弹性体复合物、共混物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及弹性体复合物、共混物及其制备方法，其中，弹性体复合物与未经填充或低填充弹性体的共混物降低了滞后性而不使强化受损。此外，可通过调整配混方法来降低滞后性。

Elastomer composition, blends and process for their preparation

The present invention relates to elastomeric compositions, blends, and methods of making them, in which elastomer composites and blends without padding or low filling elastomers reduce hysteresis without reinforcing damage. In addition, hysteresis can be reduced by adjusting the blending method.

【技术实现步骤摘要】
弹性体复合物、共混物及其制备方法本申请是中国专利技术专利申请(专利技术名称：弹性体复合物、共混物及其制备方法，申请日：2014年5月19日；申请号：201480035331.7)的分案申请。本申请要求2013年5月20日提交的US61/825203的优先权，其全部内容在此引入作为参考。
技术介绍
许多具有商业重要性的产品由弹性体组合物形成，其中粒状填料分散在各种合成弹性体、天然橡胶或弹性体共混物的任一者中。例如，炭黑(在本文中缩写为CB)广泛用作天然橡胶及其它弹性体中的增强剂。通常制造母料，即填料、弹性体以及各种任选的添加剂(如增量油)的预混合物，然后在一些情况下在后续混合步骤中使这样的母料与其它弹性体共混。炭黑母料用不同等级的可商购炭黑制备，所述不同等级的可商购炭黑在每单位重量的表面积以及结构两者上变化，其描述了通过初级炭黑颗粒彼此熔合形成的炭黑聚集体的尺寸和复杂性。许多具有商业重要性的产品由炭黑粒状填料分散在天然橡胶中的这样的弹性体组合物形成。这样的产品包括例如车辆轮胎，其中不同的弹性体组合物可用于胎面部分、侧壁、胎线表层(wireskim)和胎体(carcass)。其它产品包括例如发动机支架衬套、传送带、风挡刮水器等。炭黑在天然橡胶配混物中的良好分散已经一段时间被认为是用于实现良好的品质以及一致的产品性能的最重要目标之一，而且已经投入相当大的努力以开发用于评估在橡胶中的分散品质的程序。混合操作对于混合效率及宏观分散(粗粒分散体，macro-dispersion)具有直接影响。通常，通过更久的混合以及通过更强烈的混合，在干式混合母料中实现更好的炭黑宏观分散。但不幸地，通过更久、更强烈的混合实现更好的宏观分散使炭黑分散在其中的弹性体降解。在对机械/热降解高度敏感的天然橡胶的情况下，这尤其是成问题的。采用已知混合技术和装置(例如密炼机)的更久且更强烈的混合降低天然橡胶母料组合物的分子量。因此，炭黑在天然橡胶中的改善的宏观分散已知以相应的通常不期望的橡胶分子量降低来实现。除了干式混合技术外，向搅拌的凝聚(coagulation)罐中连续供给胶乳及炭黑浆料是已知的。经常以合成弹性体例如丁苯橡胶(SBR)使用这样的“湿法”技术。凝聚罐包含凝聚剂例如盐或典型地具有约2.5-4的pH的酸水溶液。使胶乳及炭黑浆料在凝聚罐中混合并凝聚成称作湿团粒的小珠(典型地为几毫米直径)。使团粒与酸流出物分离，典型地借助于振荡振动筛等。然后，将团粒倾倒在第二搅拌罐中，其中对团粒进行洗涤以达到中性或接近中性的pH。此后，使团粒经历额外的振荡筛以及干燥步骤等。对于天然和合成弹性体的凝聚，已经例如在Hagopian的共同拥有的美国专利No.4,029,633中以及在Heller的美国专利No.3,048,559中提出了对该方法的改变。在例如美国专利No.6,841,606、PCT公开WO2006/068078和PCT公开WO2006/080852中描述了其它的湿母料方法。如本文中所用的，“湿式混合”或“湿母料”技术是指其中将弹性体胶乳与粒状填料浆料流体组合以产生弹性体复合物的技术。所得的弹性体复合物称为湿式混合复合物或湿母料。与此相反，通过其中使干燥粒状填料与橡胶组合的干式混合方法来制备干式混合复合物。由共同拥有的美国专利No.6,048,923和6,929,783公开了替代的混合方法，所述美国专利公开了这样的湿母料工艺，在所述湿母料工艺中，在弹性体胶乳不使用添加凝聚剂时发生凝聚的条件下使炭黑浆料和弹性体胶乳的单独的物流组合。使母料脱水至约15％～25％的含水量且然后通过连续配混机及任选的开炼机。在美国专利公开No.US20110021664中描述了使湿母料脱水并干燥以最优化所得弹性体复合物的微分散的其它方法。经填充的弹性体复合物的期望的性质包括高的耐磨性、高的耐久性、和低的滞后性。弹性体复合物通过例如较高的填料加载量而提高的强化能够改善耐久性和磨损性能。遗憾地，采用填料加载量还提高了滞后性。高的滞后性降低了汽车里程且在隔振应用中对弹性体性能有害。低的滞后性还与低的热累积有关。可采用干母料的塑炼(例如，在其通过干式混合工艺或者通过湿母料工艺、随后通过干燥而产生后)以降低门尼粘度并改善可加工性，同时结合入添加剂(例如油、抗氧化剂和氧化锌)。还可加入硫化剂，或者，硫化剂可在第二塑炼步骤中加入。然而，混合可能需要在较低的温度(例如，低于125℃)下进行以防止过早的固化或焦烧。此外，过度混合可能对粘弹性质有害并且可能增大在储存期间的絮凝，这可增大储存硬化并进一步使橡胶性能劣化(Wang等,KGKKautschukGummiKunststoffe,第7-8卷,2002,第388-396页)。因此，期望具有用于使硫化剂与通过湿母料方法产生的弹性体复合物组合的不损害所得硫化物的机械性质的方法。对于一些应用，期望采用弹性体的共混物以使母料和/或母料的硫化橡胶产物的机械性质最优化。共混物可通过如下产生：弹性体胶乳混合物的共凝聚(参见，例如，美国专利No.4,271,213)；或者，从弹性体胶乳与包含第二聚合物的溶液的混合物收取聚合物共混物(参见，例如，美国专利No.5,753,742)。可选择地，弹性体的共混物可通过使两种弹性体干式混合在一起而产生。使干式混合弹性体复合物与额外的弹性体共混以降低滞后性是已知的。然而，由此获得的典型的降低典型地为相对于原始的纯材料小于10％。因此，另外期望产生具有甚至更低的滞后性但不显著地降低耐久性和/或磨损性能的弹性体复合物。Mabry等的美国专利No.7,105,595B2描述了通过湿式/干式混合方法和设备制备的弹性体复合物共混物，所述美国专利在此全文引入作为参考。例如，在湿式混合步骤中，弹性体复合物通过US6048923中所述的湿母料方法制备。然后，在干式混合步骤中(例如，在配混期间)，将在具有或不具有中间加工步骤的情况下通过这样的湿式混合步骤产生的凝聚物与额外的弹性体混合以形成弹性体复合物共混物。与凝聚物组合的所述额外的弹性体可与湿式混合步骤中所用的弹性体相同或不同。然而，通过湿母料技术产生的弹性体复合物的额外的干式混合向材料性质中引入了原来通过避免弹性体干式混合而得以防止的所有风险。尽管如此，以额外的弹性体稀释弹性体复合物向制造者呈现出经济和材料益处。通过制备更高加载量的弹性体复合物(即，具有更大量的填料)，可共混额外的弹性体并同时保持所需的填料加载量水平。此外，当第二弹性体材料不具有与弹性体复合物中相同的组成时，可探究(exploit)两种弹性体的材料性质的优点。最后，甚至当第二弹性体材料具有与弹性体复合物相同的组成时，可探究经填充的弹性体与未经填充的弹性体之间的性质差异。因此，期望制备通过湿母料方法制备的弹性体复合物的共混物，其可呈现出以上优势且不会因在共混工艺期间的额外的塑炼而损失它们的有利的机械性质。
技术实现思路
已经发现，可通过如下制备具有优异品质的弹性体复合物材料：使用第二或额外的弹性体材料“稀释”通过适宜的湿母料技术制备且具有一定填料含量(例如，至少60phr(份/100重量份橡胶)的加载量水平)的纯弹性体复合物，从而产生填料含量比弹性体复合物低至少10phr的弹性体复合物共混物。预期通过使用STS本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合有固化剂料包并呈现出M300/M100比率为α的弹性体复合物共混物的硫化物，所述弹性体复合物共混物包含湿式混合弹性体复合物与包含天然橡胶的第二橡胶的混合物，所述湿式混合弹性体复合物包含量为X phr的碳质聚集粒状填料，X为至少60，其中所述硫化物具有Y phr的填料加载量，Y比X低至少10phr，在无第二橡胶的情况下产生但具有与所述弹性体复合物共混物的硫化物相同组成的经硫化的湿式混合弹性体复合物的M300/M100比率小于或等于α。

【技术特征摘要】
2013.05.20 US 61/825,2031.混合有固化剂料包并呈现出M300/M100比率为α的弹性体复合物共混物的硫化物，所述弹性体复合物共混物包含湿式混合弹性体复合物与包含天然橡胶的第二橡胶的混合物，所述湿式混合弹性体复合物包含量为Xphr的碳质聚集粒状填料，X为至少60，其中所述硫化物具有Yphr的填料加载量，Y比X低至少10phr，在无第二橡胶的情况下产生但具有与所述弹性体复合物共混物的硫化物相同组成的经硫化的湿式混合弹性体复合物的M300/M100比率小于或等于α。2.权利要求1的弹性体复合物共混物的硫化物，其tanδ60小于或等于在无第二橡胶的情况下产生的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：GD阿德勒，A普拉卡什，RE迪金森，VR蒂鲁马拉，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US