優(yōu)先權要求
本申請要求于2015年2月11日提交的代理人案卷號為12015004的美國臨時專利申請序列號62/114719、以及于2015年2月11日提交的代理人案卷號為12015002的美國臨時專利申請序列號62/114701的優(yōu)先權,它們都通過引用將全文納入本文。
發(fā)明領域
本發(fā)明涉及熱塑性彈性體配混物和由其制成的制品,它們都表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下有用的阻尼性質,并且還表現(xiàn)出低壓縮形變性質。
發(fā)明背景
在多種應用中都存在要求具有阻尼性質的材料。通常,阻尼是機械能從系統(tǒng)中消散。阻尼在例如電子、隔音、汽車和運輸、建筑和結構、房屋設施、工業(yè)設備、火器、健康護理和醫(yī)學器件、以及個人和/或運動防護等應用中是重要的。
一種材料的阻尼能力與其δ正切的峰溫度(正切δ峰溫度)有關,該δ正切的峰溫度可通過例如m.p.sepe在《聚合物的熱分析(thermalanalysisofpolymers)》,raprareviewreports,第8卷第11號,1997中描述的動態(tài)機械分析(dma)進行測定,通過引用將其納入本文。材料的δ正切(正切δ)是指該材料的損耗模量(e″)與其儲能模量(e′)的比率。因此,隨著正切δ的值升高,材料的響應相對地更加粘性而不是彈性,因此具有更好的阻尼。當相對于溫度以圖形描述時,正切δ曲線在特定溫度下具有主峰,該主峰為正切δ峰溫度并且能夠代表材料的玻璃化溫度(tg)或與材料的玻璃化溫度(tg)相差不大。通常,與具有相對地低于應用溫度的正切δ峰溫度的材料相比,具有相對地更接近應用溫度,例如在室溫或高于室溫的正切δ峰溫度的材料擁有更好的阻尼性能。
在多種應用中都存在要求具有低壓縮形變的材料。通常,壓縮形變是粘彈性材料在經受恒定應力和升高的溫度后的永久性的變形。低壓縮形變在各種工業(yè)領域中例如在密封墊和墊圈應用中是需要的。但是,不幸的是,由交聯(lián)的epdm或硅橡膠制成的常規(guī)的低壓縮形變的密封墊和墊圈不同時具有良好的阻尼和低壓縮形變。
熱塑性彈性體(tpe)是在保持熱塑性時呈現(xiàn)彈性的聚合物材料,其能被用于阻尼應用,并且還能被用于低壓縮形變應用。熱塑性彈性體可包括苯乙烯類嵌段共聚物(sbc)、熱塑性硫化橡膠(tpv)、熱塑性烯烴(tpo、共聚酯(cope)、熱塑性聚氨酯(tpu)、共聚酰胺(copa)和烯烴嵌段共聚物(obc)。
一些可商業(yè)獲得的sbc,例如可從可樂麗有限公司(kurarayco.,ltd.)獲得的hybrar5127,已知在室溫下具有振動阻尼性質。hybrar5127具有據(jù)報道為20℃(即,約為室溫)的正切δ峰溫度。hybrar5127能被配制成表現(xiàn)出有效的室溫阻尼的常規(guī)的tpe配混物,但是通常僅限于包含至少40重量%的hybrar5127的tpe配混物。使用這樣的高濃度在經濟上是不利的,這是因為hybrar5127是較貴的成分。此外,包含hybrar5127的tpe配混物是非氫化的且分子量較低的材料,通常表現(xiàn)出較差的uv/風化穩(wěn)定性、不足的高溫耐久性、和高(即差)的壓縮形變,這導致這樣的tpe配混物不適合于需要良好的阻尼和低壓縮形變的應用,例如密封墊和墊圈應用。
技術實現(xiàn)要素:
因此,需要一種tpe配混物和由其制成的制品,它們的成本較低,都表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下有用的阻尼性質,并且還表現(xiàn)出低壓縮形變性質。
本發(fā)明的一個或多個方面能滿足上述的需求。
已發(fā)現(xiàn),通過將高軟化點的增粘劑添加到苯乙烯類嵌段共聚物中,從而得到熱塑性彈性體配混物,上述苯乙烯類嵌段共聚物的共聚物正切δ峰溫度可轉移到較高的溫度(即,配混物正切δ峰溫度),因此,上述苯乙烯類嵌段共聚物的阻尼能力能增加以適合規(guī)定溫度、例如室溫或高于室溫的預期終端用途的應用。令人驚訝的是,這樣的熱塑性彈性體配混物和由其制成的制品不僅表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下有用的阻尼性質,還具有有用的低壓縮形變性質。
本發(fā)明的一個方面是一種熱塑性彈性體配混物,其包含苯乙烯類嵌段共聚物和高軟化點增粘劑。上述苯乙烯類嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰溫度,且上述配混物具有配混物正切δ峰溫度。配混物正切δ峰溫度大于共聚物正切δ峰溫度。
本發(fā)明的再一個方面是一種制品,其由上述的熱塑性彈性體配混物制成。上述制品的基于astmd395的在70℃、22小時的條件下的壓縮形變?yōu)樾∮诩s50%,或小于約40%,或小于約30%。
本發(fā)明的又一個方面是一種多組分塑料制品,該多組分塑料制品包含至少兩種由不同的熱塑性材料形成的組分,其中上述不同的熱塑性材料中的至少一種是上述的熱塑性彈性體配混物。
本發(fā)明的又一個方面是制造制品的方法,上述制品是例如密封墊或墊圈,其具有在室溫或高于室溫下的阻尼性質,且具有低壓縮形變。上述方法包括由上述的熱塑性彈性體配混物形成上述制品的步驟。
參考以下實施方式,本發(fā)明的特征將變得顯而易見。本發(fā)明的上述各方面所涉及的特征存在多種變形。附加的特征也可結合到本發(fā)明的上述各方面中。這些變形和附加特征可單獨存在,也可以任何組合的形成存在。例如,本發(fā)明的任一方面所涉及的以下所述的各種特征可單獨地或以任何組合的形式結合到本發(fā)明的任何方面中。
具體實施方式
在一些實施方式中,本發(fā)明涉及一種熱塑性彈性體配混物,其包含苯乙烯類嵌段共聚物和高軟化點增粘劑。在其它實施方式中,本發(fā)明涉及一種制品,其由上述的熱塑性彈性體配混物制成。在又一些實施方式中,本發(fā)明涉及一種多組分塑料制品,其至少包含一種由上述的熱塑性彈性體配混物形成的熱塑性組分。以下說明本發(fā)明的這些和其他實施方式的必需的和任選的特征。
如本文中所用,術語“配混物正切δ峰溫度”是指本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物的正切δ峰溫度,上述熱塑性彈性體配混物包含高軟化點增粘劑和苯乙烯類嵌段共聚物。
如本文中所用,術語“共聚物正切δ峰溫度”是指純的苯乙烯類嵌段共聚物的正切δ峰溫度,即,對于上述苯乙烯類嵌段共聚物,是指其本身,在與本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物的其他任何成分結合之前。
如本文中所述,術語“基本上不含”某組分是指,在一些實施方式中,故意地將含量為零的該組分結合到配混物中。在又一些實施方式中,其表示故意地將少于1重量%的該組分結合到配混物中;在又一些實施方式,其表示故意地將少于0.1重量%的該組分結合到配混物中;在又一些實施方式中,其表示故意地將少于0.01重量%的該組分結合到配混物中;在又一些實施方式中,其表示故意地將少于0.001重量%的該組分結合到配混物中。
如本文中所用,術語“高軟化點增粘劑”表示具有基于astm6493的至少為80℃的軟化點的增粘劑。
如本文中所用,術語“軟化點”是指通過基于astm6493的環(huán)球式方法測定的材料軟化點溫度。
如本文中所用,術語“高乙烯基”是指苯乙烯類嵌段共聚物(氫化之前)的乙烯基含量大于50摩爾%。例如,如本領域技術人員所知曉的那樣,如果存在于中間嵌段中,則通過添加極性化合物進行聚合,將大于50摩爾%的聚丁二烯在1,2-位聚合;以及/或如果存在于中間嵌段中,則通過添加極性化合物進行聚合,將大于50摩爾%的聚異戊二烯在3,4-位聚合。在上述高乙烯基苯乙烯類嵌段共聚物的氫化后,有少量或沒有乙烯基不飽和殘留。盡管如此,這樣的苯乙烯類共聚物仍然記作“高乙烯基”,這是因為其衍生自高乙烯基前體。
如本文中所用,術語“低壓縮形變”是指基于astmd395的在70℃、22小時的條件下的壓縮形變?yōu)樾∮?0%,在一些實施方式中為小于40%,在又一些實施方式中為小于30%。
如本文中所用,術語“低乙烯基”是指苯乙烯類嵌段共聚物(氫化之前)的乙烯基含量不大于50摩爾%。
如本中所用,術語“室溫”是指限定的環(huán)境、通常是室內環(huán)境的溫度范圍,其通常被認為適合人類居住,并且可以包括例如從約15℃到約26℃的范圍內的任何溫度。
如本中所用,術語“正切δ”是指材料的δ的正切,且是該材料的損耗模量(e″)與該材料的儲能模量(e′)的比率。
如本文中所用,術語“正切δ峰溫度”是指在材料的正切δ與溫度的圖示中出現(xiàn)主峰處的溫度,該溫度通過利用動態(tài)機械分析、使用ta儀器動態(tài)機械分析模型q800在“剪切夾心”模式下,以每分鐘升高5℃的速率從-40℃掃描至100℃的溫度,并采用10hz的振蕩頻率來進行測定。
熱塑性彈性體配混物
在一些實施方式中,本發(fā)明涉及一種熱塑性彈性體配混物,其包含苯乙烯類嵌段共聚物和高軟化點增粘劑。
已發(fā)現(xiàn),通過將高軟化點增粘劑添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到熱塑性彈性體配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰溫度能轉移到較高的溫度(即,配混物正切δ峰溫度)。也就是說,對于本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物,配混物正切δ峰溫度大于共聚物正切δ峰溫度。
在一些實施方式中,配混物正切δ峰溫度至少為-10℃。在又一些實施方式中,配混物正切δ峰溫度至少為0℃。在又一些實施方式中,配混物正切δ峰溫度至少為室溫。在又一些實施方式中,配混物正切δ峰溫度為約-10℃~約70℃,在又一些實施方式中,配混物正切δ峰溫度為約5℃~約50℃。
苯乙烯類嵌段共聚物
本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物包括一種或多種苯乙烯類嵌段共聚物。
適合用于本發(fā)明的苯乙烯類嵌段共聚物包括任何可獲得的能與高軟化點增粘劑組合來制得熱塑性彈性體配混物的苯乙烯類嵌段共聚物,其中上述熱塑性彈性體配混物具有適合終端用途的應用的溫度下的有用的阻尼性質,上述溫度是例如室溫、或高于室溫、或低于室溫的溫度。也可選擇合適的苯乙烯類嵌段共聚物來獲得終端用途應用所需的其它性質。本發(fā)明考慮使用單一種類的苯乙烯類嵌段共聚物,或兩種以上的不同種類的苯乙烯類嵌段共聚物的組合。
合適的苯乙烯類嵌段共聚物的非限制性例子包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(sebs)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(seps)、苯乙烯-乙烯/乙烯/丙烯-苯乙烯(seeps)、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯(sibs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(sis),及其組合。
在一些實施方式中,上述苯乙烯類嵌段共聚物是氫化的,例如部分氫化或全部氫化。
在一些實施方式中,苯乙烯類嵌段共聚物選自具有氫化的乙烯類異戊二烯中間嵌段的氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、或高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物、或它們和/或其它苯乙烯類嵌段共聚物的組合。
可商業(yè)獲得的具有氫化的乙烯類異戊二烯中間嵌段的氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的例子包括:來自可樂麗公司的hybrar商標的苯乙烯類嵌段共聚物的一種或多種,例如kl-7125和kl-7135級別。
根據(jù)生產商的報告,hybrarkl-7125共聚物的正切δ峰溫度為-5℃,肖氏a硬度為64,拉伸伸長率為680%,熔體流動速率(mfr)在230℃、2.16kg荷重下為4g/10分鐘。
hybrarkl-7135共聚物與hybrarkl-7125相比,具有較高的分子量,但是化學結構相似,根據(jù)生產商的包括,hybrarkl-7135共聚物的正切δ峰溫度為+1℃,肖氏a硬度為68,拉伸伸長率為550%。由于具有較高的分子量,無法測定230℃和荷重2.16kg下的mfr。
可商業(yè)獲得的高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的例子包括來自科騰聚合物公司的苯乙烯類嵌段共聚物的kraton商標的一種或多種,包括kratoners商標,例如g1641、g1642、g1643、g1645、md6958和md6959級別。已知kraton商標g系列的苯乙烯類嵌段共聚物具有約-55℃~約-38℃的范圍的玻璃化溫度(tg)。
如本文中所用,術語“高乙烯基”是指苯乙烯類嵌段共聚物(氫化之前)的乙烯基含量大于50摩爾%。在一些實施方式中,苯乙烯類嵌段共聚物的乙烯基含量為約55摩爾%~約90摩爾%,并且在又一些實施方式中,為約65摩爾%~約90摩爾%。
上述高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物具有乙烯/丁烯中間嵌段,其為1,3-丁二烯的氫化產物。
合適的高乙烯基苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物包括例如,djiauw等在美國專利第5777031號、gu在美國專利第6984688號中描述的那些,通過引用將它們納入本文。
應當理解,氫化的異戊二烯中間嵌段轉化為乙烯/丙烯中間嵌段。同樣地,應當理解,氫化的丁二烯中間嵌段轉化為乙烯/丁烯中間嵌段。
其它可商業(yè)獲得的苯乙烯類嵌段共聚物的例子包括:以sibstar商標從鐘化公司(kaneka)獲得的氫化的苯乙烯類嵌段共聚物;和以s.o.e.商標從旭化成公司(asahikasei)獲得的氫化的苯乙烯類嵌段共聚物。其它可商業(yè)獲得的苯乙烯類嵌段共聚物的另外的例子包括:以vector商標從臺橡公司(tsrc/dexco)獲得的苯乙烯-異丙烯-苯乙烯嵌段共聚物,例如4000系列;和以kraton商標從科騰聚合物公司(kratonpolymersllc)獲得的苯乙烯-異丙烯-苯乙烯嵌段共聚物,例如d1100系列。
在一些實施方式中,合適的苯乙烯類嵌段共聚物具有相對較高的重均分子量。例如,合適的苯乙烯類嵌段共聚物的重均分子量為超過75000,優(yōu)選超過200000。在一些實施方式中,苯乙烯類嵌段共聚物的重均分子量在約75000~約1000000的范圍,或者在約75000~約500000的范圍。在又一些實施方式中,苯乙烯類嵌段共聚物的重均分子量在約200000~約1000000的范圍,或者在約200000~約500000的范圍。
苯乙烯類嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰溫度。如上所述,通過將高軟化點增粘劑添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到熱塑性彈性體配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰溫度能轉移到較高的溫度(即,配混物正切δ峰溫度)。
據(jù)認為,對于具有共聚物正切δ峰溫度的苯乙烯類嵌段共聚物,高軟化點增粘劑在將共聚物正切δ峰溫度轉移至更高溫度時更加有效,其中,上述共聚物正切δ峰溫度為大于約-40℃,但是例如小于約-10℃,或者作為又一例,小于約0℃,作為又一例,小于室溫,或者作為又一例,小于某一溫度且大于室溫。
在一些實施方式中,苯乙烯類嵌段共聚物具有共聚物正切δ峰溫度,該共聚物正切δ峰溫度為大于約-40℃但小于-10℃,或者小于0℃,或者小于室溫,或者小于某一溫度且大于室溫。在又一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物基本上不含共聚物正切δ峰溫度小于約-40℃的苯乙烯類嵌段共聚物。
在又一些實施方式中,上述熱塑性彈性體配混物基本上不含苯乙烯-(乙烯-乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物或低乙烯基苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物,或兩者都不含。一些標準的或低乙烯基苯乙烯類嵌段共聚物,例如以septon商標從可樂麗有限公司獲得的那些,包括septon4000系列的seeps共聚物,通常具有小于約-40℃的共聚物正切δ峰溫度。
在又一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物基本上不含具有氫化的乙烯類異戊二烯中間嵌段的氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。一些可商業(yè)獲得的這樣的苯乙烯類嵌段共聚物的例子,例如以hybrar商標從可樂麗有限公司獲得的那些,包括7125和7135級別,更加昂貴,因此在經濟上不太希望用于一些終端用途的應用。
高軟化點增粘劑
本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物包括一種或多種高軟化點增粘劑。
通過將高軟化點增粘劑添加到苯乙烯類嵌段共聚物中,上述苯乙烯類嵌段共聚物的共聚物正切δ峰溫度能轉移到較高的溫度(即,配混物正切δ峰溫度)。
適合用于本發(fā)明的高軟化點增粘劑具有基于astm6493的至少約80℃的軟化點。在一些實施方式中,軟化點至少為100℃;在又一些實施方式中,至少為約120℃;在又一些實施方式中,至少為約140℃;在又一些實施方式中,軟化點在約80℃~約150℃的范圍內。
合適的高軟化點增粘劑包括自松香原料、萜烯原料或烴原料衍生的那些增粘劑?;跓N的高軟化點增粘劑可以是脂肪族的或芳族的,可以是飽和的或不飽和的。
可商業(yè)獲得的高軟化點增粘劑的例子包括以arkon商標獲得的氫化的烴樹脂,例如來自荒川化學工業(yè)株式會社(arakawachemicalindustries,ltd.)的p100、p115、p125和p140級別;以eastotac商標獲得的氫化的烴樹脂,例如來自伊士曼化學公司(eastmanchemicalcompany)的h-125-w、h-140-w和h-142-w級別;以plastolyn商標獲得的氫化的烴樹脂,例如來自伊士曼化學公司的r1140級別;以regalrez商標獲得的氫化的烴樹脂,例如來自伊士曼化學公司的1139級別。
在一些實施方式中,高軟化點增粘劑包括自芳烴原料衍生的非結晶的烴樹脂。在又一些實施方式中,高軟化點增粘劑被全部氫化且具有飽和的脂環(huán)族結構。
在一些實施方式中,高軟化點增粘劑具有約400~約3500的重均分子量。在又一些實施方式中,高軟化點增粘劑具有約1000~約2000的重均分子量。
高軟化點增粘劑以相對于100重量份苯乙烯類嵌段共聚物為約20重量份~約200重量份的量包含在本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物中。在一些實施方式中,高軟化點增粘劑的量為相對于100重量份苯乙烯類嵌段共聚物為約30重量份~約150重量份。
通常,這被認為,對于具有相對較高的分子量的苯乙烯類嵌段共聚物,需要相對較高比例的高軟化點增粘劑以將正切δ峰溫度轉移至較高的溫度。相反地,通常,這被認為,對于具有相對較低的分子量的苯乙烯類嵌段共聚物,需要相對較低比例的高軟化點增粘劑以將正切δ峰溫度轉移至較高的溫度。
應當注意,確保將本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物配制成提供tpe配混物所需的性質,而不是提供粘合劑組合物中常見的性質。通常,粘合劑組合物與tpe配混物不同,至少是因為粘合劑組合物通常為粘度較低的組合物,其不具有tpe配混物的有用的機械性質。因此,即使使用相對于100重量份苯乙烯類嵌段共聚物為最高約200重量份的高軟化點增粘劑,本發(fā)明的熱塑性彈性體也不是粘合劑組合物。例如,熱塑性彈性體配混物不發(fā)粘,或人手觸摸時不粘。
任選的增塑劑
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包含增塑劑。增塑劑可被用于例如調節(jié)柔軟度和/或提高熱塑性彈性體配混物的流動性質或者其他性質。
任何常規(guī)的能塑化苯乙烯類嵌段共聚物的油,例如礦物油、蔬菜油、合成油等,均能被用于本發(fā)明??缮虡I(yè)獲得的油的例子包括:以puretol380商標從加拿大石油公司(petro-canada)獲得的油;和以primol382商標從??松梨谑凸?exxonmobil)獲得的油。
在一些實施方式中,可以使用具有比上述的常規(guī)的油的分子量高的分子量的增塑劑。聚異丁烯(pib)是這樣的具有較高分子量的塑化劑的例子。例如,中分子量至高分子量的pib可以oppanol商標從巴斯夫公司(basf)商業(yè)獲得。
任選的填料
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包含無機填料。
可以使用無機填料,例如來降低成本和/或控制熱塑性彈性體配混物的性質。在其他實施方式中,也可使用無機填料,例如作為無機填料阻燃劑。
無機填料的非限制性例子包括氧化鐵、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅、二氧化硅-氧化鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、碳酸鈣(重質、輕質、膠體)、硫酸鋇、硫酸鈣、硫酸鈉、亞硫酸鈣、硅酸鈣、磷酸鈣、磷酸鎂、滑石、云母、高嶺土、粘土、硅灰石、水滑石、玻璃珠、玻璃粉、硅砂、硅石、氮化硅、石英粉、火山石、硅藻土、白炭黑、鐵粉和鋁粉。
在一些實施方式中,無機填料是碳酸鈣、滑石或它們的混合物。
任選的第二聚合物
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包含第二聚合物。在熱塑性彈性體配混物中,第二聚合物應當與苯乙烯類嵌段共聚物相容,并且能例如有利于提高加工性能或所需的物理性質,例如硬度。
合適的第二聚合物包括基于聚烯烴的樹脂,其包括:均聚物、共聚物、聚合物的摻混物、聚合物的混合物、聚合物的合金、和它們的組合。
適合用于本發(fā)明的聚烯烴的非限制性例子包括:聚乙烯(包括低密度(ldpe)、高密度(hdpe)、超高分子量(uhdpe)、線性低密度(lldpe)、極低密度等)、馬來酸酯化的聚丙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚己烯(polyhexalene)、聚辛烯、和它們的共聚物,烯烴嵌段共聚物例如乙烯/α烯烴共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯(eva)共聚物。在一些實施方式中,優(yōu)選高密度聚乙烯(hdpe)、和/或聚丙烯(pp)。這些聚烯烴可以從各種商業(yè)來源獲得。
合適的第二聚合物還包括橡膠,例如丁基橡膠和乙烯丙烯二烯單體(epdm)橡膠。橡膠可以是交聯(lián)的或非交聯(lián)的。
第二聚合物的混合物、摻混物或合金包括例如熱塑性硫化橡膠(tpv),其為聚烯烴例如聚丙烯的連續(xù)相和硫化橡膠例如交聯(lián)的epdm的非連續(xù)相的摻混物。
合適的第二聚合物還包括聚苯醚(ppe)。使用ppe可幫助改進熱塑性彈性體配混物的壓縮形變。ppe,有時也記作聚亞苯基氧化物,其種類的非限制性例子可包括聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亞苯基醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亞苯基醚)、聚(2-甲基-6-丙基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二丙基-1,4-亞苯基醚)、聚(2-乙基-6-丙基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二甲氧基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二(氯甲基)-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二(溴甲基)-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二苯基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二甲苯甲?;?1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亞苯基醚)、聚(2,6-二芐基-1,4-亞苯基醚)、聚(2,5-二甲基-1,4-亞苯基醚)及其組合。
任選的粘合劑
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物被覆蓋模制到熱塑性基板上,上述熱塑性彈性體配混物還包括至少一種粘合劑。
對于熱塑性基板是聚酰胺(尼龍)的實施方式,合適的粘合劑包括馬來酸酐功能化的聚合物,例如馬來酸酐化的聚烯烴和馬來酸酐功能化的苯乙烯類嵌段共聚物。例如,合適的馬來酸酐功能化的聚烯烴是gu等在美國專利第7842747號中記載的那些,通過引用將其納入本文。
可商業(yè)獲得的馬來酸酐功能化的聚烯烴的例子包括:以exxelor商標從??松梨诨瘜W公司(exxonmobilchemical)獲得的那些;以polybond商標從艾迪凡特公司(addivant)獲得的那些;以及以fusabond商標從杜邦公司(dupond)獲得的那些。
可商業(yè)獲得的馬來酸酐功能化的苯乙烯類嵌段共聚物的例子包括以kratonfg商標從科騰高性能聚合物公司(kratonperformancepolymersinc.)獲得的那些,例如fg1901和fg1924級別。
在熱塑性基板是聚烯烴例如聚丙烯的實施方式中,合適的粘合劑包括相容的聚烯烴,例如上述的作為第二聚合物的那些聚烯烴,包括聚丙烯??缮虡I(yè)獲得的例子包括以braskemh521商標從布拉斯科美國公司(braskemamericainc)獲得的聚丙烯。
在熱塑性基板是另一種熱塑性材料例如熱塑性聚氨酯(tpu)、聚碳酸酯(pc)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs)、和聚對苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(pbt/pc)的實施方式中,合適的粘合劑包括相容的聚合物,例如tpu或共聚酯彈性體(cope)或tpu/cope的摻混物??缮虡I(yè)獲得的例子包括以elastollan商標從巴斯夫公司獲得的tpu。
其他任選的添加劑
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包括常規(guī)的塑料添加劑,其量是足以使配混物獲得所需的加工性質或性能性質。添加劑的量不應造成添加劑的浪費或對配混物的加工性質或性能有害。熱塑性配混領域的技術人員無需過多的實驗,僅須參考一些文獻,例如來自“塑料設計庫”(plasticsdesignlibrary)(elsevier.com)的《塑料添加劑數(shù)據(jù)庫(plasticsadditivesdatabase)(2004)》,就能夠選擇許多不同類型的添加劑加入本發(fā)明的配混物中。
本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物中可包含的任選的添加劑的非限制性例子包括粘合促進劑;殺生物劑;抗霧化劑;抗靜電劑;起泡劑和發(fā)泡劑;粘合劑和粘合聚合物;固化劑或固化體系;分散劑;阻燃劑和煙霧抑制劑;抗沖改性劑;引發(fā)劑;潤滑劑;云母;顏料、著色劑和染料;加工助劑;脫模劑;硅烷類、鈦酸鹽/酯(titanate)和鋯酸鹽/酯(zirconate);滑爽劑和抗粘連劑;穩(wěn)定劑;硬脂酸鹽/酯(stearate);紫外光吸收劑;粘度調節(jié)劑;蠟;以及上述添加劑的任意組合。
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包括物理發(fā)泡劑,例如二氧化碳、氮、或空氣,和/或化學發(fā)泡劑,例如在分解時釋放氣體的有機或無機化合物,并且能被注?;驍D出至發(fā)泡的tpe材料中。
在一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物還包含固化體系,例如過氧化物固化體系。采用這樣的固化體系能有助于提高壓縮形變。
tpe配混物中的成分的范圍
下表1示出了本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物的成分的可接受的、所需的和優(yōu)選的范圍,該范圍是基于熱塑性彈性體配混物中所含的100重量份的苯乙烯類嵌段共聚物。
本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物可包含這些成分,基本上由這些成分組成,或由這些成分組成。任何所述范圍之間的數(shù)值也被視為一個范圍的端值,從而所有可能的組合被視為均在表1所示的可能范圍中,以作為本發(fā)明所用的配混物的實施方式。除非在本文中另外清楚地說明,任何揭示的數(shù)值意指確切的該揭示的數(shù)值、“約”該揭示的數(shù)值、或者同時表示確切的該揭示的數(shù)值和“約”該揭示的數(shù)值。
在一些實施方式中,相對于熱塑性彈性體配混物中所含的100重量份苯乙烯類嵌段共聚物,熱塑性彈性體配混物可包含至少約50重量份、或至少約70重量份,且少于約100重量份、或少于約80重量份的高軟化點增粘劑。在又一些實施方式中,由本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物可以達到所需的低壓縮形變和有用的阻尼性質,上述熱塑性彈性體配混物包含少于約40重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或在一些實施方式中,包含少于約35重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或在又一些實施方式中,包含少于約25重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或者在又一些實施方式中,包含少于約20重量%的苯乙烯類嵌段共聚物。
在又一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物包含相對于配混物總重量為少于30重量%的高軟化點增粘劑。在又一些實施方式中,熱塑性彈性體配混物可包含相對于配混物總重量為少于28重量%的高軟化點增粘劑。
加工
一旦選擇了合適的成分,本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物的制備并不復雜。本發(fā)明的配混物可以間歇或連續(xù)操作的方式制得。
以連續(xù)工藝進行的混合通常在擠出機中進行,該擠出機的溫度升高到足以使聚合物基體熔化的程度,且在進料喉處、或通過注射或下游側的支進料機添加所有的添加劑。擠出機速度范圍可為約200~約700轉/分鐘(rpm),優(yōu)選為約300~約500rpm。通常,將擠出機的輸出物制成粒狀,供后續(xù)擠出、模塑、熱成形、發(fā)泡、壓延和/或用其它方法加工成聚合物制品。
后續(xù)的擠出、模塑、熱成型、發(fā)泡、壓延和/或其它加工技術是熱塑性聚合物工程領域的技術人員所熟知的。不需要過多的實驗,僅僅需要參考諸如《擠出,權威加工指南和手冊》(extrusion,thedefinitiveprocessingguideandhandbook);《模塑部件收縮和翹曲手冊》(handbookofmoldedpartshrinkageandwarpage);《專業(yè)模塑技術》(specializedmoldingtechniques);《旋轉模塑技術》(rotationalmoldingtechnology)和《模具、工具和模頭修補焊接手冊》(handbookofmold,toolanddierepairwelding)(均由塑料設計資料庫出版(www.elsevier.com))之類的參考文獻,本領域技術人員就能使用本發(fā)明的配混物制得具有任何想得到的形狀和外觀的制品。
由tpe配混物制成的制品
在一些實施方式中,本發(fā)明涉及一種制品,其由本文中所述的熱塑性彈性體配混物制成。除了表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下有用的阻尼性質外,上述制品還具有低壓縮形變性質。
制品具有低壓縮形變是指,在一些實施方式中,制品的壓縮形變小于約50%;在又一些實施方式中,小于40%;在又一些實施方式中,小于30%。在每種情況下,壓縮形變都是根據(jù)astmd395在70℃、22小時的條件下測定的。
在由本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物制成的制品中,可以達到所需的低壓縮形變和有用的阻尼性質,上述熱塑性彈性體配混物包含少于約40重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或在一些實施方式中,包含少于約35重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或在又一些實施方式中,包含少于約25重量%的苯乙烯類嵌段共聚物,或者在又一些實施方式中,包含少于約20重量%的苯乙烯類嵌段共聚物。
在一些實施方式中,制品被制成密封墊、管道、墊圈、墊片(washer)、o型環(huán)等的形狀。在這些實施方式中,制品可以是任何合適的截面形狀中的任一種,例如基本上圓形、環(huán)形、橢圓形、環(huán)狀、盤狀、或多邊形(例如,具有約3至10條邊)。在一些這樣的實施方式中,制品具有基本上均勻的厚度。在又一些這樣的實施方式中,制品具有變化的厚度。
在又一些實施方式中,本發(fā)明涉及一種多組分制品,該多組分制品包含至少兩種由不同的材料形成的組分,其中上述材料中的一種是本文中所述的熱塑性彈性體配混物。例如,熱塑性彈性體配混物能覆蓋模制在基板上。在一些實施方式中,上述基板是熱塑性基板,例如聚酰胺(尼龍)、聚烯烴(例如聚丙烯)、或其它熱塑性材料,例如熱塑性聚氨酯(tpu)、聚碳酸酯(pc)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs)、或聚對苯二甲酸丁二醇酯/聚碳酸酯(pbt/pc)。根據(jù)本發(fā)明,覆蓋模制在熱塑性基板上的熱塑性彈性體配混物的90度剝離強度在一些實施方式中為大于約8磅/英寸,在又一些實施方式中,大于約10磅/英寸。
在又一些實施方式中,上述制品或上述多組分制品的一個組分可以由tpe配混物通過注射成型、擠出、熱成型、壓延、吹塑、和增材3d制造來成型。
本發(fā)明的制品可包含上述熱塑性彈性體配混物,基本上由上述熱塑性彈性體配混物組成,或由上述熱塑性彈性體配混物組成。
本發(fā)明的實用性
如上所述,本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物和由其制成的制品表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下的有用的阻尼性質(例如,振動和/或聲音阻尼),并且還表現(xiàn)出低壓縮形變性質。
已發(fā)現(xiàn),通過將高軟化點增粘劑添加到苯乙烯基嵌段共聚物中以得到熱塑性彈性體配混物,上述苯乙烯基嵌段共聚物的共聚物正切δ峰溫度能轉移到較高的溫度(即,配混物正切δ峰溫度)。有利的是,苯乙烯基嵌段共聚物的阻尼能力能增加以適合規(guī)定溫度、例如至少-10℃、或至少0℃、或室溫、或大于室溫的預期終端用途的應用。即使對于某些高分子量的苯乙烯類嵌段共聚物,也能實現(xiàn)這樣的阻尼能力的改進。這是因為,可以使用高分子量的苯乙烯類嵌段共聚物,還能實現(xiàn)低壓縮形變的性質。
因此,可以使用本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物來形成要求下述性質的組合的任何制品、或多組分制品的任何組分,上述性質是指低壓縮形變和用于在例如至少-10℃、或至少0℃、或室溫、或大于室溫的溫度下的應用的有用的阻尼能力。
由于其有用性和多功能性以及相關經濟上的有利性,本發(fā)明的熱塑性彈性體配混物具有可用于多種不同的工業(yè)領域中的各種應用的潛力,包括但不限于:汽車和運輸;房屋設施;工業(yè)設備;電子;聲學;通信;健康護理和醫(yī)學;國防;火器;安全保障;個人安全;和獲益于低壓縮形變及振動和/或聲音阻尼或隔離的組合的其它工業(yè)領域或應用。
在室溫或高于室溫下的有用的阻尼性質和低壓縮形變的組合使得本發(fā)明的制品在作為密封墊、管道、墊圈、墊片、或o型環(huán)等時特別有用。
實施例
制備了本發(fā)明的多種實施方式的熱塑性彈性體配混物的非限制性實施例。
顯示高軟化點增粘劑的效果的實施例
下表2a示出實施例1~8和比較例a的熱塑性彈性體配混物的成分的來源。
下表2b示出實施例1~4和比較例a的配方和某些性質。
下表2c示出實施例5~8的配方和某些性質。
具有低壓縮形變的tpe配混物的實施例
下表3a示出實施例9-14的熱塑性彈性體配混物的成分來源,這些熱塑性彈性體配混物對于需要低壓縮形變和良好的阻尼性能(例如,振動和/或聲音阻尼)的終端用途應用是有用的。
下表3b示出實施例9~14的配方和某些性質。
無需過多的實驗,本領域技術人員能利用本發(fā)明的書寫描述,包括實施例,來配制熱塑性彈性體配混物和制造由其得到的制品,它們都表現(xiàn)出在室溫或高于室溫下有用的阻尼性質,并且還表現(xiàn)出有用的低壓縮形變性質。
本發(fā)明的實施方式引用的所有文件是通過引用納入本文的相關部分,對任何文件的引用并不是承認其為本發(fā)明的現(xiàn)有技術。
雖然已經闡述和說明了本發(fā)明的具體實施方式,但是對本領域技術人員顯而易見的是,在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種其他的改變和改進。因此,所附權利要求意在涵蓋本發(fā)明范圍內的所有這些改變和改進。