一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，并在制备硫化橡胶的过程中制备了高强度填料，该高该强度填料表面覆盖有一层聚酰亚胺其分子链中含有刚性的酰亚胺杂环和芳香苯环，使得自身力学性能增加，并加入碳纳米管和石墨，使得硫化橡胶进一步增强，并制备了一种耐老化剂，该抗老化剂分子能够与氧化橡胶的游离基反应生成稳定的化合物，并产生自由基，自由基又可以与有害的游离基反应生成稳定化合物，且该抗老化剂分子上含有不饱和碳碳双键，同时有机硅橡胶的支链中也含有不饱和碳碳双键，在橡胶硫化过程中，不饱和双键发生共聚，使得耐老化剂分子固定在橡胶上，防止了耐老化剂在使用过程中析出，进一步提升了橡胶的耐老化性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法
本专利技术属于硫化橡胶制备
，具体涉及一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法。
技术介绍
橡胶按原料分为天然橡胶和合成橡胶。按形态分为块状生胶、乳胶、液体橡胶和粉末橡胶。乳胶为橡胶的胶体状水分散体；液体橡胶为橡胶的低聚物，未硫化前一般为粘稠的液体；粉末橡胶是将乳胶加工成粉末状，以利配料和加工制作。20世纪60年代开发的热塑性橡胶，无需化学硫化，而采用热塑性塑料的加工方法成形。橡胶按使用又分为通用型和特种型两类。是绝缘体，不容易导电，但如果沾水或不同的温度的话，有可能变成导体。导电是关于物质内部分子或离子的电子的传导容易情况。现有的硫化橡胶强度较差，在使用过程中受到作用力，橡胶本体易出现破损，且在长时间使用过程中，受到空气中的氧气氧化，使得硫化橡胶老化，进而降低硫化橡胶使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法。本专利技术要解决的技术问题：现有的硫化橡胶强度较差，在使用过程中受到作用力，橡胶本体易出现破损，且在长时间使用过程中，受到空气中的氧气氧化，使得硫化橡胶老化，进而降低硫化橡胶使用寿命。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，具体包括如下步骤：步骤S1：将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环硅氧烷、十甲基四硅氧烷加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为45-50℃，在压强为1.3-1.4kPa的条件下，进行反应1-3h后，加入四甲基氢氧化铵水溶液，在温度为110-120℃的条件下，反应1-2h后，升温至温度为160-170℃，压强为1.35-1.38kPa的条件下，进行反应3-5h，制得有机硅橡胶；步骤S2：将步骤S1制得的有机硅橡胶、高强度填料、耐老化剂、硫化剂加入开炼机中，在温度为160-165℃，压力为8-10MPa的条件下，进行开炼20-30min，制得硫化橡胶。进一步，步骤S1所述的八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环硅氧烷、十甲基四硅氧烷、四甲基氢氧化铵的用量摩尔比为100:0.15:0.05:0.03，步骤S2所述的有机硅橡胶、高强度填料、耐老化剂、硫化剂的用量重量份比为100:40:3-8:1-3，硫化剂为二硫化二苯骈噻唑和过氧化苯甲酰中的一种或两种任意比例混合。进一步，所述的高强度填料由如下步骤制成：步骤A1：将石墨和纳米碳管加入反应釜中，加入浓硫酸溶液，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行搅拌并加入高锰酸钾溶液，搅拌10-15h后，加入稀硫酸溶液，在温度为90-95℃的条件下，继续搅拌3-5h后，加入双氧水，继续搅拌1-2h后，过滤去除滤液，将滤饼依次用盐酸溶液和去离子水进行洗涤并干燥，制得第一填料；步骤A2：将步骤A1制得的第一填料、二甲基甲酰胺、4,4'-二氨基联苯加入反应釜中，并通入氮气进行保护，在转速为120-150r/min，温度为160-165℃的条件下，进行回流搅拌10-15h后，加入联苯四甲酸二酸酐，在温度为零下1-3℃的条件下，搅拌10-15h，制得聚酰胺酸填料；步骤A3：将步骤A2制得的聚酰胺酸填料，在温度为150-160℃的条件下，进行保温1-1.5h后，在温度为370-380℃的条件下，进行保温1-1.5h，制得高强度填料。进一步，步骤A1所述的石墨、纳米碳管、高锰酸钾溶液的用量质量比为1:1:10，浓硫酸溶液的质量分数为80-85，高锰酸钾溶液的质量分数为30-35％，稀硫酸溶液的质量分数为15-20％，双氧水的质量分数为25-30％，双氧水的用量是浓硫酸溶液体积的1-1.5倍，盐酸溶液的质量分数为15-20％，步骤A2所述的第一填料和4,4'-二氨基联苯的用量质量比为5:1-1.5，4,4'-二氨基联苯和联苯四甲酸二酸酐用量摩尔比为1:1。进一步，所述的耐老化剂由如下步骤制成：步骤B1：将甲基丙烯酸和对二苯酚加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为5-8℃的条件下，进行搅拌并加入二氯亚砜，以速率为5-10℃/min升温至温度为50-60℃，进行反应5-6h后，在温度为95-100℃的条件下，蒸馏制得中间体1；反应过程如下：步骤B2：将二苯胺、亚硝酸铵、甲苯溶液加入反应釜中，在转速为100-120r/min，温度为25-30℃的条件下，加入盐酸溶液，进行反应1-2h后，调节反应液pH值为9-10后，静置去除水相，将有机相在温度为115-120℃的条件下，进行蒸馏，将底物、硫化钠、去离子水进行混合，在温度为25-30℃的条件下，进行反应5-6h，制得中间体2；反应过程如下：步骤B3：将硫脲溶于无水乙醇中，制得硫脲溶液，将步骤B2制得的中间体2溶于去离子水中，制得中间体2溶液，将中间体2溶液加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为80-85℃的条件下，进行回流反应3-5h后，在温度为110-120℃的条件下，进行蒸馏，将底物用无水乙醇重结晶，制得中间体3；反应过程如下：步骤B4：将步骤B3制得的中间体3和乙醚加入反应釜中，并通入氮气，在转速为120-150r/min的条件下，进行搅拌至中间体3完全溶解后，在温度为1-3℃的条件下，加入步骤B1制得的中间体1和吡啶，进行反应2-3h，制得耐老化剂。反应过程如下：进一步，步骤B1所述的甲基丙烯酸和二氯亚砜的用量摩尔比为2:1，对二苯酚的用量为甲基丙烯酸质量的3-5％，步骤B2所述的二苯胺和亚硝酸铵用量摩尔比为2:1，甲苯溶液质量分数20-30％，盐酸溶液质量分数为15-20％，底物和硫化钠用量质量比为10:1，步骤B3所述的硫脲和中间体2的用量摩尔比为1:2，步骤B4所述的中间体3、中间体1、吡啶用量摩尔比为1.5-2:1:1。本专利技术的有益效果：本专利技术在制备一种高强度耐老化硫化橡胶的过程中制备了一种高强度填料，用高锰酸钾溶液和双氧水对石墨和碳纳米管进行氧化处理，制得第一填料，再加入4,4'-二氨基联苯和联苯四甲酸二酸酐，第一填料表面的活性羧基和4,4'-二氨基联苯上的一个氨基进行反应，进而联苯四甲酸二酸酐与4,4'-二氨基联苯上的另一个氨基进行反应并聚合，制得聚酰胺酸填料，再进行热亚胺胺化，制得高强度填料，高该强度填料表面覆盖有一层聚酰亚胺其分子链中含有刚性的酰亚胺杂环和芳香苯环，使得自身力学性能增加，并加入碳纳米管和石墨，使得硫化橡胶进一步增强，并制备了一种耐老化剂，该耐老化剂以甲基丙烯酸为原料，与二氯亚砜反应，制得中间体1，再将二苯胺与亚硝酸铵反应制得中间体2，中间体2与硫脲反应制得中间体3，进一步中间体3与中间体1反应制得耐老化剂，该抗老化剂分子能够与氧化橡胶的游离基反应生成稳定的化合物，并产生自由基，自由基又可以与有害的游离基反应生成稳定化合物，进而防止了硫化橡胶的老化，且该抗老化剂分子上含有不饱和碳碳双键，同时有机硅橡胶的支链中也含有不饱和碳碳双键，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：/n步骤S1：将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环硅氧烷、十甲基四硅氧烷加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为45-50℃，在压强为1.3-1.4kPa的条件下，进行反应1-3h后，加入四甲基氢氧化铵水溶液，在温度为110-120℃的条件下，反应1-2h后，升温至温度为160-170℃，压强为1.35-1.38kPa的条件下，进行反应3-5h，制得有机硅橡胶；/n步骤S2：将步骤S1制得的有机硅橡胶、高强度填料、耐老化剂、硫化剂加入开炼机中，在温度为160-165℃，压力为8-10MPa的条件下，进行开炼20-30min，制得硫化橡胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤S1：将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环硅氧烷、十甲基四硅氧烷加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为45-50℃，在压强为1.3-1.4kPa的条件下，进行反应1-3h后，加入四甲基氢氧化铵水溶液，在温度为110-120℃的条件下，反应1-2h后，升温至温度为160-170℃，压强为1.35-1.38kPa的条件下，进行反应3-5h，制得有机硅橡胶；
步骤S2：将步骤S1制得的有机硅橡胶、高强度填料、耐老化剂、硫化剂加入开炼机中，在温度为160-165℃，压力为8-10MPa的条件下，进行开炼20-30min，制得硫化橡胶。


2.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，其特征在于：步骤S1所述的八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环硅氧烷、十甲基四硅氧烷、四甲基氢氧化铵的用量摩尔比为100:0.15:0.05:0.03，步骤S2所述的有机硅橡胶、高强度填料、耐老化剂、硫化剂的用量重量份比为100:40:3-8:1-3，硫化剂为二硫化二苯骈噻唑和过氧化苯甲酰中的一种或两种任意比例混合。


3.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，其特征在于：所述的高强度填料由如下步骤制成：
步骤A1：将石墨和纳米碳管加入反应釜中，加入浓硫酸溶液，在转速为120-150r/min，温度为40-50℃的条件下，进行搅拌并加入高锰酸钾溶液，搅拌10-15h后，加入稀硫酸溶液，在温度为90-95℃的条件下，继续搅拌3-5h后，加入双氧水，继续搅拌1-2h后，过滤去除滤液，将滤饼依次用盐酸溶液和去离子水进行洗涤并干燥，制得第一填料；
步骤A2：将步骤A1制得的第一填料、二甲基甲酰胺、4,4'-二氨基联苯加入反应釜中，并通入氮气进行保护，在转速为120-150r/min，温度为160-165℃的条件下，进行回流搅拌10-15h后，加入联苯四甲酸二酸酐，在温度为零下1-3℃的条件下，搅拌10-15h，制得聚酰胺酸填料；
步骤A3：将步骤A2制得的聚酰胺酸填料，在温度为150-160℃的条件下，进行保温1-1.5h后，在温度为370-380℃的条件下，进行保温1-1.5h，制得高强度填料。


4.根据权利要求3所述的一种高强度耐老化硫化橡胶制备方法，其特征在于：步骤A1所述的石墨、纳米碳管、高锰酸钾溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜，
申请(专利权)人：广州皓科智技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44