弹性体丙烯-α-烯烃-二烯三元共聚物组合物制造技术

丙烯‑α‑烯烃‑二烯(PEDM)三元共聚物可以包含75‑95wt％的丙烯，5‑20wt％的α‑烯烃和0.5‑5wt％的二烯，所述的wt％基于该PEDM三元共聚物的重量。该丙烯‑α‑烯烃‑二烯三元共聚物可以与基于乙烯的共聚物和任选的各种添加剂共混来形成弹性体组合物。示例性弹性体组合物包括5‑40重量份/每一百重量份橡胶(phr)的所述PEDM三元共聚物，60‑95phr的所述基于乙烯的共聚物，和任选的添加剂如炭黑、二甲基丙烯酸锌、链烷烃油、氧化锌和/或硬脂酸锌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性体丙烯-α-烯烃-二烯三元共聚物组合物相关申请的交叉引用本申请要求2018年3月19日提交的美国临时申请No.62/644718的优先权权益，其通过引用并入本文。领域本专利技术涉及包含基于乙烯的共聚物、丙烯-α-烯烃-二烯(PEDM)三元共聚物的聚合物组合物，包含这样的共聚物和三元共聚物的共混物的传送带，其他制品。背景动力传送带包括V形带、平带、带齿或者同步带和多肋带。带构造通常包括弹性体带体，盘旋或者螺旋缠绕的张力绳或者嵌入带体内的其他纺织品拉伸元件，和经常包括嵌入带体内或者覆盖一个或多个的带表面的其他纺织品增强件。弹性体带体可以包括一种或多种硫化的橡胶组合物，或者弹性体组合物，例如热塑性弹性体组合物。弹性体组合物传统上包括乙烯-丙烯-(任选的二烯)聚合物，被称作EP(D)M聚合物或者EP(D)M橡胶。基于EP(D)M聚合物的弹性体组合物需要具有处于硫化态和未硫化态二者的加工性和物理性能的正确组合，来满足制造和最终用途应用要求。用于传送带应用的组合物的硫化的EP(D)M组合物中缺少的两种显著的性能是粘着性(tack)和生胶强度，特别是二者之间的平衡。粘着性是分离两个相同的组合物样品(例如橡胶试样)所需的最大力，而生胶强度是在组合物样品(例如橡胶试样)的25％或者更高的延伸时所测量的拉伸模量。从制造的观点来说，对于未硫化的EP(D)M组合物，脱离压延辊的未固化的弹性体片应当具有足够的粘着性来允许接合单个片，来形成比压延片离开辊时的宽度大了若干倍的片。未硫化的弹性体还应当具有足够的生胶强度来辊压到心轴上，而不下垂(sagging)。然而，已经发现EP(D)M聚合物对于用作(和制造)传送带来说具有不足的粘着性和生胶强度。粘着性和生胶强度受聚合物结晶度的影响。较低的结晶度导致了较大的粘着性。例如，EP(D)M组合物的粘着性可以通过降低EP(D)M聚合物的乙烯含量和由此降低结晶度来改变。然而，较低的结晶度降低了生胶强度。此外，较低的结晶度对于性能例如耐磨性是有害的，这也是传送带的一个重要性能。的确，具有这些截然不同的聚合物特征来满足粘着性和生胶强度要求的单一聚合物(或者聚合物组合物)的设计在产生可接受的聚合物合成方法中提出了挑战。烃增粘剂已经用作EP(D)M组合物中的添加剂来增强粘着性。然而，非氢化的增粘剂与EP(D)M共同硫化，但是不表现出长期耐热性，这至少部分地归因于它们的不饱和度。氢化增粘剂表现出更好的热稳定性；然而，它们是更昂贵的，潜在地危及固化性能和机械性能，这归因于未与EP(D)M交联。此外，当作为添加剂并入，而不代替EP(D)M聚合物组分时，增粘树脂定向增加了EP(D)M化合物成本。一些潜在的相关背景参考文献包括WIPO公开No.WO2016/053541，WO2016/053542，WO2016/114914；美国专利No.5654370；5571868；7199189；7390866；7605217；7867433；7928165；8013093；8765832；和8841383；美国专利公开No.2013/050488；以及J.R.Beatty，RubberChem.&Tech.，42，1041(1969)和G.R.Hamed，RubberChem.&Tech.，54，578(1981)。需要这样的聚合物和聚合物组合物，其具有对于用于传送带来说足够的粘着性和生胶强度。概述本专利技术的实施方案包括弹性体组合物，其包含次要组分(例如5-40重量份/每一百重量份橡胶(phr))的丙烯-α-烯烃-二烯(PEDM)三元共聚物和主要组分(例如60-95phr)的基于乙烯的共聚物(例如EP(D)M)。所述PEDM可以包含包含75-95wt％的丙烯，5-20wt％的α-烯烃(优选乙烯)，和0.5-5wt％的二烯，所述的wt％基于所述PEDM三元共聚物的重量。基于乙烯的共聚物可以包含乙烯，一种或多种C3-C12α-烯烃和任选的一种或多种二烯；其中所述基于乙烯的共聚物的乙烯含量(wt％，基于该基于乙烯的共聚物的总重量)不同于所述PEDM三元共聚物的乙烯含量(wt％，基于该PEDM三元共聚物的总重量)。已经发现，本专利技术的组合物提供了改进的粘着性和/或生胶强度。改进的粘着性和/或生胶强度使得所述组合物对于用于例如传送带是理想的，和特别是为传送带提供了改进的性能和/或优异的制造方法。生产弹性体组合物的方法可以包括在第一温度生产母料，该母料包含所述基于乙烯的共聚物，所述PEDM三元共聚物和任选的添加剂；和在低于所述第一温度的第二温度将固化剂和/或交联剂混入所述母料中。当使用添加剂时，一些生产弹性体组合物的方法可以包括首先将所述基于乙烯的共聚物和添加剂共混；和然后将所述PEDM三元共聚物与所得到的共混物混合。固化剂或者交联添加剂可以与所述PEDM三元共聚物同时加入或者在所述PEDM三元共聚物之后加入。所述PEDM是用催化剂体系和活化剂来生产的。催化剂化合物是式(I)所示：TyCp'mMGnXq(I)，其中：Cp'是四氢引达省基(例如四氢-s-引达省基或者四氢-as-引达省基)，其是任选取代的或者未取代的，条件是当Cp'是四氢-s-引达省基时：1)3和/或4位置不是芳基或者取代的芳基，2)3位置不直接键合到第15或者16族杂原子上，3)不存在稠合到四氢引达省基配体上的另外的环，4)T不键合到2-位置上，和5)5、6或者7-位置(优选6位置)是偕二取代的，优选用两个C1-C10烷基取代；M是第3、4、5或者6族过渡金属，优选第4族过渡金属，例如钛、锆或者铪；T是桥连基团；y是0或者1，表示不存在或者存在T；G是式JRiz-y所示的杂原子基团，其中J是N、P、O或者S，Ri是C1-C100烃基，和当J是N或者P时z是2，和当J是O或者S时z是1；X是离去基团；m＝1；n＝1、2或者3；q＝1、2或者3；并且m+n+q之和等于过渡金属的氧化态(优选2、3、4、5或者6，优选4)。附图简要描述图1是根据本专利技术的一些实施方案的传送带的局部透视图。图2是根据本专利技术的其他实施方案的传送带的局部透视图。图3是根据本专利技术的再其他实施方案的传送带的局部透视图。图4是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的橡胶与橡胶粘着性的图。图5是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的固化态的图。图6是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的固化速率的图。图7是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的拉伸强度的图。图8是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的断裂伸长率的图。图9是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的撕裂强度(模口C撕裂)的图。图10是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种未固化组合物的生胶强度的图。图11是显示了根据本专利技术各种实施方案的各种组合物的橡胶与橡胶粘着性与生胶强度平衡的图。图12是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性体组合物，其包含：/n5-40重量份/每一百重量份橡胶(phr)的丙烯-α-烯烃-二烯(PEDM)三元共聚物，其包含75-95wt％的丙烯，5-20wt％的α-烯烃和0.5-5wt％的二烯，所述的wt％基于所述PEDM三元共聚物的重量；和/n60-95phr的基于乙烯的共聚物，其包含乙烯、一种或多种C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180319 US 62/644,7181.一种弹性体组合物，其包含：
5-40重量份/每一百重量份橡胶(phr)的丙烯-α-烯烃-二烯(PEDM)三元共聚物，其包含75-95wt％的丙烯，5-20wt％的α-烯烃和0.5-5wt％的二烯，所述的wt％基于所述PEDM三元共聚物的重量；和
60-95phr的基于乙烯的共聚物，其包含乙烯、一种或多种C3-C12α-烯烃和任选的一种或多种二烯；其中所述基于乙烯的共聚物的乙烯含量(wt％，基于所述基于乙烯的共聚物的总重量)不同于所述PEDM三元共聚物的乙烯含量(wt％，基于所述PEDM三元共聚物的总重量)。


2.权利要求1的组合物，其中所述PEDM包含两种或更多种基于丙烯的共聚物。


3.权利要求1的组合物，其中所述基于乙烯的共聚物包含两种或更多种基于乙烯的共聚物。


4.前述任一项权利要求的组合物，其中所述PEDM包含两种或更多种基于丙烯的共聚物，和所述基于乙烯的共聚物包含两种或更多种基于乙烯的共聚物。


5.前述任一项权利要求的组合物，其中所述PEDM是通过在式(I)所示的催化剂化合物存在下聚合丙烯、乙烯和二烯来形成的：
TyCp'mMGnXq(I)，
其中：
Cp'是四氢引达省基(例如四氢-s-引达省基或者四氢-as-引达省基)，其是任选取代的或者未取代的，条件是当Cp'是四氢-s-引达省基时：1)3和/或4位置不是芳基或者取代的芳基，2)3位置不直接键合到第15或者16族杂原子上，3)不存在稠合到四氢引达省基配体上的另外的环，4)T不键合到2-位置上，和5)5，6或者7-位置(优选6位置)是偕二取代的，优选用两个C1-C10烷基取代；
M是第3、4、5或者6族过渡金属，优选第4族过渡金属，例如钛、锆或者铪；
T是桥连基团；
y是0或者1，这表示不存在或者存在T；
G是式JRiz-y所示的杂原子基团，其中J是N、P、O或者S，Ri是C1-C100烃基，和当J是N或者P时z是2，和当J是O或者S时z是1；
X是离去基团；和
m＝1；n＝1、2或者3；q＝1、2或者3；并且m+n+q之和等于过渡金属的氧化态(优选2、3、4、5或者6，优选4)。


6.前述任一项权利要求的组合物，其中所述组合物的橡胶与橡胶粘着力超过150g力/英寸宽度。


7.前述任一项权利要求的组合物，其中所述PEDM三元共聚物的二烯是下面中的一种或多种：5-乙叉基-2-降冰片烯、二环戊二烯、5-乙烯基-2-降冰片烯、1，4-己二烯、烷基二环戊二烯、1，4-戊二烯、1，5-己二烯、1，4-庚二烯、2-甲基-1，5-己二烯、环辛二烯、1，4-辛二烯、1，7-辛二烯、5-正丙叉基-2-降冰片烯、5-(2-甲基-2-丁烯基)-2-降冰片烯、和降冰片二烯。


8.权利要求7的组合物，其中所述PEDM三元共聚物的二烯是5-乙叉基-2-降冰片烯。


9.前述任一项权利要求的组合物，其中所述基于乙烯的共聚物包含40-95wt％的乙烯，0-10wt％的一种或多种二烯，和C3-C12α-烯烃，所述的wt％基于该基于乙烯的共聚物的总重量。


10.前述任一项权利要求的组合物，其中所述基于乙烯的共聚物的C3-C12α-烯烃是丙烯或者1-丁烯。


11.前述任一项权利要求的组合物，其中所述基于乙烯的共聚物的C3-C12α-烯烃是丙烯。


12.前述任一项权利要求的组合物，其进一步包含1phr-500phr的炭黑。


13.前述任一项权利要求的组合物，其中所述PEDM三元共聚物的Hf小于1J/g。


14.前述任一项权利要求的组合物，其中所述PEDM三元共聚物的结晶度≤5％。


15.一种至少部分交联的弹性体组合物，其是下面组分的反应产物：
根据前述任一项权利要求的组合物；
一种或多种硫化活化剂；和
一种或多种硫化剂。


16.权利要求15的组合物，其包含1phr-150phr的链烷烃加工油，该链烷烃加工油在40℃的粘度是80-600CSt。


17.前述任一项权利要求的组合物，其具有下面性能中的一种或多种：
(a)粘着性是大约4000Pa或者更大；
(b)生胶强度25％模量是大约1.7MPa或者更大；和
(c)断裂拉伸强度是21.4MPa或者更大。


18.一种带，其包含根据前述任一项权...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·H·洛伊德，R·克尔布，N·德哈马拉杰，A·H·邹，柏志峰，J·N·科菲，
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：美国;US