锌。

8、进一步的，炭黑采用n220、n330、n440或n550。

9、一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、将丁基橡胶加入密炼机塑炼0.5-2min；

11、s2、然后将活化剂以及部分增强剂加入混炼1-3min，部分增强剂为增强剂总量的1/3-1/2；

12、s3、随后将剩余增强剂加入混炼1-3min；

13、s4、清扫余料并混炼0.5-1.5min，出胶；

14、s5、开炼机冷却出片，停放2-4h；

15、s6、停放后的胶加入密炼机塑炼0.5-1.5min，随后加入硫化剂和促进剂混炼2-4min，出胶，开炼机冷却出片；

16、s7、开炼机调小辊距，加入上一步的混炼胶，在其中加入助交联剂并使其混炼均匀。随后调大辊距，出片，停放24h；

17、s8、在平板硫化机中进行硫化，混炼胶的硫化时间为tc90+1-7min，硫化温度为140℃-190℃，硫化压力为10-20mpa。

18、进一步的，密炼机的温度保持在50-130℃，转速保持在40-90r/min。

19、综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明提出的丁基橡胶混炼胶硫化速率明显提升，硫化时间缩短；同时可保持丁基橡胶原有的力学性能和其优异的气密性，在轮胎等行业的发展上具有非常好的应用前景。

技术特征：

1.一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，包括以下重量份的组分：丁基橡胶100份、活化剂1-6份、炭黑40-60份、硫化剂1-4份、促进剂1-3份、助交联剂1-4份。

2.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述助交联剂采用萜烯类化合物中的α-法尼烯、β-法尼烯、月桂烯、柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、樟脑烯、角鲨烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述丁基橡胶中的异戊二烯含量为0.5％-3.0％。

4.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述促进剂采用二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆或四硫化双秋兰姆。

5.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述硫化剂为硫磺。

6.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述活化剂包括硬脂酸和氧化锌。

7.根据权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶，其特征在于，所述炭黑采用n220、n330、n440或n550。

8.基于权利要求1所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶的制备方法，其特征在于，所述密炼机的温度保持在50-130℃，转速保持在40-90r/min。

技术总结
本发明涉及橡胶加工技术领域，公开了一种硫化速率高的丁基橡胶混炼胶及其制备方法，该丁基橡胶混炼胶包括以下重量份的组分：丁基橡胶100份、活化剂1‑6份、炭黑40‑60份、硫化剂1‑4份、促进剂1‑3份、助交联剂1‑4份。本发明提出的丁基橡胶混炼胶硫化速率明显提升，硫化时间缩短；同时，硫化胶可保持丁基橡胶原有的力学性能和其优异的气密性，在轮胎等行业的发展上具有非常好的应用前景。

技术研发人员：石艳,刘耘赫
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4