[发明专利]低温硫化橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温硫化橡胶材料及其制备方法，涉及橡胶材料领域，包括如下重量份的原料：橡胶100份、硫磺0.5‑2.5份、氧化锌3‑5份、硬脂酸1‑8份、第一促进剂0.1‑4.0份、第二促进剂0.2‑1.5份、金属有机骨架或其原料0.5‑5份。本发明通过添加金属有机骨架或其原料能够在降低硫化温度的同时保证产品的生产效率，节约了能源。解决了现有技术中降低天然橡胶的硫化温度，就需要延长硫化时间而导致生产效率下降的问题。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种低温硫化橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶的硫化就是将橡胶的大分子链通过化学交联形成三维网络状结构的化学过程。橡胶经过硫化后才会具有稳定的物理性质和良好的机械性能。硫化温度直接影响橡胶硫化速度和制品质量。在工业生产中，硫化温度较高，硫化速度快，生产效率高，但过高的温度会引起橡胶分子链的裂解，会产生加速返原现象，同时使得胶料的物理性能也随着温度的升高而下降。降低硫化温度容易导致不稳定的多硫交联键形成，硫化速度较慢，生产效率低下，且制品的老化性能较差。

传统的天然橡胶和异戊橡胶配方的硫化温度在145-148℃；丁苯橡胶、丁腈橡胶和顺丁橡胶配方的硫化温度在148-153℃，丁基橡胶和三元乙丙橡胶配方的硫化温度在160-180℃，再生胶配方的硫化温度120-160℃。如果降低橡胶的硫化温度，就需要延长硫化时间，降低生产效率。

橡胶体系的配方组成是影响其硫化温度的关键因素，调整及优化橡胶的硫化体系有利于橡胶的低温、快速硫化。目前为止，国内外的报纸、杂志上关于低温硫化技术在橡胶行业的应用情况公开发表的并不多。国外早在20世纪初就对NR低温硫化或室温硫化进行了研究。早在1915年Ostromyslenskiii就率先报道了使用超速促进剂来实现冷硫化的技术，使用硫磺、哌啶-N-戊撑四唑先在60～70℃硫化25～30分钟，然后在常温硫化，5d后硫化完全。Fishe利用硫磺、哌啶-N-戊撑四唑、醌亚胺及黄氧化汞等在室温下实现了硫化，但需半年后天然橡胶才部分交联，405天后性能才满足要求。其他学者也做了类似的工作，但显然室温硫化技术不适合工业化生产的需要，它耗时相当长。印度学者Palaty等利用丁基黄原酸盐促进剂实现了天然橡胶在30～150℃硫化，最短时间不到10分钟，最长时间需要18小时，当硫化温度为60℃时性能达到最大值。这是据所见报道的最具实际应用价值的天然橡胶低温硫化技术。国内学者早在上个世纪七八十年代就开始对天然橡胶的低温硫化进行研究。宋长艳等研究了硅烷偶联剂对天然橡胶在135℃温度下硫化性能的影响，在此温度下天然橡胶的正硫化时间是比通常温度下的硫化时间要长。王贵一等使用超超速级促进剂二硫代-双(二苄基二硫代氨基甲酸盐)在70℃下硫化天然橡胶，时间长达约90分钟。

总结上述研究可以发现，想要实现天然橡胶的低温硫化主要从两个方面入手，一方面是使用超超速级硫化促进剂，通常来说硫化速度越快的促进剂的价格是越高的，并且采用超超速促进剂的硫化胶中……，这样一来生产成本就增加了；另一方面是延长硫化的时间，但是生产效率就会降低；更有甚者需要兼顾这两个方面，即使用超超速级硫化促进剂的同时延长硫化时间才能实现天然橡胶的硫化。

所以真正适合工业化生产的技术还有待继续探索，只有兼顾低温硫化的优势与生产效率两个方面的技术才能更适合行业的需求。因此开发新型的促进天然橡胶低温、快速硫化的促进助剂，对橡胶实际加工过程节约能源、降低污染、简化工艺有着重要意义。