使用异丁烯基嵌段共聚物的聚合物共混物的相容制造技术

使用包括嵌段－接枝共聚物的相容剂制备异丁烯聚合物和不饱和二烯烃聚合物的相容的共混物，该嵌段－接枝共聚物包括聚异丁烯链段和Ｃ＃－［４］－Ｃ＃－［６］烷基取代的苯乙烯聚合物链段，如聚（叔丁基苯乙烯）链段。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括高和低不饱和弹性体的相容的共混物。背景主要由于它们的特殊性能，如优异耐臭氧降解和随后裂化的性能、改进的耐化学浸蚀、改进的温度稳定性和独特的动态响应，基于低或无烯属不饱和弹性体与更高不饱和弹性体的共混物的硫化橡胶在橡胶工业中是令人感兴趣的。这些共混物使得在单个弹性体之间产生协同作用，得到不可能在单个弹性体中达到的复合共混物性能结合。但这些所需性能仅在如下情况下出现在共混物中产生和保持相尺寸小于5微米，一般1微米或更小的弹性体紧密均匀共混物，且达到了令人满意的界面粘合水平。令人遗憾地，一般已知由于混合的有利熵太小而不能克服混合的不利熵，使混合不利，除非存在特定的、有利相互作用，大多数聚合物彼此并不相容。由常规技术生产的共混物非常不均匀及相的直径尺寸为许多微米。当单个聚合物的溶解度参数显著不同时，单个聚合物的此非常不相容性与随之而来的对生产和保持所需均匀的、微细相尺寸的无能为力是特别显然的。这是当将低不饱和弹性体与更高不饱和弹性体共混时的情况。采用饱和-不饱和弹性体混合物的另一个问题在于，即使高剪切混合产生紧密分散体，其后混合物相分离成共混物，该共混物是非常不均匀的及单个相的直径尺寸为许多微米。这些非常不均匀的共混物一般具有非常差的性能结合，通常比单个聚合物更差，而不是显示来自相尺寸小于5微米，一般1微米或更小的紧密均匀共混物的所需性能结合。对于不相容聚合物相容性的一种方案是在嵌段共聚物中共混，该嵌段共聚物包含衍生自与共混物聚合物相容的单体的一个链段和衍生自与另一种共混物聚合物相容的单体的另一个链段。例如，EP691378A公开了包括聚碳酸酯树脂和聚异丁烯的聚合物共混物，该共混物通过在共混物组合物中包括少量聚碳酸酯-聚异丁烯嵌段共聚物而相容。此外，U.S.专利No.5,741,859公开了聚异丁烯和聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物且建议它们用作相容剂的用途。包含聚异丁烯和聚(对氯苯乙烯)的二、三和星形嵌段共聚物由Kennedy等人在Polym.Mater.Sci.Eng.，63，371-375页，1990中公开为相容剂。包括异丁烯聚合物和更高不饱和弹性体如聚丁二烯或聚异戊二烯的混合物的聚合物共混物如上所述是潜在耐臭氧的、耐化学品的、气密的、和温度稳定的。但异丁烯聚合物如聚异丁烯、异丁烯与异戊二烯的共聚物(丁基橡胶)、异丁烯与对烷基苯乙烯的共聚物、和它们的卤化变体不与更高不饱和弹性体如基于共轭二烯烃单体的聚合物相容。在特定、强化学相互作用不存在下，这些不同的聚合物具有正混合自由能且因此是热力学不相容的，这是由于混合热通常是正的和在混合这些不同聚合物分子时获得的熵较小。结果是高界面张力和在两个共混物相之间的差粘合和由于缺乏高度结构形态的弱共混物机械性能。本专利技术涉及通过引入嵌段共聚物的高和低不饱和弹性体的改进共混物。概述本专利技术提供一种相容的聚合物共混物，包括a)选自如下的异丁烯聚合物聚异丁烯、含有至多10wt％异戊二烯的异丁烯无规共聚物、含有至多10wt％异戊二烯的卤化异丁烯无规共聚物、含有至多20wt％对烷基苯乙烯的异丁烯无规共聚物、含有至多20wt％对烷基苯乙烯的卤化异丁烯无规共聚物和它们的混合物；b)至少一种烯属不饱和二烯烃聚合物；和c)用于组分(a)和(b)的相容剂，该相容剂包括至少一个重复聚异丁烯链段和至少一个包括C4-C6烷基环取代的苯乙烯和环取代的α甲基苯乙烯的重复链段的嵌段接枝共聚物。一些相容剂包括聚异丁烯和对叔丁基苯乙烯(tbS)的二、三或星形嵌段共聚物。本专利技术也提供基于这些共混物的共硫化弹性体组合物。详细描述根据本专利技术使用的相容剂共聚物是包含至少一个衍生自C4-C6烷基取代的苯乙烯或α甲基苯乙烯的聚合物链段和至少一个衍生自异丁烯的聚合物链段的嵌段共聚物。这些材料可包括S-iB-S或iB-S-iB三嵌段共聚物、S-iB二嵌段共聚物、(S-iB)n多嵌段共聚物、聚S和聚iB主链的接枝共聚物、或包含聚S和聚iB链段的星形支化聚合物，其中iB是异丁烯和S是C4-C6烷基取代的苯乙烯或α甲基苯乙烯。对于本专利技术的目的，所有这些材料称为嵌段-接枝共聚物。嵌段接枝共聚物的苯乙烯类部分包括一种或苯乙烯或α甲基苯乙烯的混合物，该苯乙烯或α甲基苯乙烯在邻位、间位、或对位由线性或支化C4-C6烷基取代。一些实施方案将苯乙烯类单体选择为对叔丁基苯乙烯。一些本专利技术的嵌段共聚物的GPC数均分子量为10,000-500,000，其它50,000-200,000。在一些实施方案中，苯乙烯类单体链段包括至少10wt％共聚物且聚合物的剩余部分包括异丁烯链段。一些实施方案选择嵌段-接枝共聚物为包含10-50wt％苯乙烯类嵌段共聚物链段的S-iB-S或iB-S-iB三嵌段共聚物。其它实施方案选择类似地具有10-30wt％苯乙烯类嵌段共聚物链段的共聚物。这些嵌段-接枝共聚物在本领域是公知的且可以由活性、碳阳离子序列聚合使用催化剂制备，该催化剂包括卤化叔烷基、卤化叔芳烷基、或卤化聚合引发剂和含甲基铝或甲基硼化合物的共引发剂。聚合在本领域已知的合适溶剂如无水二氯甲烷、己烷、或混合溶剂中进行。典型的聚合温度为小于-30℃。一些实施方案选择聚合温度为小于-60℃。这些聚合方法更完全地公开于U.S.专利Nos.4,946,899、5,506,316和5,451,647中。本专利技术聚合物共混物的特征为含有至少两种组分烯属不饱和二烯烃聚合物组分和异丁烯组分。不饱和二烯烃组分包括弹性体共轭二烯(二烯烃)聚合物如聚丁二烯、天然橡胶、合成聚异戊二烯、丁二烯与至多40wt％苯乙烯或丙烯腈的共聚物、聚氯丁二烯、和它们的混合物。一些实施方案选择烯属不饱和组分为聚丁二烯或聚异戊二烯。不饱和聚合物也可以是非弹性体且可包括液体到蜡状聚丁二烯或数均分子量为300-10,000的丁二烯共聚物。异丁烯聚合物共混物组分包括聚异丁烯、异丁烯与至多10wt％异戊二烯的无规聚物(丁基橡胶)、包含0.3-3wt％卤素的氯化或溴化丁基橡胶、含有至多20wt％，和至多14wt％对烷基苯乙烯如对甲基苯乙烯(PMS)的无规异丁烯共聚物和包含0.1-10mol％卤甲基苯乙烯基团的氯化或溴化iBPMS共聚物。对于卤化iBPMS，卤素作为聚合物分子上的苄基卤素存在。iBPMS和卤化iBPMS共聚物更特别地描述于U.S.专利N0.5,162,445中。专利技术人的共混物一般包含分别为95-5重量份异丁烯聚合物每5-95重量份不饱和聚合物的异丁烯聚合物和烯属不饱和聚合物。一些专利技术人的共混物一般包含分别为50-10重量份异丁烯聚合物每10-50重量份不饱和聚合物的异丁烯聚合物和烯属不饱和聚合物。嵌段-接枝共聚物添加剂可以2-20wt％存在，尽管一些实施方案选择此添加剂为5-15wt％，基于共混物聚合物含量。令人惊奇的是由于嵌段-接枝共聚物并不包含二烯烃聚合物链段，包含聚异丁烯和聚(对叔丁基苯乙烯)链段的嵌段-接枝共聚物将相容包含高不饱和弹性体如聚丁二烯或聚异戊二烯的共混物。不可预料的是苯乙烯类聚合物链段用于相容这样的弹性体二烯烃。嵌段-接枝共聚物可包含10-90wt％苯乙烯类聚合物链段，或10-50wt％苯乙烯类聚合物链段，剩余部分是聚异丁烯链段。对于三嵌段嵌段-接枝共聚物，苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相容的聚合物共混物，包括：ａ）选自如下的异丁烯聚合物：聚异丁烯、含有至多１０ｗｔ％异戊二烯的异丁烯无规共聚物、含有至多１０ｗｔ％异戊二烯的卤化异丁烯无规共聚物、含有至多２０ｗｔ％对烷基苯乙烯的异丁烯无规共聚物、含有至多２０ｗｔ％对烷 基苯乙烯的卤化异丁烯无规共聚物和它们的混合物；ｂ）至少一种烯属不饱和二烯烃聚合物；和ｃ）用于组分（ａ）和（ｂ）的相容剂，该相容剂包括至少一个重复聚异丁烯链段和至少一个包括Ｃ↓［４］－Ｃ↓［６］烷基环取代的苯乙烯或环取代的α甲基苯乙烯 的重复链段的嵌段－接枝共聚物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MF茨，HC王，R克里施纳默尔迪，AH楚，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]