提高橡膠組合物的硫化速度的方法
2023-06-12 21:30:06 2
專利名稱：提高橡膠組合物的硫化速度的方法
技術領域：
本發明涉及可用硫黃硫化的橡膠組合物的硫化。更具體地說，本發明涉及一種通過加入甲基三烷基銨鹽來提高可用硫黃硫化的橡膠的硫化速度的方法。
「硫化速度」被定義為橡膠膠料發生交聯以及其勁度(sliffness)(模量)增加時的速度。當加熱橡膠料時，它的性質由軟塑料轉變成韌性彈性材料。在該硫化步驟過程中，產生了交聯，它連結了橡膠的長聚合物鏈。當引入更多的交聯時，聚合物鏈會更牢固的連結，且該膠料的勁度或模量增加，硫化速度是一個重要的硫化參數，因為它部分地決定硫化膠料所需的時間，即「硫化時間」。在硫化橡膠製品的生產中，通過縮短硫化時間可節約很大的費用。通過提高硫化速度，可以降低達到最低硫化狀態所需的硫化時間。根據上述，為了縮短橡膠的硫化時間已進行了廣泛的研究。因此，需要有一種改進的方法，它能提高硫化速度但不會給硫化帶來不希望有的性能。
本發明涉及一種提高橡膠組合物的硫化速度的方法，該方法包括在可用硫黃硫化的橡膠中加入一種下式的甲基三烷基銨鹽
其中R1R2和R3彼此獨立地為具有8-10個碳原子的烷基，而M選自CL、Br、CH3SO4和HSO4。此外，還公開了一種可用硫黃硫化的橡膠組合物，它包括含有烯不飽和的彈性體、硫黃硫化劑、促進劑和選自上式的甲基三烷基銨鹽。
本發明涉及甲基三烷基銨鹽作為可用硫黃硫化的橡膠組合物的活化劑的應用。特別好的甲基三烷基銨鹽是Dublin、Ohio的Sherex化學公司在商標Adogen464下以及Henkel Corporalion，Minneapolis，Minnesota在商標Aliguot336下銷售的甲基三(C8-C10)烷基氯化銨。甲基三烷基銨鹽通常稱為相轉移催化劑並且在美國專利3,992,432中進行了描述，該專利全部列入本案作為參考。
為了便於操作，可將該甲基三烷基銨基沉積在合適的載體上。可用於本發明的載體的實例包括矽石、炭黑、礬土、硅藻土、矽膠和矽酸鈣。
當甲基三烷基銨鹽與主促進劑以及任選的助促進劑結合使用時，它的使用似乎不會影響交聯分布。然而，隨著硫化速度的提高，通常硫化態或硫化度增加，即硫化效率提高。
本發明可用於硫化可用硫黃梳化的橡膠或含有烯不飽和的彈性體。短語「橡膠或含有烯不飽和的彈性體」是用來包括天然橡膠及它的各種原料和再生膠形式以及各種合成橡膠。有代表性的合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯的均聚產物以及共聚物，如由丁二烯或其同系物或衍生物與其它不飽和單體形成的那些共聚物。其中，其它不飽和單體是乙炔類，例如乙烯基乙炔；烯烴，例如異丁烯(它與異戊二烯共聚生成丁基橡膠)；乙烯基化合物，例如丙烯酸、丙烯腈(它與丁二烯聚合生成NBR)、甲基丙烯酸和苯乙烯，苯乙烯與丁二烯聚合物生成SBR，以及乙烯基酯類和各種不飽和醛類、酮類和醚類，如丙烯醛、甲基異丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡膠的具體實例包括氯丁橡膠、聚丁二烯(包括順-1，4-聚丁二烯)、聚異戊二烯(包括順-1。4-聚異戊二烯)、丁基橡膠、1，3-丁二烯或異戊二烯與單體如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，以及乙烯/丙烯三聚物，也稱為乙烯/丙烯/二烯單體(EPDM)，及特別地是乙烯/丙烯/二環戊二烯三聚體。
用於本發明的活化劑可通過任何常規的技術加入橡膠中，例如在開煉機上或在班伯裡密煉機中，根據可硫化組合物中橡膠和其它化合物的種類，甲基三烷基銨鹽的量可以在很寬的範圍內變化。通常，甲基三烷銨鹽的用量範圍為約0.05-5.0phr，而較好的範圍為約0.1～1.5phr。
本橡膠的硫化通常在約100℃和200℃之間的溫度下進行。該硫化較好地是在約110℃～180℃的溫度下進行。可以使用任何常用的硫化方法，例如在平板硫化機或硫化模中加熱，用過熱蒸氣或熱空氣或在鹽浴中加熱。
除甲基三烷基銨鹽以外，在該可用硫黃硫化的材料中還可以加入其它橡膠添加劑。一般用於橡膠硫化的添加劑是例如增量劑、填料、顏料、增塑劑、氧化鋅、硬脂酸、抗氧劑和抗臭氧劑。
該硫化在硫黃硫黃硫化劑的存在下進行。合適的硫黃硫化劑的實例包括元素硫(游離硫)或供硫硫化劑，例如二硫化胺、高分子多硫化物或硫黃烯烴加合物。硫黃硫化劑最好是元素硫。
使用促進劑來控制硫化所需的時間和/或溫度並改進硫化的性能。在一個具體的實施方案中，可以使用單一的促進劑體系，即主促進劑。在另一個具體的實施方案中，為了活化和改進硫化的性能，可以使用兩種或多種促進劑的組合，它可以包括主促進劑和助促進劑，其中主促進劑的用量通常較大，而助促進劑的用量通常較小，已知這些促進劑的組合會對最終性能產生一個協合效應並且多少比單獨使用任何一種促進劑所產生的效果要好。此外，可以使用遲效促進劑，它不會受正常的操作溫度影響並能在普通的硫化溫度下產生令人滿意的硫化。可以用於本發明的合適類型的促進劑是胺類、二硫化物類、胍類、硫脲類、噻唑類、秋蘭姆類、亞磺醯胺類、二硫代氨基甲酸鹽類和黃原酸鹽類。
權利要求
1.一種提高橡膠組合物的硫化速度的方法，它包括在可用硫黃硫化的橡膠中加入一種下式的甲基三烷基銨鹽
其中R1、R2和R3彼此獨立地為具有8-10個碳原子的烷基，而M選自Cl、Br、CH3SO4和HSO4。
2.根據權利要求1所述的方法，其中加入至少0.05phr的所述甲基三烷基銨鹽。
3.根據權利要求2所述的方法，其中加入的甲基三烷基銨鹽的量為約0.05-5.0phr。
4.根據權利要求1所述的方法，其中M是Cl或CH3SO4。
5.根據權利要求4所述的方法，其中M是Cl。
6.根據權利要求4所述的方法，其中M是CH3SO4。
7.根據權利要求2所述的方法，其中所述的可用硫黃硫化的橡膠包括含有烯不飽和的彈性體並選自天然橡膠、氯丁橡膠、聚異戊二烯、丁基橡膠、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物、異戊二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-異戊二烯共聚物、丙烯腈-異戊二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、EPDM或它們的混合物。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述的可用硫黃硫化的橡膠選自天然橡膠、SBR、聚異戊二烯或它們的混合物。
全文摘要
公開了一種提高橡膠組合物的硫化速度的方法,它包括在可用硫磺硫化的橡膠中加入一種下式的甲基三烷基銨鹽,其中R
文檔編號C08C19/00GK1277210SQ9812086
公開日2000年12月20日 申請日期1998年9月28日 優先權日1988年12月28日
發明者卡爾·拉姆齊·帕克斯, 馬丁·保羅·科恩, 理查得·麥可·西多克基 申請人:固特異輪胎和橡膠公司