快速固化的由多个部分组成的硫化型弹性体组合物和弹性体组合物的共混、注射模塑和固化的方法技术

一种用于提供快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料的方法，所述方法包括以下步骤：将第一橡胶配料、第二橡胶配料和任选的一种或多种另外的橡胶配料的流同时进料至注射压机的注射室中，在此将橡胶流合并；将合并的橡胶流在至少１０，０００ｐｓｉ的压力下从注射室注射到静止混合器，所述静止混合器设置在所述注射室的下游；和将所述共混的橡胶流进料至设置在所述静止混合器的下游的模具中。第一、第二和任选的另外的橡胶配料当在１９０℃测量时表现出至少１．５分钟的ｔｓ２值。在使用快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料之前，第一橡胶配料、第二橡胶配料和任选的另外的橡胶配料保持彼此分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】快速固化的由多个部分组成的硫化型弹性体组合物和弹性 体组合物的共混、注射模塑和固化的方法
技术介绍
本专利技术涉及一种特别适合注射模塑的快速固化的由多个部分组成的硫化型弹性 体组合物。本专利技术还提供一种将弹性体组合物共混、注射模塑和固化以形成制品的方法。在橡胶工业中，弹性体组合物也通常称为〃橡胶配料(rubber compound)“。橡 胶配料是至少一种弹性体聚合物(也称为弹性体或橡胶)和固化试剂(或如下定 义的固化剂的组合)、任选地和一种或多种填料和添加剂如抗氧化剂、抗臭氧剂、润滑 剂、加工助剂、活化剂、油、增塑剂等等的共混物。橡胶配料典型地通过机械装置将弹性体与 填料和添加剂共混而制备，该机械装置通常是内混合器或开炼机。向所得的也称为母炼 胶的共混物中，加入固化试剂(或硫化剂)和固化速率促进剂。这种硫化剂和促进剂的 组合通常称为固化剂。在常规的橡胶加工中，“母炼胶与固化剂组合以形成均 勻混合物，其被称为最终的配料，由橡胶配料的最终用户将其准备成形并且硫化成最 终的制品。如上所述，母炼胶和固化剂的共混典型地在内混合器或开炼机中进行。因为用 于制备橡胶配料的弹性体典型地具有高分子量，因此这些材料的混合产生显著的由剪切力 引起的热量。这种热量可能导致过早的硫化或焦化，因为这些在此阶段称为被促进的 配料的橡胶配料含有固化速率促进剂以及硫化剂。因此，混合设备通常进行冷却以防止过 早的硫化。在典型的注射挤压操作中，将单一橡胶配料以单一带或线材或多样的相同配料的 带或线材进料至含有输送机构的进料区中。这种输送机构的一个目的是移动配料至注射保 持室中，同时加热配料，但不加热至模塑温度。配料填充注射保持室，注射保持室典型地处 于比注射压机的输送部略微更高的温度。配料保持在注射保持室中直至一定比例的配料被 注射到模具中。在打开模具之后，移出模塑的制品，并且封闭空的模具，将另一部分橡胶配 料注射到模具中。在橡胶配料的注射模塑中，在通过模塑完成将橡胶配料成形为所需的制品之前的 过早硫化或焦化引起模塑的制品的性能的缺陷。在理想的注射模塑用体系中，可以在不开 始固化反应的情况下将橡胶配料充分加热而使得其具有最大的流量。这种配料被注射到模 具腔中，该模具腔被设定在固化温度。在硫化前可用于橡胶配料填满模具的时间量是流 动时间，其可以表示为橡胶配料在通过门尼剪切盘式粘度计在典型为100°C至125°C的 恒定温度测量时的粘度增加若干单位值的情况下所测量出的以分钟计的时间。在实际中， 流动时间可以通过在恒定温度和压力的条件下橡胶配料填满模具腔室的时间来量度。门尼 粘度增加5个单位所经历的时间是门尼t5时间，这可以用作橡胶配料的硫化诱导时间或焦 化时间的量度。橡胶配料的固化性能传统上通过在150 200°C的固化温度下使用振荡盘式流变 计(Oscillating Disk Rheometer) (ODR)监测其扭矩来测量，所述150 200°C的固化温 度高于测量门尼粘度时的温度。在室温的橡胶样品(称为冷橡胶)被放置在仪器中并 且测量扭矩与时间的函数关系。冷橡胶提供对振荡盘的阻力，这导致扭矩的尖峰(spike)。这种尖峰被称为最初的扭矩。当样品加热至固化温度时，样品变得更软，并且扭矩下降。然 后，样品开始固化，这显示为扭矩的增加。硫化诱导时间的量度为ts2，其是扭矩增加2个单 位的时间。随着硫化进行，扭矩继续增加直至它达到最大值。这种最大值被称为Mh(最大 扭矩)。达到这种扭矩增加量的90%的时间被称为t' 90。t' 90值越大意味着橡胶配料 的固化时间越长。理想的橡胶配料表现出至少5分钟的门尼t5 (为了最大的焦化安全)，在 0.7至1.2分钟之间的ts2(为了理想的流动)，以及短的t' 90(为了快速循环时间)。一 般原则上来说(As a general rule of thumb)，配料具有的诱导时间(如通过ts2测量) 越长，意味着固化时间(如通过t' 90测量)越长。ts2值小于0.6分钟并且门尼t5值小 于3分钟的配料被认为是焦化的并且难以加工。在配料完全填满模具腔室之前，这样 的化合物将经历快速的交联。具有大于1. 5分钟的长的ts2值的配料将难于在1分钟即在 经济上适宜的固化时间内固化。为了最小化焦化或过早硫化，橡胶配料通过使用化学速率延缓剂或通过促进剂的 明智选择被配制成具有慢的固化速率。在模塑工序完成时，必须通过在固化条件如在足够高的温度经历足够量的时间下 将模塑的制品保持一定的时间使所得的制品经历完全的固化。不是全部的配料均可以在注射压机中经济地硫化；因此，可能需要二次硫化步骤 (或后固化)。这种后固化可以通过将模塑制品在模具或压机内保持延长时间而进行， 但是这样做对生产速率具有显著的负面经济影响。更经济的是在完全硫化之前移出模塑制 品，并且将其在模具或压机外部进行另外的固化步骤。尽管它比在压机内部后固化更经济， 但是这种在压机外部另外的固化步骤也显著地增加成本并且降低模塑工艺的效率。理想的橡胶配料表现出至少5分钟的门尼t5(为了最大的焦化安全和理想的流 动)，以及短的t' 90(为了快速循环时间)。一般来说，焦化时间(如通过门尼t5测量) 越长，配料表现出通常转变为(translate)更长的固化时间(如通过t' 90测量)。门尼 t5值小于3分钟的配料被认为是焦化的并且难以加工。门尼t5值为3分钟以上的配 料更容易加工，但是缺点是需要更长的固化时间。具有如上所述的理想的流动和固化性能的橡胶配料还没有实现。本专利技术是由于本 专利技术人努力研发接近理想橡胶配料的性能，特别是用于注射模塑的橡胶配料并且研发用于 橡胶配料的共混、注射模塑和固化的改进方法而产生的。专利技术概述本专利技术提供一种快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，该配料特别是适 用于注射模塑。本专利技术还提供一种用于通过由多个部分组成的橡胶配料的注射模塑而形成 制品的改进方法。本专利技术的快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料包含(1)第一橡胶配料，其包含(a)弹性体，和(b)至少一种硫化剂，该第一橡胶配料 当在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；(2)第二橡胶配料，其包含(a)弹性体，和(b)至少一种固化促进剂，该第二橡胶 配料当在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；和(3) 一种或多种任选的另外的橡胶配料，其包含(a)至少一种弹性体，该任选的另 外的橡胶配料当在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；其中所述弹性体⑴(a)和弹性体(2) (a)相同，并且属于相同类别的弹性体，并且所述 硫化剂⑴(b)和所述促进剂(2) (b)共同起着用于弹性体⑴(a)和(2) (a)的固化体系的 作用，选自弹性体(1) (a)、弹性体(2) (a)和所述弹性体(3) (a)中的至少一种弹性体 的门尼粘度在20-75的范围内，优选20-50，并且更优选30-50，这些门尼粘度是根据ASTM D1646在100°C测量的，在使用快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料之前，所述第一橡胶配料、 第二橡胶配料和所述任选的另外的橡胶配料保持彼此分离，等体积份的第一橡胶配料和第二橡胶配料，任选地与等体积份的任选的另外的橡 胶配料的共混物的ts2值小于0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，所述快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料包含：　　（１）第一橡胶配料，其包含：（ａ）弹性体，和（ｂ）至少一种硫化剂，这种第一橡胶配料当在１９０℃测量时具有至少１．５分钟的ｔｓ２值；　　（２）第二橡胶配料，其包含：（ａ）弹性体，和（ｂ）至少一种固化促进剂，这种第二橡胶配料当在１９０℃测量时具有至少１．５分钟的ｔｓ２值；和　　（３）一种或多种任选的另外的橡胶配料，其包含（ａ）至少一种弹性体，这种任选的另外的橡胶配料当在１９０℃测量时具有至少１．５分钟的ｔｓ２值；　　其中：　　所述弹性体（１）（ａ）和弹性体（２）（ａ）相同，或属于相同类别的弹性体，并且所述硫化剂（１）（ｂ）和所述固化促进剂（２）（ｂ）共同起着用于所述弹性体（１）（ａ）和（２）（ａ）的固化体系的作用，弹性体（３）（ａ）是与所述弹性体（１）（ａ）和弹性体（２）（ａ）中的一种或两种相同的弹性体，或属于与所述弹性体（１）（ａ）和弹性体（２）（ａ）相同类别的弹性体，或所述弹性体（３）（ａ）不同于所述弹性体（１）（ａ）和（２）（ａ）并且不属于与所述弹性体（１）（ａ）和弹性体（２）（ａ）相同类别的弹性体，条件是所述弹性体（３）（ａ）可通过包含硫化剂（１）（ｂ）和固化促进剂（２）（ｂ）的固化体系固化，和／或所述弹性体（３）（ａ）与所述弹性体（１）（ａ）和（２）（ａ）形成稳定的分散体，选自所述弹性体（１）（ａ）、所述弹性体（２）（ａ）和所述弹性体（３）（ａ）中的至少一种弹性体的门尼粘度在２０－７５的范围内，该门尼粘度是根据ＡＳＴＭ　Ｄ１６４６在１００℃测量的，　　在使用所述快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料之前，第一橡胶配料、第二橡胶配料和所述任选的另外的橡胶配料保持彼此分离，　　等体积份的所述第一橡胶配料和所述第二橡胶配料，任选地与等体积份的所述任选的另外的橡胶配料的共混物具有小于０．７分钟的ｔｓ２值，　　每一个ｔｓ２值均是根据ＡＳＴＭ　Ｄ２０８４使用振荡盘式流变计（ＯＤＲ）测量的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/167,2432008年7月2日1.一种快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，所述快速固化的由多个部分组 成的硫化型橡胶配料包含(1)第一橡胶配料，其包含(a)弹性体，和(b)至少一种硫化剂，这种第一橡胶配料当 在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；(2)第二橡胶配料，其包含(a)弹性体，和(b)至少一种固化促进剂，这种第二橡胶配 料当在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；和(3)一种或多种任选的另外的橡胶配料，其包含(a)至少一种弹性体，这种任选的另外 的橡胶配料当在190°C测量时具有至少1. 5分钟的ts2值；其中所述弹性体(1) (a)和弹性体( (a)相同，或属于相同类别的弹性体，并且所述硫化剂 (1) (b)和所述固化促进剂(2) (b)共同起着用于所述弹性体(1) (a)和(2) (a)的固化体系 的作用，弹性体( (a)是与所述弹性体(1) (a)和弹性体( (a)中的一种或两种相同的弹性 体，或属于与所述弹性体(1) (a)和弹性体( (a)相同类别的弹性体，或所述弹性体(3) (a) 不同于所述弹性体(1) (a)和(2) (a)并且不属于与所述弹性体(1) (a)和弹性体(2) (a)相 同类别的弹性体，条件是所述弹性体( (a)可通过包含硫化剂(1) (b)和固化促进剂(2) (b)的固化体系固化，和/或所述弹性体(3) (a)与所述弹性体(1) (a)和(2) (a)形成稳定 的分散体，选自所述弹性体(1) (a)、所述弹性体( (a)和所述弹性体( (a)中的至少一种弹性 体的门尼粘度在20-75的范围内，该门尼粘度是根据ASTM D1646在100°C测量的，在使用所述快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料之前，第一橡胶配料、第二 橡胶配料和所述任选的另外的橡胶配料保持彼此分离，等体积份的所述第一橡胶配料和所述第二橡胶配料，任选地与等体积份的所述任选的 另外的橡胶配料的共混物具有小于0. 7分钟的ts2值，每一个ts2值均是根据ASTM D2084使用振荡盘式流变计(ODR)测量的。2.如权利要求1所述的快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，其中选自所述 弹性体(1) (a)、所述弹性体( (a)和所述弹性体( (a)中的至少一种弹性体的门尼粘度 在20-50的范围内，该门尼粘度是根据ASTMD1646在100°C测量的。3.如权利要求1所述的快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，其中选自所述 弹性体(1) (a)、所述弹性体( (a)和所述弹性体( (a)中的至少一种弹性体的门尼粘度 在30-50的范围内，该门尼粘度是根据ASTMD1646在100°C测量的。4.如权利要求1所述的快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，其中(1)所述第一橡胶配料包含100重量份(phr)的弹性体，0-150phr的至少一种填料， 0-6phr的至少一种添加剂，以及l_20phr的包含硫化剂(1) (b)的固化体系；(2)所述第二橡胶配料包含100重量份(phr)的弹性体，0-150phr的至少一种填料， 0-6phr的至少一种添加剂，以及l_20phr的包含固化促进剂(2) (b)的固化体系；(3)所述任选的另外的橡胶配料包含100重量份(phr)的弹性体，0-150phr的至少一 种填料，0-6phr的至少一种添加剂，以及0-20phr的仅包含硫化剂或促进剂的固化体系。5.如权利要求4所述的快速固化的由多个部分组成的硫化型橡胶配料，其中(1)所述第一橡胶配料包含100重量份(Phr)的弹性体，40-85phr的至少一种填料， 2-4phr的至少一种添加剂，以及4-12phr的包含硫化剂(1) (b)的固化体系；(2)所述第二橡胶配料包含100重量份(phr)的弹性体，40-85phr的至少一种填料， 2-4phr的至少一种添加剂，以及4-12phr的包含固化促进剂(2) (b)的固化体系；(3)所述任选的另外的橡胶配料包含100重量份(phr)的弹性体，40-85phr的至少一 种填料，2-4phr的至少一种添加剂，以及4-12phr的仅包含硫化剂或促进剂的固化体系。6.如权利要求1所述的快速固化的由多个部分组成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·E·曼利，
申请(专利权)人：瑞翁化工公司，
类型：发明
国别省市：US