[发明专利]一种改性三元乙丙橡胶及制备方法

说明书

本发明提供一种改性三元乙丙橡胶及制备方法。本发明通过在氧化石墨烯的表面原位合成超支化磷酰胺，得到易于分散的超支化磷酰胺改性氧化石墨烯。将超支化磷酰胺改性氧化石墨烯与软化剂、促进剂、补强剂以及防老剂混合后进行混炼，得到改性三元乙丙橡胶母胶。改性三元乙丙橡胶母胶与硫化剂混炼、硫化后得到改性三元乙丙橡胶。本发明提供的改性三元乙丙橡胶中超支化磷酰胺改性氧化石墨烯分散均匀，且改性三元乙丙橡胶具有较高的力学性能、阻燃性能和导热性能，极限氧指数能够达到25％。本发明提供的改性三元乙丙橡胶的制备方法简单、易于实现，且能够大量、批量生产，有利于工业化的推广。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种改性三元乙丙橡胶及制备方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Diene Monomer，简称EPDM)为由乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶中的一种。EPDM的主链由化学稳定的饱和烃组成，侧链含有不饱和双键，因而EPDM具有耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能。由于EPDM所具有的耐老化性能，EPDM应用于汽车部件、建筑用防水材料、耐热胶管等领域。但由于热空气老化的作用，EPDM高分子链的侧基仍会被氧化，主链也会发生热重排降解，使得EPDM丧失物理力学性能。因此，需要通过添加耐热稳定剂提高EPDM的耐高温性能，以满足不同温度环境下的使用。

一般的，EPDM耐高温性能的提高通过石墨烯实现。石墨烯是由sp²杂化的碳原子组成，具有单原子层的二维周期蜂窝状点阵结构。石墨烯具有良好的耐热性、耐燃性以及独特的力学性能。但石墨烯制备困难，且石墨烯用于制备EPDM时分散性和稳定性较差，因而制备得到的耐高温性能较差。氧化石墨烯制备方法简单，且由于氧化石墨烯的表面含有羟基、羧基以及环氧基等含氧功能团，因而氧化石墨烯具有较高的力学性能和阻燃性能。

目前，氧化石墨烯用于制备EPDM的方法主要有乳液共混法、溶液共混法和直接混合法。通过乳液共混法或溶液共混法虽然能够制备得到分散性较好的EPDM，但EPDM在制备的过程中需要大量的溶剂。大量溶剂的使用使得制备成本较高，操作过程较为复杂，且容易污染环境。直接混合法为将难以分散的氧化石墨烯添加到橡胶混炼胶中直接混合制备氧化石墨烯改性三元乙丙橡胶。由于氧化石墨烯的分散性较差，因而通过直接混合法难以获得分散性良好的改性三元乙丙橡胶，进而难以发挥氧化石墨烯的增强、导热等优良性质。

发明内容

本发明提供一种改性三元乙丙橡胶及制备方法，以解决现有方法制备的氧化石墨烯改性三元乙丙橡胶分散性较差地问题。

本发明提供一种改性三元乙丙橡胶，该改性三元乙丙橡胶按照质量份数包括：三元乙丙橡胶生胶100份，促进剂5-10份，补强剂40-80份，防老剂1-5份，软化剂10-30份，超支化磷酰胺改性氧化石墨烯3-10份，硫化剂1-3份。

其中，三元乙丙橡胶生胶为基础原料。促进剂能够作为补强树脂的固化剂，提高橡胶的硬度。另外，促进剂还能够作为粘合剂，以粘合橡胶和纤维。在本发明提供的改性三元乙丙橡胶中，促进剂选用氧化锌、氧化镁、氧化铅、四氧化三铅和硬脂酸中的至少一种。补强剂为提高橡胶品质的配合剤。在本发明提供的改性三元乙丙橡胶中，补强剂选用炭黑、气相法白炭黑、沉淀法白炭黑和蒙脱土中的至少一种。防老剂为防止橡胶物理机械性能下降、弹性降低的制剂。在本发明提供的改性三元乙丙橡胶中，防老剂选用N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺和2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹中的至少一种。软化剂为增强橡胶软化程度，以提高抗拉伸强度的制剂。在本发明提供的改性三元乙丙橡胶中，软化剂选用芳烃油、石蜡油、环烷油和松节油中的至少一种。其中，芳烃油也称为芳香烃或芳烃，为分子中具有苯环结构的碳氢化合物。芳烃油包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯等。硫化剂能够降低三元乙丙橡胶生胶的生热，提高三元乙丙橡胶生胶与帘子线之间的粘合力。在本发明提供的改性三元乙丙橡胶中，硫化剂为硫磺、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。