[发明专利]用于预测异戊二烯橡胶的耐热劣化性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于预测经硫黄硫化的异戊二烯橡胶的耐热劣化性的方法，更具体地说，涉及一种通过使用采用魔角旋转的固态核磁共振方法的预测方法，借此可精确地预测耐热劣化性。

背景技术

迄今为止，经硫黄硫化的异戊二烯橡胶的耐热劣化性通过经由试验（例如根据溶胀压缩方法）获得的多硫化物与单硫化物的比率进行评估，其中在多硫化物中，多个硫原子在聚合物链之间桥接；在单硫化物中，一个硫原子在聚合物链之间桥接。

就耐热性和热劣化性来说，单硫化物优于多硫化物。因此，可根据橡胶中的多硫化物与单硫化物的比率来粗略评估耐热劣化性。

在溶胀压缩方法中，硫化橡胶被溶胀，接着通过施加负载来压缩该溶胀橡胶。然后，将测定的压缩应力和应变应用于FLORY关系式中，并获得网格密度（mesh density）作为总交联密度。

进一步地，橡胶通过使用氢化铝锂经化学处理来切断-S-S-连接。

通过施加负载来压缩经处理后的橡胶，接着将测定的压缩应力和应变应用于FLORY关系式中，并获得网格密度（mesh density），作为单硫化物的交联密度。然后，通过从总交联密度中减去该单硫化物的交联密度，获得多硫化物的交联密度。

通过该方式，可获得多硫化物和单硫化物的上述比率作为多硫化物的交联密度与单硫化物的交联密度的比率。

然而，这种根据经验获得的多硫化物与单硫化物的比率难以精确评估耐热劣化性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于精确预测异戊二烯橡胶的耐热劣化性的方法。

根据本发明，用于预测经硫黄硫化的异戊二烯橡胶的耐热劣化性的方法包括：

通过使用采用魔角旋转的固态核磁共振方法测定异戊二烯橡胶的核磁共振谱，

在核磁共振谱中，识别其中在硫的反应点附近没有双键连接的交联结构α，以及其中在硫的反应点附近存在双键连接的交联结构β，

根据核磁共振谱，获得在硫的总交联结构中交联结构α的比率以及交联结构β的比率，以及

基于获得的比率，预测异戊二烯橡胶的耐热劣化性。

在魔角旋转中，异戊二烯橡胶试样的旋转频率优选设定为在约16-17kHz范围内的值。

在核磁共振方法中，氢核（¹H）的共振频率优选不低于600MHz。

在预测耐热劣化性的过程中，优选计算交联结构α的谱面积Sa和交联结构β的谱面积Sb，并且基于谱面积Sa与谱面积Sb的比率Sa/Sb，确定耐热劣化性。

交联结构α的碳-硫离解能高于交联结构β的碳-硫离解能。于是，交联结构α是耐热劣化的，而交联结构β具有较差的热劣化性。

根据本发明，可精确地获得在硫的总交联结构中交联结构α和交联结构β的比率。因此，无需经试验测定单硫化物与多硫化物的比率，即可精确地预测异戊二烯橡胶的耐热劣化性。

附图说明

图1（a）所示为氢核（¹H）在共振频率920MHz处的核磁共振谱。

图1（b）所示为氢核（¹H）在共振频率500MHz处的核磁共振谱。

图2（a）是交联结构α的例子的结构图。

图2（b）是交联结构β的例子的结构图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

在根据本发明的方法中，通过采用魔角旋转的固态核磁共振方法来预测经硫黄硫化的异戊二烯橡胶的耐热劣化性。

此处，经硫黄硫化的异戊二烯橡胶包括通过添加硫黄进行硫化的合成异戊二烯橡胶和天然橡胶。

为了进行核磁共振，需使用固态核磁共振设备。可使用已知设备。

在该实施方式中，首先，进行用于获得异戊二烯橡胶的核磁共振谱的测定过程。

在该测定过程中，例如，在4mm直径的固态试样管中填装固体异戊二烯橡胶。将该试样管放置在固态核磁共振设备中。

使用该设备在如下条件下测定异戊二烯橡胶的氢核（¹H）的核磁共振谱（即来自该异戊二烯橡胶的磁共振信号的频谱）：

氢核（¹H）的共振频率为920MHz，

相对于外部磁场方向的魔角为54.7°，以及

试样管的旋转频率为17kHz。

在图1（a）中，显示了获得的来自异戊二烯橡胶的磁共振信号的频谱的例子。

接着，在获得的频谱中，识别如下交联结构的谱：