一种生物基改性橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高份子领域,更具体的说是涉及一种生物基改性橡胶。
背景技术
蓖麻油作为一种生物基环保材料,已经很大程度上应用在高份子材料中,%20特别是在橡胶领域中,已经将其用作生物基增塑剂来实用,但是,在采用蓖麻%20油或者蓖麻油同系物作为增塑剂,会降低橡胶的力学性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种能够保持力学性能%20的改性蓖麻油橡胶。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种生物基改性橡胶,
包括下述重量份组成:
丁苯橡胶:30~50份
顺丁橡胶:40~50份
白炭黑:30~50份
改性蓖麻油:5~15份
促进剂:2~3份
防老剂:1~2份
硬脂酸:1~4份
氧化锌:2~4份
硫磺2~6份;
所述改性蓖麻油由
蓖麻油
含有两个端基为醚键的化合物
3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷
反应而成。
作为本发明的进一步改进,
所述含有两个端基为醚键的化合物为
二乙二醇二乙烯基醚。
作为本发明的进一步改进,
所述改性蓖麻油制备方法为:
步骤a:将蓖麻油、2-羟基-3-[3-(三羟基硅烷基)丙氧基]丙烷-1-磺酸与甲苯混合;
步骤b:升温至150℃充份搅拌;
步骤c:加入催化剂和四氢呋喃,在80℃下充份搅拌;
步骤d:缓慢加入所述含有两个端基为醚键的化合物,同时进行搅拌;
步骤e:升温至20℃,同时在搅拌状态下反应4~8小时;
步骤f:反应完成后旋转蒸发去除溶剂,冷却固话得到改性蓖麻油。
作为本发明的进一步改进,
所述步骤d中在0~4℃条件下进行。
作为本发明的进一步改进,
所述催化剂为甲苯磺酸。
作为本发明的进一步改进,
所述促进剂为2、2′-二硫代二苯并噻唑。
作为本发明的进一步改进,
所述防老剂为N-异丙基N′-苯基对苯二胺。
作为本发明的进一步改进,
步骤一:将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下,翻炼30秒;
步骤二:加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒;
步骤三:加入改性蓖麻油升温至110℃,继续翻炼60秒;
步骤四:加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒;
步骤五:进行硫化,硫化温度为145℃,硫化时间为25份钟。
在本发明中,主要采用了改性蓖麻油作为添加剂使用,改性蓖麻油以蓖麻%20油为主体,通过二乙二醇二乙烯基醚作为桥连,将3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三%20乙氧基硅烷聚合在蓖麻油分子上,其中蓖麻油分子上具有较多的羟基,在催化%20剂作用下,能够与二乙二醇二乙烯基醚上的醚键进行聚合,同时在二乙二醇二%20乙烯基醚另一端的醚键则与3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷上的羟基发%20生反应,进行聚合,这样就使得蓖麻油分子链上具有了3-[双(2-羟乙基)氨基]丙%20烷-三乙氧基硅烷,而3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷本身能够与丁苯橡%20胶和顺丁橡胶发生交联,从而在使得整体改性蓖麻油分子不会轻易迁移,同时%20也起到了对整体橡胶的力学性能增强的作用,对于现有技术中使用蓖麻油作为%20添加剂的配方中力学性能下降的问题,有了一个很好的解决方案。
其反应方程式如下:
具体实施方式
实施例一:
改性蓖麻油的制备:
步骤a:将2.9g蓖麻油、2.8g3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷溶 于10ml甲苯溶液中;
步骤b:升温至150℃,转速为500rad/min的条件下进行搅拌;
步骤c:加入0.1g甲苯磺酸作溶于50ml四氢呋喃中,之后加入到步骤b中的 溶液中,保持温度在80℃下,转速为300rad/min的条件下,搅拌15份钟;
步骤d:降温至0℃,以滴定的方式将1.6g二乙二醇二乙烯基醚加入到步骤c 的溶液中,并且滴定速度为5秒3滴左右,并且滴定过程中进行搅拌,搅拌速率 为900rad/min;
步骤e:滴定完成后升温至20℃,反应4小时;
步骤f:反应完成后旋转蒸发去除溶剂,冷却固话得到改性蓖麻油。
实施例二:
按照下述重量比称取原料:
丁苯橡胶:50份
顺丁橡胶:50份
白炭黑:40份
实施例一中制备的改性蓖麻油:10份
2、2′-二硫代二苯并噻唑:3份
防老剂:2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺:4份
氧化锌:2份
硫磺4份;
步骤一:将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下,翻炼30秒;
步骤二:加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒;
步骤三:加入改性蓖麻油升温至110℃,继续翻炼60秒;
步骤四:加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒;
步骤五:进行硫化,硫化温度为145℃,硫化时间为25份钟。
对比例一:
按照下述重量比称取原料:
丁苯橡胶:50份
顺丁橡胶:50份
白炭黑:40份
市购蓖麻油:10份
2、2′-二硫代二苯并噻唑:3份
防老剂:2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺:4份
氧化锌:2份
硫磺4份;
步骤一:将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下,翻炼30秒;
步骤二:加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒;
步骤三:加入市购蓖麻油升温至110℃,继续翻炼60秒;
步骤四:加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒;
步骤五:进行硫化,硫化温度为145℃,硫化时间为25份钟。
对比例二:
按照下述重量比称取原料:
丁苯橡胶:50份
顺丁橡胶:50份
白炭黑:40份
2、2′-二硫代二苯并噻唑:3份
防老剂:2份
N-异丙基N′-苯基对苯二胺:4份
氧化锌:2份
硫磺4份;
步骤一:将丁苯橡胶和顺丁橡胶在密炼机中100℃下,翻炼30秒;
步骤二:加入硬脂酸、氧化锌继续翻炼90秒;
步骤三:加入改性蓖麻油升温至110℃,继续翻炼60秒;
步骤四:加入促进剂和硫磺均匀混炼120秒;
步骤五:进行硫化,硫化温度为145℃,硫化时间为25份钟。
将实施例和对比例得到的材料进行如下检测
拉伸强度测试:GB/T 528-92
断裂伸长率测试:GB/T 528-92
硬度:GB/T 2411-2008
磨耗体积V:GB/T25262-2010
综上所述,在本发明中,主要采用了改性蓖麻油作为添加剂使用,改性蓖 麻油以蓖麻油为主体,通过二乙二醇二乙烯基醚作为桥连,将3-[双(2-羟乙基) 氨基]丙烷-三乙氧基硅烷聚合在蓖麻油分子上,其中蓖麻油分子上具有较多的羟 基,在催化剂作用下,能够与二乙二醇二乙烯基醚上的醚键进行聚合,同时在 二乙二醇二乙烯基醚另一端的醚键则与3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷 上的羟基发生反应,进行聚合,这样就使得蓖麻油分子链上具有了3-[双(2-羟乙 基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷,而3-[双(2-羟乙基)氨基]丙烷-三乙氧基硅烷本身能 够与丁苯橡胶和顺丁橡胶发生交联,从而在使得整体改性蓖麻油分子不会轻易 迁移,同时也起到了对整体橡胶的力学性能增强的作用,对于现有技术中使用 蓖麻油作为添加剂的配方中力学性能下降的问题,有了一个很好的解决方案。
从检测中可以看出,对比例二为空白对照组,相对于对比例二,实施例二 中添加了改性蓖麻油之后,其拉伸强度、断裂伸长率、硬度均有提升,并且磨 耗体积有所下降,而对比例一则添加的是市购的蓖麻油,其相对于对比例二, 其拉伸强度、硬度有所下降,这也说明了蓖麻油的使用会一定程度上降低力学 性能,而实施例二的方案则恰恰弥补了力学性能下降的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上 述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干 改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。