一种双活性丙烯酸酯橡胶的制备方法与流程

文档序号:16734334发布日期:2019-01-28 12:30阅读:256来源:国知局

本发明属于橡胶制备技术领域,具体涉及一种双活性丙烯酸酯橡胶的制备方法。



背景技术:

丙烯酸酯橡胶是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体,由于丙烯酸酯特殊结构,丙烯酸酯橡胶具有耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等优点,并且丙烯酸酯的力学性能和加工性能优于氟橡胶和硅橡胶,其耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶。丙烯酸酯橡胶可以通过溶液聚合和乳液聚合两种方式合成,由于乳液聚合具有环保、节省能源等优点,先多采用乳液聚合来合成丙烯酸酯橡胶;丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯是丙烯酸酯橡胶的主要单体,丙烯酸酯橡胶的耐高温性能优异,可以达到170-180℃下长期使用;正是丙烯酸橡胶的耐高温性能优异,使得丙烯酸酯橡胶被广泛应用于各种高温、耐油的环境中,成为近年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料,特别是用于加工成汽车的耐高温油封、曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等零部件。但国内丙烯酸酯橡胶基本为含氯型,存在力学性能较差、高温压缩变形高等缺点,并且在硫化过程中,会产生hcl腐蚀模具。



技术实现要素:

本发明的目的在于:解决上述现有技术中的不足,提供一种双活性丙烯酸酯橡胶的制备方法。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种双活性丙烯酸酯橡胶的制备方法,包括以下步骤,

(a)在室温下,以重量份数计,将1.5—3份乳化剂、200—350份去离子水加入带有搅拌和水浴的反应釜中;将20—80份丙烯酸乙酯、10—50份丙烯酸丁酯、0.5—3份活性单体1和0.5—3份活性单体2加入到与所述反应釜连接的高位槽中;将0.02—0.1份过硫酸钾和0.02—0.1份亚硫酸氢钠配置成溶液,加入到与反应釜连接的另一高位槽中;

(b)将反应釜中的物料搅拌均匀,水浴加热至60-90℃;再将两所述高位槽中的物料添加到反应釜中,反应2-4小时;

(c)向反应器中加入凝聚剂凝聚,洗涤,干燥,得到丙烯酸酯橡胶。

进一步的,在所述步骤(b)中,在搅拌的作用下,将两所述高位槽中的物料全部加入到所述反应釜中。

进一步的,在所述步骤(b)中,在搅拌的作用下,以5-50g/min的流加速度,将两所述高位槽中的物料同时加入到所述反应釜中。

进一步的,在所述步骤(b)中,在搅拌的作用下,将两所述高位槽中的物料分3次加入到反应釜中,相邻两次的间隔时间为20-30min,每次的加入量为总量的1/3。

丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、活性单体1和活性单体2在乳化剂的作用下,形成预乳液,再向乳液体系中加入过硫酸钾和亚硫酸氢钠作为引发剂,乳液体系中的单体发生自由基聚合,制得丙烯酸酯橡胶。

进一步的,所述活性单体1为氯代乙酸乙烯酯、氯丙烯或对氯甲基苯乙烯中的一种。

进一步的,所述活性单体2为丙烯酸、衣康酸、丙烯酸单乙酯中的一种。

进一步的,所述凝聚剂为氯化钠、氯化钙或硫酸钙中的一种或多种。

进一步的,所述凝聚剂的重量份数为10-15份。

进一步的,所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烯丙氧基壬基酚醚、烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。

以氯代乙酸乙烯酯、氯丙烯、丙烯酸、衣康酸、丙烯酸单乙酯中作为活性单体,经乳化聚合后得到的橡胶在经过硫化,在硫化过程中不产生hcl,不腐蚀模具,并且,由于硫化体系和硫化机理的不同,使其硫化速度较现有技术的快。

由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

本发明制备具有双活性的丙烯酸酯橡胶的方法中,采用丙烯酸乙酯、以及丙烯酸丁酯作为反应的单体,在反应体系中加入了活性单体1和活性单体2,并在乳化剂和引发剂的作用下,进行自由基聚合,活性单体1、活性单体2与丙烯酸酯结合,在硫化过程中,可提高硫化速度,并且采用本发明中的硫化体系,在硫化过程中不会产生具有腐蚀性的hcl,硫化过程中不腐蚀模具。

具体实施方式

实施例1:

在室温条件下,将2g十二烷基硫酸钠和200g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将60g丙烯酸乙酯,34.8g丙烯酸丁酯,3g氯代乙酸乙烯酯,2g丙烯酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.05g的过硫酸钾和0.05g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至70℃,并将两个高位槽中的物料一次性加入到反应釜中,搅拌,反应3小时后,向反应釜中加入10g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例2:

在室温条件下,将2.5g十二烷基硫酸钠和350g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将80g丙烯酸乙酯,16.9g丙烯酸丁酯,2g氯丙烯,2g衣康酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.04g的过硫酸钾和0.04g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至80℃,并将两个高位槽中的物料一次性加入到反应釜中,搅拌,反应2.5小时后,向反应釜中加入13g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例3:

在室温条件下,将2.5g烯丙氧基羟丙基磺酸钠和300g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将44.5g丙烯酸乙酯,50g丙烯酸丁酯,1g氯代乙酸乙烯酯,3g丙烯酸单乙酯,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.03g的过硫酸钾和0.03g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至85℃,并将两个高位槽中的物料一次性加入到反应釜中,搅拌,反应4小时后,向反应釜中加入10g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例4:

在室温条件下,将3g脂肪醇聚氧乙烯醚和250g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将50g丙烯酸乙酯,45g丙烯酸丁酯,0.5g氯代乙酸乙烯酯,1.8丙烯酸单乙酯,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.02g的过硫酸钾和0.02g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至90℃,并将两个高位槽中的物料以分别30g/min的流加速度,同时加入到反应釜中,搅拌,反应4小时后,向反应釜中加入15g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例5:

在室温条件下,将1.5g十二烷基硫酸钠和300g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将55g丙烯酸乙酯,31.2g丙烯酸丁酯,2.5g氯代乙酸乙烯酯,1.0g衣康酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在0.1g的过硫酸钾和0.1g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至65℃,并将两个高位槽中的物料以分别50g/min的流加速度,同时加入到反应釜中,搅拌,反应3小时后,向反应釜中加入10g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例6:

在室温条件下,将2g十二烷基硫酸钠和200g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将60g丙烯酸乙酯,34.8g丙烯酸丁酯,3g氯代乙酸乙烯酯,2g丙烯酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.05g的过硫酸钾和0.05g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至70℃,并将两个高位槽中的物料以分别10g/min的流加速度,同时加入到反应釜中,搅拌,反应3.5小时后,向反应釜中加入10g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例7:

在室温条件下,将2.5g十二烷基硫酸钠和350g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将80g丙烯酸乙酯,16.9g丙烯酸丁酯,2g氯丙烯,2g衣康酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.04g的过硫酸钾和0.04g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至80℃,并将两个高位槽中的物料以分别5g/min的流加速度,同时加入到反应釜中,搅拌,反应4小时后,向反应釜中加入13g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例8:

在室温条件下,将2g十二烷基硫酸钠和200g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将60g丙烯酸乙酯,34.8g丙烯酸丁酯,3g氯代乙酸乙烯酯,2g丙烯酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.05g的过硫酸钾和0.05g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至70℃,分别将两个高位槽中的物料的1/3加入到反应釜中,反应20分钟后,再加入1/3的物料,反应20分钟后,在将剩下的物料全部加入到反应釜中,反应3.5小时后,向反应釜中加入10g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例9:

在室温条件下,将3g脂肪醇聚氧乙烯醚和250g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将50g丙烯酸乙酯,45g丙烯酸丁酯,0.5g氯代乙酸乙烯酯,1.8丙烯酸单乙酯,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.02g的过硫酸钾和0.02g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至90℃,并分别将两个高位槽中的物料的1/3加入到反应釜中,反应30分钟后,再加入1/3的物料,反应20分钟后,在将剩下的物料全部加入到反应釜中,反应4小时后,向反应釜中加入15g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

实施例10:

在室温条件下,将2.5g十二烷基硫酸钠和350g去离子水加入带有搅拌及水浴的反应釜中;再将80g丙烯酸乙酯,16.9g丙烯酸丁酯,2g氯丙烯,2g衣康酸,混合均匀,加入到与反应釜连接的高位槽中;在将0.04g的过硫酸钾和0.04g的亚硫酸氢钠配置成水溶液,加入到另一个与反应釜连接的高位槽中;将反应釜水浴升温至80℃,并分别将两个高位槽中的物料的1/3加入到反应釜中,反应10分钟后,再加入1/3的物料,反应20分钟后,在将剩下的物料全部加入到反应釜中,反应4小时后,向反应釜中加入13g氯化钠凝聚反应液,在使用去离子水洗涤产物,然后自然干燥产物,得到丙烯酸酯橡胶。

对比试验例1:

与实施例1的不同之处在于,在本对比实验例1中,未向高位槽中加入氯代乙酸乙烯酯和丙烯酸,只加入氯代乙酸乙烯酯,其余原料及反应条件均相同。

对比实验例2:

与实施例4的不同之处在于,在本对比实验例2中,未高位槽中加入氯丙烯和衣康酸,只加入氯代乙酸乙烯酯,其余原料及反应条件均相同。

将上述实施例1-10以及对比实验例1-2中制备的丙烯酸橡胶,在180℃下,一段硫化5min,二段硫化4h,再将硫化后的各丙烯酸橡胶在温度为23℃,湿度为52%的条件下,测试硫化后的丙烯酸酯橡胶的力学性能,其结果为:

其中,硬度的测试方法为gb/t531.1-2008,扯断强度以及扯断伸长率的测试方法为gb/t528-2009,通过gb/t7759.1-2015的测试方法在150℃压缩70h,测得永久压缩变形值。

从上述实验数据中可以得出,本发明实施例中的橡胶具有优异的力学性能。

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