一种低气味弹性体材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于弹性体材料技术领域，涉及一种低气味弹性体材料及其制备方法，将有机金属框架化合物添加到弹性体材料中制得低气味弹性体材料；其中，弹性体材料包括橡胶、热塑性硫化橡胶及热塑性弹性体，金属有机框架化合物由过渡金属与有机配体反应生成，过渡金属为Zn、Al、Zr、Ti中的任一种，有机配体为含N或含O或同时含N、O的有机分子中的任一种。本发明专利技术的制备方法通过将金属有机框架化合物添加到弹性体材料中制得低气味弹性体材料，利用其优异的气体吸附性能、与弹性体基体的良好相容性、替代部分助剂使用等优点，达到降低弹性体材料气味的目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
一种低气味弹性体材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于弹性体材料
，涉及一种低气味弹性体材料及其制备方法，具体为一种添加金属有机框架化合物降低弹性体材料气体的方法及其制备得到的低气味弹性体材料。

技术介绍

[0002]弹性体材料广泛应用于生产及生活的各个方面，而随着科技及人们生活水平的提高，弹性体材料所产生的气味引起了越来越多的关注，特别是用于汽车内饰、密封以及房屋密封的弹性体材料，对气味的要求达到极高的标准。弹性体材料产生气味的原因在于，在原材料合成、加工及成型过程中使用到多种易于产生挥发性气体的原料，这些材料在加工成型中受热和剪切的作用会降解生成有机小分子，这些小分子物质的产生不可避免的使材料呈现较大的气味。
[0003]目前，低气味、低VOC的弹性体材料的制备方法有两种，一是采用环保型的助剂和原料，二是在加工成型过程中加入具有吸附性的填料或除味剂。第一种方法举例如下：申请号为201711237536.5，名称为一种低气味、低VOC的改性热塑性弹性体材料及其制备方法的专利中，采用食品级石蜡油替代常规石蜡油，使用抗氧剂、吸酸剂、防老化剂来减少主要原材料在挤出过程中降解所释放气体分子数量，使其气味从4.5降低到2.5。申请号为202110956884.8，名称为一种适用汽车内饰的低气味热塑性弹性体及其制备方法的专利，侧重于原料的选择和配合体系的设计，将氢化苯乙烯类热塑性弹性体、稳定组分、填充体系、防老体系、润滑体系、抗紫外线体系、着色体系、塑化增强树脂按照一定比例加工制造出低气味热塑性弹性体材料。虽然体系也添加了0.5份除味剂，但没有给出未加除味剂体系的气味等级，所以无法评估除味剂的效果。
[0004]第二种方法举例如下：申请号为202010175437.4，名称为一种低气味车用SEBS弹性体材料及其制备方法的专利，采用5份气味主吸附剂(含水发泡聚乙烯母粒)和10份气味辅助吸附剂硅藻土，可达到最佳气味等级为3.5。申请号为201711020395.1，名称为一种防尘低散发低气味热塑性弹性体及其制备方法的专利，侧重于原料的选取(如填充油选择饱和直链或环烷烃油)，体系在添加2份除味剂(Phoenix的Cel
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span705、华恩遮味剂、嘉禾除味剂)后，气味等级由3.0降低到2.5。对于第二种方法，现有吸附填料和除味剂多以物理吸附为主，吸附量有限，所以需要高添加量来满足除味目的，但是无机吸附剂与弹性体聚合物基体相容性不好，因此高添加量会导致最终弹性体材料的机械性能变差，影响其实际使用。而且，有些除味剂的使用，也只能保证在材料整体气味等级不高的情况下，进行小幅度的气味等级降低，适用范围有局限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种低气味弹性体材料及其制备方法，通过将金属有机框架化合物添加到弹性体材料中，利用其优异的气体吸
附性能、与弹性体基体的良好相容性、替代部分助剂使用等优点，达到降低弹性体材料气味的目的。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种低气味弹性体材料，将有机金属框架化合物添加到弹性体材料中制得低气味弹性体材料；其中，所述弹性体材料包括橡胶、热塑性硫化橡胶及热塑性弹性体，所述金属有机框架化合物由过渡金属与有机配体反应生成，过渡金属为Zn、Al、Zr、Ti中的任一种，有机配体为含N或含O或同时含N、O的有机分子中的任一种。
[0008]金属有机框架化合物(简称MOF或MOFs)是由过渡金属(或金属簇)与含氧、氮等多齿有机分子之间的配位作用而自组装形成的具有周期性网络结构的一类配位聚合物，具有高比表面积、结构可调、与高分子相容性好、热稳定性好等优点，与其它多孔吸附剂相比，它的气体吸附性能更加优异；通过调节孔道尺寸结构，金属有机框架化合物可以有选择性地吸附分离有机气体分子。根据构型不同，MOF可以分为IRMOFs、MILs、ZIFs、UiO、PCN、HKUST、其它类。
[0009]金属有机框架化合物的框架基元与硫化促进剂中间产物配位络合物有一定的结构近似性，将其用于橡胶体系中，会对橡胶的硫化起到一定促进作用，从而缩减硫化助剂用量、减少挥发性有机物的产生。例如，含Zn金属有机化合物对天然橡胶的硫化起到了明显的促进作用，且硫化胶的物理机械性能有明显提升。
[0010]进一步的，所述金属有机框架化合物在弹性体材料中的添加量为0.5～5份。
[0011]进一步的，所述金属有机框架化合物为IRMOF
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3、MOF
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5、ZIF
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8、UiO
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66、ZIF
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68中的一种或几种。
[0012]进一步的，当弹性体材料为橡胶时，所述低气味弹性体材料包括如下重量份的原料：
[0013]生胶100份，金属有机框架化合物0.5～5份，增塑剂5～30份，填料50～110份，硫化体系，及其他助剂；
[0014]其中，硫化体系包括硫磺硫化体系和过氧化物硫化体系，所述硫磺硫化体系包括硫磺0.3～2.5份，促进剂0.5～5份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～4份；所述过氧化物硫化体系包括氧化锌3～5份，硬脂酸0.5～1份，抗氧剂0.01～0.5份，过氧化物硫化剂1.5～3份；
[0015]其他助剂包括防老剂1～5份。
[0016]进一步的，所述生胶为天然橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、再生胶中的一种或几种；
[0017]所述其他助剂包括防老剂，防老剂包括防老剂4020，防老剂4010NA，防老剂BLE，防老剂2246；所述增塑剂包括己二酸二辛酯(DOA)，邻苯二甲酸二癸酯(DDP)，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，癸二酸丁二酯(DBS)，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，环氧大豆油，氯化石蜡；所述填料包括炭黑、碳酸钙、二氧化硅、陶土、滑石粉、云母粉；所述促进剂包括促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂NOBS、促进剂TMTM、促进剂ZDMC；所述抗氧剂包括抗氧剂AO42、抗氧剂BHT；所述过氧化物硫化剂包括过氧化二异丙苯(DCP)，过氧化二苯甲酰(BPO)。
[0018]本专利技术提供了上述低气味弹性体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]当采用硫磺硫化体系时，将一定量的生胶加入密炼机中，在40～60rpm的转速下，将生胶密炼1～2min，直至达到转矩平衡，然后将填料和金属有机框架化合物加入密炼机中
混炼2～4min，直到达到转矩平衡，紧接着，将增塑剂、氧化锌、硬脂酸和防老剂加入密炼机中混炼2～4min，达到转矩平衡后出料；整个密炼过程中，密炼机温度控制在120℃以下；将所得混炼胶转入开炼机中，开炼机辊筒温度设置为30～50℃，加入硫磺和促进剂，打三角包数次并下片；最后，将所得混炼胶硫化，硫化温度为160～180℃，制得样品；
[0020]当采用过氧化物硫化体系时，将一定量的生胶加入密炼机中，在40～60rpm的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低气味弹性体材料，其特征在于，将有机金属框架化合物添加到弹性体材料中制得低气味弹性体材料；其中，所述弹性体材料包括橡胶、热塑性硫化橡胶及热塑性弹性体，所述金属有机框架化合物由过渡金属与有机配体反应生成，过渡金属为Zn、Al、Zr、Ti中的任一种，有机配体为含N或含O或同时含N、O的有机分子中的任一种。2.根据权利要求1所述的低气味弹性体材料，其特征在于，所述金属有机框架化合物在弹性体材料中的添加量为0.5～5份。3.根据权利要求1所述的低气味弹性体材料，其特征在于，所述金属有机框架化合物为IRMOF
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3、MOF
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5、ZIF
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8、UiO
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66、ZIF
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68中的一种或几种。4.根据权利要求1
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3任一项所述的低气味弹性体材料，其特征在于，当弹性体材料为橡胶时，所述低气味弹性体材料包括如下重量份的原料：生胶100份，金属有机框架化合物0.5～5份，增塑剂5～30份，填料50～110份，硫化体系，及其他助剂；其中，硫化体系包括硫磺硫化体系和过氧化物硫化体系，所述硫磺硫化体系包括硫磺0.3～2.5份，促进剂0.5～5份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～4份；所述过氧化物硫化体系包括氧化锌3～5份，硬脂酸0.5～1份，抗氧剂0.01～0.5份，过氧化物硫化剂1.5～3份；其他助剂包括防老剂1～5份。5.根据权利要求1
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3任一项所述的低气味弹性体材料，其特征在于，当弹性体材料为热塑性硫化橡胶(TPV)时，所述低气味弹性体材料包括如下重量份的原料：可硫化弹性体40～60份、热塑性聚烯烃40～60份、金属有机框架化合物0.5～5份、增塑剂5～40份、抗氧剂0.01～0.5份、及硫化体系；其中，硫化体系包括酚醛树脂硫化体系和氧化锌/氧化镁硫化体系，所述酚醛树脂硫化体系包括氧化锌1～3份、酚醛树脂2～8份、氯化亚锡0.5～2.5份，所述氧化锌/氧化镁硫化体系包括氧化锌3～5份、氧化镁2～4份、促进剂0.5～2份、硬脂酸锌0.5～2份。6.根据权利要求1
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3任一项所述的低气味弹性体材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋敏，孙鑫，段咏欣，胡洁，韩艳春，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：