專利名稱:用于彈性體組合物的加工助劑的制作方法
專利說明用于彈性體組合物的加工助劑 技術(shù)例如
本發(fā)明涉及在生產(chǎn)彈性體組合物中使用的加工助劑。特別地,本發(fā)明涉及在生產(chǎn)彈性體組合物中使用的含官能化聚合物的加工助劑。
背景技術(shù):
在輪胎工業(yè)中,輪胎與輪胎組件的制造者當(dāng)制造這些物品時(shí)具有無(wú)窮的選擇。例如,選擇輪胎和輪胎組件的商業(yè)配方用成分取決于所需的性能平衡和最終用途,例如斜向或徑向,以及它的打算用途(例如航空、卡車/公共汽車或機(jī)動(dòng)車)。
在各成分的選擇中同樣重要的考慮因素可能是有效地加工單獨(dú)的組分成批量的混煉膠,然后進(jìn)一步下游加工這些未硫化的混煉膠的能力。例如,干燥的固體,尤其不含粉塵的顆粒,如填料可容易空氣傳輸并自動(dòng)化稱取所要求的用量以供在密煉機(jī),例如BanburyTM混煉機(jī)內(nèi)批量生產(chǎn)。大塊的固體,例如成包的聚合物可要求切割成較小的更加可控的尺寸,以便精確地添加批量生產(chǎn)所要求的用量。液體具有相同的傳輸、稱重問題,而且具有額外的擔(dān)心,這種擔(dān)心歸因于它們的揮發(fā)性和在沒有漏料(spillage)的情況下流動(dòng)的能力。例如,粘稠液體可要求加熱,以便在沒有發(fā)生揮發(fā)性氣體排放的情況下引起所要求的流速以供精確稱取并添加到間歇式密煉機(jī)內(nèi)。
而且,進(jìn)一步下游加工這些未硫化的混煉膠可能高度取決于所使用的特定工廠設(shè)備。因此,未硫化的混煉膠的性能,例如門尼粘度和門尼焦燒值將是重要的變量和控制參數(shù),以輔助優(yōu)化制造效率,這尤其是因?yàn)樵诨鞜捴蟮南鹉z加工設(shè)備,例如開煉機(jī)、輥模(rollerdie)、壓延機(jī)、擠出機(jī)和類似機(jī)器的生產(chǎn)容量和速度以及操作溫度在全世界的各工廠當(dāng)中可能顯著不同。因此,對(duì)這些混煉膠用成分的要求是有助于容易加工未硫化的混煉膠的能力。特別地,當(dāng)制造輪胎的該部分,例如輪胎的內(nèi)襯層依賴于不透氣性時(shí),制造者采用各種各樣的方法,其中包括在各種實(shí)施方案中廣泛使用“丁基”橡膠或彈性體。
丁基橡膠,通常地異丁烯和異戊二烯的共聚物(它被任選地鹵化)具有廣泛的應(yīng)用,這歸因于它們能賦予輪胎所需的不透氣性。鹵化丁基橡膠(鹵化丁基橡膠)是在用于客車、卡車/公共汽車和航空應(yīng)用的輪胎的內(nèi)襯層內(nèi)保留空氣的聚合物選擇。參見,例如美國(guó)專利No.5922153、美國(guó)專利No.5491196、EP0102844和EP0127998。溴代丁基橡膠、氯代丁基橡膠和支化(“星形-支化”)的鹵化丁基橡膠是可針對(duì)這些特定應(yīng)用而配制的異丁烯系彈性體。EXXPROTM彈性體(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX),通常異丁烯和對(duì)甲基苯乙烯的鹵化無(wú)規(guī)共聚物也具有特別的興趣,這歸因于它們相對(duì)于常規(guī)的丁基橡膠的改進(jìn)。參見,例如美國(guó)專利No.6293327、美國(guó)專利No.5386864、美國(guó)專利申請(qǐng)公布No.2002/151636、JP2003170438和JP2003192854(采用商業(yè)EXXPROTM彈性體與其他聚合物的共混物的各種方案)。
在加工前述彈性體組合物時(shí)技術(shù)人員的各種選擇當(dāng)中,加工助劑的選擇愈加重要。當(dāng)加工輪胎的內(nèi)襯層用彈性體時(shí),加工助劑是重要的考慮因素,因?yàn)樗鼈兛捎绊懥蚧喬サ耐笟庑?,成型但未硫化的輪胎中各組分粘合到彼此上(稱為“生膠粘度”)的能力和/或未硫化的混煉膠的下游加工效率。通過選擇合適的加工助劑,制造者可影響加工彈性體時(shí)利用的條件和由這些彈性體生產(chǎn)的最終使用的制品的許多性能。例如,較低門尼粘度的未硫化的混煉膠可允許增加生產(chǎn)速度。然而,太低的門尼粘度可導(dǎo)致拉伸或撕裂未硫化的混煉膠,從而潛在地增加廢品率。類似地,未硫化混煉膠的門尼焦燒值增加可允許使用較高的開煉機(jī)、模頭(die)、壓延機(jī)和擠出機(jī)和類似機(jī)器的操作溫度。
過去,工業(yè)上通常接受來自精煉工藝的餾分或加工油,例如芳烴油、烷屬烴油、環(huán)烷油及其混合物以輔助加工彈性體組合物。參見,例如美國(guó)專利No.5162409和美國(guó)專利No.5631316。然而,使用這些成分可導(dǎo)致增加空氣膜(air membrane),例如內(nèi)襯層的透氣性。最近,對(duì)聚丁烯加工助劑產(chǎn)生了巨大的興趣,這是因?yàn)樗鼈兡芙档涂諝饽そM件的透氣性同時(shí)維持使用輪胎和/或制造中其他所需的性能。參見例如,美國(guó)專利No.6710116、美國(guó)專利申請(qǐng)公布No.2005/0027062、WO2002/32995、WO2002/32992、WO2002/32993、WO2002/48257和WO2004/009700。使用聚丁烯加工助劑代表與過去努力的根本轉(zhuǎn)變,因?yàn)橥ㄟ^聚合工藝,而不是來自精煉工藝的餾分來生產(chǎn)這些加工助劑。
其他背景參考文獻(xiàn)包括WO2004/058874和JP2003292705。
然而,需要甚至更進(jìn)一步的改進(jìn)來提供更多的選擇和靈活性,以便當(dāng)決定如何加工彈性體時(shí),鑒于特定的最終使用制品所需的性能來平衡制造者必須考慮的性能。例如,仍然期望進(jìn)一步降低輪胎的空氣膜組件的透氣性或者維持空氣膜組件的透氣性和/或降低未硫化的混煉膠的加工局限性。本發(fā)明通過使用此處所述的含官能化聚合物的加工助劑,從而提供更多的選擇來滿足這一需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供生產(chǎn)彈性體組合物的方法,該方法包括使至少一種彈性體與加工助劑接觸,其中該加工助劑包括與至少一種多胺接觸的具有至少一個(gè)酸酐基的至少一種官能化聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物,其中至少一種多胺包括至少一種伯胺。
在另一實(shí)施方案中,本發(fā)明還提供由前述彈性體組合物生產(chǎn)的用于輪胎的內(nèi)襯層之類的制品。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)描述本發(fā)明的各種具體實(shí)施方案,變通方案和實(shí)施例,其中包括為了理解所要求保護(hù)的發(fā)明目的而采用的優(yōu)選實(shí)施方案和定義。
參考周期表的“族”,如HAWLEY′S CONDENSED CHEMICALDICTIONARY,p.852(第13版,1997)中所述,使用周期表各族新的編號(hào)方案。
淤漿是指從稀釋劑、單體、路易斯酸和引發(fā)劑中沉淀的含一定體積稀釋劑的聚合物。淤漿濃度是基于淤漿的總體積,部分或完全沉淀的聚合物的體積百分?jǐn)?shù)。
可使用聚合物指代均聚物、共聚物、共聚體、三元共聚物等。同樣,共聚物可指代含至少一個(gè)單體和任選地其他單體的聚合物。
當(dāng)聚合物描述為含單體時(shí),單體以該單體的聚合形式或者該單體的衍生物形式存在于聚合物內(nèi)。然而,為了便于說明,簡(jiǎn)單地使用措辭含(各)單體或類似物。同樣,當(dāng)催化劑組分描述為含該組分的中性穩(wěn)定形式時(shí),本例如的技術(shù)人員要充分地理解,該組分的離子形式是與該單體反應(yīng)產(chǎn)生聚合物的形式。
橡膠是指與下述ASTM D 1566定義一致的任何聚合物或聚合物的組合物“能從大的變形中恢復(fù)且可以或者已經(jīng)被改性為其中基本上不溶于(但可溶脹于)沸騰溶劑內(nèi)的狀態(tài)...的材料”。彈性體是可與術(shù)語(yǔ)橡膠互換地使用的術(shù)語(yǔ)。
彈性體組合物是指含至少一種以上所定義的彈性體的任何組合物。
ASTM D 1566定義的硫化橡膠料是指“由彈性體配混的交聯(lián)的彈性材料,易于通過小的力產(chǎn)生大的變形,一旦除去變形力,則能快速、強(qiáng)有力地恢復(fù)為大致其起始尺寸和形狀”。硫化的彈性體組合物是指經(jīng)歷和/或包括硫化過程或者使用有效量的硫化劑或硫化包裝產(chǎn)生的任何彈性體組合物,它是可與術(shù)語(yǔ)硫化橡膠料互換使用的術(shù)語(yǔ)。
ASTM D 1566定義的熱塑性彈性體是指橡膠狀材料,“它可通過聚合物的溫度范圍特征,反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化,且在軟化狀態(tài)下可成型為制品”。熱塑性彈性體是至少兩種聚合物的微相分離的體系。一相是在室溫下不流動(dòng)的硬質(zhì)聚合物,但當(dāng)加熱時(shí)成為使熱塑性彈性體得到強(qiáng)度的流體。另一相是軟質(zhì)橡膠狀聚合物,它使熱塑性彈性體得到其彈性。硬質(zhì)相典型地為主要或連續(xù)相。
ASTM D 1566定義的熱塑性硫化膠是指“通過動(dòng)態(tài)硫化產(chǎn)生的具有化學(xué)交聯(lián)的橡膠相的熱塑性彈性體”。動(dòng)態(tài)硫化是“緊密地熔體混煉熱塑性聚合物和合適的反應(yīng)性橡膠狀聚合物,產(chǎn)生具有化學(xué)交聯(lián)橡膠相的工藝...”。橡膠相不管交聯(lián)與否,典型地為次要或分散相。
術(shù)語(yǔ)“phr”是以100份橡膠計(jì)的份數(shù),或者“份”,且是本例如常見的度量單位,其中相對(duì)于全部彈性體組合物的總量測(cè)量組合物中各組分。對(duì)于全部橡膠組分來說,不管1、2、3或更多種不同的橡膠組分存在于給定的配方內(nèi),總的phr或份數(shù)總是定義為100phr。所有其他非橡膠組分相對(duì)于100份橡膠求出比值并以phr表達(dá)。這一方式可容易地基于橡膠的相同相對(duì)比例,比較,例如不同組合物之間的硫化劑或填料負(fù)載等的水平,且在調(diào)節(jié)僅僅一種或更多種組分的含量之后不需要再計(jì)算每一組分的百分?jǐn)?shù)。
異烯烴是指具有在其上具有兩個(gè)取代基的至少一個(gè)碳的任何烯烴單體。
多烯烴是指具有兩個(gè)或更多個(gè)雙鍵的任何單體。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,多烯烴是含兩個(gè)共軛雙鍵的任何單體,例如共軛二烯烴,如異戊二烯。
異丁烯系彈性體或聚合物是指包括至少70mol%來自異丁烯的重復(fù)單元的彈性體或聚合物。
烴是指主要含氫和碳原子的分子或分子的片段。在一些實(shí)施方案中,烴還包括烴的鹵化變體和含雜原子的變體,正如以下將更加詳細(xì)地描述的。
烷基是指可通過從烷烴的化學(xué)式中減少一個(gè)或更多個(gè)氫,衍生于烷烴的烷屬烴基,例如甲基(CH3)或乙基(CH3CH2)等。
芳基是指形成芳族化合物,例如苯、萘、菲、蒽等的環(huán)結(jié)構(gòu)特征的烴基,且典型地在其結(jié)構(gòu)內(nèi)擁有交替的雙鍵(“不飽和度”)。芳基因此是通過從芳族化合物的化學(xué)式中減少一個(gè)或更多個(gè)氫,衍生于芳族化合物的基團(tuán),例如苯基(C6H5)。
取代是指至少一個(gè)氫基被至少一個(gè)取代基取代,所述取代基選自例如鹵素(氯、溴、氟或碘)、氨基、硝基、磺氧基(磺酸酯基或烷基磺酸酯基)、硫醇、烷硫醇和羥基;具有1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基,其中包括甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基等;烷氧基、具有1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷氧基,并包括例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、異戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基和癸氧基;鹵代烷基,它是指被至少一個(gè)鹵素取代的具有1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基,并包括例如氯代甲基、溴代甲基、氟代甲基、碘代甲基、2-氯乙基、2-溴乙基、2-氟乙基、3-氯丙基、3-溴丙基、3-氟丙基、4-氯丁基、4-氟丁基、二氯甲基、二溴甲基、二氟甲基、二碘甲基、2,2-二氯乙基、2,2-二溴乙基、2,2-二氟乙基、3,3-二氯丙基、3,3-二氟丙基、4,4-二氯丁基、4,4-二溴丁基、4,4-二氟丁基、三氯甲基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、2,3,3-三氟丙基、1,1,2,2-四氟乙基和2,2,3,3-四氟丙基。因此,例如“取代苯乙烯單元”包括對(duì)甲基苯乙烯、對(duì)乙基苯乙烯等。
丁基橡膠
可用于本發(fā)明實(shí)踐的優(yōu)選的彈性體包括異丁烯系均聚物或共聚物。如上所述,異丁烯系彈性體或聚合物是指含至少70mol%來自于異丁烯的重復(fù)單元的彈性體或聚合物。這些聚合物可描述為C4-C7異單烯烴衍生的單元,例如異丁烯衍生的單元和至少一種其他可聚合單元的無(wú)規(guī)共聚物。異丁烯系共聚物可以或者可以沒有被鹵化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,彈性體是丁基類型的橡膠或支化的丁基類型橡膠,特別是這些彈性體的鹵化變體。有用的彈性體是不飽和的丁基橡膠,例如烯烴或異烯烴和多烯烴的均聚物和共聚物,或者多烯烴的均聚物。適合于本發(fā)明的這些和其他類型的彈性體是公知的且公開于RUBBER TECHNOLOGY,P209-581(Morton編輯,Chapman &Hall 1995),THE VANDERBILT RUBBER HANDBOOK,P105-122(Ohm編輯,R.T.Vanderbilt Co.,Inc.,1990)和Kresge和Wang在8KIRK-OTHMERENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY,P 934-955(John Wiley &Sons,Inc.第4版,1993)中??捎糜诒景l(fā)明的方法和組合物中的不飽和彈性體的非限定性實(shí)例是聚(異丁烯-共聚-異戊二烯)、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚異丁烯、聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)、天然橡膠、星形-支化丁基橡膠及其混合物。可通過本例如中已知的任何合適的方式制造本發(fā)明中有用的彈性體,和本發(fā)明不限于此處生產(chǎn)彈性體的方法。
彈性體組合物可包括至少一種丁基橡膠。通過使單體混合物反應(yīng)制備丁基橡膠,該混合物具有至少(1)C4-C7異烯烴單體組分,例如異丁烯和(2)多烯烴單體組分。在一個(gè)實(shí)施方案中,異烯烴的范圍為全部單體混合物重量的70-99.5wt%,和在另一實(shí)施方案中為85-99.5wt%。在一個(gè)實(shí)施方案中,多烯烴組分在單體混合物內(nèi)的存在量為30-0.5wt%,在另一實(shí)施方案中為15-0.5wt%。在再一實(shí)施方案中,單體混合物重量的8-0.5wt%是多烯烴。
異烯烴是C4-C7化合物,其非限定性實(shí)例是諸如異丁基烯(isobutylene)、異丁烯(isobutene)、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、1-丁烯、2-丁烯、甲基乙烯基醚、茚、乙烯基三甲基硅烷、己烯和4-甲基-1-戊烯之類的化合物。多烯烴是C4-C14多烯烴,例如異戊二烯、丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、月桂烯、6,6-二甲基富烯、己二烯、環(huán)戊二烯、戊間二烯和其他單體,例如在EP0279456、美國(guó)專利No.5506316和美國(guó)專利No.5162425中所述。其他可聚合的單體,例如苯乙烯和二氯苯乙烯也適合于在丁基橡膠內(nèi)均聚或共聚。通過使95-99.5wt%異丁烯與0.5-8wt%的異戊二烯,或者與0.5wt%-5.0wt%的異戊二烯(在另一實(shí)施方案中)反應(yīng)獲得本發(fā)明的丁基橡膠聚合物的一個(gè)實(shí)施方案。在例如美國(guó)專利No.2356128、美國(guó)專利No.3968076、美國(guó)專利No.4474924、美國(guó)專利No.4068051和美國(guó)專利No.5532312中詳細(xì)地描述了丁基橡膠及其生產(chǎn)方法。還參見例如WO2004/058828、WO2004/058827、WO2004/058835、WO2004/058836、WO2004/058825、WO2004/067577和WO2004/058829。
理想的丁基橡膠的商業(yè)實(shí)例是聚(異丁烯-共聚-異戊二烯)的EXXONTM BUTYL Grades,其門尼粘度為30-56(在125℃下ML1+8)(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX)。理想的丁基類橡膠的另一商業(yè)實(shí)例是VISTANEXTM聚異丁烯橡膠,其分子量粘度平均值為0.75-2.34×106(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX)。
星形支化的丁基橡膠
可用于本發(fā)明的丁基橡膠的另一實(shí)施方案是支化或“星形-支化”的丁基橡膠。這些橡膠公開于例如EP0678529B1、美國(guó)專利No.5182333和美國(guó)專利No.5071913中。在一個(gè)實(shí)施方案中,星形-支化的丁基橡膠(“SBB”)是或者鹵化或者沒有鹵化的丁基橡膠,與或者鹵化或者沒有鹵化的聚二烯烴或嵌段共聚物的組合物。本發(fā)明不限于形成SBB的方法。聚二烯烴/嵌段共聚物,或支化劑(下文“聚二烯烴”)典型地為陽(yáng)離子反應(yīng)性的且在丁基或鹵化丁基橡膠的聚合中存在,或者可與丁基橡膠混合形成SBB。支化劑或聚二烯烴可以是任何合適的支化劑,和本發(fā)明不限于制造SBB所使用的聚二烯烴類型。
在一個(gè)實(shí)施方案中,SBB典型地為如上所述的丁基或鹵化丁基橡膠,與聚二烯烴和部分氫化的聚二烯烴的共聚物的組合物,所述共聚物選自包括苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚戊間二烯、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、三元乙丙橡膠(EPDM)、乙丙橡膠(EPR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的組。基于單體的wt%,這些聚二烯烴在一個(gè)實(shí)施方案中,以大于0.3wt%,和在另一實(shí)施方案中,以0.3-3wt%,和在再一實(shí)施方案中,為0.4-2.7wt%的用量存在。
本發(fā)明的SBB的商業(yè)實(shí)施方案是SB Butyl 4266(ExxonMobilChemical Company,Houston,TX),其門尼粘度為34-44(在125℃下ML1+8,ASTM D 1646)。此外,SB Butyl 4266的硫化特征如下所述MH為69±6dN.m,ML為11.5±4.5dN.m(ASTM D2084)。
鹵化丁基橡膠
在本發(fā)明的所需的實(shí)施方案中,彈性體被鹵化。通過鹵化如上所述的丁基橡膠產(chǎn)品,生產(chǎn)鹵化丁基橡膠??赏ㄟ^任何方式進(jìn)行鹵化,和本發(fā)明不限于該鹵化工藝。在美國(guó)專利No.2631984、美國(guó)專利No.3099644、美國(guó)專利No.4554326、美國(guó)專利No.4681921、美國(guó)專利No.4650831、美國(guó)專利No.4384072、美國(guó)專利No.4513116和美國(guó)專利No.5681901中公開了鹵化聚合物,例如丁基聚合物的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中,使用溴(Br2)或氯(Cl2)作為鹵化劑,在4-60℃下在己烷稀釋劑內(nèi)鹵化丁基橡膠。在一個(gè)實(shí)施方案中,鹵化丁基橡膠的門尼粘度(在125℃下ML1+8)為20-70,和在另一實(shí)施方案中為25-55。在一個(gè)實(shí)施方案中,基于氯代丁基橡膠的重量,鹵素wt%為0.1-10wt%,和在另一實(shí)施方案中,為0.5-5wt%。在再一實(shí)施方案中,氯代丁基橡膠中的鹵素wt%為1-2.5wt%。
本發(fā)明的合適的鹵化丁基橡膠的商業(yè)實(shí)施方案是Bromobutyl 2222(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX),其門尼粘度為27-37(在125℃下ML1+8,ASTM D 1646,改性),和相對(duì)于Bromobutyl 2222,溴含量為1.8-2.2wt%。此外,Bromobutyl 2222的硫化特征如下所述MH為28-40 dN.m,ML為7-18 dN.m(ASTM D2084)。鹵化丁基橡膠的另一商業(yè)實(shí)施方案是Bromobutyl 2255(ExxonMobilChemical Company,Houston,TX),其門尼粘度為41-51(在125℃下ML1+8,ASTM D 1646),和溴含量為1.8-2.2wt%。此外,Bromobutyl 2255的硫化特征如下所述MH為34-48 dN.m,ML為11-21dN.m(ASTM D2084)。
星形支化的鹵化丁基橡膠
在本發(fā)明彈性體的另一實(shí)施方案中,使用支化或“星形-支化”的鹵化丁基橡膠。在一個(gè)實(shí)施方案中,鹵化的星形-支化丁基橡膠是鹵化或者沒有鹵化的丁基橡膠,與鹵化或沒有鹵化的聚二烯烴或嵌段共聚物的組合物。在美國(guó)專利No.4074035、美國(guó)專利No.5071913、美國(guó)專利No.5286804、美國(guó)專利No.5182333和美國(guó)專利No.6228978中詳細(xì)地公開了鹵化工藝。本發(fā)明不限于形成鹵化的星形支化丁基橡膠的方法。聚二烯烴/嵌段共聚物,或支化劑(下文“聚二烯烴”)典型地為陽(yáng)離子反應(yīng)性的且在丁基或鹵化丁基橡膠的聚合中存在,或者可與丁基或鹵化丁基橡膠混合形成鹵化的星形支化丁基橡膠。支化劑或聚二烯烴可以是任何合適的支化劑,和本發(fā)明不限于制造鹵化的星形支化丁基橡膠所使用的聚二烯烴類型。
在一個(gè)實(shí)施方案中,鹵化的星形支化丁基橡膠典型地為如上所述的丁基或鹵化丁基橡膠,和聚二烯烴與部分氫化的聚二烯烴的共聚物的組合物,所述共聚物選自包括苯乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚戊間二烯、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的組。基于單體的wt%,這些聚二烯烴在一個(gè)實(shí)施方案中,以大于0.3wt%,和在另一實(shí)施方案中,以0.3-3wt%,和在再一實(shí)施方案中,為0.4-2.7wt%的用量存在。
本發(fā)明的鹵化的星形支化丁基橡膠的商業(yè)實(shí)施方案是Bromobutyl 6222(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX),其門尼粘度為27-37(在125℃下ML1+8,ASTM D 1646),和相對(duì)于該鹵化的星形支化丁基橡膠,溴含量為2.2-2.6wt%。此外,Bromobutyl 6222的硫化特征如下所述MH為24-38dN.m,ML為6-16dN.m(ASTM D2084)。
鹵化的異丁烯-對(duì)甲基苯乙烯橡膠
本發(fā)明的彈性體組合物也可包括含有C4-C7異單烯烴,例如異丁烯和烷基苯乙烯共聚單體,例如對(duì)甲基苯乙烯的含至少80%,或者至少90wt%對(duì)位異構(gòu)體的至少一種無(wú)規(guī)共聚物且任選地包括官能化的共聚體,其中存在于苯乙烯單體單元內(nèi)的至少一個(gè)或更多個(gè)烷基取代基含有芐基鹵素或一些其他的官能團(tuán)。在另一實(shí)施方案中,聚合物可以是乙烯或C3-C6α-烯烴和烷基苯乙烯共聚單體,例如對(duì)甲基苯乙烯的含至少80%,或者至少90wt%對(duì)位異構(gòu)體的共聚物,且任選地包括官能化的共聚體,其中存在于苯乙烯單體單元內(nèi)的至少一個(gè)或更多個(gè)烷基取代基含有芐基鹵素或一些其他的官能團(tuán)。例舉的材料的可表征為含有沿著聚合物鏈無(wú)規(guī)地間隔的下述單體單元的聚合物
其中R和R1獨(dú)立地為氫、低級(jí)烷基,例如C1-C7烷基,和伯或仲烷基鹵,和X是官能團(tuán),例如鹵素。在一個(gè)實(shí)施方案中,R和R1各自為氫。在一個(gè)實(shí)施方案中,最多60mol%存在于無(wú)規(guī)聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)的對(duì)位取代的苯乙烯可以是以上官能化的結(jié)構(gòu)(2),和在另一實(shí)施方案中,為0.1-5mol%。在再一實(shí)施方案中,官能化的結(jié)構(gòu)(2)的含量為0.2-3mol%。
官能團(tuán)X可以是鹵素或一些其他的官能團(tuán),它們可通過用其他基團(tuán),例如羧酸;羧酸鹽;羧基酯;酰胺和酰亞胺;羥基;烷氧化物;酚氧化物;硫醇鹽;硫醚;黃原酸酯;氰化物;氰酸酯;氨基及其混合物親核取代芐基鹵素而摻入。這些官能化的異單烯烴共聚物,及其制備方法,官能化方法和硫化更特別地公開于美國(guó)專利No.5162445中。
在一個(gè)實(shí)施方案中,彈性體包括含有0.5-20mol%對(duì)甲基苯乙烯的異丁烯和對(duì)甲基苯乙烯的無(wú)規(guī)聚合物,其中存在于芐基環(huán)上的最多60mol%的甲基取代基含有溴或氯原子,例如溴原子(對(duì)(溴甲基苯乙烯)),和它的酸或酯官能化的變體。
在另一實(shí)施方案中,選擇官能度,以便當(dāng)聚合物組分在高溫下混合時(shí),它可與基體聚合物內(nèi)存在的官能團(tuán),例如酸、氨基或羥基官能團(tuán)反應(yīng)或形成極性鍵。
在一些實(shí)施方案中,無(wú)規(guī)共聚物具有基本上均勻的組成分布,以便至少95wt%的聚合物中的對(duì)烷基苯乙烯含量在聚合物平均對(duì)烷基苯乙烯含量的10%以內(nèi)。例舉的聚合物的特征在于具有小于5,或者小于2.5的窄的分子量分布(Mw/Mn),例舉的粘均分子量范圍為200,000-2,000,000,和例舉的數(shù)均分子量范圍為25,000-750,000,這通過凝膠滲透色譜法來測(cè)定。
在一個(gè)實(shí)施方案中,溴化聚(異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯)聚合物通常含有相對(duì)于該共聚物內(nèi)的單體衍生的單元的總重量,0.1-5mol%的溴代甲基苯乙烯基。在另一實(shí)施方案中,溴代甲基的含量為0.2-3.0mol%,和在另一實(shí)施方案中為0.3-2.8mol%,和在再一實(shí)施方案中,為0.4-2.5mol%,和在再一實(shí)施方案中為0.3-2.0mol%,其中理想的范圍可以是任何上限與任何下限的任何組合。用另一方式表達(dá),例舉的共聚物含有基于聚合物的重量,0.2-10wt%的溴,在另一實(shí)施方案中,為0.4-6wt%的溴,和在另一實(shí)施方案中,為0.6-5.6wt%,該共聚物基本上不含環(huán)鹵素或在聚合物主鏈內(nèi)基本上不含鹵素。在一個(gè)實(shí)施方案中,無(wú)規(guī)聚合物是C4-C7異烯烴衍生的單元(或異單烯烴)、對(duì)甲基苯乙烯衍生的單元和對(duì)(鹵代甲基苯乙烯)衍生的單元的共聚物,其中基于對(duì)甲基苯乙烯的總數(shù),對(duì)(鹵代甲基苯乙烯)單元以0.4-3.0mol%的用量存在于聚合物內(nèi),和其中在一個(gè)實(shí)施方案中,基于聚合物的總重量,對(duì)甲基苯乙烯衍生的單元以3-15wt%的用量存在,和在另一實(shí)施方案中,為4-10wt%。在另一實(shí)施方案中,對(duì)(鹵代甲基苯乙烯)是對(duì)(溴代甲基苯乙烯)。
本發(fā)明的鹵代異丁烯-對(duì)甲基苯乙烯橡膠的商業(yè)實(shí)施方案是EXXPROTM彈性體(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX),其門尼粘度為30-50(在125℃下ML1+8,ASTM D 1646),相對(duì)于鹵代異丁烯-對(duì)甲基苯乙烯橡膠,對(duì)甲基苯乙烯含量為4-8.5wt%,和溴含量為0.7-2.2wt%。
可典型地在含鹵代烴,如氯化烴和/或氟化烴的稀釋劑,其中包括其混合物內(nèi),通過淤漿聚合,來制備彈性體,例如以上所述的彈性體(參見,例如WO2004/058828、WO2004/058827、WO2004/058835、WO2004/058836、WO2004/058825、WO2004/067577和WO2004/058829)。
在涉及共混物的一些實(shí)施方案中,如上所述的彈性體可與至少一種下述物質(zhì)結(jié)合。
通用橡膠
通用橡膠(常常稱為商品橡膠)可以是通常提供高強(qiáng)度和高的磨蝕性以及低的滯后性和高的回彈性的任何橡膠。這些彈性體在混煉的膠料中要求抗降解劑,這是因?yàn)樗鼈兺ǔ?duì)熱和氧氣二者,尤其對(duì)臭氧具有差的抗性。它們常常是市場(chǎng)中容易識(shí)別的,因?yàn)橄鄬?duì)于特種彈性體,它們的銷售價(jià)格低,和它們的使用體積大,正如School在RUBBER TECHNOLOGY COMPOUNDING AND TESTING FOR PERFORMANCE,p125(Dick編輯,Hanser,2001)中所述。
通用橡膠的實(shí)例包括天然橡膠(NR)、聚異戊二烯橡膠(IR)、聚(苯乙烯-共聚-丁二烯)橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠(BR)、聚(異戊二烯-共聚-丁二烯)橡膠(IBR)和苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠(SIBR)及其混合物。乙丙橡膠(EPM)和三元乙丙橡膠(EPDM)及其混合物常常也稱為通用彈性體。
在另一實(shí)施方案中,組合物也可包括天然橡膠。Subramaniam在RUBBER TECHNOLOGY,p 179-208(Morton編輯,Chapman& Hall,1995)中詳細(xì)地描述了天然橡膠。本發(fā)明的天然橡膠的理想的實(shí)施方案選自Malaysian橡膠,例如SMR CV、SMR 5、SMR 10、SMR 20和SMR 50及其混合物,其中天然橡膠的門尼粘度(在100℃(ML1+4)下測(cè)量)為30-120,更優(yōu)選40-65。此處提到的門尼粘度試驗(yàn)根據(jù)ASTMD1646進(jìn)行。
在另一實(shí)施方案中,彈性體組合物也可包括聚丁二烯橡膠(BR)。在100℃(ML1+4)下測(cè)量的聚丁二烯橡膠的門尼粘度范圍可以是35-70,在另一實(shí)施方案中為40-約65,和在再一實(shí)施方案中,為45-60??捎糜诒景l(fā)明的這些合成橡膠的商業(yè)實(shí)例以商品名BUDENETM(Goodyear Chemical Company,Akron,OH)、BUNATM(LanxessInc.,Sarnia,Ontario,加拿大)和DieneTM(Firestone Polymers LLC,Akron,OH)銷售。實(shí)例是高順式聚丁二烯(順式-BR)?!绊樖?聚丁二烯”或“高順式-聚丁二烯”是指使用1,4-順式聚丁二烯,其中順式組分的含量為至少95%。在該組合物中所使用的高順式聚丁二烯商業(yè)產(chǎn)品的特殊實(shí)例是BUDENETM 1207或BUNATMCB23。
在另一實(shí)施方案中,彈性體組合物也可包括聚異戊二烯橡膠(IR)。在100℃(ML1+4)下測(cè)量的聚異戊二烯橡膠的門尼粘度范圍可以是35-70,在另一實(shí)施方案中,為40-約65,和在再一實(shí)施方案中,為45-60??捎糜诒景l(fā)明的這些合成橡膠的商業(yè)實(shí)例是NATSYNTM2200(Goodyear Chemical Company,Akron,OH)。
在另一實(shí)施方案中,彈性體組合物也可包括乙烯和丙烯衍生的單元的橡膠,例如EPM和EPDM作為合適的額外橡膠。在制備EPDM中合適的共聚單體的實(shí)例是亞乙基降冰片烯、1,4-己二烯、二環(huán)戊二烯以及其他。在RUBBER TECHNOLOGY,P260-283(1995)中描述了這些橡膠。合適的乙丙橡膠以VISTALONTM(ExxonMobil ChemicalCompany,Houston,TX)形式商購(gòu)。
在再一實(shí)施方案中,彈性體組合物可包括乙烯/α-烯烴/二烯烴三元共聚物。α-烯烴選自由C3-C20α-烯烴組成的組,其中優(yōu)選丙烯、丁烯和辛烯,和最優(yōu)選丙烯。二烯烴組分選自由C4-C20二烯烴組成的組。合適的二烯烴的實(shí)例包括直鏈烴二烯烴或者環(huán)烯基取代的鏈烯烴,其具有6-15個(gè)碳原子。具體實(shí)例包括(a)直鏈無(wú)環(huán)二烯烴,例如1,4-己二烯和1,6-辛二烯;(b)支鏈無(wú)環(huán)二烯烴,例如5-甲基-1,4-己二烯;3,7-二甲基-1,6-辛二烯;3,7-二甲基-1,7-辛二烯;和二氫月桂烯(myricene)和二氫羅勒烯(ocinene)的混合異構(gòu)體;(c)單環(huán)的脂環(huán)族二烯烴,例如1,3-環(huán)戊二烯;1,4-環(huán)己二烯;1,5-環(huán)辛二烯和1,5-環(huán)十二碳二烯;(d)多環(huán)的脂環(huán)族稠合和橋連環(huán)二烯烴,例如四氫茚;甲基四氫茚;二環(huán)戊二烯(DCPD);雙環(huán)-(2.2.1)-庚-2,5-二烯;鏈烯基、亞烷基、環(huán)烯基和亞環(huán)烷基降冰片烯,例如5-亞甲基-2-降冰片烯(MNB)、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-亞異丙基-2-降冰片烯、5-亞乙基-2-降冰片烯(ENB)、5-(4-環(huán)戊烯基)-2-降冰片烯、5-亞環(huán)己基-2-降冰片烯,和5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB);(e)環(huán)烯基取代的鏈烯烴,例如烯丙基環(huán)己烯、乙烯基環(huán)辛烯、烯丙基環(huán)癸烯、乙烯基環(huán)十二碳烯。實(shí)例還包括二環(huán)戊二烯、1,4-己二烯、5-亞甲基-2-降冰片烯和5-亞乙基-2-降冰片烯。二烯烴的實(shí)例是5-亞乙基-2-降冰片烯;1,4-己二烯、二環(huán)戊二烯和5-乙烯基-2-降冰片烯。關(guān)于技術(shù)人員可以如何采用這些三元共聚物的進(jìn)一步的信息和實(shí)例參見例如美國(guó)專利No.6245856。
特種橡膠
在一個(gè)實(shí)施方案中,輔助的彈性體是含極性官能團(tuán)的特種橡膠,例如丁二烯-丙烯腈橡膠(NBR,或丁腈橡膠),或2-丙烯腈和1,3-丁二烯的共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中,丁腈橡膠可具有10-50wt%的丙烯腈含量,在另一實(shí)施方案中,為15-40wt%。和在再一實(shí)施方案中,為18-35wt%。在一個(gè)實(shí)施方案中,門尼粘度(1+4,100℃,ASTM D1646)的范圍可以是30-90,和在另一實(shí)施方案中為30-75。這些橡膠是本例如中常見的,且公開于例如HANDBOOK OF PLASTICS,ELASTOMERS,ANDCOMPOSITES 1.41-1.49(Harper編輯,McGraw-Hill,Inc.,1992)中??捎糜诒景l(fā)明的這些合成橡膠的商業(yè)實(shí)例以商品名BREONTM、NIPOLTM、SIVICTM和ZETPOLTM(Zeon Chemicals,Louisville,KY)、EUROPRENETMN(Polimeri Europa Americas,Houston,TX)和KRYNACTM、PERBUNANTM和THERBANTM(Lanxess Corporation,Akron,OH)銷售。
在另一實(shí)施方案中,輔助的彈性體是NBR的衍生物,例如氫化或羧化或苯乙烯化的丁腈橡膠。丁二烯-丙烯腈-苯乙烯橡膠(SNBR,或“ABS”橡膠),一種2-丙烯腈、1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物在一個(gè)實(shí)施方案中,可具有10-40wt%的丙烯腈含量,在另一實(shí)施方案中,為15-30wt%,和在再一實(shí)施方案中,為18-30wt%。SNBR共聚物中的苯乙烯含量范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,可以是15-40wt%,和在另一實(shí)施方案中,為18-30wt%,和在再一實(shí)施方案中,為20-25wt%。門尼粘度(1+4,100℃,ASTM D 1646)的范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,可以是30-60,和在另一實(shí)施方案中,30-55。這些橡膠是本例如中常見的,且公開于例如HANDBOOK OF PLASTICS,ELASTOMERS,AND COMPOSITES1.41-1.49(Harper編輯,McGraw-Hill,Inc.,1992)中。可用于本發(fā)明的這一合成橡膠的商業(yè)實(shí)例以商品名KRYNACTM(LanxessCorporation,Akron,OH)銷售。
在再一實(shí)施方案中,輔助彈性體是含鹵素基團(tuán)的特種橡膠,例如聚氯丁二烯(CR,或氯丁二烯橡膠),一種2-氯-1,3-丁二烯的均聚物。門尼粘度(1+4,100℃,ASTM D 1646)的范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,可以是30-110,和在另一實(shí)施方案中,35-75。這些橡膠是本例如中常見的,且公開于例如HANDBOOK OF PLASTICS,ELASTOMERS,ANDCOMPOSITES 1.41-1.49(Harper編輯,McGraw-Hill,Inc.,1992)中??捎糜诒景l(fā)明的這些合成橡膠的商業(yè)實(shí)例以商品名NEOPRENETM(Dupont Dow Elastomers,Wilmington,DE)、BUTACLORTM(Polimeri Europa Americas,Houston,TX)和BAYPRENTM(LanxessCorporation,Akron,OH)銷售。
半結(jié)晶聚合物
在一個(gè)實(shí)施方案中,彈性體組合物可包括至少一種半結(jié)晶聚合物,所述半結(jié)晶聚合物是具有適中程度的結(jié)晶度的彈性聚合物,所述結(jié)晶度歸因于立體規(guī)整的丙烯序列。半結(jié)晶聚合物可包括(A)其中立體規(guī)整度以某一方式被區(qū)域翻轉(zhuǎn)(regio-inversion)而破壞的丙烯均聚物;(B)其中丙烯的立體規(guī)整度至少部分被共聚單體破壞的無(wú)規(guī)丙烯共聚物,或(C)(A)和(B)的結(jié)合物。
在另一實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物進(jìn)一步包括非共軛的二烯烴單體,以輔助共混物組合物的硫化和其他化學(xué)改性。在該聚合物內(nèi)存在的二烯烴的用量?jī)?yōu)選小于10wt%,和更優(yōu)選小于5wt%。二烯烴可以是常用于硫化乙丙橡膠的任何非共軛二烯烴,其中包括,但不限于,亞乙基降冰片烯、乙烯基降冰片烯和二環(huán)戊二烯。
在一個(gè)實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物是丙烯和至少一種共聚單體的無(wú)規(guī)共聚物,所述共聚單體選自乙烯,C4-C12α-烯烴,及其結(jié)合物。在這一實(shí)施方案的特殊方面中,共聚物包括用量范圍為下限2wt%、5wt%、6wt%、8wt%或10wt%到上限20wt%、25wt%或28wt%的乙烯衍生的單元。這一實(shí)施方案也可包括用量范圍為下限72wt%、75wt%或80wt%到上限98wt%、95wt%、94wt%、92wt%或90wt%存在于共聚物內(nèi)的丙烯衍生的單元。這些重量百分?jǐn)?shù)以丙烯和乙烯衍生的單元的總重量為基礎(chǔ),即以丙烯衍生的單元的重量百分?jǐn)?shù)和乙烯衍生的單元的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%為基礎(chǔ)。
可如下所述測(cè)量聚合物中的乙烯組成。在大于或等于約150℃的溫度下擠壓薄的均勻膜,然后安裝在Perkin Elmer PE 1760紅外分光光度計(jì)上。記錄從600cm-1到4000cm-1中樣品的全譜,并可根據(jù)下述公式計(jì)算乙烯的單體重量百分?jǐn)?shù)乙烯wt%=82.585-111.987X+30.045X2,其中X是在1155cm-1處的峰高和在或者722cm-1或者732cm-1之中較高處的峰高之比。也可使用這一方法測(cè)量在聚合物內(nèi)的其他單體的濃度。
可通過傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)連同通過GPC收集的樣品,測(cè)量離散分子量范圍的共聚單體含量。一種這樣的方法公開于Wheeler和Willis,Applied Spectroscopy,vol.47,p1128-1130(1993)中。不同但類似的方法對(duì)于這一目的來說同樣可行且是本例如的技術(shù)人員眾所周知的。
可通過13C核磁共振光譜法(13C NMR),測(cè)量聚合物中的共聚單體含量和序列分布,且這一方法是本例如的技術(shù)人員眾所周知的。
在一個(gè)實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物包括具有窄的組成分布的無(wú)規(guī)丙烯共聚物。在另一實(shí)施方案中,聚合物是具有窄的組成分布且通過DSC測(cè)定的熔點(diǎn)為25℃-110℃的無(wú)規(guī)丙烯共聚物。該共聚物描述為無(wú)規(guī)是因?yàn)閷?duì)于含丙烯,共聚單體,和任選地二烯烴的聚合物來說,共聚單體殘基的數(shù)量和分布與共聚單體的無(wú)規(guī)統(tǒng)計(jì)聚合一致。在立體嵌段結(jié)構(gòu)中,彼此相鄰的任何一種嵌段單體殘基的數(shù)量大于根據(jù)具有類似組成的無(wú)規(guī)共聚物內(nèi)的統(tǒng)計(jì)分布預(yù)期的數(shù)量。具有立體嵌段結(jié)構(gòu)的歷史(historical)乙烯-丙烯共聚物具有與這些嵌段結(jié)構(gòu)而不是與聚合物間的單體殘基的無(wú)規(guī)統(tǒng)計(jì)分布一致的乙烯殘基分布??赏ㄟ^13C NMR測(cè)定共聚物的分子內(nèi)組成分布(即無(wú)規(guī)度),所述13C NMR將相對(duì)于相鄰的丙烯殘基定位共聚單體殘基。通過在溶劑內(nèi)熱分餾,測(cè)定共聚物的分子間組成分布。典型的溶劑是飽和烴,例如己烷或庚烷。以下將描述熱分餾工序。典型地,約75wt%,優(yōu)選85wt%的共聚物以一種或兩種相鄰的可溶餾分形式分離且余量共聚物就在之前或者繼后的餾分內(nèi)。這些餾分中的每一種的組成(wt%共聚單體,例如乙烯或其他α-烯烴)差不大于共聚物中共聚單體的平均重量%的20%(相對(duì)),優(yōu)選10%(相對(duì))。該共聚物若它滿足以上所述的分餾試驗(yàn)的話,則具有窄的組成分布。為了生產(chǎn)具有所需無(wú)規(guī)度和窄組成的共聚物,有益的是(1)使用單位點(diǎn)茂金屬催化劑,所述單位點(diǎn)茂金屬催化劑允許僅僅單一的統(tǒng)計(jì)模式加成第一和第二單體序列和(2)共聚物在連續(xù)流動(dòng)的攪拌罐聚合反應(yīng)器內(nèi)充分地混合,所述反應(yīng)器對(duì)共聚物的基本上所有的聚合物鏈提供僅僅單一的聚合環(huán)境。
可用熔融熱表達(dá)聚合物的結(jié)晶度。本發(fā)明的實(shí)施方案包括通過DSC測(cè)定的熔融熱范圍為從下限1.0J/g或3.0J/g到上限50J/g或10J/g的聚合物。在不希望束縛于理論的情況下,認(rèn)為本發(fā)明的實(shí)施方案中的聚合物具有通常全同立構(gòu)的可結(jié)晶丙烯序列,且認(rèn)為上述熔融熱歸因于這些結(jié)晶片段的熔融。
也可用結(jié)晶度百分?jǐn)?shù)表達(dá)聚合物的結(jié)晶度。估計(jì)最高級(jí)聚丙烯的熱能在189J/g處。也就是說,100%結(jié)晶度等于189J/g。因此,根據(jù)前述熔融熱,該聚合物具有范圍為上限65%、40%、30%、25%或20%和下限1%、3%、5%、7%或8%的聚丙烯結(jié)晶度。
結(jié)晶度的程度也反映在熔點(diǎn)上。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“熔點(diǎn)”是在通過如上所述的DSC測(cè)定的主要和次要熔融峰當(dāng)中的最高峰。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,聚合物具有單一的熔點(diǎn)。典型地,丙烯共聚物的樣品顯示出與主峰相鄰的次要熔融峰,這被一起視為單一的熔點(diǎn)。這些峰的最高點(diǎn)被視為熔點(diǎn)。聚合物優(yōu)選通過DSC測(cè)定的熔點(diǎn)范圍為從上限為110℃、100℃、90℃、80℃或70℃到下限0℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃或45℃。典型地,α-烯烴共聚物組分的樣品顯示出與主峰相鄰的次要熔融峰,這些被一起視為單一的熔點(diǎn)。峰的最高點(diǎn)被視為熔點(diǎn)。
半結(jié)晶聚合物的重均分子量(Mw)范圍可以是上限為5,000,000g/mol、1,000,000g/mol或500,000g/mol和下限為10,000g/mol、20,000g/mol或80,000g/mol,和分子量分布Mw/Mn(MWD),有時(shí)也稱為“多分散性指數(shù)”(PDI)的范圍為從下限1.5、1.8或2.0到上限40、20、10、5或4.5??赏ㄟ^各種方法測(cè)定此處所使用的Mw和MWD,其中包括在美國(guó)專利No.4540753和在其內(nèi)引證的參考文獻(xiàn)中的那些,或者在Verstrate等人,Macromolecules,vol21,p3360(1988)中找到的那些方法,為了美國(guó)的實(shí)踐,其公開內(nèi)容在此通過參考引入。
在一個(gè)實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物的門尼粘度ML(1+4)在125℃下為小于或等于100,小于或等于75,小于或等于60或小于或等于30。可根據(jù)ASTM D1646,以在125℃下ML(1+4)形式測(cè)量此處所使用的門尼粘度。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中所使用的半結(jié)晶聚合物的立構(gòu)規(guī)整度指數(shù)(m/r)范圍可以是從下限4或6到上限8、10或12。此處表達(dá)為m/r的立構(gòu)規(guī)整度指數(shù)通過13C核磁共振(13C NMR)測(cè)定,根據(jù)Cheng,Macromolecules,vol17,p1950(1984)所定義的計(jì)算。符號(hào)“m”或“r”描述了相鄰亞丙基對(duì)的立體化學(xué),“m”是指內(nèi)消旋和“r”是指外消旋。1.0的m/r之比通常描述間規(guī)聚合物,和2.0的m/r之比通常描述無(wú)規(guī)立構(gòu)材料。全同材料理論上可具有接近無(wú)限大的比值,和許多副產(chǎn)物無(wú)規(guī)聚合物具有充足的全同含量,結(jié)果導(dǎo)致大于50的比值。
在一個(gè)實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物具有全同立體規(guī)整的丙烯結(jié)晶度。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“立體規(guī)整”是指在聚丙烯或共混物中的聚丙烯連續(xù)相,例如排除任何其他共聚單體,例如乙烯的沖擊共聚物中丙烯殘基的主要數(shù)量,即大于80%的丙烯殘基具有相同的1,2-插入比(1,2insertion),且側(cè)掛的甲基的立體化學(xué)取向(或者內(nèi)消旋或者外消旋)相同。
描述本發(fā)明的實(shí)施方案的丙烯單元的規(guī)整度的輔助工序是使用三單元組規(guī)整度。聚合物的三單元組規(guī)整度是三個(gè)相鄰的丙烯單元序列(一種主要由頭尾鍵組成的鏈)的相對(duì)規(guī)整度,其表達(dá)為m和r序列的二元組合。對(duì)于本發(fā)明的聚合物來說,它通常表達(dá)為規(guī)定規(guī)整度的單元數(shù)量與共聚物內(nèi)所有的丙烯三單元組之比。
可根據(jù)丙烯共聚物的13C NMR光譜和下式,測(cè)定丙烯共聚物的三單元組規(guī)整度(mm分?jǐn)?shù))
其中PPP(mm)、PPP(mr)和PPP(rr)表示衍生于由頭尾鍵組成的下述三個(gè)丙烯單元鏈中第二個(gè)單元中的甲基的峰面積 PPP(mm)
PPP(mr)
PPP(rr)
如美國(guó)專利No.5504172中所述測(cè)量丙烯共聚物的13C NMR光譜。涉及甲基碳區(qū)域的光譜(19-23份/百萬(wàn)份(ppm))可分成第一區(qū)域(21.2-21.9ppm)、第二區(qū)域(20.3-21.0ppm)和第三區(qū)域(19.5-20.3ppm)。參考Polymer,vol30,p1350(1989)中的文章測(cè)定光譜內(nèi)的每一峰。在第一區(qū)域內(nèi),用PPP(mm)表示的三個(gè)丙烯單元鏈內(nèi)的第二個(gè)單元的甲基共振。在第二區(qū)域內(nèi),用PPP(mr)表示的三個(gè)丙烯單元鏈內(nèi)的第二個(gè)單元的甲基共振,和其中相鄰單元是丙烯單元與乙烯單元的丙烯單元中的甲基(PPE-甲基)共振(在20.7ppm附近)。在第三區(qū)域中,用PPP(rr)表示的三個(gè)丙烯單元鏈內(nèi)的第二個(gè)單元的甲基共振,和其中相鄰單元是乙烯單元的丙烯單元中的甲基(EPE-甲基)共振(在19.8ppm附近)。
在美國(guó)專利No.5504172所示的技術(shù)中列出了三單元組規(guī)整度的計(jì)算法。從第二區(qū)域和第三區(qū)域的總峰面積中減去丙烯插入的誤差導(dǎo)致的峰面積(2,1和1,3二者),可獲得以由頭尾鍵組成的3個(gè)丙烯單元鏈(PPP(mr)和PPP(rr))為基礎(chǔ)的峰面積。因此,可評(píng)價(jià)PPP(mm)、PPP(mr)和PPP(rr)的峰面積,并進(jìn)而可測(cè)定由頭尾鍵組成的丙烯單元鏈的三單元組的規(guī)整度。
半結(jié)晶聚合物中三個(gè)丙烯單元的三單元組規(guī)整度(根據(jù)13CNMR測(cè)量)可以大于或等于75%,大于或等于80%,大于或等于82%,大于或等于85%或大于或等于90%。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中,半結(jié)晶聚合物的熔體流動(dòng)速度(MFR)小于或等于5000dg/min,或者小于或等于300dg/min,或者小于或等于200dg/min,或者小于或等于100dg/min,或者小于或等于50dg/min,或者小于或等于20dg/min,或者小于或等于10dg/min,或者小于或等于2dg/min。聚合物MFR的測(cè)定根據(jù)ASTM D 1238(230℃,2.16kg)。
在一些實(shí)施方案中,本發(fā)明的半結(jié)晶聚合物以范圍為從基于組合物的總重量,下限50wt%,70wt%,75wt%,80wt%,82wt%或85wt%到基于組合物的總重量,上限99wt%,95wt%,或90wt%的用量存在于本發(fā)明的共混組合物內(nèi)。
在一些實(shí)施方案中,本發(fā)明所使用的半結(jié)晶聚合物公開于例如WO00/69963、WO00/01766、WO99/07788、WO02/083753中,并進(jìn)一步詳細(xì)地公開于標(biāo)題為“Propylene Olefin Copolymer(丙烯烯烴共聚物)”的WO00/01745中。半結(jié)晶聚合物以VISTAMAXXTM特種彈性體(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX)和VERSIFYTM彈性體(不是根據(jù)此處所述的方法生產(chǎn))(Dow Chemical Company,Midland,MI)形式商購(gòu)。
熱塑性樹脂
在另一實(shí)施方案中,彈性體組合物可包括至少一種熱塑性樹脂。適合于本發(fā)明實(shí)踐的熱塑性樹脂可單獨(dú)或結(jié)合使用,且是含氮、氧、鹵素、硫或能與芳族官能團(tuán)相互作用的其他基團(tuán),例如鹵素或酸性基的樹脂。在一個(gè)實(shí)施方案中,樹脂以30-90wt%的納米復(fù)合材料存在于納米復(fù)合材料內(nèi),和在另一實(shí)施方案中,為40-80wt%,和在再一實(shí)施方案中,為50-70wt%。在再一實(shí)施方案中,樹脂以大于40wt%的納米復(fù)合材料的含量存在,和在另一實(shí)施方案中,大于60wt%。
合適的熱塑性樹脂包括選自聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚砜、聚內(nèi)酯、聚縮醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈樹脂(SAN)、苯乙烯馬來酸酐樹脂(SMA)、芳族聚酮(PEEK、PED和PEKK)及其混合物中的樹脂。
合適的熱塑性聚酰胺(尼龍)包括結(jié)晶或樹脂狀高分子量聚合物,其中包括在聚合物鏈內(nèi)具有酰胺重復(fù)單元的共聚物和三元共聚物??赏ㄟ^聚合一種或更多種ε內(nèi)酰胺,例如己內(nèi)酰胺、吡咯烷酮、月桂基內(nèi)酰胺和氨基十一烷內(nèi)酰胺或氨基酸,或者通過縮合二元酸和二胺,制備聚酰胺。形成纖維和模塑等級(jí)的尼龍均是合適的。這種聚酰胺的實(shí)例是聚己內(nèi)酰胺(尼龍-6)、聚月桂基內(nèi)酰胺(尼龍-12)、聚己二酰己二胺(尼龍-6,6)、聚壬二酰己二胺(尼龍-6,9)、聚癸二酰己二胺(尼龍-6,10)、聚間苯二甲酰己二胺(尼龍-6,IP)和11-氨基-十一烷酸的縮合產(chǎn)物(尼龍-11)。在16 ENCYCLOPEDIA OF CHEMICALTECHNOLOGY,P1-105(John Wiley & Sons 1968)、CONCISE ENCYCLOPEDIAOF POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY,P748-761(John Wiley & Sons1990)和10 ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY,P392-414(John Wiley & Sons 1969)中描述了滿意的聚酰胺的額外的實(shí)例(特別是軟化點(diǎn)在275℃以下的那些)??捎欣卦诒景l(fā)明的實(shí)踐中使用可商購(gòu)的熱塑性聚酰胺,其中優(yōu)選軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)為160℃至260℃的直鏈結(jié)晶聚酰胺。
可使用的合適的熱塑性聚酯包括酸酐的脂族或芳族多羧酸酯中的一種或混合物和二元醇中的一種或混合物的聚合物反應(yīng)產(chǎn)物。滿意的聚酯的實(shí)例包括聚(C2-6烷二羧酸反式-1,4-環(huán)己二醇酯),例如聚(琥珀酸反式-1,4-環(huán)己二醇酯)和聚(己二酸反式-1,4-環(huán)己二醇酯);聚烷二羧酸(順式或反式-1,4-環(huán)己二亞甲酯),例如聚草酸(順式-1,4-環(huán)己二亞甲酯)和聚琥珀酸(順式-1,4-環(huán)己二亞甲酯),聚(對(duì)苯二甲酸C2-4亞烷酯),例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚(間苯二甲酸C2-4亞烷酯),例如聚間苯二甲酸乙二酯和聚間苯二甲酸丁二酯和類似材料。優(yōu)選的聚酯衍生于芳族二羧酸,例如環(huán)烷酸或苯二甲酸與C2-C4二元醇,例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。優(yōu)選的聚酯的熔點(diǎn)范圍為160℃-260℃。
根據(jù)本發(fā)明可使用的聚(苯醚)(PPE)熱塑性樹脂是公知的可商購(gòu)材料,它通過氧化耦合聚合烷基取代的酚類而生產(chǎn)。它們通常是玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)范圍為190℃-235℃的直鏈無(wú)定形聚合物。在美國(guó)專利No.3383435中進(jìn)一步描述了這些聚合物、及其制備方法和與聚苯乙烯的組合物。
可使用的其他熱塑性樹脂包括以上所述的聚酯的聚碳酸酯類似物,例如嵌段聚(醚-共聚-鄰苯二甲酸酯);聚己內(nèi)酯聚合物;苯乙烯樹脂,例如苯乙烯與小于50mol%丙烯腈的共聚物(SAN)和苯乙烯、丙烯腈和丁二烯的樹脂共聚物(ABS);砜聚合物,例如聚苯砜;乙烯和C2-C8α-烯烴的共聚物與均聚物,在一個(gè)實(shí)施方案中,丙烯衍生的單元的均聚物,和在另一實(shí)施方案中,乙烯衍生的單元和丙烯衍生的單元的無(wú)規(guī)共聚物或嵌段共聚物,和本例如已知的類似的熱塑性樹脂。
在另一實(shí)施方案中,將進(jìn)一步包括以上所述的任何熱塑性樹脂(也稱為熱塑性塑料或熱塑性聚合物)的本發(fā)明組合物形成為動(dòng)態(tài)硫化的合金。
此處使用術(shù)語(yǔ)“動(dòng)態(tài)硫化”表示其中工程樹脂和可硫化彈性體在高剪切條件下硫化的硫化工藝。結(jié)果,可硫化的彈性體同時(shí)交聯(lián)并以“微凝膠”微粒形式分散在工程樹脂基體內(nèi)。
通過在諸如開煉機(jī)、BanburyTM、煉膠機(jī)、連續(xù)煉膠機(jī)、捏合機(jī)或混煉擠出機(jī),例如雙螺桿擠出機(jī)之類的設(shè)備內(nèi),在彈性體的硫化溫度處或以上的溫度下混合各成分,進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化。動(dòng)態(tài)硫化的組合物的獨(dú)特的特征是,盡管存在彈性體組分可充分地硫化的事實(shí),但可通過常規(guī)的橡膠加工技術(shù),例如擠出、注塑、壓塑等加工和再加工組合物??衫煤驮偌庸U膠或膠邊。
可用于本發(fā)明的DVA的尤其優(yōu)選的熱塑性聚合物包括選自由下述組成的組中的工程樹脂聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚砜、聚內(nèi)酯、聚縮醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、苯乙烯-丙烯腈樹脂(SAN)、聚酰亞胺、苯乙烯-馬來酸酐(SMA)、芳族聚酮(PEEK、PEK和PEKK)及其混合物。優(yōu)選的工程樹脂是聚酰胺。更優(yōu)選的聚酰胺是尼龍6和尼龍11。優(yōu)選地,基于聚合物共混物,工程樹脂可合適地以范圍為約10-98wt%,優(yōu)選約20-95wt%的用量存在,彈性體可以以范圍為約2-90wt%,優(yōu)選約5-80wt%的用量存在。優(yōu)選地,彈性體以在所述工程樹脂內(nèi)分散的顆粒形式存在于所述組合物內(nèi)。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中,彈性體選自聚(異丁烯-共聚-烷基苯乙烯),優(yōu)選聚(異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯)、鹵代聚(異丁烯-共聚-烷基苯乙烯),優(yōu)選鹵代聚(異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯),星形支化丁基橡膠、鹵代的星形支化丁基橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠及其混合物。在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中,彈性體包括溴代丁基橡膠和或氯代丁基橡膠。
在一個(gè)實(shí)施方案中,彈性體以范圍為最多90phr的用量存在于彈性體組合物,在另一實(shí)施方案中,為最多50phr,和在另一實(shí)施方案中,為最多40phr,和在再一實(shí)施方案中,為最多30phr。在再一實(shí)施方案中,彈性體可存在至少2phr,和在再一實(shí)施方案中,至少5phr,和在再一實(shí)施方案中,至少5phr,和在又一實(shí)施方案中,至少10phr。理想的實(shí)施方案可包括任何上限phr和任何下限phr的任何組合。
在其他實(shí)施方案中,或者單獨(dú)或者作為彈性體的共混物(即反應(yīng)器共混物、例如通過熔體混合的物理共混物)使用的彈性體在一個(gè)實(shí)施方案中,以5-90phr存在于組合物內(nèi),和在另一實(shí)施方案中,為10-80phr,和在再一實(shí)施方案中,為30-70phr,和在又一實(shí)施方案中,為40-60phr,和在又一實(shí)施方案中,為5-50phr,和在又一實(shí)施方案中,為5-40phr,和在又一實(shí)施方案中,為20-60phr,和在又一實(shí)施方案中,為20-50phr,所選的實(shí)施方案取決于組合物所需的最終用途。
彈性體組合物也可含有至少一種其他彈性體或兩種或更多種彈性體。該彈性體也可與其他材料或聚合物結(jié)合。
在一些實(shí)施方案中,和視需要,在本發(fā)明的實(shí)踐中所使用的彈性體可以是直鏈、基本上直鏈、嵌段或支鏈的。
彈性體組合物也可包括以下更詳細(xì)地描述的各種其他的組分且可任選地硫化,形成硫化的彈性體組合物,所述硫化的彈性體組合物最終被制成最終使用的制品,正如以下更詳細(xì)地描述的。
塑性體
可用于本發(fā)明的塑性體可以描述為密度是0.85-0.915g/cm3和熔體指數(shù)(MI)是0.10至30dg/min的聚烯烴共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中,有用的塑性體是乙烯衍生的單元和至少一種C3-C10α-烯烴衍生的單元的共聚物,該共聚物的密度范圍小于0.915g/cm3。在塑性體內(nèi)存在的共聚單體(C3-C10α-烯烴衍生的單元)的用量范圍在一個(gè)實(shí)施方案中為2-35wt%,和在另一實(shí)施方案中,為5-30wt%,和在再一實(shí)施方案中,為15-25wt%,和在又一實(shí)施方案中,為20-30wt%。
可用于本發(fā)明的塑性體的熔體指數(shù)(MI)在一個(gè)實(shí)施方案中為0.1至20dg/min(ASTM D1238;190℃,2.1kg),和在另一實(shí)施方案中,為0.2-10dg/min,和在再一實(shí)施方案中為0.3-8dg/min。有用的塑性體的平均分子量范圍在一個(gè)實(shí)施方案中為10,000-800,000,和在另一實(shí)施方案中,為20,000-700,000。有用的塑性體的1%正割彎曲模量(ASTM D790)范圍在一個(gè)實(shí)施方案中為10MPa-150MPa,在另一實(shí)施方案中,為20MPa-100MPa。此外,可用于本發(fā)明組合物的塑性體的熔融溫度(Tm)在一個(gè)實(shí)施方案中為50℃-62℃(第一熔融峰)和65℃-85℃(第二熔融峰),在另一實(shí)施方案中,為52℃-60℃(第一熔融峰)和70℃-80℃(第二熔融峰)。
可用于本發(fā)明的塑性體是乙烯衍生的單元和高級(jí)α-烯烴衍生的單元,例如丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯的茂金屬催化的共聚物,且在一個(gè)實(shí)施方案中,其含有足夠的一種或更多種這些共聚單體單元,以便得到0.860至0.900g/cm3的密度。所需的塑性體的分子量分布(Mw/Mn)范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,為2-5,和在另一實(shí)施方案中為2.2-4??缮藤?gòu)的塑性體的實(shí)例是EXACTTM4150,一種乙烯和1-己烯的共聚物,其中1-己烯衍生的單元占塑性體的18-22wt%且密度為0.895g/cm3和MI 為3.5dg/min(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX);和EXACTTM 8201,一種乙烯和1-辛烯的共聚物,其中1-辛烯衍生的單元占塑性體的26-30wt%且密度為0.882g/cm3和MI為1.0dg/min(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX)。
加工助劑 與多胺接觸的具有酸酐基的官能化聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物
本發(fā)明提供生產(chǎn)彈性體組合物的方法,該方法包括使至少一種彈性體與加工助劑接觸,其中該加工助劑包括與至少一種多胺接觸的具有酸酐基的至少一種官能化聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物,其中至少一種多胺包括至少一種伯胺。
在一個(gè)實(shí)施方案中,例如,反應(yīng)產(chǎn)物通常是與具有至少一個(gè)伯胺的至少一種多胺接觸的以下所述的官能聚合物的接觸產(chǎn)物。這種胺是本例如的技術(shù)人員公知的,包括單胺,或者以下更詳細(xì)地描述的具有各種胺含量或官能度的胺混合物。一般地,通過起始官能化聚合物的分子量以及在反應(yīng)產(chǎn)物內(nèi)的平均胺或氮含量來鑒定反應(yīng)產(chǎn)物的各種實(shí)施方案。例如,反應(yīng)產(chǎn)物的氮含量范圍可以是0.50mol%到高至5.00mol%。
a)官能化聚合物
可通過用至少一種酸酐官能化至少一種聚合物制備至少一種官能化的聚合物。例如,制備至少一種官能化聚合物的制備方法牽涉借助熱ENE反應(yīng)或在氯氣存在下,用酸酐將聚合物溶液官能化。
在一些實(shí)施方案中,至少一種聚合物可衍生于由含一種或更多種烯烴、α-烯烴、二取代的烯烴、異烯烴、共軛二烯烴、非共軛二烯烴、苯乙烯類和/或取代苯乙烯類和乙烯基醚中的單體聚合的聚合物。例如,該單體可含有2-20個(gè)碳原子,或者2-12,或者4-10個(gè)碳原子。
在一個(gè)實(shí)施方案中,官能化的聚合物包括C2-C12α-烯烴衍生的單元。
在另一實(shí)施方案中,官能化聚合物包括C4-C10異烯烴衍生的單元。
在再一實(shí)施方案中,官能化聚合物包括異丁烯衍生的單元。
至少一種酸酐基可衍生于由馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐、丙烯基琥珀酸酐、2-戊烯二酸酐及其混合物組成的組。例舉的實(shí)例可用下述通式表示
馬來酸酐衣康酸酐
檸康酸酐2-戊烯二酸酐
這種官能化的聚合物可廣泛地獲得且常用作潤(rùn)滑劑添加劑。這種產(chǎn)品的供應(yīng)商的實(shí)例包括Infineum InternationalLtd.,Linden,NJ和Chevron Oronite,Company,Houston,TX。
在一個(gè)實(shí)施方案中,至少一種官能化聚合物是琥珀酸酐官能化的聚異丁烯(PIBSA)。例如,制備PIBSA的制備方法可牽涉借助熱ENE反應(yīng)(熱PIBSA)或者在氯氣存在下(氯-PIBSA),用馬來酸酐將聚異丁烯或聚丁烯(PIB),例如低分子量的PIB溶液官能化。與視需要待官能化的所有聚合物一樣,起始的PIB可由純異丁烯單體或丁烯異構(gòu)體的混合物制備。
在一些實(shí)施方案中,至少一種官能化聚合物,例如PIBSA的酸酐官能度范圍可以是約0.5mol%-約2.0mol%,或者約0.8mol%-約1.7mol%,或者約1.0mol%-約1.5mol%。
在一些實(shí)施方案中,起始聚合物,例如PIB的數(shù)均分子量范圍為約400-約5000或更高,或者約500-約2500,或者約800-約2500,或者約800-約1500。
商業(yè)實(shí)例包括獲自以上提到的Infineum且酸酐官能度為約1.2mol%、衍生于Mn為2200的PIB的PIBSA 48官能化的聚合物,和酸酐官能度為約1.4、衍生于Mn為2200的PIB的PIBSA 55官能化的聚合物。其他商業(yè)實(shí)例包括獲自以上提到的Chevron Oronite且衍生于Mn為1000的PIB的OLOA 15500 PIBSA,和衍生于Mn為1300的PIB的OLOA 15667 PIBSA。
b)多胺
一般地,反應(yīng)產(chǎn)物通常是與具有至少一個(gè)伯胺的至少一種多胺接觸的以上所述的官能化聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
在一個(gè)實(shí)施方案中,例如PIBSA-PAM是PIBSA和至少一種多胺的反應(yīng)產(chǎn)物,其中至少一種多胺包括至少一種伯胺。一般地,通過起始PIB的分子量以及在混合PIBSA-PAM產(chǎn)物內(nèi)的平均胺或氮含量,鑒定PIBSA-PAM的各種實(shí)施方案。例如,PIBSA-PAM的氮含量范圍可以是約0.5mol%-約5.0mol%。
在其他實(shí)施方案中,氮含量范圍可以是約0.10mol%-約10.00mol%,或者約0.25mol%-約7.50mol%,或者約0.25mol%-約5.00mol%,或者約0.50mol%-約5.00mol%,或者約1.00mol%-約7.50mol%,或者約1.25mol%-約5.00mol%,和或者約1.50mol%-約5.00mol%。
商業(yè)產(chǎn)品的實(shí)例獲自以上提到的Infineum和ChevronOronite且以在100℃下粘度為80的OLOA 371無(wú)灰分的分散劑;在100℃下粘度為270(ASTM D445)的OLOA 411無(wú)灰分的分散劑(ASTMD445);和在100℃下粘度為64(ASTM D445)的OLOA無(wú)灰分的分散劑形式銷售。
在一些實(shí)施方案中,多胺具有兩個(gè)或更多個(gè),即至少兩個(gè)反應(yīng)性氨基,所述反應(yīng)性氨基選自伯氨基、仲氨基及其混合物,優(yōu)選伯氨基。這種多胺是本例如中高至的且公開于例如美國(guó)專利No.4234435、美國(guó)專利No.3804763和美國(guó)專利No.3948800中。
例舉的多胺包括脂族飽和胺,其中包括下述通式的那些
和
其中R7、R5、R6和R8獨(dú)立地選自氫;C1-C25直鏈或支鏈烷基;C1-C12烷氧基、C2-C6亞烷基;C2-C12羥基氨基亞烷基;和其中R6和R8可另外包括下式的部分
其中R5如上所定義,和其中s和′s中的每一個(gè)可以是2-6,優(yōu)選2-4中的相同或不同的數(shù);以及t和t′可以相同或不同且各自典型地為0-10,優(yōu)選約2-7,最優(yōu)選約3-7的數(shù)值,條件是t+t′不大于10。為了確保容易反應(yīng),優(yōu)選選擇R7、R5、R6、R8、(s)、(s′)、(t)和(t′),其方式足以提供一般具有至少兩個(gè)伯氨基的式(Ia)的化合物。這可通過選擇所述R7、R6或R8基團(tuán)中的至少一個(gè)為氫或者當(dāng)R8是H時(shí),或者當(dāng)(Ib)部分擁有伯氨基時(shí)通過使式(Ia)內(nèi)的(t)至少為1來實(shí)現(xiàn)。
其他實(shí)例包括1,2-二氨基乙烷;1,3-二氨基丙烷;1,4-二氨基丁烷;1,6-二氨基己烷;多亞乙基胺,例如二亞乙基三胺;三亞乙基四胺;四亞乙基五胺;多亞丙基胺,例如1,2-亞丙基二胺;二-(1,2-亞丙基)三胺;二-(1,3-亞丙基)三胺;N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷;N,N-二-(2-氨基乙基)乙二胺;N,N-二(2-羥乙基)-1,3-亞丙基二胺;N-十二烷基-1,3-丙二胺;及其混合物。
再一胺化合物包括脂環(huán)族二胺,例如1,4-二(氨乙基)環(huán)己烷和下述通式的N-氨烷基哌嗪
其中p′和″相同或不同且各自為1-4的整數(shù),和n、n2與n3相同或不同,且各自為1-3的整數(shù)。
也可使用胺化合物的商業(yè)混合物。例如,制備亞烷基胺的一種方法牽涉使亞烷基二鹵化物(例如亞乙基二氯或亞丙基二氯)與胺反應(yīng),導(dǎo)致亞烷基胺的復(fù)雜混合物,其中成對(duì)的氮通過亞烷基連接,從而形成諸如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺和相應(yīng)的哌嗪之類的化合物。每一分子平均具有約5-7個(gè)氮原子的低成本的聚(亞乙基胺)化合物以商品名,例如“Polyamine H”、“Polyamine 400”、“Dow Polyamine E-100”等商購(gòu)。
有用的胺還包括聚氧亞烷基多胺,例如下式的那些
其中m的數(shù)值為約3-70和優(yōu)選10-35;和
其中n的數(shù)值為約1-40,條件是所有n之和為約3-約70,和優(yōu)選約6-約35,和R9是最多10個(gè)碳原子的取代的飽和烴基,其中在R9基上的取代基的數(shù)量為3-6,和“a”是數(shù)值3-6,其中“a”代表在R9上的取代基數(shù)量。在式(III)或(IV)任何一個(gè)中的亞烷基可以是含有約2-7,優(yōu)選約2-4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈。
實(shí)例還包括式III和IV的聚氧亞烷基多胺,以及下式表示的亞烷基多胺
其中x是約1-10的整數(shù),優(yōu)選約2-7,和亞烷基是具有2-7,優(yōu)選約2-4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的亞烷基。
式(V)的亞烷基多胺的實(shí)例包括亞甲基胺、亞乙基胺、亞丁基胺、亞丙基胺、亞戊基胺、亞己基胺、亞庚基胺、亞辛基胺、其他多亞甲基胺,這些胺的環(huán)狀和高級(jí)同系物,例如哌嗪、氨基烷基取代的哌嗪等。這些胺包括例如乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、亞丙基二胺、二(七亞甲基)三胺、三亞丙基四胺、四亞乙基五胺、三亞甲基二胺、五亞乙基六胺、二(三亞甲基)三胺、2-庚基-3-(2-氨丙基)咪唑啉、4-甲基咪唑啉、1,3-雙(2-氨基丙基)咪唑啉、嘧啶、1-(2-氨丙基)哌嗪、1,4-雙(2-氨丙基)哌嗪、N,N′-二甲基氨基丙基胺、N,N′-雙辛基乙基胺、N-辛基-N′-甲基乙二胺、2-甲基-1-(2-氨基丁基)哌嗪等。可通過已知的方式,縮合兩個(gè)或更多個(gè)以上提及的亞烷基胺獲得可使用的其他高級(jí)同系物。
例如在Encyclopedia of Chemical Technology的標(biāo)題為“Ethylene Amines”(Kirk and Othmer),Vol.5,p898-905;Interscience Publishers,紐約(1950)中描述了尤其有用的亞乙基胺。通過使亞烷基氯化物與氨反應(yīng),制備這些化合物。這導(dǎo)致產(chǎn)生亞烷基胺的復(fù)雜混合物,其中包括環(huán)狀縮合產(chǎn)物,例如哌嗪。盡管對(duì)于本發(fā)明的目的來說可使用這些胺的混合物,但顯而易見的是可完全滿意地使用純的亞烷基胺。
式III和IV的聚氧亞烷基多胺,優(yōu)選聚氧亞烷基二胺和聚氧亞烷基三胺的平均分子量范圍可以是約200-約4000,和優(yōu)選約400-約2000。優(yōu)選的聚氧亞烷基多胺包括平均分子量范圍為約200-2000的聚氧亞乙基和聚氧亞丙基二胺和聚氧亞丙基三胺。聚氧亞烷基多胺可商購(gòu)且可例如以商品名“Jeffamines D-230、D-400、D-1000、D-2000、T-403”等獲自Jefferson Chemical Company,Inc.。
包括在術(shù)語(yǔ)多胺范圍內(nèi)的是羥烷基多胺,尤其在氮原子上具有一個(gè)或更多個(gè)羥烷基取代基的羥烷基亞烷基多胺。優(yōu)選的羥烷基取代的亞烷基多胺是其中羥烷基是低級(jí)羥烷基,即具有小于8個(gè)碳原子的的那些。這種羥烷基取代的多胺的實(shí)例包括N-(2-羥乙基)乙二胺、N,N-雙(2-羥乙基)乙二胺、1-(2-羥乙基)哌嗪、單羥丙基取代的二亞乙基三胺、二羥丙基取代的四亞乙基五胺、N-(3-羥丁基)四亞甲基二胺等。通過借助氨基或借助羥基,縮合以上所述的羥基亞烷基多胺獲得的高級(jí)同系物同樣是有用的。借助氨基縮合導(dǎo)致高級(jí)胺并伴隨除去氨氣和借助羥基縮合導(dǎo)致含醚鍵的產(chǎn)物并伴隨除去水。
在又一實(shí)施方案中,反應(yīng)產(chǎn)物可任選地包括與至少一種多元醇接觸,形成含酯的共聚物而不是與多胺接觸形成含氮的共聚物。
c)多元醇
這種多元醇是本例如中公知的,且公開于例如美國(guó)專利No.4234435中??墒褂玫暮线m的多元醇化合物包括含最多約100個(gè)碳原子和約2-約10個(gè)羥基的脂族多元醇。這些醇可在結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成上完全不同,例如它們視需要可被取代或者未取代,受阻或者未受阻,支鏈或直鏈等。
典型的醇包括亞烷基二醇,例如乙二醇、丙二醇、三亞甲基二醇、丁二醇和聚二元醇,例如二甘醇、三甘醇、四甘醇、二丙二醇、三丙二醇、二丁二醇、三丁二醇,和其中亞烷基含有2-約8個(gè)碳原子的其他亞烷基二醇和多亞烷基二醇。其他有用的多元醇包括甘油、甘油的單甲醚、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、9,10-二羥基硬脂酸、9,10-二羥基硬脂酸的乙酯、3-氯-1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-己二醇、頻哪醇、四羥基戊烷、赤蘚醇、阿糖醇、山梨醇、甘露醇、1,2-環(huán)己烷、1,4-二羥基-2-硝基丁烷、1,4-二(2-羥乙基)苯,和碳水化合物,例如葡萄糖、甘露糖、甘油醛、半乳糖和類似物。
實(shí)例還包括脂族醇,例如含有最多20個(gè)碳原子的那些,和特別是含有3-15個(gè)碳原子的那些。這一組醇包括甘油、赤蘚醇、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、葡糖酸、甘油醛、葡萄糖、阿糖、1,7-庚二醇、2,4-庚二醇、1,2,3-己三醇、1,2,4-己三醇、1,2,5-己三醇、2,3,4-己三醇、1,2,3-丁三醇、1,2,4-丁三醇、2,2,6,6-四(羥甲基)環(huán)己醇、1,10-癸二醇和類似物。
實(shí)例還包括多元醇,所述多元醇是含3-15,特別是3-6個(gè)碳原子且具有至少三個(gè)羥基的多元烷醇。這種烷醇例舉在以上具體地列出的醇中且用甘油、赤蘚醇、季戊四醇、甘露醇、山梨醇、1,2,4-己三醇和四羥基戊烷和類似物為代表。
在一個(gè)實(shí)施方案中,以上所述的加工助劑根據(jù)凝膠滲透色譜法測(cè)定的數(shù)均分子量(Mn)在一個(gè)實(shí)施方案中,可以是小于10,000,在另一實(shí)施方案中,小于8000,和在又一實(shí)施方案中,小于6000。在一個(gè)實(shí)施方案中,加工助劑的數(shù)均分子量大于400,和在另一實(shí)施方案中,大于700,和在又一實(shí)施方案中,大于900。優(yōu)選的實(shí)施方案可以是此處的任何分子量下限與任何分子量上限的組合。例如,在一個(gè)實(shí)施方案中,加工助劑的數(shù)均分子量可以是400-10,000,和在另一實(shí)施方案中,700-8000,和在又一實(shí)施方案中,900-3000。
在一些實(shí)施方案中,加工助劑的數(shù)均分子量(Mn)為450-5000,或者500-2500,或者900-2500,或者約1000,或者約1300,或者約2300。
加工助劑的例舉粘度(ASTM D445)范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,可以是在100℃下為約10-約6000cSt(厘沲),或者在100℃下為約35-約1000cSt,或者在100℃下為約75-約500cSt,或者在100℃下為約100-約300cSt,或者在100℃下為約100-約200cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下大于35cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下大于100cSt。
在一個(gè)實(shí)施方案中,粘度在100℃下為約80(ASTM D445),在100℃下為約270(ASTM D445),或在100℃下為約64(ASTM D445)。
彈性體組合物包括下述物質(zhì)或者用下述物質(zhì)制備在一個(gè)實(shí)施方案中1-60phr,在另一實(shí)施方案中,2-40phr,在另一實(shí)施方案中,3-35phr,在又一實(shí)施方案中,4-30phr,在又一實(shí)施方案中,2-10phr,在又一實(shí)施方案中,3-25phr,和在又一實(shí)施方案中,2-20phr以上所述的加工助劑,其中加工助劑的所需范圍可以是此處所述的任何上限phr結(jié)合任何下限phr。
在一個(gè)實(shí)施方案中,加工助劑或彈性體組合物不含芳族基團(tuán)或不飽和度。
在另一實(shí)施方案中,加工助劑或彈性體組合物不含或基本上不含或者可以具有僅僅污染量的芳族、環(huán)烷油、烷屬烴油或其混合物。此處所使用的“基本上不含”是指小于或等于1000ppm,或者小于或等于800ppm,或者小于或等于500ppm,或者小于或等于250ppm,或者小于或等于100ppm,或者小于或等于75ppm,或者小于或等于50ppm,或者小于或等于20ppm,或者小于或等于15ppm,或者小于或等于10ppm,和或者小于或等于5ppm。
在又一實(shí)施方案中,加工助劑或彈性體組合物可包括其他組分,例如下述 聚丁烯
在本發(fā)明的一個(gè)方面中,聚丁烯加工油可存在于氣密層組合物內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,聚丁烯加工油是在一個(gè)實(shí)施方案中,具有3-8個(gè)碳原子,優(yōu)選地在另一實(shí)施方案中,具有4-6個(gè)碳原子的烯烴衍生的單元的低分子量(小于15,000Mn)的均聚物或共聚物。在再一實(shí)施方案中,聚丁烯是C4殘液的均聚物或共聚物。在例如SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONAL FLUIDSp357-392(Rudnick & Shubkin編輯,Marcel Dekker 1999)中描述了稱為“聚丁烯”聚合物的這一低分子量聚合物的實(shí)施方案(下文稱為“聚丁烯加工油”或“聚丁烯”)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,聚丁烯加工油是至少異丁烯衍生的單元、1-丁烯衍生的單元和2-丁烯衍生的單元的共聚物。在一個(gè)實(shí)施方案中,聚丁烯是這三個(gè)單元的均聚物,共聚物或三元共聚物,其中異丁烯衍生的單元占共聚物的40-100wt%,1-丁烯衍生的單元占共聚物的0-40wt%,和2-丁烯衍生的單元占共聚物的0-40wt%。在另一實(shí)施方案中,聚丁烯是這三個(gè)單元的共聚物或三元共聚物,其中異丁烯衍生的單元占共聚物的40-99wt%,1-丁烯衍生的單元占共聚物的2-40wt%,和2-丁烯衍生的單元占共聚物的0-30wt%。在又一實(shí)施方案中,聚丁烯是這三個(gè)單元的三元共聚物,其中異丁烯衍生的單元占共聚物的40-96wt%,1-丁烯衍生的單元占共聚物的2-40wt%,和2-丁烯衍生的單元占共聚物的2-20wt%。在又一實(shí)施方案中,聚丁烯是異丁烯和1-丁烯的均聚物或共聚物,其中異丁烯衍生的單元占該均聚物或共聚物的65-100wt%,1-丁烯衍生的單元占共聚物的0-35wt%。
可用于本發(fā)明的聚丁烯加工油的數(shù)均分子量(Mn)典型地在一個(gè)實(shí)施方案中,小于10,000,在另一實(shí)施方案中,小于8000,和在又一實(shí)施方案中,小于6000。在一個(gè)實(shí)施方案中,聚丁烯油的數(shù)均分子量大于400,和在另一實(shí)施方案中,大于700,和在又一實(shí)施方案中,大于900。優(yōu)選的實(shí)施方案可以是此處的任何分子量下限與任何分子量上限的組合。例如,在本發(fā)明的聚丁烯的一個(gè)實(shí)施方案中,聚丁烯的數(shù)均分子量為400-10,000,和在另一實(shí)施方案中,為700-8000,和在又一實(shí)施方案中,為900-3000。聚丁烯加工油的有效粘度范圍在一個(gè)實(shí)施方案中,在100℃下為10-6000cSt(厘沲),和在另一實(shí)施方案中,在100℃下為35-5000cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下大于35cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下大于100cSt。
這種加工油的商業(yè)實(shí)例是PARAPOLTM系列加工油(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX),例如PARAPOLTM450、700、950、1300、2400和2500;ORONITETM(ChevronTexaco,NewOrleans,LA);DAELIM POLYBUTENETM(Daelim Industrial Co.,Ltd.,韓國(guó));INDOPOLTM(Innovene USA LLC,Lisle,IL);TPC PIB(TexasPetrochemicals,Houston,TX)??缮藤?gòu)的PARAPOLTM系列聚丁烯加工油是合成液體聚丁烯,每一種單獨(dú)的配方具有一定的分子量,其中所述的所有配方可在本發(fā)明的組合物中使用。PARAPOLTM油的分子量是根據(jù)凝膠滲透色譜法測(cè)定的420Mn(PARAPOLTM450)至2700Mn(PARAPOLTM2500)。PARAPOLTM油的MWD范圍在一個(gè)實(shí)施方案中為1.8-3,和在另一實(shí)施方案中,為2-2.8。
下表示出了在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的PARAPOLTM油的一些性能,其中粘度根據(jù)ASTM D445測(cè)定,和分子量根據(jù)凝膠滲透色譜法測(cè)定。
單獨(dú)的PARAPOLTM加工助劑的性能
PARAPOLTM加工油的性能如下所述PARAPOLTM加工油的密度(g/mL)從約0.85(PARAPOLTM450)變化到0.91(PARAPOLTM2500)。PARAPOLTM加工油的溴值(CG/G)范圍為從對(duì)于450Mn加工油來說的40到對(duì)于2700Mn的加工油來說的8。
本發(fā)明的彈性體組合物可包括一類或更多類的聚丁烯作為在加入到彈性體中之前共混或具有彈性體的混合物。聚丁烯加工油混合物的用量和鑒定(例如,粘度,Mn等)可按照這一方式變化。因此,當(dāng)在本發(fā)明的組合物內(nèi)期望低粘度時(shí),可使用PARAPOLTM 450,而當(dāng)期望高粘度時(shí),可使用PARAPOLTM2500,或者其組合物,以實(shí)現(xiàn)一些其他的粘度或分子量。按照這一方式,可控制組合物的物理性能。更特別地,措辭“聚丁烯加工油”或“聚丁烯加工油”包括獲得此處公開范圍內(nèi)規(guī)定的所需的任何粘度或分子量(或其他性能)所使用的單一油或兩種或更多種油的組合物。
一種或多種聚丁烯加工油在一個(gè)實(shí)施方案中,以1-60phr的用量存在于彈性體組合物內(nèi),和在另一實(shí)施方案中,為2-40phr,在另一實(shí)施方案中,為4-35phr,和在又一實(shí)施方案中為5-30phr,和在又一實(shí)施方案中為2-10phr,和在又一實(shí)施方案中為5-25phr,和在又一實(shí)施方案中為2-20phr,其中聚丁烯的所需范圍可以是此處所述的任何上限phr與任何下限phr的組合。優(yōu)選地,聚丁烯加工油不含芳族基團(tuán)或不飽和度。
本發(fā)明的聚烯烴組合物包括非官能化的增塑劑(“NFP”)。本發(fā)明的NFP是含碳和氫但不包括顯著程度選自氫氧根、芳基和取代芳基、鹵素、烷氧基、羧酸酯、酯、碳不飽和度、丙烯酸酯、氧、氮、和羧基中的官能團(tuán)的化合物?!帮@著程度”是指這些基團(tuán)和含這些基團(tuán)的化合物沒有故意加入到NFP中,和若確實(shí)存在的話,在一個(gè)實(shí)施方案中占NFP的小于5wt%,和在另一實(shí)施方案中,占小于1wt%,和在又一實(shí)施方案中,占小于0.5wt%。
在一個(gè)實(shí)施方案中,NFP由C6-C200烷屬烴組成,和在另一實(shí)施方案中,由C8-C100烷屬烴組成。在另一實(shí)施方案中,NFP基本上由C6-C200烷屬烴組成,和在另一實(shí)施方案中,基本上由C8-C100烷屬烴組成。對(duì)于本發(fā)明的目的和此處的描述來說,術(shù)語(yǔ)“烷屬烴”包括所有異構(gòu)體,例如正烷屬烴、支化烷屬烴、異烷屬烴,且可包括環(huán)狀脂族物種,及其共混物,和可利用合成方法,通過本例如已知的方式衍生,或者由精煉的原油衍生,其方式使得滿足此處所述的所需NFP所述的要求。要意識(shí)到,可用作NFP的此處所述的材料組可單獨(dú)使用或者與此處所述的其他NFP混合,以便獲得所需性能。
在一個(gè)實(shí)施方案中,NFP以0.1-60wt%的用量存在于聚烯烴組合物鎂,和在另一實(shí)施方案中,為0.5-40wt%,和在又一實(shí)施方案中,為1-20wt%,和在又一實(shí)施方案中為2-10wt%,其中所需的范圍可包括此處所述的任何上限wt%與任何下限wt%。
也可通過任何數(shù)量此處所述的參數(shù)或者任何結(jié)合描述NFP。在一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明的NFP的傾點(diǎn)在一個(gè)實(shí)施方案中,小于0℃,和在另一實(shí)施方案中,小于-5℃,和在另一實(shí)施方案中,小于-10℃,在又一實(shí)施方案中,小于-20℃,在又一實(shí)施方案中,小于-40℃,在又一實(shí)施方案中,小于-50℃,和在又一實(shí)施方案中,小于-60℃,和在又一實(shí)施方案中,大于-120℃,和在又一實(shí)施方案中,大于-200℃,其中所需的范圍可包括此處所述的任何上限傾點(diǎn)與任何下限傾點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中,NFP是烷屬烴或其他化合物,其傾點(diǎn)小于-30℃,和在另一實(shí)施方案中,為-30℃至-90℃,在40℃下的粘度范圍為0.5-200cSt(ASTM D445)。大多數(shù)礦物油(其典型地包括芳族部分和其他官能團(tuán))在相同的粘度范圍下的傾點(diǎn)為10℃到-20℃。
NFP在20℃下的介電常數(shù)在一個(gè)實(shí)施方案中,小于3.0,和在另一實(shí)施方案中,小于2.8,在另一實(shí)施方案中,小于2.5,和在又一實(shí)施方案中,小于2.3,和在又一實(shí)施方案中,小于2.1。聚乙烯和聚丙烯各自的介電常數(shù)(1kHz,23℃)為至少2.3(CRC HANDBOOK OFCHEMISTRY AND PHYSICS(Lide編輯,第82版,CRC Press2001))。
NFP在100℃下的粘度(ASTM D445)為0.1-3000cSt,和在另一實(shí)施方案中,在100℃下為0.5-1000cSt,和在另一實(shí)施方案中,在100℃下為1-250cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下為1-200cSt,和在又一實(shí)施方案中,在100℃下為10-500cSt,其中所需范圍可包括此處所述的任何上限粘度與任何下限粘度。
NFP的比重(ASTM D4052,15.6/15.6℃)在一個(gè)實(shí)施方案中,小于0.920g/cm3,和在另一實(shí)施方案中,小于0.910g/cm3,和在另一實(shí)施方案中,為0.650-0.900g/cm3,和在另一實(shí)施方案中,為0.700-0.860g/cm3,和0.750-0.855g/cm3,和在另一實(shí)施方案中,為0.790-0.850g/cm3,和在又一實(shí)施方案中,為0.800-0.840g/cm3,其中所需的范圍可包括此處所述的任何上限比重與任何下限比重。NFP的沸點(diǎn)在一個(gè)實(shí)施方案中,為100℃-800℃,和在另一實(shí)施方案中,為200℃-600℃,和在又一實(shí)施方案中,為250℃-500℃。此外,NFP的重均分子量(GPC或GC)在一個(gè)實(shí)施方案中,小于20,000g/mol,和在又一實(shí)施方案中,小于10,000g/mol,和在又一實(shí)施方案中,小于5,000g/mol,和在又一實(shí)施方案中,小于4,000g/mol,和在又一實(shí)施方案中,小于2,000g/mol,和在又一實(shí)施方案中,小于500g/mol,和在又一實(shí)施方案中,大于100g/mol,其中所需的分子量范圍可以是此處所述的任何上限分子量與任何下限分子量的任何組合。
適合作為本發(fā)明的聚烯烴用NFP的化合物可選自可商購(gòu)的化合物,例如所謂的“異烷屬烴”、“聚α烯烴”(PAO)和“聚丁烯”(PAO的亞組)。這三組化合物可描述為可包括支化、環(huán)狀和正結(jié)構(gòu)的烷屬烴及其共混物。這些NFP在一個(gè)實(shí)施方案中,可描述為包括C6-C200烷屬烴,和在另一實(shí)施方案中,描述為包括C8-C100烷屬烴. 異烷屬烴
所謂的“異烷屬烴”如下所述。這些烷屬烴理想地為異烷屬烴,這意味著烷屬烴鏈沿著每一烷屬烴鏈的至少一部分擁有C1-C10烷基支鏈。C6-C200烷屬烴在一個(gè)實(shí)施方案中,可包括C6-C25異烷屬烴,和在另一實(shí)施方案中,包括C8-C20異烷屬烴。
更特別地,異烷屬烴是飽和脂族烴,其分子具有鍵合到至少三個(gè)其他碳原子或至少一個(gè)側(cè)鏈上的至少一個(gè)碳原子(即具有一個(gè)或更多個(gè)叔或季碳原子的分子),和優(yōu)選其中每一分子中碳原子的總數(shù)范圍為6-50,和在另一實(shí)施方案中,為10至24,和在又一實(shí)施方案中,為10-15。典型地存在每一碳數(shù)的各種異構(gòu)體。異烷屬烴也可包括具有支化側(cè)鏈的環(huán)烷屬烴通常作為異烷屬烴的小量組分。這些異烷屬烴的密度(ASTM D4052,15.6/15.6℃)范圍為0.70-0.83g/cm3;傾點(diǎn)在一個(gè)實(shí)施方案中,在-40℃以下,和在另一實(shí)施方案中,為-50℃以下;在25℃下的粘度(ASTM 445,25℃)為0.5-20cSt;和平均分子量范圍為100-300g/mol。異烷屬烴以商品名ISOPAR(ExxonMobil ChemicalCompany,Houston,TX)商購(gòu),且例如公開于美國(guó)專利No.6197285、美國(guó)專利No.3818105和美國(guó)專利No.3439088中,且在商業(yè)上以ISOPARTM系列異烷屬烴形式銷售。
ISOPAR系列異烷屬烴
在另一實(shí)施方案中,異烷屬烴是在分子內(nèi)具有6-50個(gè)碳原子,和在另一實(shí)施方案中,具有10-24個(gè)碳原子的支化和正烷屬烴的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中,異烷屬烴組合物具有范圍為0.5∶1到9∶1的支鏈烷屬烴與正烷屬烴之比,和在另一實(shí)施方案中,為1∶1到4∶1。在這一實(shí)施方案內(nèi)混合物中的異烷屬烴含有基于混合物內(nèi)異烷屬烴的總重量,大于50wt%(以異烷屬烴組合物的總重量計(jì))的單甲基物種,例如2-甲基、3-甲基、4-甲基、5-甲基或類似物,且基于混合物中異烷屬烴的總重量,碳數(shù)大于1的取代基,例如乙基、丙基、丁基或類似基團(tuán)的支鏈的形成最小。在一個(gè)實(shí)施方案中,基于混合物內(nèi)異烷屬烴的總重量,混合物中的異烷屬烴含有大于70wt%的單甲基物種。在一個(gè)實(shí)施方案中,異烷屬烴混合物在范圍為100℃-350℃內(nèi)沸騰,和在另一實(shí)施方案中,范圍為110℃-320℃。在制備不同的等級(jí)中,烷屬烴混合物通常分餾成沸程窄,例如35℃沸程的餾分。在例如美國(guó)專利No.5906727中公開了這些支鏈烷屬烴/正烷屬烴共混物。
其他合適的異烷屬烴也以商品名SHELLSOLTM(RoyalDutch/Shell Group of Companies)、SOLTROLTM(Chevron PhillipsChemical Co.LP)和SASOLTM(Sasol Limited,Johannesburg,南非)商購(gòu)。商業(yè)實(shí)例是SHELLSOLTM(沸點(diǎn)=215-260℃)、SOLTROL 220(沸點(diǎn)=233-280℃)和SASOL LPA-210和SASOL-47(沸點(diǎn)=238-274℃)。
聚α烯烴
適合于作為本發(fā)明NFP的烷屬烴還包括如下所述的所謂聚α烯烴(PAO)??捎糜诒景l(fā)明的PAO包括C6-C200烷屬烴,和在另一實(shí)施方案中,包括C10-C100正烷屬烴。在一個(gè)實(shí)施方案中,PAO是C4-C12α烯烴的二聚體、三聚體、四聚體、五聚體等,和在另一實(shí)施方案中,是C5-C12α烯烴的二聚體、三聚體、四聚體、五聚體等。合適的烯烴包括1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯和1-十二碳烯。在一個(gè)實(shí)施方案中,烯烴是1-癸烯,和NFP是1-癸烯的二聚體、三聚體、四聚體和五聚體(和更高)的混合物。PAO更特別地公開于例如美國(guó)專利No.5171908和美國(guó)專利No.5783531以及SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONALFLUIDS,P1-52(Rudnick & Shubkin編輯,Marcel Dekker,Inc.1999)中。
在一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明的PAO的重均分子量為100-20,000,和在另一實(shí)施方案中,為200-10,000,和在又一實(shí)施方案中,為200-7000,和在又一實(shí)施方案中,為200-2000,和在又一實(shí)施方案中,為200-500。通常PAO在100℃下的粘度范圍為0.1-150cSt,和在另一實(shí)施方案中,在100℃下為0.1-3000cSt(ASTM D445)??捎糜诒景l(fā)明的PAO的傾點(diǎn)在一個(gè)實(shí)施方案中,小于0℃,和在另一實(shí)施方案中小于-10℃,和在再一實(shí)施方案中,小于-20℃,和在再一實(shí)施方案中,小于-40℃。理想的PAO以SHF和SuperSyn PAO商購(gòu)(ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX)。
SHF和SuperSyn系列聚α烯烴
其他加工助劑包括酯、聚醚、和聚亞烷基二醇。
在制造本發(fā)明的彈性體組合物中可存在或者使用其他加工助劑。加工助劑包括,但不限于,增塑劑、增粘劑、增量劑、化學(xué)調(diào)節(jié)劑、均化劑和塑解劑,例如硫醇、石油和硫化的植物油、礦物油、烷屬烴油、聚丁烯油、環(huán)烷油、芳烴油、蠟、樹脂、松香和類似物。
一些礦物油(通過其粘度指數(shù)和它們含有的飽和物與硫的含量來區(qū)別)根據(jù)American Petroleum Institute(API)分類為第I、II或III組烴基本油料。第I組基本油料是溶劑精煉的礦物油。它們含有大多數(shù)不飽和物和硫且具有最低的粘度指數(shù)。
第II和III組是高粘度指數(shù)和非常高粘度指數(shù)的礦物油。它們是加氫處理的礦物油。與第I組油相比,第III組油含有較少的不飽和物和硫,且具有比第II組油高的粘度指數(shù)。Rudnick和Shubkin在Synthetic Lubricants and High-Performance Functional Fluids,第2版,Rudnick,Shubkin編輯,Marcel Dekker,Inc.,紐約,1999中公開了礦物油,它們典型地為
第I組-使用溶劑提取芳烴、溶劑脫蠟、加氫精煉,從而精煉礦物油,以便降低硫含量,生產(chǎn)硫含量大于0.03wt%,飽和物含量為60-80%和粘度指數(shù)為約90的礦物油;
第II組-采用常規(guī)的溶劑提取芳烴、溶劑脫蠟和更苛刻的加氫精煉,從而溫和加氫裂化的礦物油,降低硫含量到小于或等于0.03wt%以及從一些烯烴和芳烴化合物中除去雙鍵,飽和物含量大于95-98%和VI為約80-120;和
第III組-苛刻地加氫處理的礦物油,其中一些油的飽和物含量基本上為100%,硫含量小于或等于0.03wt%(優(yōu)選0.001至0.01%)和VI超過120。
在制造工藝中典型地存在或使用加工助劑,在一個(gè)實(shí)施方案中,用量為1-70phr,和在另一實(shí)施方案中,為3-60phr,和在又一實(shí)施方案中,為5-50phr。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,基本上不存在烷屬烴、環(huán)烷油和/或芳烴油,這意味著它們沒有被故意地加入到組合物中,或者在替代的方案中,若存在的話,僅僅存在制造氣密層所使用的組合物的最多0.2wt%。
填料
彈性體組合物可具有一種或更多種填料組分,例如碳酸鈣、二氧化硅、粘土和其他硅酸鹽(所述硅酸鹽可以或者可以沒有剝落)、云母、滑石、二氧化鈦和炭黑。
本發(fā)明的填料可以是任何尺寸,且典型地范圍為例如約0.0001微米-約100微米。此處所使用的二氧化硅是指任何類型或粒度的二氧化硅或另一硅酸衍生物,或者硅酸,它們通過溶液、熱解法或類似方法加工且具有表面積,其中包括未處理的沉淀二氧化硅、結(jié)晶二氧化硅、膠態(tài)二氧化硅、鋁或鈣的硅酸鹽、熱解法二氧化硅和類似物。
在一個(gè)實(shí)施方案中,填料是炭黑或改性炭黑,和任何這些的結(jié)合物。在另一實(shí)施方案中,填料是炭黑與二氧化硅的共混物。用于諸如輪胎胎面和胎側(cè)之類制品的優(yōu)選的填料是增強(qiáng)等級(jí)的炭黑,其存在量為共混物的10-100phr,更優(yōu)選在另一實(shí)施方案中,30-80phr,和在又一實(shí)施方案中,為50-80phr。正如RUBBER TECHNOLOGY,P59-85中所述,有用等級(jí)的炭黑范圍從N110到N990。更理想地,可例如用于輪胎胎面的炭黑的實(shí)施方案是在ASTM(D3037、D1510和D3765)中提供的N229、N351、N339、N220、N234和N110??衫缬糜谔?cè)的炭黑的實(shí)施方案是N330、N351、N550、N650、N660和N762。適合于內(nèi)襯層和其他氣密層的炭黑包括N550、N660、N650、N762、N990和Regal 85。
層狀填料可包括任選地用改性劑,例如有機(jī)分子處理或預(yù)處理的層狀粘土。彈性體組合物可摻入任選地用改性劑處理或預(yù)處理的粘土,以便形成納米復(fù)合材料或納米復(fù)合材料的組合物。
納米復(fù)合材料可包括以上所述的至少一種彈性體和至少一種改性的層狀填料??赏ㄟ^包括使至少一種層狀填料,例如至少一種層狀粘土與至少一種改性劑接觸的方法生產(chǎn)改性的層狀填料。
可通過本例如的技術(shù)人員公知的方法和使用本例如技術(shù)人員公知的設(shè)備生產(chǎn)改性的層狀粘土。例如,參見美國(guó)專利No.4569923、美國(guó)專利No.5663111、美國(guó)專利No.6036765和美國(guó)專利No.6787592。在實(shí)施例部分中列出了這種方法的舉例。然而,決不意味著是窮舉性列舉。
在一個(gè)實(shí)施方案中,層狀填料,例如層狀粘土可包括至少一種硅酸鹽。
在一些實(shí)施方案中,硅酸鹽可包括至少一種“綠土”或“綠土類粘土”,它們被稱為具有膨脹的晶體晶格的通用組的粘土礦物。例如,它可包括由蒙脫土、貝得石和綠脫石組成的二八面體的綠土,和包括皂石、鋰蒙脫石和鋅蒙脫石的三八面體的綠土。還包括例如利用合成方式,通過水熱法制備的綠土-粘土,正如在美國(guó)專利No.3252757、美國(guó)專利No.3586468、美國(guó)專利No.3666407、美國(guó)專利No.3671190、美國(guó)專利No.3844978、美國(guó)專利No.3844979、美國(guó)專利No.3852405和美國(guó)專利No.3855147中所公開的。
在又一實(shí)施方案中,至少一種硅酸鹽可包括天然或合成的頁(yè)硅酸鹽,例如蒙脫土、綠脫石、貝得石、膨潤(rùn)土、鉻嶺石、合成鋰皂石、鋰蒙脫石、皂石、鋅蒙脫石、麥羥硅鈉石(magadite)、水羥硅鈉石、富鎂皂石和類似物以及蛭石、多水高嶺石、鋁酸鹽氧化物、水滑石和類似物。還可以考慮前述任何一個(gè)實(shí)施方案的組合。
可以通過用至少一種改性劑或溶脹劑或剝落劑或能與層狀填料中層間表面處存在的陽(yáng)離子經(jīng)歷離子交換反應(yīng)的添加劑改性,例如插層或者剝落層狀填料,例如以上所述的層狀粘土。
改性劑也稱為溶脹劑或剝落劑。一般地,它們是能與層狀填料的層間表面處存在的陽(yáng)離子經(jīng)歷離子交換反應(yīng)的添加劑。合適的剝落添加劑包括陽(yáng)離子表面活性劑,例如脂族、芳族或芳基脂族胺、膦和硫化物的銨、烷基胺或烷基銨(伯、仲、叔和季銨)、鏻或锍衍生物。
例如,胺化合物(或相應(yīng)的銨離子)是結(jié)構(gòu)為R2R3R4N的那些,其中在一個(gè)實(shí)施方案中,R2、R3和R4是C1-C30烷基或鏈烯烴,在另一實(shí)施方案中,為C1-C20烷基或鏈烯烴,它們可以相同或不同。在一個(gè)實(shí)施方案中,剝落劑是所謂的長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏?,其中至少R2是C14-C20烷基或鏈烯烴。
在其他實(shí)施方案中,一組剝落劑包括其中可共價(jià)鍵合到層間表面上的那些。這些包括結(jié)構(gòu)為-Si(R5)2R6的聚硅烷,其中R5在每一情況下相同或不同,且選自烷基、烷氧基或氧基硅烷和R6是與復(fù)合材料的基體聚合物相容的有機(jī)基團(tuán)。
其他合適的剝落添加劑包括含有2-30個(gè)碳原子的質(zhì)子化的氨基酸及其鹽,例如12-氨基十二烷酸,ε-己內(nèi)酰胺和類似材料。在美國(guó)專利No.4472538、美國(guó)專利No.4810734和美國(guó)專利No.4889885以及WO92/02582中公開了合適的溶脹劑和層狀硅酸鹽的插層方法。
在一個(gè)實(shí)施方案中,一種或多種剝落添加劑能與鹵代彈性體中的鹵素位點(diǎn)反應(yīng),形成有助于使粘土剝落的絡(luò)合物。在一些實(shí)施方案中,添加劑包括所有的伯、仲和叔胺與膦;烷基和芳基硫醚和硫醇;及其多官能團(tuán)變體。理想的添加劑包括長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏?,例如N,N-二甲基-十八烷胺、N,N-雙十八烷基甲胺,所謂的二氫化牛脂基烷基-甲胺和類似物,以及胺封端的聚四氫呋喃;長(zhǎng)鏈硫醇和硫代硫酸鹽化合物,例如六亞甲基硫代硫酸鈉。
在又一實(shí)施方案中,改性劑包括含C25-C500的碳鏈長(zhǎng)度的至少一種聚合物鏈,其中該聚合物鏈還包括銨官能化基團(tuán),正如側(cè)掛到聚合物鏈E上的下述基團(tuán)所示
其中R、R1和R2中的每一個(gè)相同或不同,且獨(dú)立地選自氫、C1-C26烷基、鏈烯烴或芳基,取代的C1-C26烷基、鏈烯烴或芳基,C1-C26脂族醇或醚,C1-C26羧酸,腈類,乙氧化胺,丙烯酸酯和酯;和其中X是銨的抗衡離子,例如Br-、Cl-或PF6-。
改性劑,例如此處所述的改性劑存在于組合物內(nèi),其用量使得實(shí)現(xiàn)最佳的空氣保留率,這通過此處所述的透氣性試驗(yàn)測(cè)量。例如,但不限于,在一個(gè)實(shí)施方案中,可使用0.1-40phr的添加劑,和在另一實(shí)施方案中,為0.2-20phr,和在又一實(shí)施方案中,為0.3-10phr。
剝落添加劑可在任何階段加入到組合物中;例如添加劑可加入到彈性體中,接著添加層狀填料,或者可加入到至少一種彈性體和至少一種層狀填料的結(jié)合物中;或者在又一實(shí)施方案中,可首先混合添加劑與層狀填料,接著添加彈性體。
一些商業(yè)產(chǎn)品的實(shí)例是在Gunsalas,TX的Southern ClayProducts,Inc.生產(chǎn)的Cloisites。例如,Cloisite Na+、Cloisite 30B、Cloisite 10A、Cloisite 25A、Cloisite 93A、Cloisite 20A、Cloisite15A和Cloisite 6A。它們還以日本東京的CO-OP Chemical Co.,Ltd.生產(chǎn)的SOMASIF和LUCENTITE粘土形式獲得。例如,SOMASIFTM MAE、SOMASIFTM MEE、SOMASIFTM MPE、SOMASIFTM MTE、SOMASIFTM ME-100、LUCENTITETM SPN和LUCENTITE(SWN)。
摻入到本發(fā)明的納米復(fù)合材料內(nèi)的粘土或剝落粘土的用量足以產(chǎn)生納米復(fù)合材料的機(jī)械性能或阻擋性能,例如拉伸強(qiáng)度或透氧率的改進(jìn)。在一個(gè)實(shí)施方案中,基于納米復(fù)合材料中的聚合物含量,用量范圍通常為0.5-10wt%,和在另一實(shí)施方案中,為1-5wt%。以每100份橡膠計(jì)的份數(shù)表達(dá),在一個(gè)實(shí)施方案中,可存在1-30phr的粘土或剝落的粘土,和在另一實(shí)施方案中,為5-20phr。
交聯(lián)劑、硫化劑、硫化包裝和硫化方法
在一些實(shí)施方案中,彈性體組合物和由那些組合物制造的制品可包括下述物質(zhì)或者在下述物質(zhì)輔助下制造至少一種硫化包裝、至少一種硫化劑、至少一種交聯(lián)劑,和/或經(jīng)歷硫化彈性體組合物的工藝。此處所使用的至少一種硫化包裝是指能賦予工業(yè)上通常理解的橡膠硫化性能的任何材料或方法。至少一種硫化包裝可包括下述中的任何一種和至少一種。
優(yōu)選在本發(fā)明的彈性體組合物中使用一種或更多種交聯(lián)劑,特別是當(dāng)二氧化硅是主要填料或者與另一填料結(jié)合存在時(shí)。交聯(lián)劑和硫化劑包括硫、氧化鋅和脂肪酸。更優(yōu)選,偶聯(lián)劑可以是雙官能團(tuán)有機(jī)基硅烷交聯(lián)劑?!坝袡C(jī)基硅烷交聯(lián)劑”是本例如的技術(shù)人員已知的任何硅烷偶聯(lián)的填料和/或交聯(lián)活化劑和/或硅烷增強(qiáng)劑,其中包括,但不限于乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(商業(yè)上由Witco以A1100形式銷售)、γ-巰丙基三甲氧基硅烷(由Witco以A189形式銷售)和類似物,及其混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中,使用雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(商業(yè)上由Degussa以Si69銷售)。
也可使用過氧化物硫化體系或樹脂硫化體系。
可使用聚合物的熱或輻射誘導(dǎo)的交聯(lián)。
一般地,交聯(lián)聚合物共混物,例如生產(chǎn)輪胎所使用的那些,從而改進(jìn)聚合物的機(jī)械性能。已知硫化橡膠的物理性能、性能特征和耐久性與在硫化反應(yīng)過程中形成的交聯(lián)點(diǎn)數(shù)量(交聯(lián)密度)和類型直接相關(guān)(參見,例如Helt等人,The Post Vulcanization Stabilizationfor NR,RUBBER WORLD,P18-23(1991))。
硫是用于含二烯烴的彈性體最常見的化學(xué)硫化劑。它以正交8元環(huán)或無(wú)定形聚合物形式存在。硫的硫化體系還由活化硫的促進(jìn)劑、活化劑、和輔助控制硫化速度的延遲劑組成。促進(jìn)劑起到控制硫化開始和速度以及形成的硫交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量和類型的作用。這些因素對(duì)決定硫化膠的性質(zhì)性能扮演重要的作用。
活化劑是增加硫化速度的化學(xué)品,它通過首先與促進(jìn)劑反應(yīng)形成橡膠可溶的絡(luò)合物,然后與硫反應(yīng)形成硫化劑。通用組的促進(jìn)劑包括胺、二胺、胍、硫脲、噻唑、秋蘭姆、亞磺酰胺、亞磺酰亞胺(sulfenimide)、硫代氨基甲酸酯、黃原酸酯和類似物。
可使用延遲劑延遲硫化的最初開始,以便允許充足的時(shí)間加工未硫化的橡膠。
可通過它們與金屬氧化物反應(yīng)交聯(lián)含鹵素的彈性體,例如鹵化星形支化的丁基橡膠,溴化丁基橡膠,氯化丁基橡膠,星形支化的溴化丁基(聚異丁烯/異戊二烯共聚物)橡膠、鹵化聚(異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯)、聚氯丁二烯和氯磺化聚乙烯。認(rèn)為金屬氧化物與聚合物內(nèi)的鹵素基團(tuán)反應(yīng),產(chǎn)生活性中間體,然后所述活性中間體進(jìn)一步反應(yīng),產(chǎn)生碳碳鍵。以副產(chǎn)物形式釋放鹵化鋅且鹵化鋅充當(dāng)這一反應(yīng)的自催化劑。
一般地,可通過添加硫化劑分子,例如硫、金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物、自由基引發(fā)劑等,接著加熱,從而交聯(lián)聚合物共混物。特別地,下述金屬氧化物是在本發(fā)明中起作用的常見硫化劑ZnO、CaO、MgO、Al2O3、CrO3、FeO、Fe2O3和NiO。這些金屬氧化物可單獨(dú)或結(jié)合相應(yīng)的金屬脂肪酸絡(luò)合物(例如硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等)或者結(jié)合單獨(dú)地添加的有機(jī)和脂肪酸,例如硬脂酸,和任選地其他硫化劑,例如硫或硫化合物、烷基過氧化物化合物、二胺或其衍生物(例如DuPont銷售的DIAK產(chǎn)品)使用。(還參見Formulation Design and CuringCharacteristics of NBR Mixes for Seals,RUBBERWORLD,p25-30(1993))??杉铀倭蚧瘡椥泽w的這一方法,且常常用于硫化彈性體共混物。
在本發(fā)明中,通過添加適量促進(jìn)劑,常常有機(jī)化合物到組合物中,可實(shí)現(xiàn)硫化工藝的促進(jìn)。加速硫化天然橡膠的機(jī)理牽涉硫化劑、促進(jìn)劑、活化劑和聚合物之間復(fù)雜的相互作用。理想的是,所有可獲得的硫化劑在形成有效交聯(lián)點(diǎn)中被消耗,所述交聯(lián)將一起連接兩條聚合物鏈并提高聚合物基體的總體強(qiáng)度。許多促進(jìn)劑是本例如中已知的,且包括,但不限于下述硬脂酸、二苯基胍(DPG)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)、4,4′-二硫代二嗎啉(DTDM)、二硫化四丁基秋蘭姆(TBTD)、二硫化苯并噻唑(MBTS)、六亞甲基-1,6-雙硫代硫酸二鈉鹽二水合物(商業(yè)上由Flexsys以DURALINKTMHTS形式銷售)、2-嗎啉基硫代苯并噻唑(MBS或MOR),90%MOR和10%MBTS的共混物(MOR 90),N-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺(TBBS)和N-氧基二亞乙基硫代氨基甲酸基-N-氧基二亞乙基磺酰胺(OTOS)、2-乙基己酸鋅(ZEH)和“硫脲”。
其他組分
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的組合物典型地含有在橡膠混煉膠中常用的其他組分和添加劑,例如有效量的其他未著色和非著色的加工助劑、顏料、抗氧劑和/或抗臭氧劑。
加工
彈性體的共混物可以是反應(yīng)器共混物和/或熔體混煉膠。可通過在任何合適的混煉裝置,例如雙輥開煉機(jī)、BrabenderTM密煉機(jī)、具有切向轉(zhuǎn)子的BanburyTM密煉機(jī)、具有互嚙式轉(zhuǎn)子的Krupp密煉機(jī),或者優(yōu)選混煉機(jī)/擠出機(jī)內(nèi),通過本例如已知的技術(shù)結(jié)合聚合物組分、填料和插層物形式的粘土,進(jìn)行各組分的混煉。在一個(gè)實(shí)施方案中,在范圍為最多達(dá)到組合物中所使用的彈性體和輔助橡膠的熔點(diǎn)的溫度下,在另一實(shí)施方案中溫度為40℃-250℃,和在又一實(shí)施方案中,為100℃-200℃下,在充分地允許粘土插層物剝落并均勻地分散在聚合物內(nèi)形成納米復(fù)合材料的剪切條件下,進(jìn)行混煉。
典型地,首先混合70%-100%的一種或多種彈性體20-90秒,或者直到溫度達(dá)到40℃-75℃。然后典型地將3/4的填料和其余量的彈性體加入到混煉機(jī)中,并繼續(xù)混煉,直到溫度達(dá)到90℃-150℃。接下來,添加其余的填料以及加工助劑,并繼續(xù)混煉,直到溫度達(dá)到140℃-190℃。然后通過在開煉機(jī)上切片完成母煉膠的混合物,并且當(dāng)添加硫化劑時(shí),允許冷卻例如到60-100℃。
通過本例如的技術(shù)人員已知的技術(shù)進(jìn)行與粘土的混煉,其中在一個(gè)實(shí)施方案中,將粘土與炭黑同時(shí)加入到聚合物中。典型地,在炭黑和粘土實(shí)現(xiàn)充分地分散于彈性體基體內(nèi)之后,在混煉循環(huán)的后期添加加工助劑。
本發(fā)明的硫化的組合物可包括各種彈性體和填料與加工助劑。本發(fā)明的組合物典型地包括或者單獨(dú)或者彼此某種組合的異丁烯系彈性體,例如鹵代聚(異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯)、丁基橡膠或鹵代的星形支化丁基橡膠(HSBB),其中在一個(gè)實(shí)施方案中,存在3-30phr的加工助劑。
在一個(gè)實(shí)施方案中,組合物是70-97phr的鹵化丁基橡膠組分,它可包括3-30phr的通用橡膠,和存在3-30phr的加工助劑,20-100phr的填料,例如炭黑,和在一個(gè)實(shí)施方案中,0.5-20phr的剝落粘土,和在另一實(shí)施方案中,2-15phr的剝落粘土??纱嬖?.1-10phr的硫化劑,例如酚醛樹脂、硫、硬脂酸和氧化鋅。
在另一實(shí)施方案中,組合物可以是鹵化丁基橡膠組分,在一個(gè)實(shí)施方案中為75-97phr,和在另一實(shí)施方案中為80-97phr,并存在3-30phr的加工助劑,20-100phr的填料,例如炭黑,和在一個(gè)實(shí)施方案中,0.5-20phr的剝落粘土,和在另一實(shí)施方案中,2-15phr的剝落粘土??纱嬖?.1-10phr的硫化劑,例如酚醛樹脂、硫、硬脂酸和氧化鋅。
在又一實(shí)施方案中,組合物可以是鹵化丁基橡膠組分,在一個(gè)實(shí)施方案中為85-97phr,和在另一實(shí)施方案中為90-97phr,并存在3-30phr的加工助劑,20-100phr的填料,例如炭黑,和在一個(gè)實(shí)施方案中,0.5-20phr的剝落粘土,和在另一實(shí)施方案中,2-15phr的剝落粘土??纱嬖?.1-10phr的硫化劑,例如酚醛樹脂、硫、硬脂酸和氧化鋅。
可用于本發(fā)明的異丁烯系彈性體可與此處所述的各種其他橡膠或塑料,尤其與熱塑性樹脂,例如尼龍或聚烯烴,如聚丙烯或聚丙烯的共聚物共混。這些組合物可用于氣密層,例如球膽(bladder)、包封套、輪胎內(nèi)胎、輪胎內(nèi)襯層、空氣套筒(例如在氣浪(air shock)內(nèi))、隔膜(diaphragm)以及其中希望高的空氣或氧氣保留率的其他應(yīng)用中。在一個(gè)實(shí)施方案中,硫化的組合物當(dāng)形成為制品時(shí),在60℃下的MOCON透氧率為約40.0cc-mm/m2-天-mmHg,或者約45.0cc-mm/m2-天-mmHg,或者約50.0cc-mm/m2-天-mmHg,或者在另一實(shí)施方案中,為約75.0cc-mm/m2-天-mmHg。
在一個(gè)實(shí)施方案中,可通過結(jié)合含C4-C7異單烯烴衍生的單元的至少一種無(wú)規(guī)共聚物、至少一種填料和數(shù)均分子量大于400的官能化聚合物加工助劑和至少一種硫化劑;和硫化如上所述的結(jié)合的組分,從而制備氣密層。
在一些實(shí)施方案中,彈性體組合物可任選地包括 a)至少一種填料,例如碳酸鈣、粘土、云母、二氧化硅、硅酸鹽、滑石、二氧化鈦、淀粉、木粉、炭黑或其混合物; b)任選地用改性劑處理的至少一種粘土,例如蒙脫石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石、合成鋰皂石、鋰蒙脫石、皂石、鋅蒙脫石、麥羥硅鈉石、水羥硅鈉石、富鎂皂石、蛭石、多水高嶺石、鋁酸鹽氧化物、水滑石或其混合物; c)至少一種加工油,例如芳烴油、環(huán)烷油、烷屬烴油或其混合物; d)至少一種加工助劑,例如塑性體、聚丁烯、聚α烯烴油或其混合物; e)至少一種硫化包裝或硫化劑或其中彈性體組合物經(jīng)歷了至少一種過程產(chǎn)生了硫化的組合物; f)a-e的任何組合。
可在制造生產(chǎn)輪胎所使用的空氣膜,例如內(nèi)襯層和內(nèi)胎中使用以上所述的彈性體組合物。制造內(nèi)襯層和輪胎所使用的方法和設(shè)備是本例如公知的(參見例如美國(guó)專利No.6834695、美國(guó)專利No.6832637、美國(guó)專利No.6830722、美國(guó)專利No.6822027、美國(guó)專利No.6814116、美國(guó)專利No.6805176、美國(guó)專利No.6802922、美國(guó)專利No.6802351、美國(guó)專利No.6799618、美國(guó)專利No.6796348、美國(guó)專利No.6796347、美國(guó)專利No.6617383、美國(guó)專利No.6564625和美國(guó)專利No.6538066)。本發(fā)明不限于諸如內(nèi)襯層或輪胎之類制品的任何特定的制造方法。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的彈性體組合物可擠出、壓塑、吹塑、注塑和層壓成各種成型制品,其中包括纖維、薄膜、層壓體、層、工業(yè)部件,例如機(jī)動(dòng)車部件、用具外殼、消費(fèi)品、包裝和類似物。
特別地,該彈性體組合物可用于各種輪胎應(yīng)用的制品,例如卡車輪胎、公共汽車輪胎、機(jī)動(dòng)車輪胎、摩托車輪胎、越野輪胎、航空輪胎和類似物上。該彈性體組合物可以或者制成最終的制品或者最終制品的組件,例如輪胎的內(nèi)襯層。該制品可選自氣密層、空氣膜、薄膜、層(微層和/或多層)、內(nèi)襯層、內(nèi)胎、胎側(cè)、胎面、球膽、包封套和類似物。
在另一應(yīng)用中,彈性體組合物可用于氣墊、帶氣墊的板簧、風(fēng)箱、軟管、貯氣袋和皮帶,例如傳輸帶或自動(dòng)皮帶。
它們可用于模塑橡膠部件并寬泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車防震保險(xiǎn)桿、汽車排氣吊架(auto exhaust hanger)和主體安裝。
另外,彈性體組合物也可用作粘合劑、填縫料、密封劑和上釉化合物。它們也可在橡膠配方中用作增塑劑;作為制成拉伸-彎曲膜的組合物中組分;作為潤(rùn)滑劑用分散劑;和用于封裝與電纜填料材料。
在又一應(yīng)用中,本發(fā)明的彈性體或彈性體組合物還可用于口香糖以及醫(yī)療應(yīng)用,例如藥物止動(dòng)裝置(stopper)和閉合裝置(closure),醫(yī)療器件用涂層和油漆輥例如中。
此處引證的所有現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)、專利、出版物和專利申請(qǐng)、試驗(yàn)工序(例如ASTM方法)和其他文獻(xiàn)通過參考全部引入,其程度使得這些公開內(nèi)容不與本發(fā)明不一致以及這種引入允許的所有權(quán)限。
當(dāng)此處列出數(shù)值下限和數(shù)值上限時(shí),包括任何上限到任何下限的范圍。
盡管特定地描述了本發(fā)明的例舉實(shí)施方案,但要理解在沒有脫離本發(fā)明的精神與范圍的情況下,各種其他改性對(duì)本例如的技術(shù)人員來說是顯而易見且可容易進(jìn)行的。因此,不打算將所附權(quán)利要求的范圍限于此處列出的實(shí)施例和說明上,而是將權(quán)利要求解釋為包括在本發(fā)明以內(nèi)的可專利的新穎性的全部特征,其中包括本發(fā)明所屬技術(shù)例如的技術(shù)人員認(rèn)為等同的所有特征。
實(shí)施例 物理試驗(yàn)方法 表1中概述了試驗(yàn)方法。
使用MDR 2000和0.5弧度或ODR2000和3弧度,在所指的溫度下測(cè)量硫化性能。試樣在所指溫度下,典型地150℃-160℃下硫化相當(dāng)于t90+合適的模塑傳熱遲緩的時(shí)間。此處和整個(gè)說明書中所使用的數(shù)值“MH”和“ML”分別是指“最大扭矩”和“最小扭矩”?!癕S”值是門尼焦燒值,“ML(1+4)”值是門尼粘度值。隨后測(cè)量的誤差(2σ)是±0.65門尼粘度單位?!皌”值是以分鐘為單位的硫化時(shí)間,和“ts”是以分鐘為單位的“焦燒時(shí)間”。
如果可能的話,使用標(biāo)準(zhǔn)ASTM試驗(yàn),測(cè)定硫化的化合物的物理性能(參見表1)。在室溫下使用Instron 4202或Instron SeriesIX Automated Materials Testing System 6.03.08,測(cè)量應(yīng)力/應(yīng)變性能(拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、模量值、斷裂能)。在環(huán)境溫度下,在寬度為0.25英寸(0.62cm)和長(zhǎng)度為1.0英寸(2.5cm)(在兩個(gè)接頭片之間)的樣品(狗骨頭形狀)上進(jìn)行拉伸測(cè)量。樣品厚度可以變化且通過與系統(tǒng)計(jì)算機(jī)相連的Mitutoyo Digimatic Indicator人工測(cè)量。在20英寸/分鐘(51cm/min)牽拉樣品的十字頭速度下牽拉樣品,并記錄應(yīng)力/應(yīng)變數(shù)據(jù)。報(bào)道至少三個(gè)樣品的應(yīng)力/應(yīng)變值的平均值。拉伸強(qiáng)度測(cè)量的誤差(2σ)是±0.47MPa單位。測(cè)量100%模量的誤差(2σ)是±0.11MPa單位;測(cè)量斷裂伸長(zhǎng)率的誤差(2σ)是±13%單位。在室溫下通過使用Zwick Duromatic測(cè)量肖氏A硬度。
使用根據(jù)氧氣輸送經(jīng)過薄膜的動(dòng)態(tài)測(cè)量原理(正如Pasternak等人在8 JOURNAL OF POLYMER SCIENCEPART A-2,p467(1970)所公布的)操作的MOCON OxTran Model 2/61,測(cè)量透氧率。測(cè)量單位為cc-mm/m2-天-mmHg。一般地,該方法如下所述將平坦的薄膜或橡膠樣品夾持在使用不含氧的載體氣體吹掃掉殘留氧氣的擴(kuò)散池內(nèi)。載體氣體通向傳感器直到確立穩(wěn)定的0值。純氧氣或空氣然后引入到擴(kuò)散池的腔室外部。然后傳輸經(jīng)薄膜擴(kuò)散到腔室內(nèi)部的氧氣到傳感器上,其測(cè)量氧擴(kuò)散速率。
通過下述方法測(cè)試透氣率。在擴(kuò)散池內(nèi)安裝來自樣品組合物的薄的硫化試樣(0.4mm±0.05mm)并在65℃的油浴內(nèi)調(diào)節(jié)。記錄空氣經(jīng)給定樣品滲透所要求的時(shí)間,測(cè)定其空氣滲透率。樣品是直徑為12.7cm和厚度為0.38mm的圓板。測(cè)量空氣滲透率的誤差(2σ)是±0.245(×108)單位。
在一個(gè)實(shí)施方案中,組合物在60℃下的MOCON小于56.0×10-8cc-mm/m2-天-mmHg。
在另一實(shí)施方案中,組合物在60℃下的MOCON小于50.0×10-8cc-mm/m2-天-mmHg。
在又一實(shí)施方案中,組合物在60℃下的MOCON小于45.0×10-8cc-mm/m2-天-mmHg。
在一個(gè)實(shí)施方案中,組合物在60℃下的MOCON小于37.5×10-8cc-mm/m2-天-mmHg。
可使用該組合物制造任何數(shù)量的制品。在一個(gè)實(shí)施方案中,制品選自輪胎硫化球膽、輪胎硫化包封套、輪胎內(nèi)襯層、輪胎內(nèi)胎和空氣套筒??墒褂帽景l(fā)明的組合物制造的其他有用的物品包括軟管、密封件、模塑物品、電纜外殼和在THE VANDERBILT RUBBERHANDBOOK,P637-772(Ohm編輯,R.T.Vanderbilt Company,Inc.1990)中公開的其他制品。
表1.試驗(yàn)方法 表2.組合物中的各組分 官能化聚合物的測(cè)試
通過在配有互嚙式轉(zhuǎn)子的Krupp密煉機(jī)內(nèi),用兩步法將官能化聚合物胺化聚異丁烯(PIBSA-PAM,Expt3)與其他橡膠配混成分(參見表2)一起摻入到溴化丁基橡膠輪胎內(nèi)襯層的配方內(nèi)。對(duì)于每一混合段來說使用1200g一批的大小。通過添加所有聚合物并混合30秒,在60rpm的連續(xù)轉(zhuǎn)子速度下混合第一段。然后添加75%的炭黑,并繼續(xù)混合該混合物另外30秒。添加非黑色填料(粘土等)和加工助劑(加工油,NFP,本發(fā)明的官能聚丁烯),并繼續(xù)混合該混合物另外30秒。添加其余炭黑和樹脂(Struktol 40MS,SP-1068),并繼續(xù)混合該混合物直到總計(jì)240秒的時(shí)間流逝,或者混合物的溫度達(dá)到300°F,無(wú)論哪一個(gè)首先出現(xiàn)。在配有互嚙式轉(zhuǎn)子的Krupp密煉機(jī)內(nèi),在45rpm的轉(zhuǎn)子速度下,混合第二段(1200g一批)。使用最大冷卻,調(diào)節(jié)密煉機(jī)的溫度。添加第一步的母煉膠原料和所有硫化抗降解劑(硬脂酸、氧化鋅、硫、促進(jìn)劑)并繼續(xù)混合該混合物,直到總計(jì)150秒的時(shí)間流逝或者煉膠機(jī)的溫度達(dá)到220°F,無(wú)論哪一個(gè)首先出現(xiàn)。在每一Krupp混合步驟之后,使用開煉機(jī)對(duì)原料壓片。以對(duì)比例形式類似地制備具有環(huán)烷加工油對(duì)照1和NFP聚異丁烯加工助劑對(duì)照2的膠料。表3中示出了配方。
表3.溴代丁基橡膠內(nèi)襯層試驗(yàn)配方
硫化結(jié)果和硫化物理性能測(cè)試表明使用官能化聚合物PIBSA-PAM(Expt3)保持當(dāng)在輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)使用PIB NFP加工助劑(對(duì)照2)替代環(huán)烷加工油(對(duì)照1)時(shí)獲得的降低的MOCON透氣率。與環(huán)烷加工油(對(duì)照1)相比,Expt3具有較高的門尼焦燒和ts2硫化時(shí)間值,這可便于容易加工下游的輪胎制造步驟。與當(dāng)使用PIB NFP(對(duì)照2)時(shí)獲得的較高數(shù)值相比,Expt3的肖氏A硬度值更加類似于環(huán)烷加工油(對(duì)照1),參見表4。與對(duì)照1或2相比,Expt3還具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂能值,參見表4。其他硫化和己硫化的物理性能得到維持。
表4.溴代丁基橡膠內(nèi)襯層的試驗(yàn)配方的性能
通過在Krupp密煉機(jī)內(nèi),用與對(duì)照膠料1和2以及實(shí)驗(yàn)?zāi)z料3基本上相同的兩步法將官能化聚合物胺化聚異丁烯(PIBSA-PAM,Expt6)與其他橡膠配混成分(參見表2)一起摻入到星形支化的溴代丁基橡膠輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)。類似地制備具有環(huán)烷加工油對(duì)照4和NFP聚異丁烯加工助劑對(duì)照5的膠料作為對(duì)比例。表5中示出了配方。
表5.星形支化的溴代丁基橡膠內(nèi)襯層試驗(yàn)配方
硫化結(jié)果和硫化物理性能測(cè)試表明,與環(huán)烷加工油(對(duì)照4)相比,使用PIBSA-PAM(Expt6)保持當(dāng)在輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)使用PIBNFP加工助劑(對(duì)照5)時(shí)獲得的降低的MOCON透氣率。與環(huán)烷加工油(對(duì)照4)相比,Expt6具有較高的門尼焦燒和ts2硫化時(shí)間值,這便于容易加工下游的輪胎制造步驟。與用PIB NFP(對(duì)照5)的較高數(shù)值相比,Expt6的肖氏A硬度值也更加類似于環(huán)烷加工油(對(duì)照4),參見表6。其他硫化和己硫化的物理性能也得到維持。
表6.星形支化的溴代丁基橡膠內(nèi)襯層的試驗(yàn)配方的性能
通過在Krupp密煉機(jī)內(nèi),用與對(duì)照膠料1和2以及實(shí)驗(yàn)?zāi)z料3基本上相同的兩步法將官能化聚合物胺化聚異丁烯(PIBSA-PAM,Expt9)與其他橡膠配混成分(參見表2)一起摻入到溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)。類似地制備具有環(huán)烷加工油對(duì)照7和NFP聚異丁烯加工助劑對(duì)照8的膠料作為對(duì)比例。表7中示出了配方。
表7.溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠內(nèi)襯層試驗(yàn)配方
硫化結(jié)果和硫化物理性能測(cè)試表明,與環(huán)烷加工油(對(duì)照7)相比,使用PIBSA-PAM(Expt9)保持當(dāng)在輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)使用PIBNFP加工助劑(對(duì)照8)時(shí)獲得的降低的MOCON透氣率。Expt9的斷裂能數(shù)值高于對(duì)照7或8。與對(duì)照8相比,其他硫化和己硫化的物理性能,例如100%和300%模量和斷裂伸長(zhǎng)率值通常得以維持,參見表8。
表8.溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠內(nèi)襯層的試驗(yàn)配方的性能
通過在Krupp密煉機(jī)內(nèi),用與對(duì)照膠料1和2以及實(shí)驗(yàn)?zāi)z料3基本上相同的兩步法將官能化聚合物胺化聚異丁烯(PIBSA-PAM,Expt13)與其他橡膠配混成分(參見表2)一起摻入到溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)。類似地制備具有環(huán)烷加工油對(duì)照10和11以及NFP聚異丁烯加工助劑對(duì)照12的膠料作為對(duì)比例。表9中示出了配方。
表9.溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠內(nèi)襯層試驗(yàn)配方
硫化結(jié)果和硫化物理性能測(cè)試表明,與環(huán)烷加工油(對(duì)照10-11)相比,使用PIBSA-PAM(Expt13)保持當(dāng)在輪胎內(nèi)襯層配方內(nèi)使用PIB NFP加工助劑(對(duì)照12)時(shí)獲得的降低的MOCON透氣率。Expt13的斷裂能數(shù)值高于對(duì)照10-12。與對(duì)照12相比,其他硫化和己硫化的物理性能,例如模量、拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率值通常得以維持,參見表10。
表10.溴化異丁烯-共聚-對(duì)甲基苯乙烯橡膠內(nèi)襯層的試驗(yàn)配方的性能
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)彈性體組合物的方法,該方法包括使至少一種彈性體與加工助劑接觸,其中該加工助劑包括與至少一種多胺接觸的具有至少一個(gè)酸酐基的至少一種官能化的聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物,其中至少一種多胺包括至少一種伯胺。
2.權(quán)利要求1的方法,其中至少一個(gè)酸酐基衍生于馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐、丙烯基琥珀酸酐、2-戊烯二酸酐及其混合物組成的組。
3.權(quán)利要求1的方法,其中至少一個(gè)酸酐基衍生于馬來酸酐。
4.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)的方法,其中至少一個(gè)酸酐基包括范圍為約0.5mol%-約2.0mol%的酸酐官能度。
5.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)的方法,其中至少一個(gè)酸酐基包括范圍為約0.8mol%-約1.7mol%的酸酐官能度。
6.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)的方法,其中至少一個(gè)酸酐基包括范圍為約1.0mol%-約1.5mol%的酸酐官能度。
7.權(quán)利要求1-6任何一項(xiàng)的方法,其中至少一種多胺包括約0.10mol%-約10.00mol%的氮。
8.權(quán)利要求1-6任何一項(xiàng)的方法,其中至少一種多胺包括約0.25mol%-約7.50mol%的氮。
9.權(quán)利要求1-6任何一項(xiàng)的方法,其中至少一種多胺包括約0.50mol%-約5.00mol%的氮。
10.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物包括C2-C12α-烯烴衍生的單元。
11.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物包括C4-C10異烯烴衍生的單元。
12.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物包括異丁烯衍生的單元。
13.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為450-5000。
14.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為500-2500。
15.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為900-2500。
16.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為約1000。
17.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為約1300。
18.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中官能化的聚合物的分子量(Mn)為約2300。
19.前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法,其中至少一種彈性體包括任選地用氯或溴鹵化的鹵化丁基橡膠。
20.權(quán)利要求19的方法,其中鹵化丁基橡膠包括約0.6mol%-約2.4mol%的異戊二烯。
21.權(quán)利要求19的方法,其中鹵化丁基橡膠包括約0.8mol%-約2.2mol%的異戊二烯。
22.權(quán)利要求1-18任何一項(xiàng)的方法,其中至少一種彈性體包括任選地用氯或溴鹵化的星形支化的鹵化丁基橡膠。
23.權(quán)利要求22的方法,其中星形支化的鹵化丁基橡膠包括約0.6mol%-約2.4mol%的異戊二烯。
24.權(quán)利要求22的方法,其中星形支化的鹵化丁基橡膠包括約0.8mol%-約2.2mol%的異戊二烯。
25.權(quán)利要求1-18任何一項(xiàng)的方法,其中至少一種彈性體包括任選地用氯或溴鹵化的異丁烯和甲基苯乙烯的鹵化無(wú)規(guī)共聚物。
26.權(quán)利要求25的方法,其中至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物包括基于該鹵化無(wú)規(guī)共聚物的總重量,0.1mol%-5.0wt%的鹵素。
27.權(quán)利要求25或26的方法,其中至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物包括基于至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物的重量,至少4.0wt%的甲基苯乙烯,任選地對(duì)甲基苯乙烯。
28.權(quán)利要求25或26的方法,其中至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物包括基于至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物的重量,至少9.0wt%的甲基苯乙烯,任選地對(duì)甲基苯乙烯。
29.權(quán)利要求25或26的方法,其中至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物包括基于至少一種鹵化無(wú)規(guī)共聚物的重量,至少12.0wt%的甲基苯乙烯,任選地對(duì)甲基苯乙烯。
30.通過前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法生產(chǎn)的彈性體組合物。
31.權(quán)利要求30的彈性體組合物,其中采用小于或等于30phr的加工助劑制造彈性體組合物。
32.權(quán)利要求30的彈性體組合物,其中采用小于或等于20phr的加工助劑制造彈性體組合物。
33.權(quán)利要求30的彈性體組合物,其中采用小于或等于10phr的加工助劑制造彈性體組合物。
34.權(quán)利要求30的彈性體組合物,其中采用小于或等于5phr的加工助劑制造彈性體組合物。
35.權(quán)利要求30-34任何一項(xiàng)的彈性體組合物,其中彈性體組合物進(jìn)一步包括天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、苯乙烯-共聚-丁二烯橡膠(SBR)、異戊二烯-共聚-丁二烯橡膠(IBR)、苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠(SIBR)、乙丙橡膠(EP)、三元乙丙橡膠(EPDM)或其混合物。
36.權(quán)利要求30-35任何一項(xiàng)的彈性體組合物,其中彈性體組合物任選地包括
a)選自碳酸鈣、粘土、云母、二氧化硅、硅酸鹽、滑石、二氧化鈦、淀粉、木粉、炭黑或其混合物中的至少一種填料;
b)任選地用改性劑處理的至少一種粘土,所屬粘土選自蒙脫石、綠脫石、貝得石、鉻嶺石、合成鋰皂石、鋰蒙脫石、皂石、鋅蒙脫石、麥羥硅鈉石、水羥硅鈉石、富鎂皂石、蛭石、多水高嶺石、鋁酸鹽氧化物、水滑石或其混合物;
c)選自芳烴油、環(huán)烷油、烷屬烴油或其混合物中的至少一種加工油;
d)至少一種非官能化的聚丁烯加工助劑;
e)至少一種硫化包裝或其中彈性體組合物經(jīng)歷了至少一種過程產(chǎn)生了硫化的組合物;或
f)a-e的任何組合。
37.由權(quán)利要求30-36任何一項(xiàng)的彈性體組合物生產(chǎn)的制品。
38.權(quán)利要求37的制品,其中制品的MOCON(如本發(fā)明所定義)小于或等于56.0cc-mm/m2-天-mmHg。
39.權(quán)利要求37的制品,其中制品的MOCON(如本發(fā)明所定義)小于或等于53.0cc-mm/m2-天-mmHg。
40.權(quán)利要求37的制品,其中制品的MOCON(如本發(fā)明所定義)小于或等于50.0cc-mm/m2-天-mmHg。
41.權(quán)利要求37的制品,其中制品的MOCON(如本發(fā)明所定義)小于或等于45.0cc-mm/m2-天-mmHg。
42.權(quán)利要求37-41任何一項(xiàng)的制品,其中制品的斷裂伸長(zhǎng)率值為大于或等于650%。
43.權(quán)利要求37-41任何一項(xiàng)的制品,其中制品的斷裂伸長(zhǎng)率值為大于或等于700%。
44.權(quán)利要求37-43任何一項(xiàng)的制品,其中制品的肖氏A硬度小于或等于60。
45.權(quán)利要求37-43任何一項(xiàng)的制品,其中制品的肖氏A硬度小于或等于55。
46.權(quán)利要求37-43任何一項(xiàng)的制品,其中制品的肖氏A硬度小于或等于50。
47.權(quán)利要求37-46任何一項(xiàng)的制品,其中制品的斷裂能值大于或等于10.0MPa。
48.權(quán)利要求37-46任何一項(xiàng)的制品,其中制品的斷裂能值大于或等于12.5MPa。
49.權(quán)利要求37-46任何一項(xiàng)的制品,其中制品的斷裂能值大于或等于15.0MPa。
50.權(quán)利要求37-49任何一項(xiàng)的制品,其中制品選自內(nèi)襯層、球膽、空氣膜、內(nèi)胎、氣密層、薄膜、層(微層和/或多層)、胎面和胎側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供生產(chǎn)彈性體組合物的方法,該方法包括使至少一種彈性體與加工助劑接觸,其中該加工助劑包括與至少一種多胺接觸的具有至少一個(gè)酸酐基的至少一種官能化的聚合物的反應(yīng)產(chǎn)物,其中至少一種多胺包括至少一種伯胺。本發(fā)明還提供由前述彈性體組合物生產(chǎn)的諸如用于輪胎的內(nèi)襯層之類的制品。
文檔編號(hào)C08L23/22GK101326198SQ200580052310
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者W·H·沃德爾, D·Y-L·鐘, R·C·內(nèi)皮爾, D·S·特蕾西 申請(qǐng)人:??松梨诨瘜W(xué)專利公司