[发明专利]一种气密层材料的制备方法及其原料配方

说明书

技术领域

本发明涉及气密材料，特别涉及一种气密层材料的制备方法及其原料配方。

背景技术

丁基橡胶以其优良气体阻隔性而广泛用于轮胎生产，成为生产轮胎内胎及气密层不可替代的原材料。随着轮胎消费的强劲增长，医药需求的增加和环保市场快速增长，在过去几年中，世界丁基橡胶的总消费量呈稳定增长的趋势，年增长率一直保持在2％左右。最近两年需求量有所增加，年均增长率达到约5％。2009年全球丁基及卤化丁基橡胶的总消费量达到100万吨，其中卤化丁基橡胶的消费比例超过80％。2014年总消费量达到135万吨，其中卤化丁基橡胶所占的比例超过85％。预计今后几年，世界丁基橡胶及卤化丁基橡胶的消费量将以年均5.6％的速度增长。

丁基橡胶自实现工业化生产以来，原料路线、生产工艺以及聚合釜的结构形式一直变化不大，一般采用氯甲烷作稀释剂，三氯化铝作催化剂，控制这两者的用量可以调节单体的转化率。根据产品不饱和度的等级要求，异戊二烯的用量一般为异丁烯用量的1.5％～4.5％，转化率为60％～90％。聚合温度维持在－100℃(采用乙烯及丙烯作冷却剂)。丁基橡胶的聚合是以正离子反应进行的，反应温度低，速度快，放热集中，且聚合物的分子量随温度的升高而急剧下降。因此，迅速排出聚合热以控制反应在恒定的低温下进行，是生产上的主要问题。聚合釜采用具有较大传热面积并装有中心导管的列管式反应器。操作时借下部搅拌器高速旋转，增大内循环量，从而保证釜内各点温度均匀。

由于生产工艺复杂，技术难度大，多年来，世界上只有美国、德国、俄罗斯、意大利少数几个国家拥有丁基橡胶及卤化丁基橡胶的生产技术和生产装备，其中美国埃克森美孚化学公司和德国朗盛公司的生产技术和研发能力处于领先地位。中国石化在得到意大利Pressindustria工程公司技术许可后于1999年实现了丁基橡胶的工业化生产。目前，我国丁基橡胶的生产商只有两家，分别是中国石化和浙江信汇公司，而溴化丁基橡胶生产商只有中国石化。丁基橡胶的产能约为10万吨/年，与国内消费量相当，基本能满足国内需求。我国的溴化丁基橡胶的产能为3万吨/年，但因为该套装置需要与丁基橡胶共用生产线，因此实际产量并未达到设计要求。2012年我国溴化丁基橡胶的进口量为18.5万吨，进口产品垄断国内市场的局面并未改变。由于在质量和市场认知度上与国外产品相比还有较大的差距，因此我国企业只有通过改变产品结构、开发新产品和新工艺、节能降耗以及提高产品质量等措施才能在竞争中获得立足之地。

我们在中国发明专利ZL201210276244.3和ZL201210276331.9中提供了几种新型的(α-二亚胺)镍催化剂。在后续的研究中，我们发现，在室温～95℃、常压～2MPa的条件下，用它们催化乙烯(来源丰富、最廉价的单体之一)均聚，可以制备玻璃化转变温度为–61℃～–67℃、重均分子量为9.2万～42万的支化聚乙烯，该产品可以实现丁基橡胶的替代。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种气密层材料的制备方法及其原料配方。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于制备气密层材料的原料配方，是由以下重量份的组分组成：支化聚乙烯100份、炭黑30～100份、过氧化物交联剂2～10份、氧化锌1～10份、润滑剂0.1～1份、促进剂0.3～1份。

本发明中，所述支化聚乙烯：支化度为106～125个支链/1000个碳，玻璃化转变温度为–61℃～–67℃，重均分子量为9.2万～42万，门尼粘度ML(1+4)125℃为2.12～86.63；其中所述支化聚乙烯中甲基含量为48.7～64.5mol％，乙基含量为7.4～20.3mol％，丙基含量为1.8～6.7mol％，丁基含量为2.8～5.6mol％，戊基含量为2.1～3.7mol％，碳数≥6支链含量为11.5～23.5mol％。

本发明中，所述炭黑为炭黑N330、炭黑N550或炭黑N990中的任意一种。

本发明中，所述过氧化物交联剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)。

本发明中，所述润滑剂为硬脂酸、石蜡或N，N’-亚乙基双硬脂酰胺(EBS)中的至少一种。

本发明中，所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑(CZ)、二硫化二苯并噻唑(DM)或三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)中的至少一种。

本发明进一步提供了利用前述原料配方制备气密层材料的方法，包括以下步骤：

(1)设置密炼机初始温度40℃、转子速度为50转/分钟，待温度稳定后保持10分钟；