專利名稱：一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體及其制備方法，屬于熱塑性彈性體類制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
交聯(lián)是高分子材料獲得良好物理化學(xué)性能的前提，傳統(tǒng)交聯(lián)工藝是通過硫磺或過氧化物形成共價(jià)交聯(lián)，將線型高分子交聯(lián)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但這種交聯(lián)方式形成的高分子材料呈熱固性，難以回收再利用，污染環(huán)境，不利于高分子材料的可持續(xù)發(fā)展。因此，探索新型熱塑性、環(huán)保高分子材料日趨成為科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界探索的核心課題。以物理交聯(lián)為主的熱塑性彈性體是一種新型的高分子材料，因其兼具橡膠和塑料的特性而廣泛引用于汽車、電子、電器和建筑等各個(gè)領(lǐng)域。離子交聯(lián)是高分子材料的一種交聯(lián)方式，具有可逆結(jié)構(gòu)的離子交聯(lián)熱塑性彈性體以金屬離子為陽離子、極性橡膠為陰離子， 通過離子鍵形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的熱塑性彈性體。例如，JP-A -2004307833公開了一種熱塑性聚氨酯彈性體，通過擴(kuò)鏈聚氨酯上的羧基或磺酸與金屬離子形成離子交聯(lián)熱塑性聚氨酯彈性體。P. Antony等人(Polymer， 2000, 41: 787-793)報(bào)道了一種離子交聯(lián)橡膠/塑料共混物，通過羧化丁腈橡膠(XNBR)和聚乙烯丙烯酸(PEA)中羧基與氧化鋅反應(yīng)形成離子偶極，制得結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)異的離子交聯(lián)熱塑性彈性體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體及其制備方法，由橡膠、有機(jī)羧酸、引發(fā)劑和金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物組成。采用該方法制備的離子交聯(lián)熱塑性彈性體具有良好的力學(xué)性能，且配方和工藝簡(jiǎn)單環(huán)保，廣泛應(yīng)用于鞋業(yè)、密封圈、汽車和輸油管道等領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體及其制備方法，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成
橡膠100份； 有機(jī)羧酸2-20份； 引發(fā)劑0. 1-2份；
金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物2-30份。本發(fā)明所使用的橡膠包括極性橡膠和非極性橡膠，如丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、氯丁橡膠(CR)、丁苯橡膠(SBR)、丁基橡膠(II R)、順丁橡膠(BR)、天然橡膠 (殿)、乙丙橡膠化 11，EPDM)或者是上述橡膠的混合物。本發(fā)明所使用的有機(jī)羧酸選自馬來酸、酒石酸、丙烯酸、甲基丙烯酸。本發(fā)明所使用的引發(fā)劑選自過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯。
本發(fā)明所使用的金屬氧化物、金屬氫氧化物和金屬氯化物，如氧化鈷、氧化鋅、氧化鑭、氧化鈰、氧化釤、氧化銩；氫氧化鋅、氫氧化鑭；氯化鑭、氯化銅等。一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體的制備方法，其制備步驟如下
1)制備接枝橡膠在開煉機(jī)或密煉機(jī)中100-150°C下混煉特定比例的橡膠、有機(jī)酸和引發(fā)劑5-15分鐘，即可得到通過接枝的含有羧基的極性橡膠；
2)混煉于40-55°C下在開煉機(jī)或密煉機(jī)中室溫混煉步驟1)獲得的極性橡膠和金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物5-15分鐘，得到混煉膠；
3)硫化將步驟2)獲得的混煉膠置于平板硫化儀上硫化，于溫度150-200°C，壓力 5-15MPa,時(shí)間5-30分鐘，得到的硫化膠即為離子交聯(lián)熱塑性彈性體。本發(fā)明所使用的混煉設(shè)備為開煉機(jī)或密煉機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為配方主要以有機(jī)羧酸作為非極性或極性橡膠的接枝劑，實(shí)現(xiàn)了非極性或極性橡膠的羧基化轉(zhuǎn)變，利用離子交聯(lián)劑金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物將非極性或極性橡膠交聯(lián)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配方簡(jiǎn)單環(huán)保。采用本發(fā)明方法制備的離子交聯(lián)熱塑性彈性體具有良好的力學(xué)性能，其拉伸強(qiáng)度至少達(dá)到6MPa，拉斷伸長(zhǎng)率至少達(dá)到700%，邵爾硬度(A)至少達(dá)到63，DSC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)10°C。由于離子交聯(lián)熱塑性彈性體的制備工藝簡(jiǎn)單，制備過程和產(chǎn)品環(huán)保，有望廣泛應(yīng)用于鞋業(yè)、密封圈、汽車和輸油管道等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式以下通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)說明或描述，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。實(shí)施例1
離子交聯(lián)熱塑性彈性體的制備，其原料的配方組份的重量為
丁腈橡膠IOOg ；
酒石酸 15g ；
DCP 0. Ig ；
氧化鋅 5g。制備得步驟如下將IOOg的丁腈橡膠、15g的酒石酸和0. Ig的DCP置于開煉機(jī)或密煉機(jī)中，于120°C下混煉15分鐘，即可得到接枝極性橡膠；在開煉機(jī)或密煉機(jī)中于45°C混煉上述的接枝極性橡膠和5g氧化鋅10分鐘，得到混煉膠；將混煉膠置于平板硫化儀上硫化，于溫度150°C，壓力lOMPa，時(shí)間20分鐘，得到的硫化膠即離子交聯(lián)熱塑性彈性體。表1離子交聯(lián)熱塑性彈性體性能
權(quán)利要求
1.一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體，其特征在于，所述的離子交聯(lián)熱塑性彈性體由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成橡膠100份； 有機(jī)羧酸2-20份； 引發(fā)劑0. 1-2份；金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物2-30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體，其特征在于，所述的橡膠采用極性橡膠和/或非極性橡膠，選自丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、氯丁橡膠(CR)、丁苯橡膠(SBR)、丁基橡膠(II 10、順丁橡膠化10、天然橡膠(殿)、乙丙橡膠化 113 010或上述橡膠的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體，其特征在于，所述的有機(jī)羧酸選自馬來酸、酒石酸、丙烯酸或甲基丙烯酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體，其特征在于，所述的引發(fā)劑為過氧化二叔丁基、過氧化二異丙苯或過氧化苯甲酸叔丁酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體，其特征在于，所述的金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物，選自氧化鈷、氧化鋅、氧化鑭、氧化鈰、氧化釤、氧化銩；氫氧化鋅、氫氧化鑭；氯化鑭、氯化銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之任一所述的一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體的制備方法，其步驟如下1)制備接枝橡膠在開煉機(jī)或密煉機(jī)中100-150°C下混煉配比量的橡膠、有機(jī)酸和引發(fā)劑5-55分鐘，即得到通過接枝的含有羧基的極性橡膠；2)混煉于40-55°C下在開煉機(jī)或密煉機(jī)中混煉步驟1)獲得的極性橡膠以及配方量的金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物5-15分鐘，得到混煉膠；3)硫化將步驟2)獲得的混煉膠置于平板硫化儀上硫化，于溫度150-200°C，壓力 5-15MPa，時(shí)間5-30分鐘，得到的硫化膠即為離子交聯(lián)熱塑性彈性體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種離子交聯(lián)熱塑性彈性體及其制備方法，所述離子交聯(lián)熱塑性彈性體由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成橡膠100份；有機(jī)羧酸2-20份；引發(fā)劑0.1-2份；金屬氧化物、金屬氫氧化物或/和金屬氯化物2-30份。采用本發(fā)明方法制備的離子交聯(lián)熱塑性彈性體具有良好的力學(xué)性能，其拉伸強(qiáng)度至少達(dá)到6MPa，拉斷伸長(zhǎng)率至少達(dá)到700%，邵爾硬度(A)至少達(dá)到63，DSC玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)10℃。由于離子交聯(lián)熱塑性彈性體的制備工藝簡(jiǎn)單，制備過程和產(chǎn)品環(huán)保，有望廣泛應(yīng)用于鞋業(yè)、密封圈、汽車和輸油管道等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L51/06GK102532770SQ20111044908
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉欣萍, 卓倩, 曹長(zhǎng)林, 楊文卿, 肖荔人, 許兢, 錢慶榮, 陳慶華, 陳榮國(guó), 黃寶銓 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)