專(zhuān)利名稱(chēng)：提高天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法。
背景技術(shù)：
二烯類(lèi)橡膠完整的硫黃硫化體系是由硫化劑、促進(jìn)劑和活性劑三部分組成。其中 氧化鋅與硬脂酸是硫化活性劑的經(jīng)典組合，用量一直保持5份不變。因此，根據(jù)硫化劑硫黃 與促進(jìn)劑的相對(duì)比例不同，硫化體系可分為傳統(tǒng)硫化體系、有效硫化體系和半有效硫化體系。楊清芝主編的《實(shí)用橡膠工藝學(xué)》在第六節(jié)“各種硫黃硫化體系”章節(jié)中敘述道 二烯類(lèi)橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系是指通常硫黃用量范圍的硫化體系。對(duì)天然橡膠而言，硫黃 的用量為常用的2. 5份，促進(jìn)劑的用量為0.5份。硫化膠網(wǎng)絡(luò)中70%以上是多硫鍵。硫化 膠具有良好的初始疲勞性能，室溫條件下具有優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能，最大的缺點(diǎn)是不耐熱氧 老化，硫化膠不能在較高溫度下長(zhǎng)期使用。為此設(shè)計(jì)了有效硫化體系和半有效硫化體系來(lái)提高天然橡膠的耐熱氧老化性能， 但是用這兩類(lèi)體系來(lái)彌補(bǔ)天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能差的缺陷，無(wú)一例外 都是以犧牲傳統(tǒng)硫黃硫化體系的綜合物理機(jī)械性能為代價(jià)的。氧化鋅是天然橡膠最常用的活化劑，它與硬脂酸生成硬脂酸鋅，與交聯(lián)先驅(qū)體螯 合，增加新的交聯(lián)鍵，提高天然橡膠的交聯(lián)密度，并與促進(jìn)劑形成絡(luò)合物，使促進(jìn)劑更加活 潑。因此，氧化鋅可以加快硫化速度，提高硫化膠的交聯(lián)密度和耐熱氧老化性能，但是普通 氧化鋅的粒徑大，活性低而限制其活化作用的發(fā)揮。納米科技改變了氧化鋅的活性，納米氧 化鋅帶來(lái)的納米效應(yīng)，使其硫化活性有了質(zhì)的提高，可是材料的粒徑越小，其聚集結(jié)團(tuán)的傾 向越大，納米效應(yīng)也越難體現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種提高天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方 法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的方法，包括如下步驟將原位表面改性納米氧化鋅加入到天然橡膠傳統(tǒng) 硫黃硫化體系中，硫化后獲得天然橡膠制品。原位表面改性納米氧化鋅與天然橡膠的質(zhì)量份比為原位表面改性納米氧化鋅 天然橡膠=1 5份100份；所述原位表面改性納米氧化鋅是以硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂為原料，以硬脂酸 為分散劑制備的；制備方法，包括如下步驟(1)將分散劑硬脂酸加熱至80°C熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪 拌1 3小時(shí)后得到溶膠，冷卻獲得凝膠；(2)將步驟(1)的凝膠在550 650°C的溫度下煅燒4 6小時(shí)，得到原位表面改性的納米氧化鋅；質(zhì)量份為硬脂酸120份，硝酸鋅15. 68 41. 83份，失水山梨醇油酸脂1. 13 3. 01 份；所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系為常規(guī)的，如可采用《橡膠工業(yè)手冊(cè)》第三分冊(cè)94 頁(yè)報(bào)道的組份和質(zhì)量份；本發(fā)明的天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2 3份促進(jìn)劑NOBS0. 5 0. 7 份

硬脂酸1 2份優(yōu)選的，天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份硬脂酸1. 2份所述的促進(jìn)劑NOBS的化學(xué)名稱(chēng)是N-氧聯(lián)二亞乙基_2_苯并噻唑基次磺酰胺。本發(fā)明采用溶膠_凝膠法對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行原位表面改性，改性后的納米氧化鋅 提高了在橡膠基材中的分散性，能充分發(fā)揮其納米效應(yīng)，將其應(yīng)用于天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫 化體系，熱空氣加速老化后硫化膠的耐熱氧老化性能有大幅度地提高。本發(fā)明制備的原位表面改性納米氧化鋅，在保證納米顆粒高活性的同時(shí)減弱了其 由于高的比表面能而帶來(lái)的團(tuán)聚現(xiàn)象，將其應(yīng)用于天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系，使其納米 效應(yīng)得到了充分地發(fā)揮。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，硫化膠的物理機(jī)械性能優(yōu)良，耐熱氧老化性能顯 著提高。本發(fā)明也可應(yīng)用于其它的硫黃硫化的二烯類(lèi)橡膠傳統(tǒng)硫化體系，因此應(yīng)用前景非 常廣闊。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例中，按GB/T 528-1998國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試硫化膠的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率。硫化膠的熱空氣加速老化在401A型熱老化試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行，老化條件為 IOO0C X72h，按照GB/T 3512-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但并不局限于此。對(duì)比例1所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份硬脂酸1. 2份普通氧化鋅5份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。
實(shí)施例1(1)將分散劑硬脂酸加熱至80°C熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪 拌1小時(shí)后得到溶膠，冷卻獲得凝膠；(2)將步驟(1)的凝膠在550°C的溫度下煅燒6小時(shí)，得到原位表面改性的納米氧 化鋅；硬脂酸120克硝酸鋅41. 83克失水山梨醇油酸脂3. 01克所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份硬脂酸1. 2份原位表面改性納米氧化鋅1份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。實(shí)施例2(1)將分散劑硬脂酸加熱至80°C熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪 拌3小時(shí)后得到溶膠，冷卻獲得凝膠；(2)將步驟⑴的凝膠在650°C的溫度下煅燒4小時(shí)，得到原位表面改性的納米氧 化鋅；硬脂酸120克硝酸鋅15. 68克失水山梨醇油酸脂1.13克所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0.7 份硬脂酸1. 2份原位表面改性納米氧化鋅2份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。實(shí)施例3(1)將分散劑硬脂酸加熱至80°C熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪 拌2小時(shí)后得到溶膠，冷卻獲得凝膠；(2)將步驟⑴的凝膠在600°C的溫度下煅燒5小時(shí)，得到原位表面改性的納米氧 化鋅；硬脂酸120克硝酸鋅20. 91克
失水山梨醇油酸脂2. 01克所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份 硬脂酸1. 2份原位表面改性納米氧化鋅3份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。實(shí)施例4采用實(shí)施例3的原位表面改性納米氧化鋅。所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份硬脂酸1. 2份原位表面改性納米氧化鋅4份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。實(shí)施例5采用實(shí)施例3的原位表面改性納米氧化鋅。所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份和質(zhì)量份如下天然橡膠100份硫黃2. 5份促進(jìn)劑NOBS0. 7 份硬脂酸1. 2份原位表面改性納米氧化鋅5份。測(cè)得的天然橡膠熱空氣加速老化前后硫化膠的拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長(zhǎng)率以及拉伸強(qiáng) 度保持率、拉斷伸長(zhǎng)率保持率見(jiàn)表1。表 權(quán)利要求
1.提高天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法，其特征在于，包括如下步 驟將原位表面改性納米氧化鋅加入到天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系中，硫化后，獲得天然橡 膠制品；所述原位表面改性納米氧化鋅是以硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂為原料，以硬脂酸為分 散劑制備的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原位表面改性納米氧化鋅的制備方 法，包括如下步驟(1)將分散劑硬脂酸加熱至80°C熔融，然后加入硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂，攪拌得 到溶膠，冷卻獲得凝膠；(2)將步驟(1)的凝膠在550 650°C的溫度下煅燒4 6小時(shí)，得到原位表面改性的 納米氧化鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，質(zhì)量份為硬脂酸120份，硝酸鋅15.68 41. 83份，失水山梨醇油酸脂1. 13 3. 01份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，原位表面改性納米氧化鋅與天然橡 膠的質(zhì)量份比為原位表面改性納米氧化鋅天然橡膠=1 5份100份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系的組份 和質(zhì)量份如下天然橡膠100份，硫黃2 3份，促進(jìn)劑N0BS0. 5 0. 7份，硬脂酸1 2份。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系耐熱氧老化性能的方法，包括如下步驟將原位表面改性納米氧化鋅加入到天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系中，硫化后，獲得天然橡膠制品；所述原位表面改性納米氧化鋅是以硝酸鋅和失水山梨醇油酸脂為原料，以硬脂酸為分散劑制備的。本發(fā)明在保證納米顆粒高活性的同時(shí)減弱了其由于高的比表面能而帶來(lái)的團(tuán)聚現(xiàn)象，將其應(yīng)用于天然橡膠傳統(tǒng)硫黃硫化體系，使其納米效應(yīng)得到了充分地發(fā)揮。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，硫化膠的物理機(jī)械性能優(yōu)良，耐熱氧老化性能顯著提高。本發(fā)明也可應(yīng)用于其它的硫黃硫化的二烯類(lèi)橡膠傳統(tǒng)硫化體系，因此應(yīng)用前景非常廣闊。
文檔編號(hào)C08L7/00GK102050967SQ20101054098
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者鄧力, 陳月輝 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)