一种双金属协同作用型橡胶促进剂及其制备方法、一种橡胶制品与流程

本申请涉及橡胶用促进剂的，更具体地说，它涉及一种双金属协同作用型橡胶促进剂及其制备方法、一种橡胶制品。

背景技术：

1、橡胶制品生产过程中需要活化剂、促进剂、防老剂、硫化剂等配合构成一个完整的橡胶硫化体系，其中促进剂的作用是促进硫化，减少活化剂、硫化剂等小料的用量，缩短硫化时间，提升橡胶制品的物性及稳定性等。

2、传统的橡胶促进剂种类单一,如硫化邻苯二甲酰胺(cbs)、n-叔丁基-2-苯并噻唑磺酰胺(tbbs)等。但这些促进剂促进效果有限，无法满足高性能橡胶制品的需求。最新开发的双金属协同作用型橡胶促进剂，可以提高促进效果，增强橡胶制品的拉伸强度、耐磨性等综合性能。

3、但现有双金属促进剂存在配比难控制、分散性差、稳定性差等问题；这也导致以该双金属促进剂制备得到的橡胶的综合性能不佳，包括硫化时间、断裂伸长率、拉伸强度、弹性(延伸率、回弹性等)以及硬度等不佳。

技术实现思路

1、为了改善使用双金属促进剂后橡胶的综合性能，本申请提供一种双金属协同作用型橡胶促进剂及其制备方法、一种橡胶制品。

2、第一方面，本申请提供一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，包括以下步骤：步骤s1、以溶胶-凝胶法制备预前驱物粉末；步骤s2、微波合成；

4、步骤s1具体包括以下步骤：

5、步骤s11、将钴盐和锰盐溶解在水中，加入聚乙二醇后搅拌均匀，并以碱液调节ph为7.5-8，得到初始反应液；

6、步骤s12、将所述初始反应液在50-70℃下反应，随后干燥得到干凝胶，然后粉碎、筛选，得到预前驱物粉末；

7、步骤s2具体包括以下步骤：

8、将所述预前驱物粉末和硫粉混合均匀后，在微波环境中反应，筛选，得到双金属协同作用型橡胶促进剂。

9、通过采用上述技术方案，首先以溶胶凝胶法制备得到预前驱物粉末，在该制备过程中，通过选择适当的两种金属盐并以一定的温度反应，以获得反应活性高的预前驱物粉末，该粉末粒度均匀、活性高，能够在后期和硫粉的固相反应中具有较高的反应活性，制得硫化促进效果优异的促进剂。

10、在以上方案的步骤s12中，建议使得反应在使得溶剂不易挥发的条件下进行；例如，在密闭的反应器中进行反应。

11、可选的，步骤s11中将所述钴盐和锰盐溶解在水中时，使得钴离子和锰离子的摩尔比为1:(1-3)；

12、优选的，步骤s11中加入所述聚乙二醇时，使得所述聚乙二醇的含量为1.5-3.0wt％；

13、优选的，所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴以及磷酸钴中的任意一种或多种；所述锰盐选自醋酸锰、碳酸锰以及硫酸锰中的任意一种或多种。

14、通过采用上述技术方案，钴离子和锰离子的摩尔比为1:(1-3)时，得到的促进剂具有较高的反应活性，以制备得到性能优异的橡胶制品。钴离子和锰离子的摩尔比影响的是钴离子和锰离子的分配系数，钴离子和锰离子的分配不同，得到的促进剂的活性不同。钴离子过多锰离子过少，或者钴离子过少锰离子过多时，制得的促进剂用于制备橡胶制品后，均表现为橡胶制品的交联不佳，橡胶制品的强度等性能不佳。

15、可选的，步骤s12中的反应时间为20-30h；

16、优选的，步骤s12中的反应温度为50-60℃。

17、在以上方案中，反应温度为50-70℃，制得的促进剂均具有较好的促进硫化的效果，保证得到的橡胶制品在较短的硫化时间内具有优异的产品性能(包括力学性能、硬度和弹性等)。当反应温度在60-70℃的范围内变化时，以该促进剂制得的橡胶制品的性能提升不显著，但是仍保持在较高的水平；但是高的反应温度带来更高的能耗，因此从生产成本的角度考虑，步骤s12中的反应温度为50-60℃。

18、可选的，步骤s12中筛选后所述预前驱物粉末的粒径d为：0＜d＜100目。

19、通过采用上述技术方案，将预前驱物粉末控制在以上范围内时，具有相对较大的比表面积以及反应活性，其和硫粉的反应后，具有较好的促进硫化的效果。

20、可选的，步骤s2中微波环境的条件包括：温度为195-205℃，微波处理时间为5-15min，微波功率为700-900w；

21、优选的，步骤s2的微波合成是在真空环境中进行。

22、可选的，步骤s2中所述预前驱物粉末和硫粉以1:(1.5-3.5)的重量比混合。

23、可选的，步骤s2中进行微波合成后，还包括产物的冷却步骤；所述冷却步骤包括自然冷却至80℃以下后，再以冷水冷却产物的步骤。

24、可选的，所述双金属协同作用型橡胶促进剂通过筛选后使用，筛选后使得所述双金属协同作用型橡胶促进剂的粒径dt为：0＜dt＜100目。

25、实验发现，该双金属协同作用型橡胶促进剂的粒径对硫化的促进效果影响较大。将双金属协同作用型橡胶促进剂的粒径控制在以上范围内时，双金属协同作用型橡胶促进剂的颗粒均匀度较高，比表面积较大，反应活性高，因此，通过采用上述技术方案，将该双金属协同作用型橡胶促进剂用于制备橡胶制品时，能够在短的硫化时间内获得性能优异的橡胶制品。

26、第二方面，本申请提供一种双金属协同作用型橡胶促进剂，采用如下的技术方案：一种双金属协同作用型橡胶促进剂，所述促进剂采用上述制备方法制备得到。

27、第三方面，本申请提供一种橡胶制品，采用如下的技术方案：

28、一种橡胶制品，所述橡胶制品的制备原料包括上述双金属协同作用型橡胶促进剂。

29、可选的，所述橡胶制品为天然橡胶制品时，所述橡胶制品包括以下重量份的原料：天然橡胶100份，金属协同作用型橡胶促进剂0.5-3.5份，硫化剂0.2-0.8份，无机填料23-36份；

30、优选的，所述硫化剂为硫粉，所述无机填料为白炭黑。

31、可选的，所述橡胶制品为丁腈橡胶制品时，所述橡胶制品包括以下重量份的原料：丁腈橡胶100份，金属协同作用型橡胶促进剂2-4份，硫化剂0.2-1.4份，无机填料30-50份；优选的，所述硫化剂为过氧化物硫化剂，所述无机填料为硅石粉。

32、综上所述，本申请具有以下有益效果：

33、1、本申请选择特定的双金属组合，以制备得到硫化时间短且显著提高橡胶制品综合性能的促进剂。在制备该金属协同作用型橡胶促进剂时，以溶胶-凝胶法结合微波合成制备得到该产品。该方法中，溶胶-凝胶法使得金属原料充分分散，以便在和硫磺粉结合时以更加稳定、适当的比例和位置结合，以使得该金属协同作用型橡胶促进剂发挥优异的促进硫化效果，显著减少硫化时间并提高橡胶制品的综合性能。

34、2、本申请通过进一步控制得到的金属协同作用型橡胶促进剂的粉末粒径，以得到表面活化能高的促进剂，使其发挥优异的硫化促进效果。

技术特征：

1.一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、以溶胶-凝胶法制备预前驱物粉末；步骤s2、微波合成；

2.根据权利要求1所述的一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，步骤s11中将所述钴盐和锰盐溶解在水中时，使得钴离子和锰离子的摩尔比为1:(1-3)；

3.根据权利要求1所述的一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，步骤s12中的反应时间为20-30h；

4.根据权利要求1所述的一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中微波环境的条件包括：温度为195-205℃，微波处理时间为5-15min，微波功率为700-900w；

5.根据权利要求1所述的一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述预前驱物粉末和硫粉以1:(1.5-3.5)的重量比混合。

6.根据权利要求1所述的一种双金属协同作用型橡胶促进剂的制备方法，其特征在于，所述双金属协同作用型橡胶促进剂通过筛选后使用，筛选后使得所述双金属协同作用型橡胶促进剂的粒径dt为：0＜dt＜100目。

7.一种双金属协同作用型橡胶促进剂，其特征在于，所述促进剂采用权利要求1-6任意一项所述制备方法制备得到。

8.一种橡胶制品，其特征在于，所述橡胶制品的制备原料包括权利要求7所述的双金属协同作用型橡胶促进剂。

9.根据权利要求8所述的一种橡胶制品，其特征在于，所述橡胶制品为天然橡胶制品时，所述橡胶制品包括以下重量份的原料：天然橡胶100份，金属协同作用型橡胶促进剂0.5-3.5份，硫化剂0.2-0.8份，无机填料23-36份；

10.根据权利要求8所述的一种橡胶制品，其特征在于，所述橡胶制品为丁腈橡胶制品时，所述橡胶制品包括以下重量份的原料：丁腈橡胶100份，金属协同作用型橡胶促进剂2-4份，硫化剂0.2-1.4份，无机填料30-50份；

技术总结
本申请涉及橡胶用促进剂的技术领域，具体公开了一种双金属协同作用型橡胶促进剂及其制备方法、一种橡胶制品。促进剂的制备方法包括以下步骤：步骤S1、以溶胶‑凝胶法制备预前驱物粉末；步骤S2、微波合成；步骤S1具体包括以下步骤：步骤S11、将钴盐和锰盐溶解在水中，加入聚乙二醇后搅拌均匀，并以碱液调节pH为7.5‑8，得到初始反应液；步骤S12、将所述初始反应液在50‑70℃下反应，随后干燥得到干凝胶，然后粉碎、筛选，得到预前驱物粉末。本申请的促进剂可以用于制备橡胶制品；该促进剂具有缩短硫化时间以及提高橡胶制品综合性能的优点。

技术研发人员：董贺翔,马頔,宋云颖,杨童,朱超
受保护的技术使用者：辛集市宝隆科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25