具有改进强度、弹性以及低渗透性的异丁烯基弹性体共混物制造技术

通过将部分相容的、半结晶聚合物与异丁烯弹性体共混，使异丁烯基弹性体在高温下获得了改进的胶料强度、胶料伸长率以及胶料松弛性能，同时伴随改进的老化性能和阻隔性能。在所得到的包含所述共混物的橡胶混炼胶中保持了改进的性能，并在轮胎和药用容器应用中特别有用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及异丁烯基聚合物(IBP)，特别是卤代异丁烯基聚合物，且更具体地说涉及改进胶料强度以及改进的不渗透性的溴代丁基橡胶及其制备方法。
技术介绍
异丁烯基聚合物曾经与大量组合物如天然橡胶进行共混，目的是为了提高其各种性能，如弹性、强度、不透气性等。已知天然橡胶(NR)在伸长时要结晶且已知天然橡胶具有很高的分子量级分，这两者均对其胶料性能有帮助。这种性能在用未硫化胶制备橡胶制品时是很重要的，特别是复合材料如轮胎来说，但在挤压产品如内胎和模塑制品如药用塞子方面，可能是重要的。因此当需要改进胶料性能时，将异丁烯基聚合物与天然橡胶共混。但是，异丁烯基聚合物的胶料强度性能对天然橡胶是起抵御作用的，特别是高温高达约50℃时。天然橡胶的填加大大地降低了IBP/NR共混物的阻隔性能，这种情况在要求对气体具有较低渗透性的应用中是不理想的，如轮胎和内胆应用中。在天然橡胶共混物中硫化胶的热稳定性也被降低。异丁烯基聚合物，特别是卤代异丁烯基聚合物，且更具体地说溴代丁基橡胶是大多数轮胎内衬里、耐热管、内胆以及其他已知商品如药用器皿的主要组分。本专利技术中采用的术语“丁基橡胶”倾向于指的是可硫化橡胶状共聚物，以重量计，该共混物中含约85％～约99.5％混合异烯烃，其中该混合异烯烃中含4-8个碳原子。这种共聚物及其制备方法是众所周知的。卤代丁基橡胶，特别是溴代丁基橡胶也是大家非常熟悉的。它可以按以下方法制得在有机溶剂中，溴存在下处理丁基橡胶溶液，并将该溶液与蒸汽接触，然后干燥所得含水稀胶浆来回收溴代丁基橡胶。溴代丁基橡胶相对于起始存在于聚合物中的每个碳-碳双键而言通常含有不足1个溴原子或者说通常含有约不足3重量％的溴。在125℃(ML 1+8)下测定就本专利技术所使用的卤代丁基橡胶的门尼粘度范围约20-约80，更优选约25-约55，以及最优选约30-约50。它是一种具有相对的耐化学性的橡胶状聚合物，能够被混炼和硫化制备合成橡胶，使该合成橡胶具有优良的不透气性，并可用在轮胎内衬里和内胎制造中。溴代丁基橡胶比丁基橡胶具有更大的反应活性度，因此它能够与其他不饱和聚合物共混并被共硫化，其中非反应性丁基阻碍硫化。然而，溴代丁基橡胶硫化胶，显示出良好的不透气性、热老化特性以及一般的耐化学性，发现它的主要用途之一是用作非内胎式轮胎内衬里。这种内衬里是有效橡胶薄片，通过与包含轮胎胎体的橡胶制品进行共硫化被粘合在轮胎胎体上。溴代丁基橡胶的热老化特性、不透气性以及共硫化性使其适于用作这种轮胎内衬里。卤代丁基橡胶的其他已知用途包括用作轮胎、耐热内胎以及球胆的白胎侧混炼胶。丁基和卤代丁基橡胶的缺点是其胶料强度不足。胶料强度是一个术语，用于表示在橡胶混炼胶被硫化或被固化之前它的的强度、内聚性以及尺寸稳定性。此外，本应用包括未硫化混炼胶的伸长特性作为胶料强度的一个评价。胶料强度的不足导致难以加工和成型以丁基橡胶为基础的橡胶混炼胶。例如，在制造轮胎内衬里中，不得不制备丁基橡胶混炼胶的非常薄的片材，涂布在生胎胎体上然后使其固化。如果丁基或卤代丁基橡胶混炼胶的胶料强度不足，除非很小心处理否则有撕裂薄片的危险。现有技术已经论述过前面所提到的某些缺陷。美国专利No.4,256,857公开了通过用相当少量的某种有机胺化合物处理溴代丁基橡胶来改进胶料强度。合适的胺化合物的实例包括N，N-二甲基己胺、N，N-二甲基十二烷胺、N，N-二甲基十八胺、N，N-二乙基癸胺和N，N-二甲基苄胺。已经发现这些胺化合物能维持胶料强度并保持优良的加工性能。然而其他胺化合物可以与溴代丁基橡胶反应提高橡胶混炼胶强度时，也引起橡胶混炼胶具有较差的加工性能，这一点是由于形成永久性交联的缘故。但是这种方法要求特高温度和必要时间条件，因此在工业应用中用于快速混炼是不经济的或不实用的。Morocskowski的美国专利No.5,162,409描述了适用于汽车轮胎胎面的橡胶组合物，其中组合物包含一种卤代异丁烯橡胶，该卤代丁基橡胶作为橡胶组合物中唯一的橡胶组分或作为橡胶混合物组分之一。优选的实施方案包含橡胶组分，其中该组分包含20-60重量％苯乙烯/丁二烯橡胶、20-60重量％丁二烯橡胶，以及10-30重量％的卤代橡胶；二氧化硅填料；以及有机硅烷交联剂。据公开，在优选的实施方案中，橡胶组合物包含相对于每100份橡胶而言10-30重量份数未处理的、沉淀二氧化硅，该二氧化硅与有效量的有机硅烷偶联剂一起使用，例如每100份橡胶中含1-8份的有机硅烷偶联剂。但是异丁烯橡胶或其共混物的胶料强度并没有得到较大的改进。现有技术没有提出过胶料强度性能的全面补充方法。本申请提供一种新型组合物，满足了目前对改进胶料强度的需要。专利技术概述根据本专利技术，一种实施方案涉及共混物，该共混物包含异丁烯基聚合物和半结晶聚合物(SCP)，其中该半结晶聚合物在对阻隔性或氧化热老化性能破坏较小的情况下还能改进胶料强度性能。半结晶聚合物通常与异丁烯基聚合物是部份相容的且晶体熔点低于混合和成型操作中采用的温度。另一个实施方案包含阻隔膜，该阻隔膜包含异丁烯基聚合物和半结晶聚合物，其中半结晶丙烯聚合物包含由DSC测定的熔点约25℃-约105℃和熔融热约9焦耳/克～约50焦耳/克。优选，在30℃下阻隔膜的透气性小于约3.5，更优选小于约2.2/。并且在约50℃、100％模量下胶料强度为约0.1～1兆帕。该阻隔膜还可以包括选自以下的一种或多种物质非结晶聚合物、增塑剂油、油、异丁烯基油、抗氧剂、稳定剂、填料、颜料和炭黑。根据本专利技术的另一个实施方案，共混物包含异丁烯基聚合物和半结晶丙烯聚合物，其中半结晶丙烯聚合物中丙烯含量至少约75重量％。根据本专利技术另外的实施方案，轮胎内衬里或内胎包含溴代丁基橡胶和半结晶聚合物，其中半结晶丙烯聚合物包含由DSC测定的熔点为约25℃-约105℃和熔融热约9焦耳/克-约50焦耳/克。专利技术详述在本专利技术广泛的实施方案中，共混物包含异丁烯基弹性体和半结晶聚合物，并具有改进的胶料强度、胶料伸长和胶料松弛性能。本专利技术另外实施方案中，共混物包含任意异丁烯基弹性体和半结晶聚合物，具有改进的老化性能和改进的阻隔性能。本专利技术的胶料强度的提高是在以下情况下实现的，即基本没有牺牲任何合乎需求的其他性能或异丁烯基弹性体可加工性能，且没有干扰通常与异丁烯基弹性体一起实施的后序硫化操作或所得硫化胶的应用性。发现一类优选的饱和(主链没有不饱和现象)、半结晶聚合物(SCP)可以被加入到异丁烯基聚合物中，以提高胶料强度性能，而大大减小对阻隔性能或氧化热老化性能的损害作用。这些聚合物通常是与异丁烯基聚合物是部分相容的且晶体熔点低于混合和成型操作中采用的温度。但是，在处理以及某些其他加工操作中，如外胎成型，就是在低于半结晶聚合物的晶体熔点的温度下完成的，胶料性能得到增强。优选的半结晶聚合物是一种热塑性共聚物，优选乙烯和丙烯的无规共聚物，由DSC分析得到该无规共聚物的熔点约25℃-约105℃，优选在约25℃-约90℃范围内，更优选在约35℃-约80℃范围内，和丙烯的平均重量含量至少约75％，且更优选至少约80％，且最优选至少约90％。本专利技术所使用的一种优选半结晶聚合物(SCP)被详细描述于1999年5月13日提交的共同未决的美国申请“第一聚合物组分(FPC)”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共混物，包含异丁烯基聚合物和半结晶丙烯聚合物，后者中丙烯含量至少约７５重量％，其中共混物是硫化的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HC王，I杜德瓦尼，S达塔，CR钱，
申请(专利权)人：埃克森化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]