[发明专利]改性三元乙丙橡胶及其制备方法

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了一种改性三元乙丙橡胶及其制备方法，该改性三元乙丙橡胶中含有衍生自第三单体的第三结构单元，所述第三单体为非共轭的二烯烃，且至少部分所述第三结构单元中含有衍生自式(1)所示结构的化合物的改性基团，以所述改性三元乙丙橡胶的总重量为基准，所述改性三元乙丙橡胶中的改性基团的含量为1.9‑6.8重量％。该改性三元乙丙橡胶的制备方法具有卤元素含量高、反应快速、步骤简单易实施的优点，改性三元乙丙橡胶的硫化速度提高。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体地，涉及一种改性三元乙丙橡胶、一种制备改性三元乙丙橡胶的方法以及由该方法制备得到的改性三元乙丙橡胶。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)具有优良的高弹性、粘弹性、电绝缘性等物理化学性能，在工程塑料增韧和抗臭氧老化等方面的应用十分突出。但是，由于三元乙丙橡胶属于非极性橡胶，其耐油、耐化学试剂、自粘性和互粘性较差，难于与极性聚合物共混，因此其应用范围受到一定的限制。

因此，对三元乙丙橡胶进行改性以增强其与极性聚合物的相容性显得尤为重要。

三元乙丙橡胶的化学改性是通过橡胶的化学反应在分子链上引入其它的原子或基团使分子链带有极性或改变柔性，扩大其应用领域。卤化改性是橡胶化学改性中重要的一种方法，它通过橡胶与卤素单质或含卤化合物的化学反应，在橡胶的分子链中引入卤族原子如氟、氯、溴、碘，其中最常见的为氯化和溴化。橡胶氯(溴)化后，分子链极性增加，提高了弹性体的粘合强度，改善了胶料的硫化性能及与其他高分子材料的相容性，从而拓宽了产品的应用领域。

三元乙丙橡胶的卤化反应主要以自由基反应为主，可以在熔体、乳液和溶液状态中进行，包括热机械化学改性、溶液改性等方法。采用不同的引发体系，产生的自由基方式不同，改性效果也不同。

热机械化学改性可以利用橡胶加工中常用的炼胶设备来进行这种改性处理，但在改性完成后去除残留单体和引发剂时较为困难，所得产品气味浓，颜色白度低，且工艺条件要求苛刻，容易造成橡胶的交联，副反应不容易控制，且设备成本较高。

溶液改性主要是以传统的EPDM材料和卤素为原料，在化学溶剂或者水相乳液中，靠偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰的引发作用对EPDM进行化学改性。与热机械化学改性方法相比，溶液改性的反应粘度低、混合和传热容易、温度易控制、除残留单体和引发剂易脱除，是目前工业化产品的主要生产方法。

但是现有溶液改性法生产过程中要使用毒性较大的卤代烷烃做溶剂，同时还有卤素、卤化氢等腐蚀性化学物质，使得生产过程中要采取有效的防腐蚀、防毒和防环境污染等措施，工艺复杂，成本较高。而且反应过程仍然是自由基反应，反应过程不易控制，易产生交联等副反应。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够灵活获得高含量卤元素，同时能够提高硫化速度的改性三元乙丙橡胶的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种改性三元乙丙橡胶，该改性三元乙丙橡胶中含有衍生自第三单体的第三结构单元，所述第三单体为非共轭的二烯烃，且至少部分所述第三结构单元中含有衍生自式(1)所示结构的化合物的改性基团，以所述改性三元乙丙橡胶的总重量为基准，所述改性三元乙丙橡胶中的卤元素的含量为1.9-6.8重量％，

其中，在式(1)中，X为卤元素；n为1-20的整数。

本发明的第二方面提供一种制备改性三元乙丙橡胶的方法，该方法包括：在烯烃的交叉复分解反应的条件下，在式(3)所示结构的离子型催化剂和有机溶剂存在下，将三元乙丙橡胶与式(1)所示结构的化合物进行接触反应，所述三元乙丙橡胶中的第三单体为非共轭的二烯烃，控制所述烯烃的交叉复分解反应的条件使得制备得到的改性三元乙丙橡胶中的卤元素的含量为1.9-6.8重量％，