[发明专利]一种离子交联热塑性弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子交联热塑性弹性体及其制备方法，属于热塑性弹性体类制备技术领域。

背景技术

交联是高分子材料获得良好物理化学性能的前提，传统交联工艺是通过硫磺或过氧化物形成共价交联，将线型高分子交联成三维网络结构。但这种交联方式形成的高分子材料呈热固性，难以回收再利用，污染环境，不利于高分子材料的可持续发展。因此，探索新型热塑性、环保高分子材料日趋成为科学界和产业界探索的核心课题。

以物理交联为主的热塑性弹性体是一种新型的高分子材料，因其兼具橡胶和塑料的特性而广泛引用于汽车、电子、电器和建筑等各个领域。离子交联是高分子材料的一种交联方式，具有可逆结构的离子交联热塑性弹性体以金属离子为阳离子、极性橡胶为阴离子，通过离子键形成网络结构的热塑性弹性体。

例如，JP-A -2004307833公开了一种热塑性聚氨酯弹性体，通过扩链聚氨酯上的羧基或磺酸与金属离子形成离子交联热塑性聚氨酯弹性体。P.Antony等人（Polymer, 2000, 41: 787-793）报道了一种离子交联橡胶/塑料共混物，通过羧化丁腈橡胶（XNBR）和聚乙烯丙烯酸（PEA）中羧基与氧化锌反应形成离子偶极，制得结构与性能优异的离子交联热塑性弹性体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子交联热塑性弹性体及其制备方法，由橡胶、有机羧酸、引发剂和金属氧化物、金属氢氧化物或/和金属氯化物组成。采用该方法制备的离子交联热塑性弹性体具有良好的力学性能，且配方和工艺简单环保，广泛应用于鞋业、密封圈、汽车和输油管道等领域。

为实现上述目的，本发明提供一种离子交联热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于，由以下质量份数的原料制成： 

橡胶100份；

有机羧酸2-20份；

引发剂0.1-2份；

金属氧化物、金属氢氧化物或/和金属氯化物2-30份。

本发明所使用的橡胶包括极性橡胶和非极性橡胶，如丁腈橡胶（NBR）、氢化丁腈橡胶（HNBR）、氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）、丁基橡胶（ⅡR）、顺丁橡胶（BR）、天然橡胶（NR）、乙丙橡胶（EPM,EPDM）或者是上述橡胶的混合物。

本发明所使用的有机羧酸选自马来酸、酒石酸、丙烯酸、甲基丙烯酸。

本发明所使用的引发剂选自过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯。

本发明所使用的金属氧化物、金属氢氧化物和金属氯化物，如氧化钴、氧化锌、氧化镧、氧化铈、氧化钐、氧化铥；氢氧化锌、氢氧化镧；氯化镧、氯化铜等。

一种离子交联热塑性弹性体的制备方法，其制备步骤如下：

1）制备接枝橡胶：在开炼机或密炼机中100-150℃下混炼特定比例的橡胶、有机酸和引发剂5-15分钟，即可得到通过接枝的含有羧基的极性橡胶；

2）混炼：于40-55℃下在开炼机或密炼机中室温混炼步骤1）获得的极性橡胶和金属氧化物、金属氢氧化物或/和金属氯化物5-15分钟，得到混炼胶；

3）硫化：将步骤2）获得的混炼胶置于平板硫化仪上硫化，于温度150-200℃，压力5-15MPa，时间5-30分钟，得到的硫化胶即为离子交联热塑性弹性体。

本发明所使用的混炼设备为开炼机或密炼机。

本发明的优点为：配方主要以有机羧酸作为非极性或极性橡胶的接枝剂，实现了非极性或极性橡胶的羧基化转变，利用离子交联剂金属氧化物、金属氢氧化物或/和金属氯化物将非极性或极性橡胶交联成三维网络结构，配方简单环保。采用本发明方法制备的离子交联热塑性弹性体具有良好的力学性能，其拉伸强度至少达到6MPa，拉断伸长率至少达到700%，邵尔硬度（A）至少达到63，DSC玻璃化转变温度可达10℃。由于离子交联热塑性弹性体的制备工艺简单，制备过程和产品环保，有望广泛应用于鞋业、密封圈、汽车和输油管道等领域。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明作更详细说明或描述，而不是对本发明进行限制。

实施例1

离子交联热塑性弹性体的制备，其原料的配方组份的重量为：

丁腈橡胶：  100g；

酒石酸：    15g；

DCP：       0.1g；

氧化锌：    5g。