本发明专利技术涉及纳米复合材料，包括：ａ．丁基橡胶离聚物，包括从至少一种异烯烃单体衍生的多个重复单元、由至少一种多烯烃单体衍生的至少３．５ｍｏｌ％的多个重复单元以及至少一种基于氮或磷的亲核体；ｂ．对丁基橡胶离聚物插层的高长径比填充剂。本发明专利技术还涉及制备该纳米复合材料的方法，包括：ａ．提供溴化的丁基橡胶聚合物；ｂ．加入改性剂；ｃ．加入高长径比填充剂；ｄ．将上述物质混合以形成未固化的纳米复合材料，其包括由该填充剂插层的丁基橡胶离聚物；ｅ．将纳米复合材料固化。本发明专利技术的纳米复合材料与使用常规溴化丁基橡胶以先有技术生产的纳米复合材料相比，展现了改进的不渗透性和拉伸特性。本发明专利技术的纳米复合材料用于例如轮胎内衬。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米复合材料和用于制备含有丁基橡胶离聚物的 纳米复合材料的方法，该丁基橡胶离聚物具有从一种多烯烃单体， -漆如异戊二烯，书于生的重复单元。更具体i也i兌，本专利技术涉及包含高 长径比填充物的丁基橡胶离聚物纳米复合材料。本专利技术 一个优选的 方面是，该纳米复合材料包含的离聚物是在该纳米复合材料的形成 过程中在原位产生。
技术介绍
聚(异丁烯-共-异戊二烯)，或IIR,是一种通常被称为丁基橡 月交的合成弹性体，,人1940年以来，它一直用异丁烯与少量的异戊 二烯(l-2 mol %)通过无失见则的阳离子共聚而制备。由于它的分子结 构，IIR具有优异的不透气性、高损耗模量、氧化稳定性以及长期 的疲劳耐受性。丁基橡胶指的是由一种异烯烃与 一种或多种、优选共轭的多烯 烃作为共聚单体的一种共聚物。商业丁基橡胶包含一种主要部分的 异烯烂和一种少量的，不多于2.5mol%的一种共專厄多烯烃。丁基 橡胶或丁基聚合物通常在一个浆态过程中制备，使用曱基氯化物作 为 一种载体以及一种弗里德尔-克拉夫茨催化剂作为该聚合？I发剂 的一部分。这个过一呈进一步描述于美国专利2,356,128中和 Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, volume A 23， 1993， p昭es 288-295。CA2，418,884和2,458,741描述了基于丁基的、过氧化物固化 的化合物的制备，这些化合物具有高的多烯烃含量。确切地说，CA 2,418,884描述了具有异戊二烯含量在3 mol %到8 mol %范围 的IIR的连续制备。这一高多烯烃丁基橡胶的卣化反应在该弹性体 内产生了 一个反应性烯丙基囟化物官能度。使用这些可获得的提高 的异戊二烯7jc平，原则上有可能产生BIIR类似、物，该类4以物含有 从3mo10/0到8 mol %范围内的晞丙基溴化物官能度。常规丁基 才象月交的卣4b方法4苗述于，侈'H口， Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Fifth, Completely Revised Edition, Volume A231 Editors Elvers, et al.)和/或 "Rubber Technology" (Third Edition) by Maurice Morton, Chapter 10 (Van Nostrand Reinhold Company 1987),特别 是pp. 297-300.烯丙基卣化物官能度的存在使得亲核的烷化反应能够发生。最 近已经表明，用处于固态的基于氮和/或磷的亲核体处理溴化丁基橡 胶(BIIR)导致生成了具备有趣的物理和化学特性的基于IIR的离 聚物。(见Parent, J. S.; Liskova, A.; Whitney, R. A; Resendes, R. Jowrwa/ 0/P0/戸er 5We"ce,Polymer Chemistry 43， 5671-5679, 2005; Parent, J . S.; Liskova， A.; Resendes, R.尸o/戸w 45, 8091-8096, 2004 ; Parent, J. S. ; Penciu, A. ; Guillen- Castellanos， S . A.; Liskova, A.; Whitney, R. A. M"crawo/ecM/es 37， 7477-7483, 2004 )。该离聚物官 能度是从该BIIR中的烯丙基卣化物位点产生的。在丁基橡胶中使 用一种更大量的多烯烃单体来生产该BIIR潜在地导致了在溴化反 应中更多的烯丙基卣化物位点并且因此导致了在亲核取代之后的 一个更大量的离聚物官能度。从BIIR中产生的具有一个高多烯烃 含量的离聚物的物理特性优于它们的那些非离子的和/或具有低多 烯烃含量的对应物。聚合物纳米复合材料是一个迅速扩大的，多学科的领域，它代 表了对常规填充聚合物和聚合物混合体的一种根本性的替代。聚合物纳米复合材料是通过将纳米级的无机填充剂掺入到 一种聚合物 基质中而形成的。用纯净的和/或有机改性的高长径比的层状填充剂 增强的杂化材料代表了得到最广泛研究的纳米复合材料类型。在这 些分散层和该聚合物基质之间的强的界面间相互作用导致了超过 常规复合材料的增强的机械和屏障特性。在聚合物纳米复合材料研 究的许多领域中，轮胎工业对高的长径比填充剂特别感兴趣。近来 的研究已经表明，将高长径比的填充剂加入到轮胎内衬配方产品中已经显示了不渗透性的高达40%的提高(见，例如，US 7,019,063 B2 )。将该长径比的填充剂最大化达到他们最高的可能性需要正确 的形态学，这使得该聚合物和该填充剂的选择均为至关重要。必须 完成在这些小片层间距(plateletgalleries)中的聚合物插层，小片的 脱层和剥落以及在橡胶基质中这些板的各向异性的对齐。为了至少 要完成插层和脱层，在该聚合基质和该填充剂的表面建立一个化学 连接是有利的。虽然可以推测离聚物的带电性能可能在建立所希望的化学连 接中可能是有用的，并不清楚在怎样的程度上这将会造成纳米复合 材料制品的改进的物理特性。虽然在以上先有技术中已经使用低多 烯烃的BIIR来产生当时已经掺入到纳米复合材料中的离聚物，这 些纳米复合材料是未固化的并且没有从高程度的离子化官能度中 获益，该高程度的离子化官能度是通过在该BIIR起始原料中具有 一个高的多烯烃含量来提供的。需要实验性的调查研究来确定固化 作用和离聚物含量对固化纳米复合材料制品的拉伸强度，固化反应 性和/或不;参透性的作用。
技术实现思路
才艮据本专利技术的 一 个方面，在此提供了 一种固化的纳米复合材料，包括 一种丁基橡胶离聚物，包含从至少一种异烯烃单体衍生 的多个重复单元，至少3.5 mol%的重复单元由至少一种多》希烃单 体和至少一种基于氮或A粦的亲核体衍生而得；以及， 一种与该丁基橡胶离聚物插层的高长径比填充剂。才艮据本专利技术的另一个方面，在此提供了一种方法，用于制备一 种聚合物纳米复合材料，该复合材料包括一种在原位生成的丁基橡 胶离聚物，该方法包括提供一种溴化的丁基橡胶聚合物，该聚合 物包4舌乂人至少一种异烯烃单体彩f生的多个重复单元，从至少 一种多 歸烃单体书f生的多个重复单元以及含量至少0.5 mol%的一种一希丙 基溴化物；向该溴化的丁基橡月交聚合物中加入一种改性剂，该改性 剂包括一种基于氮或磷的亲核体；加入一种高长径比填充剂；将该 溴化的丁基橡胶聚合物、该改性剂以及该填充剂混合以形成一种未 固化的纳米复合材料，该纳米复合材料包括与该填充剂插层的丁基 橡胶离聚物；并且将该纳米复合材料固化。才艮据本专利技术的再一个方面，在此提供了一种方法，用于制备包 括一种丁基橡胶离聚物的聚合物纳米复合材料，该方法包括提供 一种丁基橡胶离聚物，该离聚物包括从至少一种异烯烃单体衍生的 多个重复单元、由至少一种多烯烃单体书于生的至少3.5 mol%的多 个重复单元以及至少一种基于氮或石粦的亲冲亥体；加入一种高长径比 的填充剂；将该丁基橡胶离聚物和该填充剂混合以形成一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固化的聚合物纳米复合材料，包括： ａ．一种丁基橡胶离聚物，包括从至少一种异烯烃单体衍生的多个重复单元、由至少一种多烯烃单体衍生的至少３．５ｍｏｌ％的多个重复单元以及至少一种基于氮或磷的亲核体；以及， ｂ．对该丁基橡胶离聚物插层的一种高长径比填充剂。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁伊雷森德斯，达娜阿德金森，
申请(专利权)人：朗盛公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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