聚合物組合物及其模制品的制作方法
【專利說明】聚合物組合物及其模制品
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚合物組合物，包含由乙烯單體單元和α-烯烴單體單元構(gòu)成的 共聚物，及填料。本發(fā)明還涉及由該組合物通過硫化形成的硫化橡膠和由全部或部分上述 硫化橡膠構(gòu)成的模制品。
[0002] 一種包含乙烯和α -烯烴單體單元的共聚物（EPM)和乙烯，α -烯烴和非共軛二烯 的單體單元共聚物（EPDM)的聚合物組合物通常與填料和添加劑（例如增塑劑，增強填料， 顏料）及硫化系統(tǒng)混合，以形成聚合物組合物。這樣的組合物通常用于生產(chǎn)模制品，在該生 產(chǎn)過程中，聚合物組合物是由EP(D)M的硫化轉(zhuǎn)化為最終硫化的EP (D)M橡膠。由全部或部 分硫化的EP(D)M橡膠構(gòu)成的模制品的典型例子是密封型材，其用于汽車和建筑物的窗戶， 屋頂膜和輸送帶，輪胎等。
[0003] EP (D)M還特別適合用于制造小汽車或其它車輛的柔性車身部件，諸如柔性空氣導(dǎo) 向裝置。US7, 055, 891Β2中描述了一種柔性空氣導(dǎo)向裝置。所述空氣引導(dǎo)裝置包括擾流唇 (spoiler lip)和一個操作元件。擾流唇附著在保險杠的底部，并可以通過操作元件移進(jìn) (move-in)或移出（move-out)。在移進(jìn)式非工作位置，擾流唇和保險杠之間的彈性連接件 支持空氣引導(dǎo)裝置。操作元件可以以一種可充氣腔室的形式設(shè)置在擾流唇的后面。當(dāng)可充 氣腔室被充氣時，擾流唇向前移動，從移進(jìn)位置變成移出位置。當(dāng)可充氣腔室被放氣時，擾 流唇向后移動，從移出位置變成移進(jìn)位置。一個沿著車輛寬度方向延伸并設(shè)置在擾流唇的 自由端的塑料桿或類似物可被設(shè)置以提供側(cè)向引導(dǎo)。
[0004] 空氣導(dǎo)向裝置的擾流唇的移出和移入的動作引起其相對保險桿連接部的撓曲。盡 管硫化的EP (D)M橡膠具有良好的耐臭氧，耐熱和抗氧化和良好的機械性能，但被證明當(dāng)其 以循環(huán)方式以小半徑多次彎曲時，EP(D)M橡膠會產(chǎn)生一些問題。提供更好的撓曲性能，特 別是在低溫下，這將是讓人期待的。目前已經(jīng)提出混合不同的彈性體聚合物，以獲得改進(jìn)的 性能。然而，混合往往是以犧牲某些性質(zhì)為代價的，例如對于EP (D)M，其良好的耐候性可能 會受到損害。
[0005] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種聚合物組合物，其既具有良好的耐候性，并且在 低溫下具有較好的彎曲行為。
[0006] 這一或其他目的通過一種聚合物組合物被實現(xiàn)，該聚合物組合物包含：60~99質(zhì) 量份的第一共聚物，所述第一共聚物由乙烯單體單元和α -烯烴單體單元構(gòu)成，其中，所述 乙烯單體單元的含量范圍為45~56重量％ ;1~20質(zhì)量份的第二共聚物，所述第二共聚 物由乙烯單體單元和α -烯烴單體單元構(gòu)成；及〇~20質(zhì)量份的天然橡膠。第一共聚物中 的相對較低的乙烯單體單元含量，優(yōu)選與給定的相對量的天然橡膠的配合，導(dǎo)致組合物不 僅表現(xiàn)出在低溫下的良好的彎曲行為，而且提供了一個良好的耐候性和機械性能。這是令 人驚奇的，因為在乙烯和α-烯烴的單體單元的共聚物中相對低的乙烯含量通常被認(rèn)為會 降低機械性能，特別是抗拉強度。一個更為優(yōu)選的聚合物組合物包含第一和/或第二共聚 物，其中乙烯單體單元的含量范圍為48~54重量％。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，上述聚合物組合物的另一個優(yōu)點是，獲得了一種低滯后 (hysteresis)的硫化橡膠，其具有良好的抗循環(huán)載荷的能力，特別是在低溫下。本發(fā)明的聚 合物組合物可有利地用于低溫下，即溫度低于〇°C度，優(yōu)選低于-KTC度，更優(yōu)選低于-20°c 度。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一共聚物與第二共聚物不同。根據(jù)本發(fā)明另一個實 施例，提供了一種聚合物組合物，其中，乙烯單體單元在第二共聚物中的含量范圍相對較 低，即為45~56重量％。在一個優(yōu)選的實施例中，提供了一種聚合物組合物，其中所述第 一共聚物和所述第二共聚物是相同的。因此，這樣的組合物包括：80~100重量份的乙烯 和α -烯烴的單體單元的共聚物，其中乙烯單體單元的含量范圍為45~56重量％，及0~ 20重量份的天然橡膠。
[0009] 在一個優(yōu)選的實施例中，組合物包括60~98質(zhì)量份的所述第一共聚物，所述第 一共聚物由乙烯單體單元和α -烯烴單體單元構(gòu)成，其中所述乙烯單體單元的含量范圍為 45~56重量％ ;1~20質(zhì)量份的所述第二共聚物；及1~20質(zhì)量份的天然橡膠。
[0010] 在另一個實施例中，所述聚合物組合物包括80~95質(zhì)量份的所述第一共聚物； 2. 5~10質(zhì)量份的所述第二共聚物；及2. 5~10質(zhì)量份的天然橡膠，或，在一個實施例中， 第二共聚物和所述第一共聚物是相同的，所述聚合物組合物包括90~97. 5質(zhì)量份的由乙 烯單體單元和α -烯烴單體單元構(gòu)成的共聚物，其中所述乙烯單體單元的含量范圍為45~ 56重量％ ;及2. 5~10質(zhì)量份的天然橡膠。
[0011] 盡管根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物組合物已經(jīng)得到了良好的耐候性及改進(jìn)的彎曲特 性，當(dāng)提供一實施例的聚合物組合物，其進(jìn)一步包含非共軛二烯時，更進(jìn)一步的性能能夠達(dá) 到。
[0012] 盡管非共軛二烯單體單元在第一和/或第二共聚物中的含量在0~15重量％之 間變化，非共軛二烯單體單元的含量在〇~12重量％之間是優(yōu)選的，且在5~10重量％之 間是特別優(yōu)選的。
[0013] 在本發(fā)明的共聚物使用的α -烯烴可包括例如具有3~10個碳原子的α -烯烴。 適合的α-烯烴的例子是丙烯，丁烯，己烯，辛烯等。優(yōu)選地，所述α-烯烴單體包括丙烯。
[0014] 非共軛二烯單體單元可以選自本領(lǐng)域中已知的化合物?？杀粦?yīng)用在共聚物的實 施例的非共軛二烯的非限制性例子可以是：亞乙烯基降冰片烯，亞乙基降冰片烯，二環(huán)戊二 烯和1. 4己二烯，或其共混物，但二環(huán)戊二烯，特別是亞乙基降冰片烯是優(yōu)選的二烯單體單 J Li 〇
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物中使用的共聚物可以通過本領(lǐng)域已知的任何方法來 制備，例如通過聚合（polymerisation)，并采用輔助齊格勒-納塔（Ziegler-Natta)催化劑 或金屬茂催化劑作為輔助。
[0016] 一種非常理想的聚合物組合物包含90~97. 5質(zhì)量份的共聚物，該共聚物由乙烯 單體單元，α -烯烴單體單元，和亞乙基降冰片烯單體單元構(gòu)成，其中乙烯單體單元的含量 范圍為48至54重量％，亞乙基降冰片烯單體單元的含量范圍為3-10重量％;還包含2. 5~ 10質(zhì)量份的天然橡膠。
[0017] 本發(fā)明的聚合物組合物可進(jìn)一步包含填料。合適的填料包括碳黑，粘土，硅石，滑 石，白堊和顏料，添加劑，如硫化劑，促進(jìn)劑，加工助劑，如脂肪酸酯，醇和油，以及類似物。
[0018] 在本發(fā)明的一個實施例的聚合物組合物中，每100重量份的共聚物和天然橡膠則 對應(yīng)添加40~100重量份的填料。在另一個本發(fā)明的聚合物組合物的實施方案中，所述填 料包括炭黑，由此所述聚合物組合物優(yōu)選包含40~100重量份的炭黑，更優(yōu)選為50~90 重量份的碳黑，和最優(yōu)選為60~80重量份的炭黑。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物可以通過本領(lǐng)域中已知的任何方式來制備?；旌暇酆?物，填料和其它添加劑的任何已知的方法是在原則上適用于這個目的。因此，使用密煉機 (internal mixer)或班伯里混合機（Banbury mixer),單或雙螺桿擠出機裝置，槳葉捏合 機，Buss共捏合機（Buss Co-kneader)，雙棍開煉機（two-roll mill)等來混合共聚物，添 加劑和/或其它彈性體聚合物（如果需要），這是可能的。合適的混合溫度基本上都是由所 述聚合物組合物的組分的流變性質(zhì)決定的。
[0020] 本發(fā)明還涉及由根據(jù)本發(fā)明的所述聚合物組合物的硫化形成的硫化橡膠。雖然不 是必要的，本發(fā)明的所述聚合物組合物還可以包含另一個除第一、第二共聚物及天然橡膠 之外的彈性體聚合物。彈性體聚合物的合適的例子可以從公知的橡膠聚合物，優(yōu)選不飽和 橡膠聚合物來選擇。