一种热固性聚硫橡胶组合物及其制备方法和应用

本申请涉及橡胶材料，尤其涉及一种热固性聚硫橡胶组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、橡胶具有独特的高弹性，因其无定形态和玻璃化转变温度低于室温，导致未经增强的橡胶其机械性能较弱，无法满足工程应用要求。当前最主要的增强方法是加入颗粒填料，可显著提升橡胶静态物理机械性能，但存在以下问题：由于橡胶材料性能依强烈依赖于填料的分散状态和填料/橡胶的界面作用，需要通过各种物理和化学的方法以改善填料分散和强化界面作用；填料的引入不可避免会引起填料与填料之间、填料与橡胶分子链之间的微观摩擦，导致橡胶复合材料的滞后损失增大、动态疲劳生热高；此外，填料的加入还会带来加工能耗增加和制品密度增加。尽管在交联网络中引入非共价键作用(如氢键、配位键等)也可以大幅提高橡胶的强韧性，但非共价键作用的断裂-重构会耗散大量能量，使橡胶的动态性能劣化，而且难以在烯烃橡胶分子链中引入官能团以构筑非共价键作用。

2、另外，也有研究采用塑料与橡胶共混，利用塑料相高的模量实现对橡胶增强，但由于橡胶与塑料相容性差，界面作用弱，使得共混物弹性下降、力学性能提升幅度小。专利(cn110591175b)将硫磺高度交联的橡胶粉碎后填充至橡胶基体中，利用高度交联橡胶增强橡胶基体，同时由于不添加任何填料，橡胶材料具有极低的滞后损失。但高度交联橡胶仍为橡胶，玻璃化转变温度低于室温，而且其中的硫含量较低，与橡胶基体反应性不足、界面作用不强，因此对橡胶基体增强效果较差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述技术问题，本申请提供了一种热固性聚硫橡胶组合物及其制备方法和应用，以克服现有技术中颗粒填充导致橡胶复合材料的滞后损失增大、动态疲劳生热高；以及高度交联橡胶与橡胶基体反应性不足、界面作用不强，导致对橡胶基体增强效果较差的技术问题。

2、为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：

3、本申请的第一方面提供一种热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，该制备方法包括：

4、使硫磺熔融后与烯烃单体进行共聚、粉碎、过筛后，获得热固性聚硫颗粒；

5、使所述热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混后，得到混合物；

6、使所述混合物与硫化包进行共混、模压后，获得热固性聚硫橡胶组合物。

7、结合第一方面优选地，所述热固性聚硫颗粒中，所述硫磺的质量分数为30～60wt％、所述烯烃单体的质量分数为40～70wt％。

8、结合第一方面优选地，所述烯烃单体为降冰片烯、双环戊二烯和三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种。

9、结合第一方面优选地，所述使硫磺熔融后与烯烃单体进行共聚时，共聚温度为150～185℃，共聚时间为3～12h。

10、结合第一方面优选地，所述使热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混时，所述热固性聚硫颗粒与所述烯烃橡胶的质量比为20～120：100。

11、结合第一方面优选地，所述使热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混时，共混温度为120～160℃，共混时间为5～15min。

12、本申请的第二方面提供一种第一方面所述方法制备的热固性聚硫橡胶组合物。

13、本申请的第三方面提供一种第二方面所述的热固性聚硫橡胶组合物用于制备橡胶材料中的应用。

14、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：

15、本申请实施例提供的制备方法，首先通过硫磺和烯烃单体制备出热固性聚硫，其含有大量的多硫键，与橡胶分子链可发生化学反应，使得热固性聚硫与橡胶基体具有强的化学结合，对橡胶具有优异的增强效果；另一方面，由于制备过程中不需添加填料，使得通过热固性聚硫颗粒增强的热固性聚硫橡胶组合物具有超低的滞后损失；第三方面，可以通过改变热固性聚硫颗粒的用量和合成条件等实现对橡胶材料的热物理机械性能的调控；第四方面，本申请合成的热固性聚硫颗粒所采用的原材料均为大宗原料、价格低廉，制备工艺简单且无需任何特殊加工设备。

技术特征：

1.一种热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述热固性聚硫颗粒中，所述硫磺的质量分数为30～60wt％、所述烯烃单体的质量分数为40～70wt％。

3.根据权利要求1所述的热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述烯烃单体为降冰片烯、双环戊二烯和三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述使硫磺熔融后与烯烃单体进行共聚时，共聚温度为150～185℃，共聚时间为3～12h。

5.根据权利要求1所述的热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述使热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混时，所述热固性聚硫颗粒与所述烯烃橡胶的质量比为20～120：100。

6.根据权利要求1所述的热固性聚硫橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述使热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混时，共混温度为120～160℃，共混时间为5～15min。

7.一种根据权利要求1-6任一所述方法制备的热固性聚硫橡胶组合物。

8.一种权利要求7所述的热固性聚硫橡胶组合物用于制备橡胶材料中的应用。

技术总结本申请公开了一种热固性聚硫橡胶组合物及其制备方法和应用，涉及橡胶材料技术领域，该方法包括：使硫磺熔融后与烯烃单体进行共聚、粉碎、过筛后，获得热固性聚硫颗粒；使所述热固性聚硫颗粒与烯烃橡胶进行共混后，得到混合物；使所述混合物与硫化包进行共混、模压后，获得热固性聚硫橡胶组合物。本申请实施例提供的制备方法，首先通过硫磺和烯烃单体制备出热固性聚硫，其含有大量的多硫键，与橡胶分子链可发生化学反应，使得热固性聚硫与橡胶基体具有强的化学结合，对橡胶具有优异的增强效果；另一方面，由于制备过程中不需添加填料，使得通过热固性聚硫颗粒增强的热固性聚硫橡胶组合物具有超低的滞后损失。技术研发人员：唐征海,肖怡琳,汪冬,郭宝春,张立群受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18