一种聚马来酸多元醇酯及其制备方法、负载方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚马来酸多元醇酯及其制备方法和应用，其具有三维网状结构，能与制备轮胎时使用的橡胶材料分子链的双键发生作用，且能和填料形成物理键的结合，能够促进炭黑、白炭黑等填料的分散，降低轮胎的生热，延长轮胎的使用寿命，同时具有改善轮胎胶料硬度和模量的作用，且对于轮胎的其他基础物性和硫化特性不造成影响。特性不造成影响。特性不造成影响。

【技术实现步骤摘要】
一种聚马来酸多元醇酯及其制备方法、负载方法和应用


[0001]本专利技术属于橡胶工业领域，具体涉及一种聚马来酸多元醇酯类产品的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]一直以来，在轮胎等橡胶制品中，需要填充大量的炭黑、白炭黑或其它无机填料。动态条件下使用的橡胶制品，使用过程中由于炭黑或白炭黑等表面活性基团的存在，容易团聚，加上大量填充无机填料，会造成橡胶的内摩擦增大，产生大量的热量，从而带来生热的增加。
[0003]轮胎使用过程中由于高速度、高载荷导致轮胎的生热过快，特别像胎肩部位升温加快，容易出现肩空损坏，缩短轮胎的使用寿命。目前，轮胎厂通过调节炭黑、白炭黑、氧化锌等材料的添加比例来延缓胎肩垫胶的生热，但效果不理想。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种聚马来酸多元醇酯，其具有三维网状结构或同时具有三维网状结构和链状结构，可以与轮胎的分子链双键发生作用，且能和填料形成物理键的结合，以此能降低轮胎的生热，促进炭黑、白炭黑等填料的分散，延长轮胎的使用寿命。
[0005]本专利技术还提供了聚马来酸多元醇酯的制备方法，合成工艺简单，合成路线环保。
[0006]本专利技术的另外一个目的是提供了一种聚马来酸多元醇酯的负载方法，使其可以方便且成功地应用到轮胎的配方中。
[0007]具体通过以下技术方案实现：
[0008]一种聚马来酸多元醇酯，具有以下结构通式：
[0009][0010]其中，R1为1
‑
18个碳原子的烷基链、取代烷基链，n为聚合度。
[0011]所述聚马来酸多元醇酯具有三维网状结构，可以与制备轮胎时使用的橡胶材料分子链的双键发生作用，且能和填料形成物理键的结合，以此促进炭黑、白炭黑等填料的分散，能降低轮胎的生热，延长轮胎的使用寿命。
[0012]进一步地，所述聚马来酸多元醇酯具有以下结构通式：
[0013][0014]其中，R1和R2为1
‑
18个碳原子的烷基链、取代烷基链，n为聚合度。
[0015]一种聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，将不饱和酸单体与多元醇单体，在酸催化剂与抗氧化剂的作用下，进行反应，反应过程包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段在惰性气体氛围中，进行酯化反应，得到聚马来酸多元醇酯的预聚物，惰性气体起到保
护反应单体不严重变色的目的；所述第二阶段在低温、高真空条件下进行缩聚反应，得到聚马来酸多元醇酯；
[0016]所述第一阶段的低温酯化反应的温度为100℃～140℃；所述第二阶段的缩聚反应的温度为100℃～160℃、压力为1Pa～200Pa。
[0017]进一步地，所述不饱和酸单体与所述多元醇单体的摩尔比大于1，保证反应结束后目标产物的封端为羟基结构，且排除醇类副产物的产生影响反应的进行。能够促进反应方向朝生成目标产物的方向进行，所述酸催化剂、所述抗氧化剂与所述多元醇单体的摩尔比为(0.01％～2％)∶(0.1％～2.0％)∶1，所述反应溶剂的质量与所述不饱和酸单体相同。
[0018]进一步地，所述不饱和酸为马来酸、马来酸酐的一种或两种。
[0019]进一步地，所述结构式为CnH
2n+2
‑
x
(OH)
x
的醇中的一种或多种，其中x＝3。
[0020]进一步地，所述多元醇还包括二元醇，所述二元醇为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,5
‑
戊二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、1，6
‑
己二醇、1,10
‑
癸二醇、1,12
‑
十二烷二醇、1,20
‑
二十烷二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇、异山梨醇、邻苯二甲醇或二甘醇中的一种或多种。
[0021]进一步地，所述三元醇与二元醇的摩尔比为(10:0)
‑
(1：9)，优选三元醇与二元醇的摩尔比为(4：6)
‑
(1：9)，在优选范围内，产物可同时具有三维网状结构和直链结构，性能更优。
[0022]进一步地，所述酸催化剂选自浓硫酸、三氟甲磺酸、三氯乙酸、浓磷酸、钨酸、三氯化铝、三氟化硼、三氯化铁、乙二醇锑、醋酸锑中一种或多种。
[0023]进一步地，所述抗氧化剂选自磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、焦磷酸、磷酸铵、磷酸三甲酯、磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸铵、磷酸二氢铵、氢氧化四乙铵、四[亚甲基3
‑
(3',5'
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基)丙酸酯]甲烷、3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟苯基磷酸二乙酯和对苯二酚中一种或多种。
[0024]进一步地，所述反应溶剂选自二甲苯、环己酮中一种或两种，优选所述反应溶剂为二甲苯。
[0025]进一步地，所述不饱和酸单体与所述多元醇单体的摩尔比为1∶(1.1～1.2)。
[0026]进一步地，制备得到的聚马来酸多元醇酯的数均分子量为0.2
×
104～1.2
×
104g/mol。
[0027]进一步地，所述酯化反应温度和所述缩聚反应温度均控制为梯度升温。
[0028]进一步地，所述第二阶段缩聚反应温度从100℃开始控制为梯度升温至160℃，并保持该反应温度进行反应，压力表数值稳定到
‑
0.1MPa,时间1～2h，出现高分子爬杆现象即完成缩聚反应。
[0029]一种聚马来酸多元醇酯的负载方法，包括三个阶段，第一阶段在惰性气体氛围中，采用溶剂，进行低温下聚马来酸多元醇酯的溶解；第二阶段在梨刀混合机中将第一阶段中的聚马来酸多元醇酯和载体进行混合吸附，第三阶段在沸腾床中将第二阶段的产物进行烘干和溶剂回收。
[0030]进一步地，所述载体为白炭黑、碳酸钙、石英砂、硅藻土中一种或两种。
[0031]进一步地，所述第一阶段溶解温度为20
‑
30℃，时间为0.5
‑
1h；所述第二阶段控制混合时间为0.5
‑
1.5h；所述第三阶段烘干温度为55
‑
85℃，烘干时间为2
‑
3h，回收溶剂在60
‑
90％。
[0032]进一步地，所述负载载体选自白炭黑或石英砂，所述负载载体与所述聚马来酸多元醇酯的比例为2：(3
‑
8)。
[0033]进一步地，所述聚马来酸多元醇酯的溶剂为二氯甲烷、乙醇或甲苯。
[0034]本专利技术还提供了所述聚马来酸多元醇酯或所述有载体负载的聚马来酸多元醇酯在轮胎胶料中的应用，尤其是在轮胎胶料中促进填料分散的应用。
[0035]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚马来酸多元醇酯，其特征在于，具有以下结构通式：其中，R1为1
‑
18个碳原子的烷基链、取代烷基链，n为聚合度。2.根据权利要求1所述的聚马来酸多元醇酯，其特征在于，具有以下结构通式：其中，R1和R2为1
‑
18个碳原子的烷基链、取代烷基链，n为聚合度。3.一种根据权利要求1所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，将不饱和酸单体与多元醇单体，在酸催化剂与抗氧化剂的作用下，进行反应，反应过程包括第一阶段和第二阶段，所述第一阶段在惰性气体氛围中，进行酯化反应，得到聚马来酸多元醇酯预聚物；所述第二阶段在低温、高真空条件下进行缩聚反应，得到聚马来酸多元醇酯；
所述第一阶段的低温酯化反应的温度为100℃～140℃；所述第二阶段的缩聚反应的温度为100℃～160℃、压力为1Pa～200Pa。4.根据权利要求3所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述不饱和酸单体与所述多元醇单体的摩尔比大于1，所述酸催化剂、所述抗氧化剂与所述多元醇单体的摩尔比为(0.01％～2％)∶(0.1％～2.0％)∶1。5.根据权利要求3所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述不饱和酸为马来酸、马来酸酐的一种或两种。6.根据权利要求3所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述多元醇为结构式为CnH
2n+2
‑
x
(OH)
x
的醇中的一种或多种，其中x＝3。7.根据权利要求6所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述多元醇为还包括二元醇，所述二元醇为1,4
‑
丁二醇、乙二醇、1,3
‑
丙二醇、1,5
‑
戊二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、1，6
‑
己二醇、1,10
‑
癸二醇、1,12
‑
十二烷二醇、1,20
‑
二十烷二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇、异山梨醇、邻苯二甲醇或二甘醇中的一种或多种。8.根据权利要求7所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述三元醇与二元醇的摩尔比为(10:0)
‑
(1：9)。9.根据权利要求3所述的聚马来酸多元醇酯的制备方法，其特征在于，所述酸催化剂选自浓硫酸、三氟甲磺酸、三氯乙酸、浓磷酸、钨酸、三氯化铝、三氟化硼、三氯化铁、乙二醇锑、醋酸锑中一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛忠福，彭华龙，李海，焦崇凌，
申请(专利权)人：江苏麒祥高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：