【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶，具体涉及一种低锌环保型橡胶组合物及其制备方法。
技术介绍
1、在现代材料科学领域中，透明橡胶以其独特的光学性能与实用特性，在众多行业发挥着关键作用，从食品包装、医疗用品到光学器件等领域均有广泛应用前景。然而，其研发与生产面临诸多技术难题与挑战，原料选择和硫化体系构建是决定透明橡胶性能及环保性的核心要素。
2、透明橡胶原料选取上，生胶品种多样，各有特性。乙丙橡胶(epr)分子链饱和性高，赋予橡胶优异的耐老化、耐化学腐蚀性能，其分子结构规整利于光线透过，为橡胶制品透明性奠定基础；天然橡胶来源广泛、加工性能良好且弹性出色，兼具柔韧性与透明度；丁二烯橡胶高顺式结构赋予其低温柔顺性与高弹性，对提升橡胶动态性能意义重大；丁苯橡胶通过苯乙烯与丁二烯共聚，兼具两者特性，经分子设计可优化透明度与综合性能。填料选择亦不容忽视，碱式碳酸镁因自身晶体结构及光学特性，具有巨大的应用潜力，但实际生产中，纯度波动成为制约因素，纯度不够时，杂质会干扰光线传播路径，致使橡胶透明度降低，且其与橡胶分子间相互作用较弱，无法有效增强橡胶网络结构，补强效果有待提高。与之对比，白炭黑呈纳米级球状或链状结构，高比表面积与独特表面活性赋予其强吸附性，与橡胶分子紧密结合形成稳定的三维网络，能够显著提升橡胶制品的机械性能，同时其自身光学均匀性与低折射率，进一步保障了橡胶制品的高透明度。
3、硫化体系构建也是透明橡胶技术瓶颈所在。过氧化物硫化借自由基反应机制实现橡胶交联，过程中不引入杂原子或发色基团，确保橡胶纯净度与透明度。但此方式破坏橡
4、随着社会的发展和进步，人们对环境保护的重视程度日益提高，环保意识逐渐增强。锌元素生物累积毒性受到关注，当锌被释放到水体中，会干扰微生物代谢、破坏水生生物生理机能，危害生态平衡。此外，现有的橡胶组合物往往由于橡胶基体与填料之间的结合不够紧密，或者填料的种类和用量不合理，导致在使用过程中容易出现磨损，且在使用中还会受多种因素影响，出现老化现象，导致物理性能下降，这些均会影响橡胶制品的寿命和可靠性；此外，橡胶组合物本身通常具有易燃的特性，这使得其在一些特殊领域的应用也受到了限制。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低锌环保型橡胶组合物及其制备方法，通过创新组合顺丁橡胶与溶聚丁苯橡胶，二者优势互补，精准调配白炭黑、白油、改性硅烷偶联剂，优化填料分散、橡胶与填料的界面结合，再复配活性剂、硫化剂、二烷基二硫代磷酸锌、二硫化二苯并噻唑，协同活化硫化反应，该配方工艺突破了传统高锌局限，开辟低锌条件下提升橡胶透明度与综合性能新路径，符合绿色发展需求，极大地拓展了透明橡胶制品的应用范畴。
2、本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：
3、一种低锌环保型橡胶组合物，包括以下重量份数的组分：顺丁橡胶65-75份、溶聚丁苯橡胶25-35份、白炭黑40-45份、白油12-16份、改性硅烷偶联剂1-3份、活性剂1-2份、硫化剂1.3-1.7份、二烷基二硫代磷酸锌1.5-2.5份、二硫化二苯并噻唑0.5-1份；
4、所述改性硅烷偶联剂的制备方法如下：
5、步骤s1、在搅拌条件下，将n,n-二甲基甲酰胺升高温度至100-110℃，然后依次加入苯并噻唑-6基乙酸、5.6-环氧己基三乙氧基硅烷、乙酸铬，反应5-7h，冷却至室温，经纯化后得到中间体；
6、步骤s2、在搅拌条件下，将步骤s1所得中间体分散于丙酮中，升高温度至50-60℃，然后加入磷酸，反应6-8h，冷却至室温，经纯化后得到改性硅烷偶联剂；
7、改性硅烷偶联剂的合成路线如下：
8、
9、本专利技术以苯并噻唑-6基乙酸、5.6-环氧己基三乙氧基硅烷为起始原料，在乙酸铬催化作用下发生环氧化合物开环反应，得到中间体；然后以中间体、磷酸为原料，在加热条件下发生酯化反应，得到改性硅烷偶联剂。
10、为了得到硅烷偶联剂，并保证产物一致性，步骤s1中所述苯并噻唑-6基乙酸、5.6-环氧己基三乙氧基硅烷、乙酸铬的摩尔比为1.1:0.9-1.0:0.01-0.02，所述n,n-二甲基甲酰胺中苯并噻唑-6基乙酸的加入量为0.1-0.2g/ml；步骤s2中所述中间体、磷酸的摩尔比为1:1.1-1.3，所述丙酮中中间体的加入量为0.13-0.16g/ml。
11、进一步，所述硫化剂为硫磺，所述活性剂为氧化锌。
12、本专利技术还提供了一种低锌环保型橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：将顺丁橡胶、溶聚丁苯橡胶加入到密炼机中，在第一预设温度下进行密炼，然后依次加入白炭黑、白油、改性硅烷偶联剂、活性剂、硫化剂、二烷基二硫代磷酸锌、二硫化二苯并噻唑，在第二预设温度下进行密炼，经过硫化，即得。
13、进一步，所述第一预设温度为120-140℃，第一预设温度下密炼的时间为5-15min；所述第二预设温度为70-90℃，第二预设温度下密炼的时间为20-40min；所述硫化温度为140-160℃，硫化时间为10-20min。
14、本专利技术具有如下有益效果：
15、本专利技术依次通过环氧化合物开环反应、酯化反应制备得到改性硅烷偶联剂，在硅烷偶联剂分子结构中引入苯并噻唑和磷酸酯。苯并噻唑能够通过参与橡胶的硫化反应，形成稳定的交联结构，这种交联结构使得橡胶分子链之间的相互作用力增强，不仅能够抵抗外界环境对组合物的侵蚀，还能够提高组合物的力学性能；苯并噻唑有较大的空间位阻，能够赋予硅烷偶联剂良好的分散性，可以阻止填料颗粒之间的直接接触和团聚，使填料的团聚体细化，同时能够改善填料表面的亲水性，增加填料与非极性橡胶的相容性，进而有助于减少橡胶在摩擦过程中的磨损，提高组合物耐磨性。磷酸酯能够与改性硅烷偶联剂中的氮元素、硅元素协同作用，通过气相和凝聚相的阻燃作用、炭层的增强、放热量的降低等方式，显著提高化合物的阻燃性能，进而提高组合物的阻燃性能。
16、本专利技术将顺丁橡胶与溶聚丁苯橡胶进行组合，二者协同互补，通过复配白炭黑、白油、改性硅烷偶联剂，优化分散与界面结合，再复配以活性剂、硫化剂、二烷基二硫代磷酸锌、二硫化二苯并噻唑，协同活化硫化，制得交联结构稳定的橡胶组合物。本专利技术通过创新的配方和硫化体系，在不使用大量含锌化合物的情况下，实现了橡胶的高效硫化和优异性能，为橡胶工业的可持续发展提供了新的思路和方法。
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1.一种低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：顺丁橡胶65-75份、溶聚丁苯橡胶25-35份、白炭黑40-45份、白油12-16份、改性硅烷偶联剂1-3份、活性剂1-2份、硫化剂1.3-1.7份、二烷基二硫代磷酸锌1.5-2.5份、二硫化二苯并噻唑0.5-1份；
2.根据权利要求1所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，步骤S1中所述苯并噻唑-6基乙酸、5.6-环氧己基三乙氧基硅烷、乙酸铬的摩尔比为1.1:0.9-1.0:0.01-0.02。
3.根据权利要求2所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，所述N,N-二甲基甲酰胺中苯并噻唑-6基乙酸的加入量为0.1-0.2g/mL。
4.根据权利要求1所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，步骤S2中所述中间体、磷酸的摩尔比为1:1.1-1.3。
5.根据权利要求4所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，所述丙酮中中间体的加入量为0.13-0.16g/mL。
6.根据权利要求1所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，所述硫化剂为硫磺，所述活性剂为氧化锌。<...
【技术特征摘要】
1.一种低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，包括以下重量份数的组分：顺丁橡胶65-75份、溶聚丁苯橡胶25-35份、白炭黑40-45份、白油12-16份、改性硅烷偶联剂1-3份、活性剂1-2份、硫化剂1.3-1.7份、二烷基二硫代磷酸锌1.5-2.5份、二硫化二苯并噻唑0.5-1份；
2.根据权利要求1所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，步骤s1中所述苯并噻唑-6基乙酸、5.6-环氧己基三乙氧基硅烷、乙酸铬的摩尔比为1.1:0.9-1.0:0.01-0.02。
3.根据权利要求2所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，所述n,n-二甲基甲酰胺中苯并噻唑-6基乙酸的加入量为0.1-0.2g/ml。
4.根据权利要求1所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，步骤s2中所述中间体、磷酸的摩尔比为1:1.1-1.3。
5.根据权利要求4所述的低锌环保型橡胶组合物，其特征在于，所述丙酮中中间体的加入量为0.13-0.16g/ml。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘仲豪，王亚勇，赵文甫，高云峰，李香朋，赵胜，葛蓓，刘晓雨，祖士迅，赵雪华，
申请(专利权)人：濮阳科茂威新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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