逆向递变热塑性弹性体制造技术

技术编号:29749088 阅读:17 留言:0更新日期:2021-08-20 21:02
本申请提供了一种逆向递变热塑性弹性体组合物,所述逆向递变热塑性弹性体组合物包含:(a)峰值分子量为20,000至250,000的逆向递变二嵌段A‑[A/B]共聚物,其包括峰值分子量为至少8,000的单乙烯基芳族均聚物嵌段A,和基于所述二嵌段共聚物中共轭二烯单元的量,乙烯基含量为至少15重量%的逆向递变共聚物嵌段[A/B];和(b)嵌段共聚物,其选自以下组:峰值分子量为(a)中所述的逆向递变二嵌段A‑[A/B]共聚物的峰值分子量的至少约1.5倍的线性三嵌段共聚物、峰值分子量为(a)中所述的逆向递变二嵌段A‑[A/B]共聚物的峰值分子量的至少约2.5倍的多臂偶联嵌段共聚物及其混合物;和(c)其中所述逆向递变热塑性弹性体组合物中(a)与(b)的比率为约1:5至约5:1。

【技术实现步骤摘要】
逆向递变热塑性弹性体本申请为于2017年1月26日提交的申请号为201780008349.1的专利技术名称为“逆向递变热塑性弹性体”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2016年1月26日提交的美国临时专利申请序列号62/286,974的优先权和权益,所述临时专利申请通过援引并入。
本专利技术涉及逆向递变热塑性弹性体、含有所述聚合物的增强材料以及由所述增强材料制成的制品。
技术介绍
阴离子聚合是制造弹性体的公知技术。通常通过阴离子聚合方法制备的商业聚合物包括弹性体,例如聚丁二烯、聚异戊二烯和苯乙烯-二烯橡胶;以及热塑性弹性体,例如苯乙烯、丁二烯和/或异戊二烯的嵌段共聚物,所述嵌段共聚物具有不同的嵌段尺寸和数量。在通过阴离子聚合制备的聚合物中,市售的苯乙烯-二烯橡胶例如共轭二烯和单乙烯基芳族单体的递变二嵌段共聚物由于其在许多应用中的加工性能和其独特性能而具有长期的商业重要性。特殊的加工特性例如高挤出性和优异的流动性以及机械性质例如高硬度、低收缩率和高耐磨性已经成为许多高产率应用中合意的聚合物性质平衡。另外,市售的热塑性弹性体例如苯乙烯、丁二烯和/或异戊二烯的具有不同宏观和微观结构的三嵌段共聚物(SBn、SBS、SIS、SIBS等)由于其在许多应用中的增强性能以及其热塑性性质而被广泛使用。通过阴离子聚合制备的聚合物本身可用作供轮胎和其它工业、粘合剂、密封剂和涂料所用的弹性体。此外,通过阴离子聚合制备的聚合物可用于改变各种材料例如沥青、塑料和橡胶的特性。例如,通过阴离子聚合制备的聚合物可以在沥青中用作增容剂和增强剂。然而,通过阴离子聚合制备的许多苯乙烯/丁二烯基聚合物不充分相容,并且在用于铺路和屋顶应用的沥青的增强方面获得有限的成功。尽管线性和非线性的苯乙烯/丁二烯基聚合物广泛用于增强沥青,但与通过阴离子聚合制备的聚合物在沥青制剂中的分散性和所得聚合物改性的沥青掺合物的形态稳定性有关的问题最终对改性的沥青的存储和长期性能例如用于铺路的性能等级PG以及用于屋顶应用的高温和低温性质产生负面效应。在阴离子聚合的聚合物用于供胶带和标签、接触和可喷涂应用所用的压敏和非压敏热熔和溶剂基粘合剂中的情况下,已经出现了类似的问题。通过阴离子聚合制备的聚合物可以进行改性,以便改善它们的特性以用于其预期的应用。多年来,已经开发了许多改性途径。最常见的改性途径包括:分子量;分子量分布;单体组成;二烯微观结构;单体序列长度分布;立体化学;单体添加顺序和排序;通过多官能物质与活性阴离子的反应进行链偶联,以合成具有线性、径向、梳状、臂状、支化或超支化结构的聚合物;以及上述改性的组合。更复杂的改性途径包括:通过封端反应或官能引发剂引入化学官能基;用多官能引发剂聚合以直接合成具有线性、径向、梳状、臂状、支化或超支化结构的聚合物;残余双键的加氢;以及上述改性的组合。然而,仍然非常期望将递变二嵌段共聚物的独特加工性质与三嵌段共聚物的热塑性性质相结合,以便在许多应用中改善可加工性与增强性能之间的平衡。期望进一步开发弹性体组合物,并找到通过阴离子聚合来制备那些组合物的途径,以便组合上述市售聚合物的最佳性质,这通常是聚合物特性之间的折衷。因此,期望开发一种通过阴离子聚合制备聚合物以产生弹性体组合物的方法,所述弹性体组合物更适于加工、更可分散且更可与多种材料和其它基材,包括沥青、粘合剂和密封剂成分相容,并且适合于满足广泛应用例如铺路、屋顶、瓦板、防水膜、粘胶带和标签、接触和可喷涂粘合剂和密封剂的增强要求。现在已令人惊讶地发现了一种新型逆向递变热塑性弹性体组合物,该组合物在各种沥青、粘合剂和密封剂应用中实现了可加工性与增强性能之间的更好平衡。所述新型逆向递变热塑性弹性体组合物为上述应用提供了易于加工的优点,例如短分散时间、高相容性、低混合温度、低粘度、优异的储存稳定性,以及更好的增强性优点,例如高弹性响应、宽性能等级范围、高粘附性、更高的填料负载能力、优异的粘结强度和抗剪切性,以及更好的高低温性质折衷。
技术实现思路
本专利技术提供了逆向递变热塑性弹性体组合物、制备所述聚合物的方法、含有所述聚合物的聚合物掺合物和混合物、含有所述聚合物的增强材料和由所述增强材料制成的制品。本专利技术的一个方面提供了由共轭二烯单体(B)和单乙烯基芳族单体(A)制成的新型逆向递变热塑性弹性体组合物。所述新型逆向递变热塑性弹性体组合物的特征在于具有:(a)逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物;(b)选自线性三嵌段共聚物、多臂偶联嵌段共聚物和其混合物的嵌段共聚物;和(c)其中逆向递变热塑性弹性体组合物中(a)与(b)的比率为约1:5至约5:1。对于各种沥青、粘合剂和密封剂应用,该新型逆向递变热塑性弹性体组合物实现了可加工性与增强性能之间的更好平衡。新型逆向递变热塑性弹性体组合物为上述应用提供了易于加工的优点,例如短分散时间、高相容性、低混合温度、低粘度、优异储存稳定性,以及更好的增强性优点,例如高弹性响应、宽性能等级范围、高粘附性、更高的填料负载能力、优异的粘结强度和抗剪切性,以及更好的高低温性质折衷。这些加工性和增强性的优点使得该新型逆向递变热塑性弹性体组合物适合于满足广泛应用例如铺路、屋顶、瓦板、防水膜、粘胶带和标签、接触和可喷涂粘合剂以及密封剂的要求。根据本专利技术的新型逆向递变热塑性弹性体组合物包括:(a)包含至少一种共轭二烯单体和至少一种单乙烯基芳族单体的逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物,所述二嵌段共聚物的特征还在于具有:20,000至250,000的峰值分子量;峰值分子量为至少8,000的单乙烯基芳族均聚物嵌段A;和基于二嵌段共聚物中共轭二烯单元的量,乙烯基含量为至少15重量%的逆向递变共聚物嵌段[A/B];和(b)包含至少一种共轭二烯单体和至少一种单乙烯基芳族单体的嵌段共聚物,所述嵌段共聚物的特征还在于具有:至少两个单乙烯基芳族单体的均聚物嵌段和至少一个单乙烯基芳族单体和共轭二烯单体的共聚物嵌段;其中所述嵌段共聚物选自以下组:峰值分子量为(a)中所述的逆向递变二嵌段共聚物峰值分子量的至少约1.5倍的线性三嵌段共聚物、峰值分子量为(a)中所述的逆向递变二嵌段共聚物峰值分子量的至少约2.5倍的多臂偶联嵌段共聚物和其混合物;其中每个嵌段共聚物具有峰值分子量为至少8,000的单乙烯基芳族均聚物嵌段A,和基于嵌段共聚物中共轭二烯单元的量乙烯基含量为至少15重量%的逆向递变共聚物嵌段[A/B];和(c)其中在所述逆向递变热塑性弹性体组合物中(a)与(b)的比率为约1:5至约5:1。根据本专利技术的新型逆向递变热塑性弹性体组合物的特征在于:(a)所述逆向递变热塑性弹性体组合物的重均分子量为约30,000g/mol至约500,000g/mol;(b)所述逆向递变热塑性弹性体组合物中单乙烯基芳族单体的总量为约10重量%至约55重量%;以及(c)基于所述逆向递变热塑性弹性体组合物中共轭二烯的总量,总的乙烯基构型含量为约15重量%至约90重量%。本专利技术的另一方面提供了一种制备逆向递变热塑本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种沥青组合物,其包含:/n(a)沥青;和/n(b)第一逆向递变热塑性弹性体(第一CTTE)组合物,其中所述沥青组合物包含0.5至25重量%的所述第一CTTE组合物,并且其中所述第一CTTE组合物包含:/n与至少一种共轭二烯单体B的单元聚合的至少一种单乙烯基芳族单体A的单元以形成逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物,其中A嵌段包含所述单乙烯基芳族单体单元的聚合物,其中[A/B]嵌段是所述单乙烯基芳族单体单元和所述共轭二烯单体单元的共聚物,并且其中所述[A/B]嵌段是逆向递变的,使得相对于远离A嵌段处的B与A的比率,B与A的比率在接近A嵌段处是更低的。/n

【技术特征摘要】
20160126 US 62/286,9741.一种沥青组合物,其包含:
(a)沥青;和
(b)第一逆向递变热塑性弹性体(第一CTTE)组合物,其中所述沥青组合物包含0.5至25重量%的所述第一CTTE组合物,并且其中所述第一CTTE组合物包含:
与至少一种共轭二烯单体B的单元聚合的至少一种单乙烯基芳族单体A的单元以形成逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物,其中A嵌段包含所述单乙烯基芳族单体单元的聚合物,其中[A/B]嵌段是所述单乙烯基芳族单体单元和所述共轭二烯单体单元的共聚物,并且其中所述[A/B]嵌段是逆向递变的,使得相对于远离A嵌段处的B与A的比率,B与A的比率在接近A嵌段处是更低的。


2.根据权利要求1所述的沥青组合物,其中所述共轭二烯单体B的单元的总量为大于所述第一CTTE组合物的55重量%。


3.根据权利要求1所述的沥青组合物,其中在所述逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物中相对于远离A嵌段处的乙烯基含量,乙烯基含量在接近A嵌段处是更高的。


4.根据权利要求1所述的沥青组合物,其中所述共轭二烯单体B的单元的总量为大于所述第一CTTE组合物的55重量%,并且其中,在所述逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物中相对于远离A嵌段处的乙烯基含量,乙烯基含量在接近A嵌段处是更高的。


5.根据权利要求1所述的沥青组合物,其中所述第一CTTE组合物的[A/B]嵌段包含2至40重量%的单乙烯基芳族单体A和60至98重量%的共轭二烯单体B。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的沥青组合物,其进一步包含第二逆向递变热塑性弹性体(第二CTTE)组合物,其中所述第二CTTE组合物包含:
至少一种单乙烯基芳族单体A的单元和至少一种共轭二烯单体B的单元,并且具有线性结构(A-[A/B])-X-([B/A]-A)和/或偶联径向和/或多臂结构(A-[A/B])n-X,其中X是偶联剂或多官能引发剂的残基,其中n是2至30的整数,
其中所述第二CTTE组合物具有外嵌段和/或端嵌段A,该嵌段A为单乙烯基芳族单体单元A的聚合物,
其中所述第二CTTE组合物具有中间嵌段,该中间嵌段是所述单乙烯基芳族单体单元A和所述共轭二烯单体单元B的共聚物,其中该中间嵌段在末端区域之间具有中心区域,并且其中B/A比率在所述中心区域比在所述末端区域高。


7.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中在所述第二CTTE组合物中相对于所述中心区域中的乙烯基含量,所述末端区域中的乙烯基含量更高。


8.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中所述沥青组合物包含0.5至25重量%的所述第一和第二CTTE组合物。


9.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中所述沥青组合物包含2至8重量%的所述第一和第二CTTE组合物。


10.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中所述第一CTTE组合物和所述第二CTTE组合物形成组合的CTTE组合物,并且其中所述组合的CTTE组合物中所述第一CTTE组合物与所述第二CTTE组合物的比例为1:5至5:1。


11.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中所述第二CTTE组合物的结构(A-[A/B])-X-([B/A]-A)或(A-[A/B])n-X包括[A/B]-X-[B/A]或[A/B]n-X中间嵌段,并且其中[A/B]-X-[B/A]或[A/B]n-X中间嵌段包含2至40重量%的单乙烯基芳族单体A和60至98重量%的共轭二烯单体B。


12.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中根据ASTMD4402测量,所述沥青组合物在135℃下具有500至3000cP的动态粘度,以及其中通过延度计测量,所述沥青组合物在25℃下具有大于75%的弹性回复。


13.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中根据ASTMD4402测量,所述沥青组合物在135℃下具有低于1000cP的动态粘度,以及其中通过延度计测量,所述沥青组合物在25℃下具有大于75%的弹性回复。


14.根据权利要求6所述的沥青组合物,其进一步包含乳化剂,其中所述沥青组合物在水中乳化,从而形成PMA残余物。


15.根据权利要求14所述的沥青组合物,其中根据ASTMD4402测量,所述PMA残余物在135℃下具有低于600cP的动态粘度,并且其中通过延度计测量,所述PMA残余物在10℃下具有大于75%的弹性回复率。


16.根据权利要求6所述的沥青组合物,其中所述沥青组合物包含4至8重量%的所述第一和第二CTTE组合物,并且其中所述沥青组合物根据ASTMD4402测量,在135℃下具有低于3000cP的动态粘度,以及通过延度计测量,在25℃下具有大于90%的弹性回复。


17.根据权利要求16所述的沥青组合物,其中所述沥青组合物包含2至4重量%的所述第一和第二CTTE组合物,并且其中所述沥青组合物根据ASTMD4402测量在135℃下具有低于1000cP的动态粘度,通过延度计测量在25℃下具有大于90%的弹性回复,以及具有低于0.2℃或0.3%的相分离。


18.沥青组合物,其包含:
(a)沥青;和
(b)逆向递变热塑性弹性体(CTTE)组合物,其中所述沥青组合物包含0.5至25重量%的CTTE组合物,并且其中所述CTTE组合物包含:
(1)包含至少一种共轭二烯单体B的单元和至少一种单乙烯基芳族单体A的单元的逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物,
其中所述二嵌段共聚物的峰值分子量为20,000至250,000,
其中所述单乙烯基芳族均聚物嵌段A的峰值分子量为至少8,000,
其中[A/B]嵌段是逆向递变的,
其中基于二嵌段共聚物中共轭二烯单元的量,[A/B]具有至少15重量%的乙烯基含量,和
其中逆向递变是指[A/B]嵌段中B与A的比率,相对于远离A嵌段处的B与A的比率,在接近A嵌段处是更低的;
(2)嵌段共聚物,所述嵌段共聚物包含至少两种逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物,
其中所述嵌段共聚物具有至少两个单乙烯基芳族均聚物嵌段A和至少一个单乙烯基芳族单体单元和共轭二烯单体单元的共聚物嵌段,和
其中所述共聚物嵌段选自:峰值分子量为所述逆向递变二嵌段共聚物的峰值分子量的至少1.5倍的线性三嵌段共聚物,峰值分子量为所述逆向递变二嵌段共聚物的峰值分子量的至少2.5的多臂偶联嵌段共聚物,及其混合物。


19.根据权利要求18所述的沥青组合物,其中在所述CTTE组合物中(1)与(2)的比例为1:5至5:1。


20.根据权利要求18或19所述的沥青组合物,其中相对于远离所述A嵌段处的乙烯基含量,所述二嵌段共聚物中的乙烯基含量在接近A嵌段处更高。


21.根据权利要求18、19或20所述的沥青组合物,其中所述二嵌段共聚物中所述共轭二烯单体B的量为大于55重量%。


22.根据权利要求21所述的沥青组合物,其中所述CTTE组合物中单乙烯基芳族单体单元A的量为10至48重量%。


23.根据权利要求22所述的沥青组合物,其中基于所述CTTE组合物中共轭二烯单元B的总量,所述CTTE组合物中的乙烯基含量为15至90重量%。


24.根据权利要求18所述的沥青组合物,其中所述逆向递变二嵌段A-[A/B]共聚物的[A/B]嵌段包含2至40重量%的单乙烯基芳族单体A和60至98重量%的共轭二烯单体B。


25.根据权利要求18所述的沥青组合物,其中根据ASTMD4402测量,所述沥青组合物在135℃下具有500至3000cP的动态粘度,并且其中通过延度计测量,所述沥青组合物在25℃下具有大于75%的弹性回复。


26.根据权利要求18所述的沥青组合物,其中根据ASTMD4402测量,所述沥青组合物在135℃下具有低于1000c...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·A·莫特尤玛艾斯泼柯埃托J·A·麦克西卡诺加西亚M·E·铁拉布兰卡G·赫尔南德兹萨莫拉A·C·埃斯基维尔德拉加尔萨
申请(专利权)人:戴纳索尔伊莱斯托米罗斯公司
类型:发明
国别省市:墨西哥;MX

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