多异氰酸酯改性异单烯烃-对烷基苯乙烯弹性体组合物制造技术

本发明专利技术涉及弹性体组合物和生产所述组合物的方法。本发明专利技术的组合物包括具有４至７个碳原子的异单烯烃和含与异氰酸酯反应的官能团的对烷基苯乙烯的弹性体共聚物，一种或多种多异氰酸酯化合物，和一种或多种含与异氰酸酯反应的官能团的共反应剂化合物的反应产品。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请基于临时申请USSN60/019556(申请日1996年6月11日)本专利
本专利技术涉及由异单烯烃和对甲基苯乙烯的弹性共聚物生产的弹性组合物和生产该组合物的方法。本专利技术的弹性组合物包括一种或多种含可与异氰酸酯反应的官能基团的弹性体、一种或多种多异氰酸酯化合物和一种或多种含可与异氰酸酯反应的官能基团的共反应物化合物的反应产品。本专利技术背景基于异氰酸酯的聚合物产品，特别是聚异氰酸酯、聚脲和聚酰胺通常用作涂料、粘合剂、弹性体、纤维和泡沫。这些聚合物产品被分为具有硬和软链段的多链段嵌段共聚物。硬链段通常为氨基甲酸酯、脲和/或酰胺基团的半结晶或无定形聚合异氰酸酯衍生物链段。这些硬链段被认为是多链段嵌段共聚物承受主要荷载的成分。软链段为对多链段嵌段共聚物提供抗冲击性的柔软聚合物物质。嵌段共聚物的最终形态呈现硬和软链段之间的微观相分离，因为软和硬链段是化学键合的，但在热力学上不相容。最常用的软链段前体、弹性体如聚醚和聚酯，在其主链中含有氧。含这些软链段的多链段嵌段共聚物容易氧化和/或水解并具有不良老化性能。疏水性物质，如羟基封端聚丁二烯被用于制备聚氨酯和聚脲。然而，由于这些疏水性弹性体的主链中存在双键，因此它们具有不良氧化性和耐热性。US5,162,445公开了用多种亲核试剂(包括二乙醇胺)官能化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物，在每个官能化的苯乙烯部分中形成两个羟基。二异氰酸酯已用于固化异丁烯与苯乙烯的共聚物，如EP-A2-0 325997和EP-A2-0 238 001中描述的。一些苯乙烯部分被羧酸衍生物接着被氨基醇改性，以有助于用异氰酸酯固化。EP-A2-0 325 997和EP-A2-0238 001公开了二异氰酸酯固化的具有分子量700至200,000的聚合物。然而这些文献都未公开将异氰酸酯与共反应剂并用以获得多链段共聚物。需要开发一种具有聚合型异氰酸酯衍生物链段如聚氨酯、聚脲或聚酰胺物质以及其它异氰酸酯衍生物的强度和荷载承受特性，同时具有衍生自弹性体的柔韧性和抗冲击性的多链段嵌段共聚物组合物。更需要的是弹性体耐氧化降解或老化并具有高的水解稳定性和耐热性。若弹性体能够与聚合型异氰酸酯衍生物链段高度化学键合，则也是合适的。本专利技术概述本专利技术涉及一种弹性体组合物，包括用聚合型异氰酸酯衍生物链段交联的具有4至7个碳原子的异单烯烃与对烷基苯乙烯的共聚物，涉及生产该组合物的方法。本专利技术的弹性体组合物通过一种或多种具有与异氰酸酯反应的官能团的弹性体、一种或多种多异氰酸酯化合物、和一种或多种不同于弹性体并具有与异氰酸酯反应，但优选具有少量或无与弹性体的官能团反应的共反应化合物反应形成。该弹性体组合物通过含与异氰酸酯反应的官能基团的官能化弹性体与多异氰酸酯和共反应化合物反应生产。多异氰酸酯化合物和共反应化合物反应形成聚合型异氰酸酯衍生的硬链段。多异氰酸酯化合物还与官能化弹性体的官能团反应，使硬链段与弹性体之间形成化学链。这些化学链导致硬链段接枝到弹性体上和/或弹性体交联。本专利技术详细描述制备本专利技术组合物的起始物质包括官能化的弹性体、多异氰酸酯化合物和共反应化合物。除了这些主要组分外，该组合物还非必要地含有催化剂及橡胶配料领域中通常使用的各种添加剂和填料。官能化的弹性体在一个实施方案中，官能化弹性体通过用含与异氰酸酯反应的官能团的亲核化合物亲核取代卤化弹性体的卤素制备。优选的亲核化合物是那些在通过卤素亲核取代与卤化弹性体连接后仅保持与异氰酸酯反应的一个基团的化合物。优选的卤化弹性体是C4至C7异单烯烃与对烷基苯乙烯(I-PAS)共聚物的含卤素共聚物。对于弹性体共聚物产品，对烷基苯乙烯部分可为共聚物的约0.5wt％至约50wt％，优选约1至25wt％，更优选约2至约20wt％。共聚物的卤素含量可为约0至约10wt％，优选约0.1至约7.5wt％，更优选约0.2至约5wt％，进一步更优选约0.5至约2wt％。卤素优选为溴、氯或其混合物，更优选溴。特别优选的共聚物包括约5至约10wt％的对烷基苯乙烯，和约1至约2wt％的卤素，如溴。优选的异单烯烃为异丁烯。优选的对烷基苯乙烯为对甲基苯乙烯。优选的I-PAS共聚物具有的数均分子量(Mn)至少约25,000，优选至少约30,000，更优选至少约60,000，进一步更优选至少约80,000。该共聚物具有的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比，即Mw/Mn低于约6，优选低于约4，更优选低于约2.5，最优选低于约2。通过聚合这些特殊的单体获得的溴化I-PAS共聚物生产具有基本上均匀组成分布的共聚物。这些I-PAS共聚物(通过凝胶渗透色谱(GPC)测定)具有窄分子量分布和基本上均匀的组成分布，或在整个分子量分布范围内的均匀组成分布。至少约95wt％的I-PAS共聚物产品具有约10wt％，优选约7wt％的对烷基苯乙烯含量(按总组合物中的平均对烷基苯乙烯含量计)，且优选至少约97wt％的共聚物产品具有的平均对烷基苯乙烯含量为约10wt％，更优选约7wt％(按总组合物中的平均对烷基苯乙烯含量计)。这些I-PAS共聚物基本上为无规共聚物，这样在任何特定的聚合物链中，对烷基苯乙烯和异烯烃单元在整个链中基本上为无规分布的。用于实施本专利技术的含卤素共聚物具有基本上均匀的组成分布，并包括如下通式表示的对烷基苯乙烯部分 其中R和R＇独立地选自氢和烷基，所述烷基优选具有1至5个碳原子，X为卤素，优选选自溴、氯和其混合物，更优选溴。C4至C7异单烯烃与对烷基苯乙烯的这些含卤素共聚物的详细描述和对制备这些共聚物的方法的描述公开于US5,162,445中，这里按照US专利的惯例作为参考全部引入。用于本专利技术的共聚物在其所有选取的份额上基本上包括相同比例的异烯烃和对烷基苯乙烯组分。卤代对烷基苯乙烯单体的这种无规分布导致聚合型异氰酸酯衍生物链段的键合点同时沿每一I-PAS共聚物主链和在整个最终组成中的无规分布。该主链主要由具有4至7个碳原子的异烯烃和无规分布的对烷基苯乙烯基组成。该聚合物主链完全是饱和的且是高度疏水的。由于这些特性，基于该I-PAS共聚物和聚合型异氰酸酯衍生物链段的化学键合的混合物的组合物与现有技术相比具有改进的氧化、热和水解稳定性。说明书和后面的权利要求中与异氰酸酯衍生物链段一起使用的“聚合型”是指类似于聚合物或具有类似聚合物的重复单元。聚合型拟包括两个或多个重复单元的任何链段。例如，在术语“聚合型异氰酸酯衍生物链段”范围内包括二氨基甲酸酯部分。说明书和所附权利要求中的“多异氰酸酯”定义为含两个或多个异氰酸酯基团的异氰酸酯化合物。由于主链的聚异丁烯部分的独特微结构，本专利技术产品的弹性体组合物具有良好的减震性和低气体渗透性。此外，沿聚合物主链加入的所需官能团有助于克服与遥爪末端基团官能化的非定量特性相关的问题。本专利技术中使用的I-PAS共聚物有助于沿聚合物主链引入任何数量的官能基团。为确保共聚物与聚合型异氰酸酯衍生物链段如聚氨酯、聚脲、聚酰胺或其混合物的化学键合，每个主链具有两个或多个官能团是优选的。在弹性体氢化后，接着用含与异氰酸酯反应的官能基团的亲核试剂亲核取代卤素，这是生产用于本专利技术的官能弹性体的优选的方法。应注意生产具有饱和主链和含与异氰酸酯反应的侧链官能基团的弹性体的任何方法都在本专利技术范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包括以下物质的反应产物：ａ）具有４至７个碳原子的异单烯烃与对烷基苯乙烯的弹性共聚物，所述弹性体共聚物含与异氰酸酯反应的官能侧基，ｂ）多异氰酸酯，和ｃ）含与异氰酸酯反应的官能团的共反应剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AC加德卡里，GM万哈伦，
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]