[发明专利]一种利用动态共价键制备交联弹性体的方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，具体为一种利用动态共价键制备交联弹性体的方法。本发明交联弹性体的化学交联点为动态酰胺键；具体步骤如下：(1)对不饱和弹性体进行改性，使其含有羟基官能团；(2)将含有羟基官能团的不饱和弹性体中的羟基改性为乙酰乙酰基团；(3)将含有乙酰乙酰基团的不饱和弹性体和多异氰酸酯发生反应形成动态酰胺键，制备交联弹性体。本发明具有以下优点：1、改性方法简单高效；2、无需催化剂即可实现再加工；3、原子利用率高，无副产物产生；4、反应温和，利于加工调控。5、制备的弹性体具有优异的机械性能，良好的耐溶剂性以及可再加工性，可广泛应用于橡胶、弹性体、可回收材料等领域。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种利用动态共价键制备交联弹性体的方法。

背景技术

橡胶(弹性体)材料具有独特的高弹性，是一类具有战略地位不可或缺的高分子材料。传统橡胶通常必须采用硫磺、过氧化物等硫化剂形成化学交联网络才能使用，但由于交联键的特性使得橡胶难回收和再利用，产生大量的废弃橡胶，浪费石油资源并污染环境。目前对废弃橡胶的处理方式一般可分为三种：1，直接粉碎以小剂量作为添加剂或改性剂加入到其他基体中；2，直接焚烧产生热能；3，掩埋。尽管前两种方式都在一定程度上对废弃橡胶实现了再利用，但都不充分，对于现在日益加剧的浪费而言，显得杯水车薪。因此，如何使橡胶可以回收再利用显得尤为重要。

针对橡胶的改性一直以来都是研究的热点，但大多数研究集中于对橡胶的机械性能改善，尽管这有助于扩大橡胶的应用范围，但对橡胶回收的忽视同时加剧了橡胶的浪费。传统的橡胶必须硫化后形成交联网络才能使用，永久交联点的存在阻止了橡胶的可再加工性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用动态共价键制备交联弹性体的方法。本发明从橡胶交联机理入手，通过用动态交联键取代传统的永久交联键进而使交联橡胶具备可再加工性，以期减少废弃橡胶对环境造成的压力，同时节约能源，提高经济效益。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种利用动态共价键制备交联弹性体的方法，交联弹性体的化学交联点为动态酰胺键；具体步骤如下：

(1)对不饱和弹性体进行改性，使其含有羟基官能团；

(2)将含有羟基官能团的不饱和弹性体中的羟基改性为乙酰乙酰基团；

(3)将含有乙酰乙酰基团的不饱和弹性体和多异氰酸酯发生反应形成动态酰胺键，制备交联弹性体。

本发明中，步骤(1)中，不饱和弹性体选自顺丁橡胶PB、丁苯橡胶SBR、丁腈橡胶NBR、天然橡胶NR、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯SBS或聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯SIS中的任一种。

本发明中，步骤(1)中，通过巯基-烯点击反应对不饱和弹性体进行改性，改性剂为含有巯基和羟基的小分子化合物。

本发明中，改性剂选自巯基乙醇、巯基丙醇或巯基甘油中任一种。

本发明中，步骤(2)中，含有羟基官能团的不饱和弹性体中，羟基的质量含量为5％-10％。

本发明中，步骤(2)中，改性时，将羟基和乙酰乙酸叔丁酯或者二乙烯酮反应。

本发明中，步骤(3)中，多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI或异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中任一种。

本发明所述的可再加工性主要指橡胶在经过粉碎后，可以重新在平板硫化机上热压成型，并具有一定的使用性能。热压温度为150℃，压力为10MPa,保持2h。其重塑机理如式(1)所示，作为交联点存在的酰胺键在高温下可以发生断裂并重新形成，其结果导致交联点之间发生交换，形成新的交联网络，宏观效果表现为可重新加工。