[发明专利]一种亲水性氨基化氢化丁腈橡胶的制备方法及所得产物

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子化合物领域，具体涉及亲水的丁腈橡胶的制备方法及所得产物。

背景技术

丁腈橡胶具有高强度和高耐磨等优良性能，在诸多领域有着广泛的应用，但由于其亲水性及吸湿性差，与其他亲水性材料(如淀粉)的表面相容性较差，所以限制了丁腈橡胶在高分子复合材料中的应用；同时丁腈橡胶中大量不饱和碳碳双键的存在使得丁腈橡胶的耐老化性下降，为降低丁腈橡胶中不饱和双键的存在及提高丁腈橡胶的亲水性，就需要对丁腈橡胶进行改性。

目前提高丁腈橡胶亲水性的方法主要有共混法，如2011年，李晓林等将羧基丁腈橡胶与明胶共混制备了亲水性良好的羧基丁腈橡胶/明胶共混物(羧基丁腈橡胶/明胶共混物的制备及其亲水性和吸湿性，合成橡胶工业，2011年第2期)。

本发明对丁腈橡胶改性采用催化加氢法，且这种方法可控性强；本发明就使用两步催化加氢法来对丁腈橡胶进行改性，不仅使丁腈橡胶中碳碳双键大幅下降，同时催化氢化丁腈橡胶中的腈基为氨基，从而提高了丁腈橡胶的亲水性，即制备了一种亲水性氨基化氢化丁腈橡胶。本发明采用两步催化加氢法制备的亲水性新型氨基化氢化丁腈橡胶在文献中鲜有报道。

发明内容

本发明提出一种制备亲水性新型氨基化氢化丁腈橡胶的方法。具体涉及采用两步法对丁腈橡胶分子链中的碳碳双键及氰基的催化加氢，制备的新型氨基化氢化丁腈橡胶具有良好的亲水性，为开发氨基化氢化丁腈橡胶在填隙剂、高分子复合材料等方面的应用奠定了基础。

本发明的第二个目的是提出所述制备方法获得的产物。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种亲水性氨基化氢化丁腈橡胶的制备方法，包括步骤：

(1)将纳米Rh金属催化剂与丁腈橡胶混合，分散均匀；纳米Rh金属催化剂与丁腈橡胶干重的质量比为1～4％

(2)将步骤(1)所得混合液加入反应釜中，在1～5MPa氢气压强条件下进行第一步催化加氢，反应过程中保持恒压；反应1～5.5h；

(3)对第一步催化加氢反应产物进行离心，除去黑色纳米金属Rh催化剂，向反应物中加入质量分数为0.5～2.0％的RhCl(PPh₃)₃催化剂，反应温度为75～85℃，在1～5MPa氢气压强下反应1～3h。

本制备方法中，两步催化加氢反应顺序不能调换，必须先用纳米Rh催化加氢丁腈橡胶，再用RhCl(PPh₃)₃进行第二步催化加氢；第一步腈基氢化为氨基的氢化度可达12.42％～63.3％，第二步制备的氨基化氢化丁腈橡胶中碳碳双键的氢化度为100％。

其中，步骤(1)采用的纳米Rh金属催化剂，是将RhCl₃·3H₂O前驱体与去离子水混合，再滴入到氢氧化钠的水合肼溶液中反应制得。

优选地，所述步骤(1)中，纳米Rh金属催化剂与丁腈橡胶混合、超声混合均匀。

优选地，所述步骤(2)中，反应温度为78～80℃，氢气压强为3～4MPa，反应釜内搅拌器的转速为300～1500r/min。

其中，所述步骤(2)中，通过控制步骤(2)的反应时间来控制氨基的产率，其反应时间从1h至6h，腈基氢化为氨基的氢化度从10～15％随时间延长增加至55～65％。

其中，所述步骤(3)中，通过对第一步催化加氢反应产物进行离心，除去纳米金属Rh催化剂。

优选地，所述步骤(3)中，反应温度为110～130℃，氢气压强为3～4MPa，反应2h。

所述的制备方法的步骤(3)反应结束后，还包括对所得产物进行干燥的步骤，干燥温度为45～50℃，干燥时间为10～15h。

本发明提出的制备方法制备得到的橡胶。

本发明制备的氨基化氢化丁腈橡胶具有良好的亲水性，氨基化氢化丁腈橡胶的亲水性随着氨基含量的增加而增强；

进一步地，氨基化氢化丁腈橡胶中氨基的存在为含羧基、环氧基有机物的引入提供了活性位点。

本发明的有益效果在于：

本发明可制备氨基含量可控的氨基化氢化丁腈橡胶，其中，碳碳双键的氢化度为100％，可制得氨基含量为12.42％～63.3％的氨基化氢化丁腈橡胶。所制氨基化氢化丁腈橡胶具有良好的亲水性；氨基化氢化丁腈橡胶的亲水性随着氨基含量的增加而增强，氨基含量为0％时，接触角为107°氨基含量为12.42％～63.3％时，接触角下降为90.2°～46.2°。