[发明专利]一种可用作橡胶硫化剂的硫磺微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种可用作橡胶硫化剂的硫磺微胶囊的制备方法，特别涉及一种单壳层硫磺 微胶囊的制备方法。

背景技术

硫磺是一种主要的橡胶硫化剂，广泛用于橡胶制品的硫化。当硫磺用量小于在橡胶中的 溶解度时，硫磺处于稳定的溶解状态，不会迁移喷出。当硫磺用量大于饱和溶解度为过饱和 时，硫磺在胶料中处于不稳定溶解状态，这时温度降低会导致硫磺结晶析出，并迁移到橡胶 表面，形成喷硫。硫磺在橡胶中的溶解度受其结晶形态的影响，普通硫磺在常温下呈S₈环状 结构，为斜方α-硫晶体，可溶于橡胶，当加热至96℃后再冷却，即变为β-硫晶体，其在橡胶 中的溶解度减小，β-硫晶体加热到120℃则变成液体γ-硫，γ-硫加热至沸腾，并迅速冷却，则 变成弹性硫磺，即不溶性硫磺(IS)，不溶性硫磺具有在橡胶中不溶解、不结晶、不迁移的特点， 不会迁移喷出造成喷硫现象。但是，不溶性硫磺的生产方法是采用二硫化碳浸取来提高产品 的含量。该方法存在能耗大、设备腐蚀严重等缺点；同时二硫化碳易燃、易爆、毒性大，使 得生产操作十分危险。此外，IS的价格非常昂贵，一般是普通硫磺的几倍到十几倍，不利于 橡胶制品的广泛应用。

硫磺微胶囊不仅可以解决喷硫问题，同时可以避免IS生产中存在的问题。采用原位聚合 法可制备出硫磺微胶囊产品。原位聚合法是单体与引发剂全部加入分散相或连续相，聚合反 应在芯材表面发生，聚合物沉积在芯材物质表面，最终形成固体的胶囊外壳包覆芯材制备出 微胶囊产品。

硫磺微胶囊是在普通硫磺表面包覆一层高分子或小分子膜，使其与胶料具有良好的相容 性，在一定温度下包覆壳层均匀熔化释放出硫磺，实现硫化橡胶的作用，并对橡胶的耐老化、 抗焦烧等性能有所改善，从而达到改善橡胶性能的目的，并且能够避免在较低温度下硫磺与 有机硫化剂反应而造成的早期硫化问题。目前中国石油大学(北京)汪树军、魏斌等人以甲 苯二异氰酸酯和乙二胺的聚合物为壳材采用界面聚合法制备了硫磺微胶囊产品(专利公开号 CN101481472，CN101475730)。本发明采用脲醛树脂为壳材包覆硫磺制备出了可用于橡胶硫 化的硫磺微胶囊产品。

发明内容

本发明提出了一种可用作橡胶硫化剂的硫磺微胶囊的制备方法，以尿素和甲醛作为囊壁 原料，采用原位聚合法制备出可用作橡胶硫化剂的单壳层硫磺微胶囊。

原位聚合法制备单壳层硫磺微胶囊包括以下步骤：

(1)向四口烧瓶中加入一定摩尔比尿素和甲醛，滴加三乙醇胺，调节pH值至8～9，在 70℃搅拌反应1h，制备脲醛树脂预聚体；

(2)配制含分散剂的水溶液，加入表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；

(3)将硫磺加入到水相溶液中，用剪切乳化机以7500～15000rpm转速搅拌分散，形成分 散悬浮液，将悬浮液和脲醛树脂预聚体转移至四口烧瓶中；

(4)通上冷凝回流水装置，控制搅拌速度为250～750rpm，加入甲酸调节pH值至2.5～ 4.5，温度控制在35℃，脲醛树脂预聚物缩聚反应1h，升温至60℃，将脲醛树脂固化2h；

(5)反应液冷却至室温，抽滤、水洗、放入烘箱中干燥，再将三氯甲烷和硫磺微胶囊混 合搅拌，洗去微胶囊壳壁上未包裹上的硫磺，再放入烘箱中干燥，即可得到单壳层硫磺微胶 囊。

本发明的工艺简单可行，所制备的单壳层硫磺微胶囊是一种近似球形的粉末状物质，硫 磺微胶囊的硫含量在48～72％范围内，产品的粒径分布在25～76μm范围内。该产品相对分 子质量较大，添加到橡胶中很难从胶料中迁移、析出，可以有效地防止胶料“喷霜”现象， 并且能够避免在较低温度下硫磺与有机硫化剂反应而造成的早期硫化问题。

具体实施方式

实施例1

制备可用作橡胶硫化剂的硫磺微胶囊的各组份的质量如下：

升华硫              15.1g

尿素                10.2g

37％甲醛溶液        20.3g

OP-10表面活性剂     0.5g

聚乙烯醇            1.0g

水                  43.5g

三乙醇胺            0.5g

甲酸                0.75g