[发明专利]一种溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶组合物及其制备方法和硫化胶

说明书

本发明公开了一种溴化聚异丁烯‑对甲基苯乙烯基橡胶组合物及其制备方法和硫化胶。橡胶组合物由包括溴化聚异丁烯‑对甲基苯乙烯基橡胶、聚酰胺、抗氧剂、氧化锌、氧化镁、硬脂酸、促进剂、封端剂和催化剂的原料制备而成；先将封端剂、催化剂、抗氧剂与聚酰胺共混封端，再将溴化聚异丁烯‑对甲基苯乙烯基橡胶塑炼均匀后与之共混，之后加入硫化体系，混合均匀后得到橡胶组合物，再置于双螺杆挤出机中进行动态硫化后得到热塑性硫化胶。本发明采用尼龙预先封端处理的方法，屏蔽了尼龙端基与橡胶的反应，提高了橡胶的硫化程度和橡塑两相的界面相容性，制得的热塑性硫化胶备具有精细的微观相态结构、优异的物理力学性能和耐高温高气体阻隔性。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶组合物及其制备方法和硫化胶。

背景技术

热塑性硫化胶主要是由少量热塑性树脂(20～40％)和大量高度交联的橡胶(60～80％)组成，硫化交联的橡胶颗粒分散在连续的树脂中，橡胶微区提供弹性，树脂提供熔融温度下的塑性流动。丁基橡胶(IIR)和尼龙(PA)混合并经过动态硫化形成的IIR/PA热塑性弹性体(DVA)，具有良好的物理机械性能和优异的气密性能，可以重复加工，且加工方式多样，其主要应用于轮胎的气密层。

对于丁基橡胶和尼龙体系，橡塑两相的相容性较差，难以制备出结构精细、性能优异的DVA合金材料。如专利US 6617383B2、CN 101296997A公布了几种具有低渗透性的IIR/PA热塑性弹性体，将卤化丁基橡胶和尼龙共混，以EPDM、聚异丁烯等马来酸酐改性形式为相容剂，氧化锌为硫化剂，通过动态硫化工艺制备，但是该体系未能真正解决丁基橡胶与尼龙相容性较差的问题，使得制品微观相态粗糙，橡胶分散相粒径较大。另外，由于氧化锌单一硫化难以达到快速硫化的目标，并且硫化时温度较高，单一氧化锌硫化制备的硫化胶耐高温性能不能达到要求。专利CN 102964702A公开了一种尼龙/溴化丁基热塑性弹性体的制备方法，通过将溴化丁基橡胶和三元共聚尼龙预混合动态硫化过程制备得到，在轮胎的硫化成型阶段，需要将气密层与轮胎紧密贴合，一次成型，但是硫化腔内温度较高，所以气密性材料须具备良好的耐高温性能，在此专利中，选用的尼龙熔点较低(170℃)，难以满足硫化工艺要求。

相比溴化丁基橡胶BIIR、氯化丁基橡胶CIIR，溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶反应活性高，热稳定性高，更适合高温动态硫化，并且气体阻隔性能更优异。但是溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶与氨基封端尼龙或者羧基封端尼龙会发生接枝反应，在增加界面相容性的同时降低了橡胶的交联程度。环氧化封端程度太高会造成橡塑两相相容性不好，封端程度太低会造成橡胶动态交联程度低，使得橡塑两相不发生相反转或橡胶相不硫化。

因此，需要研发一种溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶/尼龙共混的组合物，通过合适的方法对尼龙的端基进行封端，在改善橡塑界面相容性的同时，不影响体系的硫化程度，再经过合适的硫化工艺，硫化后可以制得物理力学性能优异的耐高温高气体阻隔性的热塑性硫化胶。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶组合物及其制备方法和硫化胶。

本发明首先选用热稳定性能优异的聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶和熔点大于190℃的尼龙体系，通过尼龙预处理，使用封端剂对尼龙预先共混封端。本发明的橡胶组合物主要是制备轮胎气密层，轮胎的硫化温度一般在190℃，材料的熔点大于190℃才能保证可以把该材料制备的气密层完好的粘接到轮胎上。封端剂与尼龙端氨基或者端羧基反应，在部分“屏蔽”端氨基，抑制增容反应，而封端剂本身会提高橡塑两相的界面相容性，在提高硫化程度的同时基本不影响橡塑两相的界面相容性。之后再经过橡塑预混、动态硫化制备得到了具有精细的微观相态结构，优异的物理力学性能，硬度较低的耐高温高气体阻隔性的热塑性硫化胶。

本发明采用氧化锌/氧化镁并用的金属氧化物硫化体系，加入硬脂酸作为活性剂和促进剂，并且加入促进剂四苄基秋兰姆化二硫和促进剂2、2’-二硫代二苯并噻唑组成的并用体系，使橡胶能够快速硫化。