[发明专利]一种稀土硫化物橡胶助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种稀土硫化物橡胶助剂及其制备方法。

背景技术

橡胶为具有高弹性的高分子化合物，因具有优异的抗疲劳强度，较高的耐磨性、电绝缘性、致密性、耐腐蚀性、耐高温性及耐低温性等特殊性能而成为重要的工业材料。随着全球汽车工业、高速铁路和航空航天等工业领域的持续增长，对橡胶制品的需求将持续旺盛，橡胶工业将保持持续发展态势。

橡胶助剂是橡胶工业中重要的原材料，橡胶助剂对橡胶制品的加工和应用性能的改善起着举足轻重的作用。为满足橡胶制品的要求，需要在橡胶中添加不同助剂来改善橡胶制品的性能。稀土元素因具有特殊的4f电子层结构而具有特殊的性质，使得以稀土元素为核心的稀土橡胶成为目前研究的热点。但目前以稀土元素为助剂制备的橡胶的拉伸性能较差，使其应用受到限制。

另外，随着各国对环境问题的日益重视和环保审查的日趋严格，绿色助剂产品的研发和使用已成为橡胶助剂行业的发展潮流。而目前采用的橡胶助剂多包含有机物质等对环境有害的物质，不利于环保的要求。

因此，如何制备具有高拉伸性能且绿色环保的橡胶材料成为本领域亟待解决的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种橡胶复合材料，该橡胶复合材料以稀土硫化物为助剂制备，具有较优的拉伸性能，且绿色环保。

本发明的另一个目的在于提供一种橡胶复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种橡胶复合材料，所述橡胶复合材料包含0.5-5wt%的稀土硫化物。

优选地，所述橡胶复合材料包含0.5-5wt%的稀土硫化物，优选0.5-2wt%的稀土硫化物。

优选地，所述橡胶复合材料由0.5-5wt%的稀土硫化物与95-99.5wt%的天然橡胶或合成橡胶制成，优选由0.5-2wt%的稀土硫化物与98-99.5wt%的天然橡胶或合成橡胶制成。

优选地，所述橡胶复合材料由0.5wt%的稀土硫化物与99.5wt%的合成橡胶制成。

优选地，所述橡胶复合材料由1wt%的稀土硫化物与99wt%的天然橡胶制成。

优选地，所述稀土硫化物为硫化铈、硫化镧及硫化钐中的一种或多种，优选硫化钐。

优选地，所述合成橡胶为顺丁橡胶、异戊橡胶或丁苯橡胶，优选丁苯橡胶。

优选地，所述橡胶复合材料由0.5wt%的硫化钐与99.5wt%的丁苯橡胶制成。

优选地，所述橡胶复合材料由1wt%的硫化钐与99wt%的天然橡胶制成。

本发明进一步提供上述橡胶复合材料的制备方法，所述制备方法包括：将稀土硫化物与天然橡胶或合成橡胶混合，并在30-60℃下塑炼3-24h；随后在前辊温度45-60℃及后辊温度50-60℃下混炼30-45min，然后在140-160℃下，经2h硫化成型，得到橡胶复合材料。

本发明以稀土硫化物为助剂制备橡胶复合材料，一方面稀土硫化物中含有的硫元素增加了助剂与橡胶的相容性，可以更好地保证两相界面之间的良好接触，增大了硫化物与橡胶内部分子链之间的交联反应程度，提高了相对滑动程度，达到了缩短硫化时间，促使硫化剂活化，提高反应速率及合成效率，降低硫化温度及增加产量的效果，有利于降低能耗及生产成本，从而有利于工业化生产；另一方面，稀土元素具有特殊的电子结构（4f电子轨道填充的特殊性和d空轨道的存在），且原子磁矩大、自旋轨道耦合强，使得稀土元素化合物具有特殊的性质，发明人经大量研究发现，在橡胶中添加稀土硫化物（特别是硫化钐）能够改善橡胶的拉伸性能等使用特性，从而提高产品质量，防止橡胶老化降解，延长橡胶制品的使用寿命。

与现有技术相比，本发明以稀土硫化物为助剂制备的橡胶复合材料及其制备方法至少具有以下优点：

一、本发明以稀土硫化物（特别是硫化钐）为助剂制备橡胶复合材料，其中稀土硫化物中含有硫元素与稀土元素，使其具备特殊的性能，从而可以达到改善橡胶的使用性能的效果，经实验证实，在橡胶中添加0.5-5wt%的硫化钐后，可改善橡胶的拉伸性能（包括拉断伸长率、拉伸强度及300%定伸应力等），从而提高产品质量，防止橡胶老化降解，延长橡胶制品的使用寿命；

二、本发明以稀土硫化物为助剂制备橡胶复合材料，生产工艺简单、安全，易于操作，反应速率快、合成效率高、反应尾气排放量少，易于回收，且生产成本及能耗较低，从而有利于工业化生产；另外采用的稀土硫化物为绿色橡胶助剂，对环境无污染，绿色环保。

具体实施方式