[发明专利]改性丁腈橡胶组合物、巯基三氮唑改性丁腈橡胶复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及橡胶材料领域，公开了一种改性丁腈橡胶组合物、巯基三氮唑改性丁腈橡胶复合材料及其制备方法和应用，该组合物中含有：丁腈橡胶基体、木质素、主改性剂、辅改性剂、硫化剂、硫化促进剂和活化助剂，所述主改性剂选自巯基三氮唑类化合物，所述辅改性剂选自ZnCl₂、CuCl₂、FeCl₃、FeCl₂、NiCl₂、CaCl₂、丙烯酸锌、甲基丙烯酸锌、山梨酸锌。本发明的橡胶组合物，能够使得其中的各组分在橡胶基体中更好的分散性，进一步发挥木质素的特点和优势；从而使进一步制成的硫化橡胶能够具有提高强度和断裂韧性。

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，具体地，涉及一种改性丁腈橡胶组合物、巯基三氮唑改性丁腈橡胶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯与丙烯腈乳液共聚而制得的一种合成橡胶，凭借其良好的耐油性、耐烃类溶剂和耐热老化性能，广泛用于汽车、航空航天、石油化工、纺织、电线电缆、印刷和食品包装等领域。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性及抗紫外老化性能差。

针对抗热氧老化和抗紫外性能不足，常用解决方法是加入小分子的抗氧剂和光稳定剂，如受阻酚类、受阻胺类等，但这会存在迁移、抽出、具有一定毒性且会造成环境污染等问题。

木质素是自然界内丰度最大的可再生芳香族聚合物，主要来源为制浆造纸工业的副产物和生物质(木材/秸秆等)水解产生的木质素。

木质素分子结构中存在的酚羟基、羰基、醚键、甲氧基、醛基、羧基等赋予其较高的反应活性，而苯环、酚羟基等特征结构使其具有优异的抗紫外辐射与抗老化性能。利用木质素代替炭黑来制备具有优良抗紫外、抗老化性能的橡胶/木质素复合材料，不仅可以降低橡胶材料的成本，而且对于推动生物质资源的有效利用及高分子材料的绿色化发展具有重要意义。

虽然可以利用木质素的抗老化和抗紫外灯性能，但由于木质素分子极易团聚，导致其与橡胶基体相容性差并且不易分散，即使在丁腈橡胶这类极性橡胶也无法保证有好的分散和界面结合。

周明松等[高校化学工程学报.,2014,28(4):830～836.]采用物理方法对酶解木质素进行预处理，然后用干法混炼工艺将处理的木质素和生胶混炼，虽然最终复合材料的拉伸和撕裂强度相比纯胶体系提高，但断裂伸长率增加不大甚至出现降低。另外，对木质素物理处理步骤繁琐成本较高，不利于工业生产与应用推广。CN107383475A公开了一种木质素/丁腈橡胶复合材料及其制备方法，通过反应性相容剂、改性剂的作用，在木质素和丁腈橡胶相界面间构建共价键连接的能量牺牲键作用，提高木质素与橡胶基体的界面相容性，所制备的木质素/丁腈橡胶复合材料具有优良的综合力学性能。但其中必须引入的相容剂，会牺牲丁腈橡胶基体部分性能，同时基于组合物体系复杂性，相容剂和改性剂对反应的相关影响因素较多。

因此，如何通过简单直接的方法进一步提高木质素与橡胶基体的界面相容性，实现改性丁腈橡胶体系强度和韧性的增加，是当前研究急需解决的重大难点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的木质素在橡胶基体中分散较差，橡胶与木质素界面结合较差，所得硫化橡胶的强度和韧性不能同时改善的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种改性丁腈橡胶组合物，该组合物中含有混合保存或者独立保存的以下组分：

丁腈橡胶基体、木质素、主改性剂、辅改性剂、硫化剂、硫化促进剂和活化助剂，

所述主改性剂选自巯基三氮唑类化合物中的至少一种，所述辅改性剂选自ZnCl₂、CuCl₂、FeCl₃、FeCl₂、NiCl₂、CaCl₂、丙烯酸锌、甲基丙烯酸锌、山梨酸锌中的至少一种；