CN102947386B - 交联的组合物以及由其制备的制品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过热处理包含至少以下物质的组合物而形成的交联的组合物:A)密度小于或等于0.910g/cc的基于乙烯的聚合物;B)350°F下熔体粘度小于或等于20,000cP的基于烯烃的聚合物;和C)交联剂。
Description
本申请为要求2010年6月22日提交的题为“CROSSLINKEDCOMPOSITIONSANDARTICLESPREPAREDTHEREFROM(交联的组合物以及由其制备的制品)”的U.S.临时专利申请61/357,377的优先权的非临时申请,该临时申请的教导通过全文参考引入本文。
发明背景
为了改进的加工性和在最终制造的制品中降低的脆性,在弹性体配制物中通常需要增塑剂。然而,这种增塑剂通常降低机械性质,并且由于迁移,降低固化的弹性体配制物的抗老化性。需要含有低挥发性聚合物的新的交联的弹性体配制物来代替常规的增塑剂,并且其具有保持的加工性。这些交联的配制物还应具有优良的机械和老化性质。
U.S.专利公布2006/0030667公开了一种热塑性组合物,该组合物包含:(i)1-99重量%的至少一种热塑性共聚物,例如,苯乙烯嵌段共聚物,和(ii)1-99重量%的至少一种均匀支化乙烯/α-烯烃互聚物,例如乙烯/1-辛烯共聚物,其密度小于或等于0.899g/cc,并且布鲁克菲尔德粘度大于500cP(350°F)。
U.S.专利公布2009/0043049公开了一种聚烯烃组合物,其含有60-99重量%的一种或多种聚烯烃聚合物和1-40重量%的规则支化PAO(聚(α-烯烃)),基于聚烯烃聚合物和规则支化PAO的总重量。PAO包括一种或多种C2-C20α-烯烃的低聚物,其100℃的动力学粘度为3-3000cSt,支化不规则指数(BII)为0.40或更少,摩尔-平均碳原子数为6-14,并且Mw/Mn小于2.3。
U.S.专利7335696公开了高度填充的聚合物组合物,该组合物包含:低分子量乙烯和/或α烯烃均聚物和共聚物或它们的共混物,其填充高浓度的填料或添加剂。也参见U.S.专利7781510。
另外的组合物描述于以下参考文献:U.S.专利7531601、7622523、7619026;U.S.专利公布2009/0043049、2008/0227919;国际公布WO2004/031250、WO2004/087804、WO2001/40374和WO1997/33921。
仍需要含有低挥发性聚合物的新的弹性体组合物,其保持组合物的加工性,并且当固化时具有优良的机械性质,并且在老化后具有优良的性质。通过以下本发明满足这些需要和其它需要。
发明概述
本发明提供了一种通过热处理包含至少以下物质的组合物而形成的交联的组合物:
A)密度小于或等于0.910g/cc的基于乙烯的聚合物;
B)350°F下熔体粘度小于或等于20,000cP的基于烯烃的聚合物;和
C)交联剂。
发明详述
如以上讨论的,本发明提供了一种通过热处理包含至少以下物质的组合物而形成的交联的组合物:
A)密度小于或等于0.910g/cc,优选小于或等于0.900g/cc,更优选小于或等于0.890g/cc的基于乙烯的聚合物;
B)350°F下熔体粘度小于或等于20,000cP,优选小于或等于16,000cP,更优选小于或等于10,000cP的基于烯烃的聚合物;和
C)交联剂。
在一种实施方式中,组分A以50-98重量%的量存在,并且组分B以2-50重量%的量存在,并且其中组分A和组分B的重量百分比各自基于组分A和组分B的总重量。
在一种实施方式中,组分A的基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃/二烯互聚物。
在一种实施方式中,组合物的极限拉伸强度大于12MPa,极限伸长率大于100%,并且肖氏A硬度大于60,优选大于65。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物的熔融温度(Tm)大于40℃,优选大于50℃,更优选大于60℃,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃互聚物,优选乙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物的熔融温度(Tm)小于100℃,优选小于90℃,更优选小于80℃,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃互聚物,优选乙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,组分B以2-40重量%的量存在,优选5-35重量%,基于组分A和组分B的总重量。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物的分子量分布(Mw/Mn)为1.2-3.5,优选1.5-2.5,更优选1.7-2.3。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃互聚物,优选乙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为均匀支化线性乙烯/α-烯烃互聚物,优选共聚物,或均匀支化基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物,优选共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为均匀支化基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物,优选共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为均匀支化线性乙烯/α-烯烃互聚物,优选共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,组分A的基于乙烯的聚合物125℃的门尼粘度(ML1+4)为10-200,优选30-150,更优选50-100。
在一种实施方式中,组分A的基于乙烯的聚合物以60-98重量%的量存在,更优选65-95重量%,基于组分A和组分B的总重量。
在一种实施方式中,组合物的最大扭矩(MH)比最小扭矩(ML)大3倍,优选大4倍,更优选大5倍,各自通过MDR在160℃下测定。
在一种实施方式中,组合物的最大扭矩(MH)比最小扭矩(ML)大3倍,优选大4倍,更优选大5倍,各自通过MDR在175℃下测定。
在一种实施方式中,组合物不含增粘剂。增粘剂的实例包括松香衍生物,例如木松香、妥尔油、松香;松香酯、天然和合成的萜烯,和它们的衍生物;和脂族、芳族或混合脂族-芳族基于石油的增粘剂。烃树脂的代表性实例包括α-甲基苯乙烯树脂、支化和未支化C5树脂、C9树脂、C10树脂,以及它们的苯乙烯和氢化改性物。
在一种实施方式中,组合物不含基于丙烯的聚合物。
本发明的组合物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
组分A的基于乙烯的聚合物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
组分B的基于烯烃的聚合物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
本发明还提供了包含至少一个包含本发明的交联的组合物的组件的制品。
本发明还提供了包含至少一个由本发明的组合物形成的组件的制品。
本发明的制品可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
已发现本发明的组合物具有改进的老化性质。还发现本发明的组合物在高剪切速率下具有复数粘度,该粘度与使用常规材料增塑的类似的组合物基本上相同。本发明的组合物可用于宽范围的应用,例如其中最终的部件暴露于持续高热的应用;其中油或液体增塑剂的迁移在最终使用性能要求中不可接受的应用,例如在医用管中;和其中增塑剂的挥发性会不利地影响最终使用制品的应用,例如在汽车仪表板、多窗玻璃窗户封条和密封的室。
基于乙烯的聚合物(组分A)
基于乙烯的聚合物包括但不限于乙烯/α-烯烃/二烯互聚物和乙烯/α-烯烃互聚物。
乙烯/α-烯烃/二烯互聚物(组分A)
乙烯/α-烯烃/二烯互聚物具有其中聚合的C2(乙烯)、至少一种α-烯烃和二烯。α-烯烃的合适的实例包括C3-C20α-烯烃。合适的二烯的合适的实例包括C4-C40非共轭二烯。
α-烯烃优选为C3-C20α-烯烃,优选C3-C16α-烯烃,更优选C3-C10α-烯烃。优选的C3-C10α-烯烃选自丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯,更优选丙烯。在一种优选的实施方式中,互聚物为EPDM互聚物。在一种其它实施方式中,二烯为5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)。
在一种实施方式中,二烯为C6-C15直链、支链或环状烃二烯。说明性非共轭二烯为直链无环二烯,例如1,4-己二烯和1,5-庚二烯;支链无环二烯,例如5-甲基-1,4-己二烯、2-甲基-1,5-己二烯、6-甲基-1,5-庚二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、3,7-二甲基-1,7-辛二烯、5,7-二甲基-1,7-辛二烯、1,9-癸二烯,和二氢月桂烯的混合异构体;单环脂环二烯,例如1,4-环己二烯、1,5-环辛二烯和1,5-环十二碳二烯;多环脂环稠合和桥连环二烯,例如四氢化茚、甲基四氢化茚;烯基、烷叉基、环烯基和环烷叉基降冰片烯,例如5-亚甲基-2-降冰片烯(MNB)、5-乙叉基-2-降冰片烯(ENB)、5-乙烯基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-异丙叉基-2-降冰片烯、5-(4-环戊烯基)-2-降冰片烯和5-环己叉基-2-降冰片烯。二烯优选为非共轭二烯,选自ENB、二环戊二烯、1,4-己二烯或7-甲基-1,6-辛二烯,优选ENB、二环戊二烯或1,4-己二烯,更优选ENB或二环戊二烯,还更优选ENB。
乙烯/α-烯烃/二烯互聚物的一些实例包括得自TheDowChemicalCompany的NORDELIPHydrocarbonRubbers。
在一种优选的实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物包含多数量的聚合的乙烯,基于互聚物的重量。
在本发明的一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物的分子量分布(Mw(Conv)/Mn(Conv))为2-3,优选2.05-2.8,更优选2.05-2.5,还更优选2.05-2.25。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物125℃的门尼粘度ML(1+4)大于10,优选大于30,更优选大于50。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物125℃的门尼粘度ML(1+4)小于200,优选小于或等于150,更优选小于或等于100。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
门尼粘度为净互聚物的粘度(或含有填料例如炭黑和/或油的聚合物的净聚合物的计算的粘度)。净聚合物是指不含填料并且不含油的聚合物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物的密度大于或等于0.855g/cc,优选大于或等于0.860g/cc,更优选大于或等于0.865g/cc。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物/二烯的密度小于或等于0.910g/cc,优选小于或等于0.900g/cc,更优选小于或等于0.890g/cc。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物的Mn(conv)为50,000-300,000g/mole,优选80,000-250,000g/mole。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃/二烯互聚物的Mw(conv)为150,000-320,000g/mole,优选180,000-280,000g/mole。在一种其它实施方式中,互聚物为EPDM三元共聚物。在一种其它实施方式中,二烯为ENB。
乙烯/α-烯烃/二烯互聚物,优选三元共聚物,可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/丙烯/二烯互聚物,优选EPDM三元共聚物,可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/α-烯烃互聚物(组分A)
乙烯/α-烯烃互聚物包括通过乙烯与一种或多种(优选一种)C3-C10α-烯烃聚合而形成的聚合物。说明性α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯和1-癸烯。优选,α-烯烃为丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯。优选的共聚物包括乙烯/丙烯(EP)共聚物、乙烯/丁烯(EB)共聚物、乙烯/己烯(EH)共聚物、乙烯/辛烯(EO)共聚物。
合适的乙烯/α-烯烃互聚物的商品实例包括可得自TheDowChemicalCompany的ENGAGEPolyolefinElastomers,可得自ExxonMobilChemicalCompany的EXCEED和EXACT聚合物;和可得自theMitsuiChemicalCompany的TAFMER聚合物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔点(Tm)大于40℃,优选大于50℃,更优选大于60℃,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔点(Tm)小于100℃,优选小于90℃,更优选小于80℃,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的密度大于或等于0.855g/cc,优选大于或等于0.860g/cc,更优选大于或等于0.870g/cc。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的密度小于或等于0.910g/cc,优选小于或等于0.900g/cc,更优选小于或等于0.890g/cc。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔体指数(I2)大于或等于0.1g/10分钟,优选大于或等于0.2g/10分钟,更优选大于或等于0.5g/10分钟。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔体指数(I2)小于或等于10g/10分钟,优选小于或等于5g/10分钟,更优选小于或等于2g/10分钟。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔体指数(I2)为0.1g/10分钟-10g/10分钟,优选0.2g/10分钟-5g/10分钟,更优选0.5g/10分钟-2g/10分钟。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的分子量分布(Mw(conv)/Mn(conv))为1.1-4,优选1.1-3.5,更优选1.1-3,通过GPC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的%结晶度小于或等于30%,优选小于或等于20%,更优选小于或等于15%,通过DSC测量。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的%结晶度大于或等于1%,优选大于或等于2%,通过DSC测量。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为均匀支化线性互聚物,优选共聚物,或均匀支化基本上线性的互聚物,优选共聚物。
术语"均匀"和"均匀-支化"用于指乙烯/α-烯烃互聚物,其中α-烯烃共聚单体在给定的聚合物分子中无规分布,并且所有的聚合物分子具有相同或基本上相同的共聚单体:乙烯比。参见以下讨论。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的PRR(工艺流变比)大于或等于4,优选大于或等于8,更优选大于或等于12,还更优选大于或等于15。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的PRR为4-70,优选8-70。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的PRR为12-60,优选15-55,更优选18-50。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
互聚物粘度以泊(达因-秒/平方厘米(d-sec/cm2))计,在0.1-100弧度/秒(rad/sec)范围剪切速率下,在190℃下,在氮气气氛下,使用动态机械分光计(例如RMS-800或ARES,得自Rheometrics),在0.1-100rad/sec的动态扫描下方便地测量。在0.1rad/sec和100rad/sec下的粘度可分别表示为“V0.1”和“V100”,二者的比率称为“RR”,并且用“V0.1/V100”表示。
PRR值由下式计算:
PRR=RR+[3.82-互聚物门尼粘度(ML1+4,125℃)]×0.3。PRR测定描述于U.S.专利6,680,361(也参见等同的WO00/26268),其通过全文参考引入本文。
乙烯/α-烯烃互聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/α-烯烃共聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
基于烯烃的聚合物(组分B)
基于烯烃的聚合物包括但不限于基于乙烯的聚合物和基于丙烯的聚合物。
组分B的基于烯烃的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度小于或等于20,000cP,优选小于或等于16,000cP,更优选小于或等于10,000cP。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于烯烃的互聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度大于或等于2,000cP,优选大于或等于4,000cP,更优选大于或等于5,000cP。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于烯烃的互聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度为2,000cP-20,000cP,优选4,000cP-16,000cP,更优选5,000cP-10,000cP。在一种其它实施方式中,基于烯烃的聚合物为基于烯烃的互聚物。
除了以下描述的基于烯烃的聚合物以外,其它合适的基于烯烃的聚合物包括Clariant的LICOCENEPerformancePolymers和Idemitsu的LMPO聚合物。
乙烯/α-烯烃互聚物(组分B)
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物,优选基于乙烯的互聚物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃互聚物,优选乙烯/α-烯烃共聚物。
组分B的乙烯/α-烯烃互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度小于或等于20,000cP,优选小于或等于16,000cP,更优选小于或等于10,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,组分B的乙烯/α-烯烃互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度大于或等于2,000cP,优选大于或等于4,000cP,更优选大于或等于5,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度为2,000cP-20,000cP,优选4,000cP-16,000cP,更优选5,000cP-10,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
优选的α-烯烃包括但不限于C3-C20α-烯烃,优选C3-C10α-烯烃。更优选的α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯,更优选包括丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的分子量分布(Mw(conv)/Mn(conv))小于或等于5,优选小于或等于4,更优选小于或等于3。更优选乙烯/α-烯烃互聚物的分子量分布为1.1-3.5,优选1.1-3,更优选1.1-2.5。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的熔体指数(I2)大于或等于500g/10分钟,优选大于或等于800g/10分钟,更优选大于或等于1000g/10分钟,使用ASTMD-1238-04(190℃,2.16kg载荷)测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的表观熔体指数(I2)大于或等于500g/10分钟,优选大于或等于800g/10分钟,更优选大于或等于1000g/10分钟(参见U.S.专利6,335,410);I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]-9.3185,其中η=熔体粘度,以cP计,350°F)。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的%结晶度小于或等于40%,优选小于或等于30%,更优选小于或等于20%,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的%结晶度大于或等于2%,优选大于或等于5%,更优选大于或等于10%,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的%结晶度为2-30%,优选5-25%,更优选10-20%,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的密度大于或等于0.855g/cc,优选大于或等于0.860g/cc,更优选大于或等于0.865g/cc。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的密度小于或等于0.900g/cc,优选小于或等于0.895g/cc,更优选小于或等于0.890g/cc。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的密度为0.855g/cm3-0.900g/cm3,优选0.860g/cm3-0.895g/cm3,更优选0.865g/cm3-0.890g/cm3。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
乙烯/α-烯烃共聚物的一些实例包括可得自TheDowChemicalCompany的AFFINITYGAPolyolefinPlastomers和得自Clariant的LICOCENEPerformancePolymers。乙烯/α-烯烃聚合物的其它实例包括在U.S.专利6,335,410、6,054,544和6,723,810中描述的超低分子量乙烯聚合物,各自全文参考引入本文。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为均匀支化线性互聚物,优选共聚物,或均匀支化基本上线性的互聚物,优选共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为均匀支化线性互聚物,优选共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物为均匀支化基本上线性的互聚物,优选共聚物。
术语"均匀"和"均匀-支化"用于指乙烯/α-烯烃互聚物,其中α-烯烃共聚单体在给定的聚合物分子中无规分布,并且所有的聚合物分子具有相同或基本上相同的共聚单体:乙烯比。
均匀支化线性乙烯互聚物为乙烯聚合物,其缺乏长链支化,但是确实具有短链分支,衍生自聚合成为互聚物的共聚单体,并且其均匀分布,均在相同的聚合物链内,以及在不同的聚合物链之间。这些乙烯/α-烯烃互聚物具有线性聚合物骨架,没有可测量的长链支化,和窄的分子量分布。此类聚合物例如公开于Elston的US专利3,645,992,并且已开发随后的使用双-金属茂催化剂来生产这种聚合物的方法,例如显示在以下文献中:EP0129368;EP0260999;US专利4,701,432;US专利4,937,301;US专利4,935,397;US专利5,055,438;和WO90/07526;各自通过参考引入本文。如所讨论的,均匀支化线性乙烯互聚物缺乏长链支化,正如线性低密度聚乙烯聚合物或线性高密度聚乙烯聚合物的情况。均匀支化线性乙烯/α-烯烃互聚物的商品实例包括得自theMitsuiChemicalCompany的TAFMER聚合物,和得自ExxonMobilChemicalCompany的EXACT和EXCEED聚合物。
均匀支化基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物描述于U.S.专利5,272,236;5,278,272;6,054,544;6,335,410和6,723,810;各自通过参考引入本文。基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物具有长链支化。长链分支具有相同的共聚单体分布作为聚合物骨架,并且可能具有大致相同的长度作为聚合物骨架的长度。"基本上线性的"通常是指平均以“0.01个长链分支/1000个碳原子”至“3个长链分支/1000个碳原子”取代的聚合物。长链分支的长度比短链分支的碳长度长,由在聚合物骨架中掺入一个共聚单体而形成。商品实例包括可得自TheDowChemicalCompany的AFFINITYPolyolefinPlastomers。
一些聚合物可如下取代:0.01个长链分支/1000个总碳原子至3个长链分支/1000个总碳原子,更优选0.05个长链分支/1000个总碳原子至2个长链分支/1000个总碳原子,尤其是0.3个长链分支/1000个总碳原子至1个长链分支/1000个总碳原子。
基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物形成一类独特的均匀支化乙烯聚合物。它们与众所周知的一类常规的均匀支化线性乙烯/α-烯烃互聚物基本上不同,如以上讨论的,并且,此外,它们与常规的多相“齐格勒-纳塔催化剂聚合的”线性乙烯聚合物(例如,例如使用Anderson等人在U.S.专利4,076,698中所公开的技术制备的超低密度聚乙烯(ULDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE))不是相同的种类;它们与高压自由基引发的高度支化聚乙烯(例如,低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物)也不是相同的种类。
可用于本发明的均匀支化的基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物具有优良的加工性,但是它们还具有相对窄的分子量分布。意外地,根据ASTMD1238,基本上线性的乙烯互聚物的熔体流动比(I10/I2)可宽泛地变化,并且基本上独立于分子量分布(Mw/Mn或MWD)。该意外的行为与常规的均匀支化线性乙烯互聚物(例如,Elston在U.S.3,645,992中所描述的那些)和非均匀支化的常规的“齐格勒-纳塔聚合的”线性聚乙烯互聚物(例如Anderson等人在U.S.4,076,698所描述的那些)相反。与基本上线性的乙烯互聚物不同,线性乙烯互聚物(无论均匀或非均匀支化)具有流变学性质,使得当分子量分布提高时,I10/I2值也提高。
长链支化可使用13C核磁共振(NMR)光谱学测定,并且可使用Randall(Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29(2&3),1989,第285-297页)的方法定量,其所公开的内容通过参考引入本文。两种其它方法为凝胶渗透色谱法与低角度激光散射检测器(GPCLALLS)联用,以及凝胶渗透色谱法与差示粘度计检测器(GPC-DV)联用。使用长链分支检测的这些技术以及潜在的理论已在文献中充分记载。参见,例如,Zimm,B.H.和Stockmayer,W.H.,J.Chem.Phys.,17,1301(1949)和Rudin,A.,ModernMethodsofPolymerCharacterization(聚合物表征的现代方法),JohnWiley&Sons,NewYork(1991),第103-112页。
与"基本上线性的乙烯聚合物"相反,"线性乙烯聚合物"是指聚合物缺少可测量的或可证明的长链分支,也就是,聚合物取代有平均小于0.01个长链分支/1000个碳原子。
乙烯/α-烯烃互聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/α-烯烃共聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物(组分B)
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于乙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于乙烯的聚合物为乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
组分B的乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度小于或等于20,000cP,优选小于或等于16,000cP,更优选小于或等于10,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,组分B的乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度大于或等于2,000cP,优选大于或等于4,000cP,更优选大于或等于5,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物在350°F(177℃)下的熔体粘度为2,000cP-20,000cP,优选4,000cP-16,000cP,更优选5,000cP-10,000cP。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
优选的α-烯烃包括但不限于C3-C20α-烯烃,优选C3-C10α-烯烃。更优选的α-烯烃包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯,更优选包括丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物和共聚物可使用两种催化剂制备,掺入不同量的共聚单体和链穿梭剂。
乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选共聚物,具有一种或多种以下特征:
(1)平均嵌段指数大于0并且至多约1.0,并且分子量分布Mw/Mn大于约1.3;或
(2)当使用TREF分级时,在40℃-130℃之间洗脱的至少一种分子级分,其特征在于该级分的嵌段指数为至少0.5并且至多约1;或者
(3)Mw/Mn为约1.7-约3.5,至少一种熔点Tm,以摄氏度计,和密度d,以克/立方厘米计,其中Tm和d的数值相应于以下关系:
Tm>-6553.3+13735(d)-7051.7(d)2;或
(4)Mw/Mn为约1.7-约3.5,并且其特征为熔化热ΔH,以J/g计,和Δ量ΔT,以摄氏度计,定义为最高DSC峰和最高CRYSTAF峰之间的温度差,其中ΔT和ΔH的数值具有以下关系:
对于ΔH大于0并且至多130J/g,ΔT>-0.1299(ΔH)+62.81,
对于ΔH大于130J/g,ΔT≥48℃,
其中使用至少5%的累积聚合物测定CRYSTAF峰,并且如果小于5%的聚合物具有可识别的CRYSTAF峰,则CRYSTAF温度为30℃;或
(5)弹性回复Re,以%计,在300%应变和1个循环下,使用乙烯/α-烯烃互聚物的压塑涂布的基材测量,和密度d,以克/立方厘米计,其中当乙烯/α-烯烃互聚物基本上不含交联的相时,Re和d的数值满足以下关系:Re>1481-1629(d);或
(6)当使用TREF分级时,在40℃-130℃之间洗脱的分子级分,其特征在于该级分的摩尔共聚单体含量比在相同的温度之间洗脱的可比的无规乙烯互聚物级分高至少5%,其中所述可比的无规乙烯互聚物具有相同的共聚单体,并且熔体指数、密度和摩尔共聚单体含量(基于聚合物的总量)为乙烯/α-烯烃互聚物相差±10%;或
(7)在25℃下的储能模量G’(25℃),和在100℃下的储能模量G’(100℃),其中G’(25℃)与G’(100℃)的比率在约1:1-约9:1范围。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物,优选共聚物,具有特征(1)-(3)中的一种或多种,优选(1)和(2),更优选(1)。
术语“多嵌段共聚物”或“链段共聚物”是指包含两种或更多种在化学上不同的区或链段(称为“嵌段”)的聚合物,优选以线性方式接合,也就是,包含在化学上不同的单元的聚合物,该单元相对于聚合的烯属官能团首尾相连接合,而不是以侧基或接枝方式接合。在一种优选的实施方式,各嵌段在以下方面不同:掺入的共聚单体的量或类型、密度、结晶度的量,可归因于这种组成的聚合物的微晶尺寸,立构规整度的类型或程度(全同立构或间同立构),区域-规则性或区域-不规则性,支化(包括长链支化或超-支化)的量,均一性,或任何其它化学或物理性质。多嵌段共聚物的特征在于多分散性指数的独特的分布(PDI或Mw/Mn),嵌段长度分布,和/或由于制备共聚物的独特方法引起的嵌段数量分布。更具体地,当采用连续方法生产时,聚合物期望具有1.7-2.9,优选1.8-2.5,更优选1.8-2.2,最优选1.8-2.1的PDI。当采用间歇或半间歇方法生产时,聚合物具有1.0-2.9,优选1.3-2.5,更优选1.4-2.0,最优选1.4-1.8的PDI。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的密度小于或等于0.900g/cc,优选小于或等于0.895g/cc,更优选小于或等于0.890g/cc,还更优选小于或等于0.885g/cc。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的密度大于或等于0.850g/cc,优选大于或等于0.855g/cc,更优选大于或等于0.860g/cc。密度通过ASTMD-792-08的程序测量。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的熔点大于90℃,优选大于100℃。熔点通过在U.S.专利公布2006/0199930(WO2005/090427)中描述的差示扫描量热法(DSC)测量,其通过参考引入本文。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的熔体指数(I2)大于或等于500g/10分钟,优选大于或等于800g/10分钟,更优选大于或等于1000g/10分钟,使用ASTMD-1238-04(190℃,2.16kg载荷)测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃互聚物的表观熔体指数(I2)大于或等于500g/10分钟,优选大于或等于800g/10分钟,更优选大于或等于1000g/10分钟(参见U.S.专利6,335,410);I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]–9.3185,其中η熔体粘度,以cP计,350°F)。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的%结晶度小于或等于40%,优选小于或等于30%,更优选小于或等于20%,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的%结晶度大于或等于2%,优选大于或等于5%,更优选大于或等于10%,通过DSC测定。
在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
在一种实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物的%结晶度为2-30%,优选5-25%,更优选10-20%,通过DSC测定。在一种其它实施方式中,乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物为乙烯/α-烯烃共聚物。
乙烯多嵌段互聚物和共聚物以及它们的制备和使用更详细地描述于以下文献:WO2005/090427、US2006/0199931、US2006/0199930、US2006/0199914、US2006/0199912、US2006/0199911、US2006/0199910、US2006/0199908、US2006/0199907、US2006/0199906、US2006/0199905、US2006/0199897、US2006/0199896、US2006/0199887、US2006/0199884、US2006/0199872、US2006/0199744、US2006/0199030、US2006/0199006和US2006/0199983;各自通过参考引入本文。
乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
基于丙烯的聚合物(组分B)
在一种实施方式中,组分B的基于烯烃的聚合物为基于丙烯的聚合物。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选共聚物或丙烯/乙烯互聚物,优选共聚物。
组分B的基于丙烯的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度小于或等于20,000cP,优选小于或等于16,000cP,更优选小于或等于10,000cP。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,组分B的基于丙烯的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度大于或等于2,000cP,优选大于或等于4,000cP,更优选大于或等于5,000cP。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物在350°F(177℃)下的熔体粘度为2,000cP-20,000cP,优选4,000cP-16,000cP,更优选5,000cP-10,000cP。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
优选的共聚单体包括但不限于C2和C4-C20α-烯烃,优选C2和C4-C10α-烯烃。优选的共聚单体包括乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯和1-辛烯,更优选包括乙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯,还更优选乙烯。
合适的基于丙烯的聚合物包括VERSIFYPlastomers(TheDowChemicalCompany)、VISTAMAXX聚合物(ExxonMobilChemicalCo.)、LICOCENE聚合物(Clariant)、EASTOFLEX聚合物(EastmanChemicalCo.)、REXTAC聚合物(Hunstman)和VESTOPLAST聚合物(Degussa)以及本领域已知的其它基于丙烯的聚合物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物的分子量分布小于或等于5,优选小于或等于4,更优选小于或等于3.5。更优选基于丙烯的聚合物的分子量分布为1.5-3.5,更优选2-3。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物的%结晶度小于或等于60%,优选小于或等于40%,更优选小于或等于35%,通过DSC测量。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物的%结晶度大于或等于2%,优选大于或等于5%,更优选大于或等于8%,通过DSC测量。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物的密度大于或等于0.855g/cc,优选大于或等于0.860g/cc,更优选大于或等于0.865g/cc。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
在一种实施方式中,基于丙烯的聚合物的密度小于或等于0.895g/cc,优选小于或等于0.890g/cc,更优选小于或等于0.885g/cc。在一种其它实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/α-烯烃互聚物,优选丙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施方式中,基于丙烯的聚合物为丙烯/乙烯互聚物,优选丙烯/乙烯共聚物。
基于丙烯的聚合物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
丙烯/α-烯烃互聚物和共聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
丙烯/乙烯互聚物和共聚物可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
交联剂
合适的交联剂包括但不限于含硫的化合物和过氧化物。含硫的化合物包括但不限于元素硫、4,4'-二硫代二吗啉、秋兰姆、二硫化物和多硫化物、烷基苯酚二硫化物和2-吗啉代-二硫代苯并噻唑。元素硫可为结晶元素硫或无定形元素硫,并且任一类型可为纯的形式或负载于惰性载体上。负载的硫的一个实例为RhenogranS-80(80%S和20%惰性载体),得自RheinChemie。
过氧化物包括但不限于二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二-(叔丁基过氧)己烷、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、叔丁基过氧苯甲酸酯和1,1-二-(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷。
在一种实施方式中,交联剂选自含硫的化合物和过氧化物。
在一种实施方式中,交联剂选自含硫的化合物。
在一种实施方式中,交联剂选自过氧化物。
在一种实施方式中,交联剂以约1-10重量份的量存在,基于组合物中的100份的聚合物。
采用的交联温度和时间为典型的。可使用在约120℃-约225℃范围的温度和在约1分钟-约120分钟范围的时间。
交联剂可包含本文描述的两种或更多种实施方式的组合。
添加剂
在一种实施方式中,本发明的组合物包含至少一种添加剂。合适的添加剂包括但不限于填料、抗氧化剂、UV稳定剂、发泡剂、阻燃剂、着色剂或颜料,和它们的组合。
在一种实施方式中,组合物包含至少一种填料。在一种其它实施方式中,填料选自炭黑、滑石、碳酸钙、粘土或它们的组合。在一种实施方式中,填料以小于或等于50重量%的量存在,优选小于或等于40重量%,更优选小于或等于30重量%,基于组合物的重量。在一种实施方式中,填料以大于或等于2重量%的量存在,优选大于或等于5重量%,更优选大于或等于10重量%,基于组合物的重量。在一种实施方式中,填料以5-40重量%的量存在,优选10-30重量%,基于组合物的重量。
抗氧化剂包括但不限于受阻酚、双酚和硫代双酚;取代的氢醌;三(烷基苯基)亚磷酸酯;二烷基硫代二丙酸酯;苯基萘基胺;取代的二苯基胺;二烷基、烷基芳基和二芳基取代的对亚苯基二胺;单体和聚合的二氢喹啉;2-(4-羟基-3,5-叔丁基苯胺)-4,6-双(辛硫基)1,3,5-三嗪;六氢-1,3,5-三-β-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基-s-三嗪;2,4,6-三(n-1,4-二甲基戊基亚苯基-二氨基)-1,3,5-三嗪;和三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯。
应用
本发明还提供了包含至少一个包含本发明的组合物的组件的制品。制品包括但不限于挤出的型材、泡沫体、挡风条、带、软管、线材和缆线包护、管材、地板材料、垫圈、模塑的货品、片材和挤出的零件。另外的制品包括汽车零件(例如,仪表板和窗户封条)、计算机零件、建筑材料、家庭器具、玩具和鞋类部件。
通过多种常规的方法和设备中的任一种可将组合物形成最终制品。说明性方法包括但不限于挤出、压延、注塑、压塑和本领域已知的其它典型的方法。例如。制品可通过注塑、挤出、挤出然后热成型、低压模塑、压塑等制备。
定义
本文使用的术语“组合物”包括包含组合物的材料以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物的混合物。
本文使用的术语"聚合物"是指通过相同或不同类型的单体聚合制备的聚合的化合物。因此,一般术语聚合物包括术语均聚物(用于指由仅一种类型的单体制备的聚合物)和下文定义的术语互聚物。
本文使用的术语"互聚物"指通过至少两种不同类型的单体聚合制备的聚合物。因此一般术语互聚物包括共聚物(用于指由两种不同类型的单体制备的)聚合物和由多于两种不同类型的单体制备的聚合物。
本文使用的术语“基于烯烃的聚合物”是指包含聚合形式的多数量的烯烃单体的聚合物,例如乙烯或丙烯(基于聚合物的重量),并且任选可包含一种或多种共聚单体。
本文使用的术语“基于乙烯的聚合物”是指包含聚合形式的多数量的乙烯单体的聚合物(基于聚合物的重量),并且任选可包含一种或多种共聚单体。对于基于乙烯的互聚物,与每一种共聚单体相比,聚合的乙烯单体以较大的量存在。
本文使用的术语“乙烯/α-烯烃互聚物”是指包含聚合形式的多数量的乙烯单体(基于互聚物的重量)和至少一种α-烯烃的互聚物。如在本公开的上下文中使用的,乙烯/α-烯烃互聚物不包括乙烯/α-烯烃多嵌段互聚物。
本文使用的术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指包含聚合形式的多数量的乙烯单体(基于共聚物的重量)和α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。如在本公开的上下文中使用的,乙烯/α-烯烃共聚物不包括乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物。
本文使用的术语“基于丙烯的聚合物”是指包含聚合形式的多数量的丙烯单体(基于聚合物的重量)的聚合物,并且任选可包含一种或多种共聚单体。
本文使用的术语“丙烯/α-烯烃互聚物”是指包含聚合形式的多数量的丙烯单体(基于互聚物的重量)和至少一种α-烯烃的互聚物。
本文使用的术语“丙烯/α-烯烃共聚物”是指包含聚合形式的多数量的丙烯单体(基于共聚物的重量)和α-烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。
本文使用的术语“丙烯/乙烯互聚物”是指包含聚合形式的多数量的丙烯单体(基于互聚物的重量)和乙烯的互聚物。
本文使用的术语“丙烯/乙烯共聚物”是指包含聚合形式的多数量的丙烯单体(基于共聚物的重量)和乙烯作为仅有的两种单体类型的共聚物。
本文使用的短语"热处理"是指对组合物或材料施用热量和/或辐射,以提高组合物或材料的温度。
涉及组分的量的术语“份”是指在组合物中的组分的重量份。
术语“包含”、“包括”、“具有”和它们的衍生词不意在排除任何另外的组分、步骤或方法的存在,无论其是否被具体公开。为了避免任何疑问,通过使用术语“包含”要求保护的所有组合物可以包括任何另外的添加剂、助剂或化合物,无论聚合还是其他,除非相反说明。相反,术语“基本由…组成”从任何随后的描述范围内排除任何其他组分、步骤或方法,除了对于操作性非实质的那些。术语“由…组成”排除没有具体描述或列出的任何组分、步骤或方法。
测试方法
聚合物密度根据ASTMD-792-08测量。
熔体粘度
熔体粘度根据ASTMD3236(350°F)测量,使用布鲁克菲尔德数字粘度计(型号DV-II+,版本3)和一次性铝样品室。所用的锭子(spindle)通常为SC-31热熔体锭子,适用于测量在10-100,000厘泊范围的粘度。将样品倒入室中,进而,插入布鲁克菲尔德Thermosel,并锁定在合适的位置。样品室在底部具有切口,其适合布鲁克菲尔德Thermosel的底部,以确保当插入锭子并且旋转时室不能转动。将样品(约8-10g树脂)加热至所需的温度,直至熔融的样品低于样品室的顶部约1英寸。将粘度计设备降低,将锭子浸入样品室。持续降低,直至粘度计上的支架对准Thermosel。将粘度计打开,并在以下剪切速率下操作,该操作设定以导致扭矩读数在总扭矩容量的40-60%的范围,均基于粘度计的RPM输出。每分钟读取读数,保持约15分钟,或者直至数值稳定,此时,记录最终的读数。
熔体指数
基于乙烯的聚合物的熔体指数(I2)根据ASTMD-1238-04测量,条件190℃/2.16kg。基于乙烯的聚合物的熔体指数(I5)根据ASTMD-1238-04测量,条件190℃/5.0kg。基于乙烯的聚合物的熔体指数(I10)根据ASTMD-1238-04测量,条件190℃/10.0kg。基于乙烯的聚合物的高载荷熔体指数(I21)根据ASTMD-1238-04测量,条件190℃/21.0kg。对于基于丙烯的聚合物,熔体流速(MFR)根据ASTMD-1238-04测量,条件230℃/2.16kg。
差示扫描量热法(DSC)
差示扫描量热法(DSC)用于测量基于乙烯的(PE)样品和基于丙烯的(PP)样品的结晶度。在190℃温度下将样品压制成为薄膜(约20,000psi,30秒,空气)。将约5-8mg膜样品称重,并放置在DSC盘中。使盖卷在盘上,以确保封闭的气氛。将样品盘放置在DSC小室中,随后以约10℃/分钟的速率对于PE加热至180℃的温度(对于PP,加热至230℃)。将样品在该温度下保持3分钟。随后以10℃/分钟的速率将样品(对于PE)冷却至-60℃(对PP于,冷却至-40℃),并在该温度下等温保持3分钟。接着将样品以10℃/分钟的速率加热,直至完全熔融(二次加热)。通过用由二次加热曲线测定的熔化热(Hf)除以理论熔化热(对于PE为292J/g,对于PP为165J/g),再将结果乘以100来计算%结晶度(例如,%cryst.=(Hf/292J/g)×100(对于PE))。
除非另外说明,否则各聚合物的熔点(Tm)由二次加热曲线测定,而结晶温度(Tc)由第一冷却曲线测定。
聚合物的门尼粘度
聚合物门尼粘度(ML1+4,125℃)根据ASTM1646-04测量,1分钟预热时间和4分钟转子操作时间。仪器为AlphaTechnologiesRheometerMDR2000。
凝胶渗透色谱法(GPC)
聚合物分子量用高温三重检测器凝胶渗透色谱法(3D-GPC)表征。该色谱系统由PolymerLaboratories(Amherst,MA,现在为Varian,Inc,Shropshire,UK的分部)“PL-GPC210”高温色谱仪组成,配备浓度检测器(RI)、精度检测器(Amherst,MA)、2-角度激光散射检测器(型号2040)和4-毛细管差示粘度计检测器(型号220,得自Viscotek(Houston,TX))。光散射检测器的15°角度用于计算目的。
使用VISCOTEKTriEC软件版本3和四通道VISCOTEK数据处理器DM400进行数据收集。该系统配备在线ERC-3415α四通道脱气装置系统,得自ERCInc(Tokyo,JP)。圆盘传送带隔室在150℃(对于聚乙烯)和85℃(对于EPDM)下操作,而柱隔室在150℃下操作。柱为4个PolymerLabMix-A30cm,20微米柱。聚合物溶液在1,2,4-三氯苯(TCB)中制备。以0.1g聚合物在50mlTCB中的浓度制备样品。色谱溶剂和样品制备溶剂含有200ppm丁基化的羟基甲苯(BHT)。两种溶剂来源均使用氮气吹扫。将聚乙烯样品在160℃下温和搅拌4小时。将EPDM样品在160℃下温和搅拌1小时。对于含有炭黑的样品,炭黑通过“一次过滤”除去,其在150℃下进行,在氮气加压流下,通过在陶瓷过滤器中预热的PERLITE层。注射体积为200μl,流速为1.0ml/分钟。
使用21种窄分子量分布聚苯乙烯标准物进行GPC柱设置的校准。标准物的分子量在580-8,400,000范围,并且在6种“鸡尾酒”混合物中排列,在单个分子量之间至少有10倍间隔。
使用以下等式将聚苯乙烯标准物分子量值转化为聚乙烯分子量(描述于Williams和Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)):M聚乙烯=A×(M聚苯乙烯)B(1A),其中M为分子量,A为0.39的值,B等于1.0。四级多项式用于拟合相应的聚乙烯-等价校准点。
使用EICOSANE进行GPC柱设置的总板数(以0.04g在50mlTCB中制备,并且在温和搅拌下溶解20分钟)。根据以下等式,使用200微升注射测量板数和对称性:
板数=5.54*(在最大峰处的RV/(在1/2高度处的峰宽度))^2(2A),
其中RV为保留体积,以毫升计,峰宽度以毫米计。
对称性=(在1/10高度处的后部峰宽度-在最大峰处的RV)/(在最大峰处的RV-在1/10高度处的前部峰宽度)(3A),
其中RV为保留体积,以毫升计,峰宽度以毫米计。
按照与Balke,Mourey等人(Mourey和Balke,ChromatographyPolym.Chpt12,(1992))(Balke,Thitiratsakul,Lew,Cheung,Mourey,ChromatographyPolym.Chpt13,(1992))公开的一致的方式进行用于测定多检测器偏移(multi-detectoroff-set)的系统化方法。使用自带(in-house)软件将来自115000的宽聚苯乙烯的双检测器log分子量结果优化至来自窄标准品校准曲线的窄标准柱校准结果。按照与Zimm(Zimm,B.H.,J.Chem.Phys.,16,1099(1948))和Kratochvil(Kratochvil,P.,ClassicalLightScatteringfromPolymerSolutions,Elsevier,Oxford,NY(1987))所公开的一致的方式获得偏移测定的分子量数据。用于测定分子量的总注射浓度获自样品折光指数,增加的面积,和由115,000分子量的线型聚乙烯均聚物进行的折光指数检测器校准。聚乙烯的折射指数增量(dn/dc)为-0.104mL/g,而EODM的dn/dc为-0.094mL/g。假定色谱浓度足够低以消除要解决的(addressing)二次Virial系数效应(浓度对分子量的影响)。
使用RI检测器,基于GPC的Mn、Mw和Mz的计算(用于Mn、Mw和Mz测量的常规(conv)GPC)结果由以下等式确定:
另一种形式的分子量平均为粘度平均,其可使用等式7A计算:
其中α为物质的相关性参数(dependentparameter),它将固有粘度([η])与聚合物的分子量相关联。
除了以上的计算以外,使用Yau和Gillespie,Polymer(聚合物),42,8947-8958(2001)提出的方法还计算一组备选值[Mw(abs),Mz(abs),Mz(BB)和MZ+1(BB)]值,并且由以下等式确定:
其中LSi为15度LS信号,Mcalibration(M校准)使用等式1A,并且LS检测器的校直如前所述。
为了监测经时偏差,该偏差可含有洗脱组分(由色谱变化引起)和流速组分(由泵变化引起),后洗脱窄峰通常用作“流速标记峰”。因此,基于在TCB中的空气峰或溶解于在TCB中制备的洗脱样品的一滴癸烷流动标记来建立流速标记。通过对空气峰或癸烷峰校直,流速标记用于线性校正所有样品的流速。随后假定在标记峰时间上的任何变化与流速和色谱斜率的线性移动相关。
色谱系统的板数(基于EICOSANE,如前面所讨论的)应大于22,000,并且对称性应在1.00-1.12之间。
压缩变定
固化的样品的压缩变定(CS)根据ASTMD395测量。由4层(每层“3mm厚”)已通过辊压机的未固化的配制物形成每个测试样品(26mm直径)(参见以下实验部分)。将测试样品在160℃(硫固化)或175℃(过氧化物固化)下压塑,压力为约30,000psi,进行“t95+15分钟(t95,通过MDR测量)”,以形成固化的样品。测量固化的样品的实际厚度,并且将样品放置在两个金属板之间,并且压缩“25+/-1%”至初始厚度(=hn)的约75%的厚度,保持设置时间和设置温度。压缩阶段后,将样品从板除去。在环境条件下(通常,23℃和50%相对湿度)下“30分钟平衡”后,测量样品的厚度。
计算压缩变定作为初始偏离(deflection)的百分比,在让材料在标准条件下恢复30分钟后进行测量。使用下式计算百分比压缩变定:C=[(h0-hi)/(h0-hn)]×100,其中h0为初始样品厚度,hi为测试后的样品厚度,hn为间隔物厚度。
门尼粘度–聚合物配制物
聚合物配制物的门尼粘度(ML1+4,100℃)根据ASTM1646-04测量,1分钟预热时间和4分钟转子工作时间。仪器为AlphaTechnologiesRheometerMV2000E。
MDR
所有的固化动力学通过MDR测量(RheometerMDR2000(AlphaTechnologies))。固化曲线(扭矩相对于时间)和其它数据(例如,t10和t90)通过流变仪记录。每个样品在160℃(硫固化)或175℃(过氧化物固化)下测量,摆动频率为1.67Hz,摆动幅度为0.5°。
ML值和MH值分别指最小扭矩和最大扭矩,在指定的测试温度下,在测试期间测量。t10、t90和t95值分别为扭矩变化10%、90%和95%的时间,相对于MH和ML之间的差(或“MH-ML”)。“在固化温度下的ts2”值代表抗焦烧性质(越高越好),并且为扭矩提高2个单位(dNm)的时间,相对于ML值。ML值和MH值通过流变仪产生。
如下所示,通过计算曲线的斜率,由产生的MDR曲线的斜率可得到固化速率:
ts2、t10、t90和t95值根据ASTMD5289-07在固化温度下测量。
门尼焦烧
未固化的配制物的门尼焦烧(125℃)使用AlphaTechnologiesRheometerMV2000E测量。样品尺寸为约25-35g。测试在125℃下进行,使用“小”转子,如ASTMD1646-04所描述。将t3、t5和t10数据(读数以分别增加3、5和10个门尼单位所需的时间)制表。使用LABLINE2001软件分析数据。机械参数如下:旋转速度为2RPM,温度范围从室温到250℃。t5、t10和t30根据ASTMD1646-04测量。
机械性质
拉伸性质(100%模量,极限拉伸)、模量和百分比伸长率(应力相对于应变)和极限伸长率各自根据ASTMD412测量,使用切割成为T2形状的固化的样品(哑铃T2,23℃;总长度=75mm/末端的宽度=12.5mm/窄部的长度=25mm/内部过渡半径=12.5mm;纵向切割)。这些性质使用由INSTRON制造的拉伸测试机(型号4606)和500mm/分钟的应变速率测量。通过在160℃(硫)或175℃(过氧化物)下热处理未固化的片材(辊压机-参见实验部分)“t95(MDR)+3分钟”,制备固化的样品。
硬度
化合物硬度肖氏A根据ASTMD2240-00在23℃下,使用SHOREDurometerHardnessTester测量。将固化的样品切割成为T2形状(纵向切割),如以上讨论的。使描形针接触固化的样品3秒,随后进行读数。通过在160℃(硫)或175℃(过氧化物)下热处理未固化的片材(辊压机-参见实验部分)“t95(MDR)+3分钟”,制备固化的样品。
C-抗撕强度
C-抗撕强度根据ASTMD624-00测量。使用“冲模C”纵向切割固化的样品。通过在160℃(硫)或175℃(过氧化物)下热处理未固化的片材(辊压机-参见实验部分)“t95(MDR)+3分钟”,制备固化的样品。
低温回缩
低温回缩(TR)根据ASTMD1329-08测量。该测试测量低温性质。
加热老化
固化的样品根据ASTMD573加热老化(70小时,125℃或150℃)。将固化的样品切割成为T2形状(纵向切割),如以上讨论的。通过在160℃(硫)或175℃(过氧化物)下热处理未固化的片材(辊压机-参见实验部分)“t95(MDR)+3分钟”,制备固化的样品。
废气
废气的水平使用基于ASTMD4526的程序测量,使用HewlettPackard型号6890气相色谱仪,配备HP7694顶空取样器。对于该方法,将固化的样品热处理,并测定废气的量。每个固化的样品通过在160℃(硫固化)或175℃(过氧化物固化)下压塑未固化的样品制备,压力为约30,000psi,保持“t95+15分钟(t95,通过MDR测量)”。对于该测试,将“10g固化的样品”放置在清洁的玻璃容器中,立即将其密封,加热,并在110℃下保持22小时。“蒸气空间(vaporspace)”气相色谱分析用于测定在各测试样品中的挥发性组分的量。记录的数据为估计分子量为126g/mol或更小的烃材料的浓度(ppm)。
以下实施例说明本发明,但是不明确或暗示限制本发明。
实验
EPDM65为乙烯/丙烯/ENB三元共聚物,门尼粘度(ML1+4,125℃)为65±4,乙烯含量为50.0±1.5重量%,ENB含量为7.5±0.5重量%。
EO19为乙烯/辛烯共聚物,密度为0.870±0.003g/cc,在350°F(177℃)下的熔体粘度为8195±1395cP,在190℃/2.16kg下的“表观”熔体指数(I2)为约1000g/10分钟,%结晶度为约16。(表观)熔体指数由以下等式计算(参见U.S.专利6,335,410):I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]-9.3185,其中η=熔体粘度,以cP计,在350°F下。
聚合物配制物示于下表1。流变学、机械和老化性质示于表2-4。
表1:聚合物配制物
a)碳酸钙,可得自IMERYS。b)炭黑,可得自ColumbianChemicals。c)2-2'-双(叔丁基过氧)二异丙基苯,负载于粘土上,可得自R.T.Vanderbilt。d)三烯丙基异氰脲酸酯,负载于二氧化硅上,可得自HarwickCo.。e)石蜡石油,可得自R.E.Carroll。f)合成的油(聚烯烃),可得自ExxonMobil。g)氧化锌,可得自Sigma-Aldrich。h)炭黑,可得自ColumbianChemicals。i)硬脂酸,可得自Sigma-Aldrich。j)二丁基二硫代氨基甲酸锌,可得自R.T.Vanderbilt。k)2-巯基苯并噻唑和白色矿物油,可得自R.T.Vanderbilt。l)四甲基秋兰姆二硫化物,可得自AkrochemCorporation。m)硫,可得自R.T.Vanderbilt。
配制物
表1中的所有聚合物配制物在具有“1.5升”体积的Banbury混合机中制备。在混合室的加热夹套中的水的温度为约30-40℃。将除交联剂(过氧化物和活性助剂,或者硫和加速剂)以外的所有组分一次性加入,并于约50RPM下混合,直至配制物达到约80-85℃的温度。将活塞举起,清扫,加入交联剂。将活塞再次降低,将配制物混合至100°C(约60-90秒,以达到100℃)。在该时间后,将混合器下面的“底门(dropdoor)”打开,使未固化的配制物落入收集盘中。
将以上配制物通过“6英寸”双-辊压机(ReliableRubber&PlasticMachineC.Inc.,Reeves6英寸型号)的辊之间,得到约“3mm厚”的未固化的配制物的片材。在辊内循环的水的温度保持在约70-75℃,辊速度为20RPM。
通过由以上辊压机压塑未固化的片材,得到固化的配制物的片材。采用ASTMD3182(2001),通过压塑(PRIPress,100TonPress)一部分以上片材,将约“15cm×15cm”样品固化成为“3mm厚”饰板。固化时间为“t95+3分钟”,在期望的固化温度下(硫配制物在160℃下固化;过氧化物配制物在175℃下固化)。将用于“压缩变定”测试的样品(12mm厚度)和用于“废气”测试的样品固化“t95+15分钟”时间。将固化片材切割成为在相应的ASTM测试方法中指定的尺寸。
表2:流变学性质
表3:老化前后的机械性质
表4:另外的性质
本发明的组合物使用过氧化物和硫固化包二者固化。具有相同重量百分比的SUNPAR2280或ELEVASTC30的对比组合物也使用相同水平的交联剂固化(参见表1)。
所有过氧化物配制物(对比实施例1A、2A和本发明的实施例1A)的熔体粘度(ML(1+4)100℃,得自MDR)类似。本发明的实施例1显示有利的混合特征(门尼粘度),通常为含有油的组合物(参见对比实施例1A和2A),良好的机械性质,以及老化后相当的机械性质。此外,与对比实施例相比,本发明的实施例具有较低量的废气。
同样,所有硫固化的配制物(对比实施例1B、2B和本发明的实施例1B)的熔体粘度(ML,得自MDR)类似。当这些化合物固化时,注意到本发明的实施例1B具有显著的优势。相对于对比实施例1B和2B(参见MDR性质),固化该配制物所需的时间显著降低。本发明的实施例1B也具有良好的机械性质,以及老化后相当的机械性质。此外,与对比实施例相比,本发明的实施例具有较低量的废气。
虽然前面的实施例中已非常详细地描述了本发明,但是这些细节内容是为了说明的目的,不应看作对本发明的限制,如所附权利要求中描述的。
Claims (13)
1.一种交联的组合物,其通过热处理包含至少以下物质的组合物而形成:
A)密度小于或等于0.910g/cc的基于乙烯的聚合物,通过ASTMD-792-08测定,该基于乙烯的聚合物选自乙烯/α-烯烃/二烯互聚物;
B)熔体粘度小于或等于20,000cP的基于烯烃的聚合物,通过ASTMD3236在177℃(350°F)测定,该基于烯烃的聚合物选自熔体指数大于或等于500g/10分钟的乙烯/α-烯烃互聚物,使用ASTMD-1238-04(190℃,2.16kg载荷)测定;和
C)交联剂。
2.权利要求1的交联的组合物,其中组分A以50-98重量%的量存在,并且组分B以2-50重量%的量存在,并且其中组分A和组分B的重量百分比各自基于组分A和组分B的总重量。
3.权利要求1的交联的组合物,其中所述组合物的极限拉伸强度大于12MPa,根据ASTMD412测定,极限伸长率大于100%,根据ASTMD412测定,并且肖氏A硬度大于60,在23℃根据ASTMD2240-00测定。
4.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分B的所述基于烯烃的聚合物的熔融温度(Tm)大于40℃,通过DSC测定。
5.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分B的所述基于烯烃的聚合物的熔融温度(Tm)小于100℃,通过DSC测定。
6.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分B以2-40重量%的量存在,基于组分A和组分B的总重量。
7.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分B的所述基于烯烃的聚合物的分子量分布(Mw/Mn)为1.2-3,通过GPC测定。
8.权利要求1的交联的组合物,其中组分B为均匀支化线性乙烯/α-烯烃互聚物或均匀支化基本上线性的乙烯/α-烯烃互聚物。
9.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分A的所述基于乙烯的聚合物在125℃的门尼粘度(ML1+4)大于50,根据ASTM1646-04测定。
10.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中组分A的所述基于乙烯的聚合物以60-98重量%的量存在,基于组分A和组分B的总重量。
11.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中所述组合物不含增粘剂。
12.权利要求1-3中任一项的交联的组合物,其中所述组合物不含基于丙烯的聚合物。
13.一种制品,所述制品包含至少一个包含前述权利要求中任一项的交联的组合物的组件。
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