一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶材料技术领域，为了解决现有的交联橡胶材料存在可重复加工性能较低的问题，公开了一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，由原料混合均匀后，经热压硫化成型得到；所述原料包括以下重量份数的组分：环氧化橡胶100份、改性纳米纤维素3

【技术实现步骤摘要】
一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶材料
，尤其涉及一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶具有独特的高弹性，在国民经济和国防等领域具有重要的战略价值。但传统硫磺或过氧化物硫化的橡胶由于共价交联键的不可逆性，导致橡胶一旦成型为制品后，很难再次重复加工利用，既浪费资源，又污染环境、占用宝贵的土地资源。因此，亟需找到新型的橡胶交联体系，使其既具有传统硫化橡胶的高弹性，又具备热塑性弹性体的可重复加工性，以解决传统硫化橡胶难以多次重复加工利用的难题。
[0003]近年来，动态共价交联网络由于在外界刺激下的动态可逆特性受到越来越多的关注。其可通过交联键之间的断裂
‑
重组反应改变材料内部的体型网络结构，从而赋予热固性材料再加工特性。在使用温度下，动态共价网络与普通交联网络类似，具有特定的网络结构和交联密度，从而表现出传统交联材料的特性。但在外界刺激(如光、热、红外等)下，动态共价网络可通过交联键之间的断裂
‑
重组过程实现网络结构的重排，实现材料网络结构和形状的“重塑”，赋予其重复加工能力。截至目前，人们已利用硼酸酯交换、酯交换、二硫键交换等反应来设计制备可重复加工的交联聚合物材料。但遗憾的是，上述聚合物材料均需经过特殊的单体设计，工艺复杂、周期长，能耗较高。而且所制备材料的力学性能也不够理想，因此难以实现广泛应用。
[0004]橡胶通常需要与纳米填料复合来改善其综合性能，如强度、耐磨性、耐溶剂、压缩永久变形等。纳米填料的分散及其与基体之间的界面作用是决定材料最终性能的关键因素。对于动态共价交联的橡胶材料来说，未经特殊的界面设计，纳米填料在提高其力学性能的同时，由于橡胶分子链与纳米填料之间的缠结作用，不可避免的影响材料在重复加工过程中的交换反应动力学，将导致重复加工利用的效率下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，由原料混合均匀后，经热压硫化成型得到；所述原料包括以下重量份数的组分：环氧化橡胶100份、改性纳米纤维素3
‑
30份、交联剂0.5
‑
20份、催化剂0.5
‑
20份；
[0008]所述制备方法包括以下步骤：步骤1：通过机械搅拌的方法，将改性纳米纤维素水相悬浮液与环氧化橡胶胶乳进行混合，并通过超声波辅助体系实现均匀分散，得到添加改性纳米纤维素的橡胶液体浆料，然后将上述液体浆料加入到絮凝剂中进行絮凝、洗涤、干燥，得到改性纳米纤维素/橡胶母胶；步骤2：将改性纳米纤维素/橡胶母胶与纯胶、交联剂、
催化剂混炼均匀，得到混炼胶，然后在室温冷却后进行热压成型，得到纳米纤维素增强的可重复加工交联橡胶材料。
[0009]优选的，所述改性纳米纤维素为纳米纤维素通过TEMPO氧化、表面接枝反应制得的羧基化改性纳米纤维素；所述纳米纤维素为通过酸解法、机械法从棉花、剑麻、亚麻、秸秆等植物资源或被囊类动物中提取的纤维素纳米晶、纤维素纳米纤丝中的一种或两种。
[0010]优选的，所述环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁苯橡胶、环氧化丁腈橡胶中的一种或多种；所述环氧化橡胶的环氧化度为5％
‑
50％；所述环氧化橡胶的固含量为20％
‑
60％。
[0011]优选的，所述交联剂为己二酸、壬二酸、癸二酸、2,2
’‑
二硫代二苯甲酸中的一种或多种。
[0012]优选的，所述催化剂为醋酸锌、醋酸锌二水合物、1，2
‑
二甲基咪唑、2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑中的一种或多种。
[0013]优选的，步骤1中改性纳米纤维素水相悬浮液的固含量为0.5％
‑
5％，母胶中的添加量为30
‑
50份。
[0014]优选的，步骤2中，将改性纳米纤维素/橡胶母胶与纯胶、交联剂、催化剂进行混炼得到混炼胶时，纳米纤维素在混炼胶中的含量为3
‑
30份。
[0015]优选的，步骤2中热压成型温度为150
‑
190℃，时间为20
‑
100分钟。
[0016]优选的，所述重复加工方法为：将第一次热压成型后的材料剪碎，再在150
‑
190℃条件下，热压20
‑
100分钟，以此重复热压成型步骤。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术通过母胶法实现纳米纤维素的有效分散，并利用改性纳米纤维素与橡胶分子链上活性基团之间的反应生成界面动态共价交联键，纳米纤维素同时起到增强和辅助交联的双重作用。
[0019]本专利技术提供的材料由于界面动态共价交联键的可交换特性，在提高材料力学性能的同时，不会降低其重复加工和回收利用能力。
[0020]本专利技术使用的纳米纤维素具有来源广、可再生、可降解、力学性能优异等特性，符合绿色环保、可持续发展的时代特征。
具体实施方式
[0021]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0022]实施例1
[0023]通过胶乳共混法制得羧基化海鞘纳米纤维素含量为50份的环氧化天然橡胶母胶(环氧化度为30％)；然后在开炼机上与不同质量的纯环氧化天然橡胶(经换算后，羧基化纳米纤维素在混炼胶中的含用量分别为10份、20份、30份)、交联剂(己二酸，橡胶基体的2份)、催化剂(1，2
‑
二甲基咪唑和醋酸锌，分别为橡胶基体的5份和10份)混炼均匀得混炼胶；将混炼胶在室温下放置过夜后，用平板硫化机在180℃、10MPa压力下模压40分钟得到样品1，样品2和样品3；将样品1，样品2和样品3剪碎后重新在180℃、10MPa压力下热压30分钟，得到再加工样品1，样品2和样品3。
[0024]实施例2
[0025]与实施例1不同的是，纳米纤维素的种类和用量，此实施例中，羧基化纳米纤维素为从棉短绒中提取得到，经换算后其含量为20份和30份。其他工艺与用量与实施例1相同。该实施例制得为样品4和样品5，重复加工工艺同实施例1。
[0026]实施例3
[0027]与实施例1不同的是，交联剂的种类和用量、羧基化纳米纤维素的含量，此实施例中，交联剂为2,2
’‑
二硫代二苯甲酸，用量为1份，经换算后羧基化纳米纤维素含量为20份。其他工艺与用量与实施例1相同。该实施例制得为样品6，重复加工工艺同实施例1。
[0028]实施例4
[0029]与实施例1不同的是，交联剂的种类和用量、羧基化纳米纤维素的含量，此实施例中，交联剂为癸二酸，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，其特征在于，由原料混合均匀后，经热压硫化成型得到；所述原料包括以下重量份数的组分：环氧化橡胶100份、改性纳米纤维素3
‑
30份、交联剂0.5
‑
20份、催化剂0.5
‑
20份；所述制备方法包括以下步骤：步骤1：通过机械搅拌的方法，将改性纳米纤维素水相悬浮液与环氧化橡胶胶乳进行混合，并通过超声波辅助体系实现均匀分散，得到添加改性纳米纤维素的橡胶液体浆料，然后将上述液体浆料加入到絮凝剂中进行絮凝、洗涤、干燥，得到改性纳米纤维素/橡胶母胶；步骤2：将改性纳米纤维素/橡胶母胶与纯胶、交联剂、催化剂混炼均匀，得到混炼胶，然后在室温冷却后进行热压成型，得到纳米纤维素增强的可重复加工交联橡胶材料。2.根据权利要求1所述的一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述改性纳米纤维素为纳米纤维素通过TEMPO氧化、表面接枝反应制得的羧基化改性纳米纤维素。3.根据权利要求1所述的一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁苯橡胶、环氧化丁腈橡胶中的一种或多种；所述环氧化橡胶的环氧化度为5％
‑
50％；所述环氧化橡胶的固含量为20％
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60％。4.根据权利要求1所述的一种可重复加工交联橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述交联...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹黎明，陈玉坤，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：