CN106470835B - 复合零件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合零件,以下也称为复合物,从由至少一种具有在室温下为液体的聚丁二烯共聚物添加物的聚酰胺模制化合物组成的至少一个零件,和由至少一种弹性体组成的至少一个零件,使用二组分加工方法,优选二组分注射模制过程(2C注射模制)产生,该弹性体可以由有待用元素硫硫化或交联的橡胶获得,或该复合零件在这些组分已经被处理后从所述组分进行组装。

Description

复合零件
技术领域
本发明涉及一种复合零件(composite part),在下文中也称为复合物,该复合零件通过2-组分加工方法,优选2-组分注射模制(2K注射模制),从以下项产生:至少一个由至少一种添加有在室温下为液体的聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物构成的零件以及至少一个由至少一种从有待用元素硫硫化(vulcanize)或交联的橡胶可获得的弹性体构成的零件,或该复合零件由这些组分在其加工之后构成。
背景技术
由硬的热塑性的和弹性体的模制品构成的复合零件典型地通过黏接、螺钉连接、机械连锁或使用粘合促进剂连接,因为在绝大多数热塑性塑料和弹性体的结合中不可能实现足够强的粘附。
现有技术
在现有技术中,存在许多由聚酰胺和弹性体(从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的)使用粘合促进剂构成的复合物的披露内容。将该粘合促进剂施用到已经首先制造的组分上,或者该热塑性塑料或者弹性体。如果首先生产该热塑性塑料组分,则将该粘合促进剂施用到该热塑性塑料的表面上,然后将有待交联的橡胶混合物喷在其上并且硫化。如果首先制造该弹性体,则在将该粘合促进剂施用到其表面上,之后将该热塑性塑料喷到其上。取决于材料组合,使用单层的或双层的粘合体系。以惯用的且优选的方式使用的粘合促进剂在以下项中提及:J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”[橡胶技术词典(Lexicon of Rubber Technology)],第三版,Hüthig出版社,海德堡(VerlagHeidelberg),2004,第203页,以及B.Crowther“橡胶粘合手册(Handbook of RubberBonding)”,iSmithers Rapra出版,2001,第3至55页。特别优选使用至少一种品牌(来自洛德公司(Lord))或品牌(来自CIL公司)的粘合促进剂。当使用粘合促进剂时,环境有害的溶剂和/或重金属的使用原则上是一个问题,除非使用基于水的粘合促进剂。总体上,施用粘合促进剂构成附加的操作步骤,其必然引起附加的操作并且因此耗费时间和精力。
EP 0 142 930 A2示出了一种方式,其中复合物可以从聚酰胺和EPDM弹性体生产。这涉及将交联剂二枯基过氧化物和活性助剂(助剂,coagent)N,N′-间亚苯基二马来酰亚胺的混合物加入该橡胶中。在此为了高的粘合强度,加入活性助剂N,N′-间亚苯基二马来酰亚胺是必要的。然而,在EP0 142 930 A2中所描述的方法是仅使用过氧化地交联的弹性体组分可进行的。如果使用用硫的硫化,则这不产生粘附。
US-A 5132182说明了具有过量氨端基的聚酰胺具有对羧化的EPDM或NBR橡胶的良好粘附。根据US-A 5132182,仅可能的是使用通过羧化化学改性的橡胶。此外,其中描述的方法简化为弹性体组分的过氧化物交联。硫-硫化的弹性体没有示出任何与聚酰胺的粘附。
EP 1 552 965 A1描述了橡胶增强的结构,这些结构包括基于聚酰胺的树脂组合物和至少一种不使用粘合剂结合到该树脂组分的过氧化地交联的橡胶组分。橡胶混合物与硫供体二硫化四甲基秋兰姆在加入硫化活化剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯下的交联仅获得了中等的粘附值“B”。
EP 1 666 535 A1描述了由弹性体组分和聚酰胺组分以直接粘附形式产生的复合零件。在这种情况下,将用于过氧化交联的活性助剂和自由基清除稳定剂加入该聚酰胺组分中。然而,EP 1 666 535 A1仅仅传授了用于直接粘附的有机过氧化物结合聚酰胺组分交联橡胶组分。
EP 1 533 344 A1和JP 2003 320 618 A1描述了在热塑性塑料中使用活性助剂用于过氧化交联,以便以直接粘附的形式产生具有弹性体组分的复合零件。EP 1533 344 A1的实例5传授了,连同该活性助剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,在聚酰胺PA612中还加入8012/聚辛烯。然而,该方法具有缺点。EP 1 533 344A1的实例仅仅披露了用用于直接粘附的有机过氧化物结合聚酰胺组分交联橡胶组分。
基于聚酰胺的模制品与过氧化地交联的弹性体和基于其的复合零件的直接粘附是从现有技术中已知的,但是基于聚酰胺的模制品与弹性体(用元素硫交联的)或基于其的复合物的直接粘附不是已知的。然而,通过硫硫化交联橡胶对于橡胶工业具有比过氧化物交联远远更大的意义(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”[橡胶技术(Rubber Technology)],第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳(Carl Hanser VerlagMunich Vienna),2006,第69至70页、第87页、第93页、第102页、第147页、第276至277页、第312页和第320至321页)。对于此,有多个原因。硫硫化比过氧化物交联更便宜并且因此在工业上比通过过氧化物的交联更常见的多。最后,有可能通过硫硫化获得就其动态材料特性、撕裂强度和耐撕裂蔓延性而言优于过氧化物硫化产品的硫化产品。此外,特别的橡胶完全不能用过氧化物交联,例如丁基橡胶(IIR)和卤代丁基橡胶((XIIR),并且过氧化物交联对于一些橡胶,特别是对于天然橡胶(NR),经济上最重要的橡胶,而且还有对于丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)以及苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),不具有实际意义。在这些情况下,硫硫化是主要的交联条件。过氧化物交联此外对于大气中的氧气敏感,这导致约束可能的硫化方法。最后,由于通过自由基的交联机理,多种混合物成分可以破坏过氧化物交联。相比之下,硫硫化对于大部分有待用于该橡胶中的其他混合物成分是不敏感的。
根据DE 3602705 A1的传授内容的常规的2组分注射模制的复合物,由直接粘附组分(包括一方面聚苯醚(PPE)以及另一方面硫硫化的弹性体,例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR))构成,是基于热力学相容性的特殊情况并且由于这个原因不能施用到由一方面聚酰胺(PA)零件以及另一方面硫硫化的弹性体零件构成的复合物上。因此,在市场上对于用于由以下项组成的复合零件的解决方案存在长期的需要:聚酰胺组分以及弹性体组分,其中后者从有待用元素硫交联或硫化的橡胶获得的。
在将在第一生产步骤中制造的热塑性塑料组分与弹性体组分使用如上提及的粘合促进剂或用直接粘附粘合的情况下,在该橡胶混合物中的交联体系对于粘合强度水平起重要作用。该交联体系的这种重要作用不仅在热塑性组分与有待交联的橡胶混合物的粘合中而且总体上在第一生产步骤中制造的不同基质材料(例如金属,玻璃等)与有待交联的橡胶混合物的粘合中可以观察到。
当粘合促进剂用于粘合金属与有待交联的橡胶混合物时,交联剂的选择可能对粘附有显著的效果(B.Crowther,“橡胶粘合手册”,iSmithers Rapra出版,2001,第57至79页)。粘合促进剂的生产厂商在使用粘合促进剂用于将有待交联的橡胶混合物粘合到金属基底和固体聚合物基底上的情况下在硫与过氧化物交联之间进行区别。洛德公司以品牌供应各种各样的用于有待用硫交联的橡胶混合物和有待用过氧化物交联的橡胶混合物的粘合促进剂(洛德产品说明书“用于工业的橡胶与基底的粘合剂(Rubber-to-Substrate Adhesives for the Industry)”,洛德应用指南,“弹性体粘合指南”,洛德公司,卡里(Cary),美国)。在来自英国普莱斯顿粘合促进剂生产厂商化学创新有限公司(adhesion promoters manufacturer Chemical Innovations Limited,Preston,UK)的http://cilbond.com(2003年12月16日恢复)上用于选择有待使用的粘合促进剂的产品选择器中,有待粘合的弹性体的选择导致在不同交联剂之间的决定。因此,例如,在HNBR橡胶混合物的情况下,必须在硫交联与过氧化物交联之间做出选择。
同样在直接粘附的情况下,即,当将有待交联的橡胶混合物直接施用到基底(例如,热塑性组分)上而不使用粘合促进剂并且在橡胶组分的交联过程中导致形成粘性结合时,该交联剂对基底与弹性体之间的粘附做出了相当重要的贡献。
关于与金属表面的粘附,黄铜电镀的金属零件或黄铜基底总体上可以直接粘合到有待用硫交联的橡胶混合物上。可以用过氧化物交联的橡胶混合物不能直接粘合到黄铜上(B.Crowther,“橡胶粘合手册”,iSmithers Rapra出版,2001,第163至195页)。也不能使锌电镀的金属零件直接粘附到有待用硫交联的橡胶混合物上((F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第829至830页)。为了直接粘附到金属表面,将特定的活性助剂加入具有过氧化物交联体系的橡胶混合物中,优选地丙烯酸或甲基丙烯酸的金属盐,尤其是二甲基丙烯酸锌。将这些活性助剂加入有待用硫交联的橡胶混合物中没有导致直接粘附到金属上的所希望的结果(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第829至830页;B.Crowther,“橡胶粘合手册”,iSmithers Rapra出版,2001,第213至240页)。
在直接粘附到聚合物(在本发明的上下文中粘附到聚酰胺)上的情况下,该交联剂因此在该橡胶混合物中具有相当重要的意义。根据相关的教科书文献,具有C=C双键的橡胶,即,原则上用硫可交联的那些,或其混合物,可以用过氧化物交联直接粘合到聚酰胺上。虽然对于其他聚合物/弹性体组合还有可能使用多种可能的交联剂,但是迄今为止对于XNBR仅有的描述是用PA612的过氧化物交联(Handbuch Kunststoff-Verbindungstechnik[聚合物粘合技术手册(Handbook of Polymer Bonding Technology)],G.W.Ehrenstein编辑,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,1990,第530至531页;F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第833至834页)。基于PA612用于与有待通过过氧化物手段交联的橡胶混合物直接粘附的聚酰胺模制组合物是作为从马尔赢创德固赛有限公司(Evonik Degussa GmbH,Marl)可商购的。涉及使用这些产品的现有技术现在有更大发展,这样使得它们可以不仅与有待通过过氧化物手段交联的XNBR橡胶混合物(G.Huhn,Gummi Fasern Kunststoffe,2000,第53卷,第10期,第720至721页)而且与有待通过过氧化物手段交联的NBR橡胶混合物(K.M.Diedrich,Gummi Fasern Kunststoffe,2003,第56卷,第5期,第306至311页)以及有待通过过氧化物手段交联的EPDM橡胶混合物(F.Lorenz,K.Kuhmann,KunstStoff Trends,2008,第4期,第28至29页;“塑料-橡胶复合物中的高性能聚合物(High-PerformancePolymers in Plastic-Rubber Composites)”手册,马尔赢创德固赛有限公司)一起使用。虽然对于其他聚合物和弹性体已经公开了用于直接粘附的多种交联剂(包括硫),值得注意的并且因此应该强调的是,不管原则上用硫可交联的具有C=C双键的橡胶的这些进一步的发展,迄今为止在聚酰胺的情况下仅过氧化物交联剂是可用的。迄今为止对于橡胶组分已经不可能成功地使用硫作为交联剂,如果这些橡胶组分旨在以与聚酰胺组分直接粘附的形式用于复合物。
从涉及橡胶与无机基底如金属或玻璃的复合物的现有技术中的发现不能应用于有机基底,优选地聚合物,尤其聚酰胺。这是因为有机添加剂通常加入到尤其聚合物如聚酰胺中以便在后期在有待由其制造的产物中实现特殊的特性。因此,虽然在聚合物如聚酰胺的情况下使用有机添加剂完全是惯例,在金属或玻璃的高的加工温度下金属或玻璃中的有机添加剂将被破坏,不论通过在不存在空气下的分解或通过大气中的氧气的氧化。
为了有待交联的橡胶混合物在有机基底表面上(优选塑料,尤其聚酰胺)的粘附,因此作为简要综述可以说明的是交联剂具有重要的意义而且尤其基于橡胶混合物与过氧化物的交联的直接粘附方法与基于用硫的交联的直接粘附方法是不可比较的。
从此现有技术出发,着手解决的问题是提供一种用于在直接粘附零件(一个零件是从聚酰胺模制组合物可获得的并且一个零件是由从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的弹性体组分构成)之间产生牢固的结合的方法。
已经发现,出人意料地,以上本发明所描述的问题得以解决,如果仅聚酰胺模制组合物添加有在室温(RT)下为液体的聚丁二烯共聚物,并且如果元素硫被用于硫化弹性体成分(从有待用元素硫交联或硫化的橡胶可获得的)。此外已经发现,出人意料地,在本发明的程序下,有可能免除任何种类的粘合促进剂并且仍然达到高的粘附值,其中在基于DINISO813的90°剥离试验中结合强度为至少3N/mm,并且该弹性体组分的断裂拉伸应力为至少10MPa并且该弹性体组分的断裂拉伸应变为至少300%。
发明内容
本发明的主题是由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个由至少一种弹性体产生的零件构成的一种复合零件,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有聚酰胺与至少一种在室温(RT)下为液体的聚丁二烯共聚物的混合物,并且该弹性体零件由有待用元素硫硫化或交联的橡胶产生。
本发明的复合零件的单独的零件是成形的宏观零件而不是,例如,在塑料/弹性体共混物中的分散的颗粒并且也不是在弹性体基质中的聚酰胺纤维。此类共混物因此不是为了本发明的目的的复合零件。
具体实施方式
为了清晰起见,应指出本发明的范围包括通常或在优选范围内陈述的所有定义和参数,如以下列出的,以任何希望的组合。除非另外指明,所有的百分比都是重量百分比。除非另外指明,所有的数字都是基于室温(RT)=23+/-2℃和1.0巴的标准压力。
出人意料地,为了生产本发明的复合物,有可能免除任何种类的粘合促进剂并且仍然获得高的粘附值,其中在基于DIN ISO 813的90°剥离试验中结合强度为至少3N/mm,并且该弹性体组分的断裂拉伸应力为至少10MPa并且该弹性体组分的断裂拉伸应变为至少300%。因此,根据本发明优选的是在聚酰胺零件与弹性体零件之间根本没有使用粘合促进剂。
根据本发明优选的是,以直接粘附的形式得到复合零件。
本发明的优选主题是由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个由至少一种弹性体产生的零件构成的一种复合零件,其特征在于该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%、优选按重量计至少45%、更优选按重量计至少55%并且尤其优选按重量计至少65%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份、优选75至99.8重量份、更优选85至99.7重量份并且非常优选88至99.5重量份的聚酰胺,以及
b)0.1至40重量份、优选0.2至25重量份、更优选0.3至15重量份、非常优选0.5至12重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该弹性体零件由有待用元素硫硫化或交联的橡胶产生。
本发明的进一步主题是一种用于生产此类复合零件的方法,以及还有聚丁二烯共聚物用于改进基于聚酰胺的模制品与从有待用元素硫交联或硫化的橡胶可获得的弹性体组分的复合粘附的用途。
根据本发明,弹性体组分与聚酰胺组分的牢固的结合是指在基于DINISO 813的90°剥离试验中至少3N/mm的结合强度,以及至少10MPa的该弹性体组分的断裂拉伸应力以及至少300%的该弹性体组分的断裂拉伸应变。
根据本发明,在从聚酰胺模制组合物可获得的零件与由弹性体组分(从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的)构成的零件之间的牢固的结合的特征为在基于DIN ISO813的90°剥离试验中的至少3N/mm的结合强度。低于3N/mm的结合强度对于存在牢固的结合是太低的。低于3N/mm的低结合强度还称为工业惯例中的组装粘附。已经发现3N/mm的最小粘合强度对于聚酰胺零件与弹性体零件之间的牢固的结合是有用的标准。例如,JP2010269481A2描述了通过剥离试验测量的聚酰胺零件与弹性体零件之间的结合的粘合强度如下:<3N/mm:不可接受的,≥3N/mm和≤4N/mm:良好,>4N/mm:优异。
断裂拉伸应力或裂断应力和断裂拉伸应变或裂断应变是在拉伸试验中确定的材料测试参数(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第494至496页;DieKunststoffe–Chemie,Physik,Technologie[塑料-化学,物理学,技术(Plastics–Chemistry,Physics,Technology)],B.Carlowitz编辑,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,1990,第628至633页)。DIN 53504描述了一种用于确定硫化的和热塑性的橡胶的拉伸应力/应变特性的方法。可以确定的特性是拉伸强度、裂断应力、裂断应变、给定应变下的应力,给定应力下的伸长率,屈服拉伸应力和屈服拉伸应变。拉伸测试涉及以恒定的伸展速率拉伸样品直到它们断裂并且记录所需要的力和长度变化。断裂拉伸应力和断裂拉伸应变在本发明的上下文中通过类似于DIN 53504的拉伸试验确定。断裂拉伸应力σR,也称为撕裂强度,被定义为在断裂时测量的力FR与该样品的开始截面A0的商。断裂拉伸应力以N/mm2或MPa记录。断裂拉伸应变εR定义为在断裂时测量的长度变化LR–L0与该样品的初始测量的长度L0的商。断裂拉伸应变以百分比记录。
至少10MPa的断裂拉伸应力和至少300%的断裂拉伸应变描述了工业可利用的弹性体组分。工业可利用的弹性体是通过交联橡胶,例如通过硫或过氧化物交联获得的。随着增加交联密度(即每体积元的交联位点的数目),弹性体的撕裂强度经过最大值(D.L.HertzJr.,弹性体(Elastomerics),1984,第116期,第17至21页;橡胶科学与技术(Science andTechnology of Rubber),J.E.Mark,B.Erman,F.R.Eirich编辑,第二版,学术出版社,圣地亚哥(Academic Press,San Diego),1994,第339至343页)。因此,工业可利用的弹性体是仅在特殊的交联密度范围内获得的。如果交联密度太低或太高,断裂拉伸应力将小于10MPa。
通过加入添加剂或填充剂还将交联的弹性体的断裂拉伸应力影响到重要的程度。此类添加剂或填充剂是粉状的橡胶混合物成分,将其加入弹性体中以便在硫化产品中实现特殊的特性(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第179至180页;F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第231至275页)。虽然具有较大颗粒直径的惰性填充剂稀释了基质,活性填充剂,尤其具有低于惰性填充剂的颗粒直径的颗粒直径的碳黑或二氧化硅,对弹性体具有增强作用。多个参数如断裂拉伸应力和断裂拉伸应变随着增加活性填充剂的含量经过最大值。因此以一定的含量将活性填充剂加入工业可利用的弹性体中用于获得最小的断裂拉伸应力和最小的断裂拉伸应变。
本发明还提供了有待根据本发明生产的复合零件在引导液体介质或气态介质的产品中,优选在高温下或在非极性介质的影响下,在化学工业、家用电器行业或机动车辆行业中的用途。
特别优选的是本发明的复合零件作为垫片,隔膜(membrane),气体蓄压器,软管,用于发动机、泵和电动工具的外壳,辊,轮胎,联轴器(coupling),停止缓冲器(stopbuffer),传送带,传动带,多层层压板和多层薄膜(film),以及还有声音或振动减弱部件的用途。
本发明因此还涉及一种使用至少一种本发明的复合零件密封含有液体介质和/或气态介质的产品的方法。
本发明因此还涉及一种用于生产复合零件的方法,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种从有待用元素硫作为交联剂硫化或交联的橡胶可获得的弹性体产生的零件构成,通过使用至少一种成形方法或将包含元素硫的橡胶组分施用到包含该聚酰胺模制组合物的零件上并且通过将此系统暴露于橡胶的硫化条件,或者将聚酰胺模制组合物施用到包含用元素硫交联的橡胶的零件上,该聚酰胺模制组合物包含聚酰胺与至少一种在室温(RT)下为液体的聚丁二烯共聚物的混合物。
本发明优选涉及一种用于生产复合物的方法,该复合物由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种从有待用元素硫作为交联剂交联或硫化的橡胶可获得的弹性体产生的零件构成,其特征在于通过至少一种成形方法或者使由该聚酰胺模制组合物构成的零件与包含元素硫的橡胶组分接触并且使其经受用于该橡胶的硫化条件,或者使该由用元素硫作为交联剂交联的弹性体构成的零件与聚酰胺模制组合物接触,并且,在两种情况下,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%、优选按重量计至少45%、更优选按重量计至少55%并且尤其优选按重量计至少65%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份、优选75至99.8重量份、更优选85至99.7重量份并且最优选88至99.5重量份的聚酰胺,以及
b)0.1至40重量份、优选0.2至25重量份、更优选0.3至15重量份、最优选0.5至12重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
成形方法优选选自以下各项组成的系列:挤出,平膜挤出,薄膜吹塑,挤出吹塑模制,共挤出,压延,浇铸,压制方法,注射压花方法,转移压制方法,转移注射压制方法或注射模制,或这些的专门的方法,尤其是气体注射技术,更优选通过二组分注射模制。
本发明此外涉及一种复合物,该复合物由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种从有待用元素硫作为交联剂交联或硫化的橡胶可获得的弹性体产生的零件构成,通过至少一种成形方法可获得,通过将包含元素硫作为交联剂的橡胶组分施用到由该聚酰胺模制组合物构成的零件上并且将该系统暴露于橡胶的硫化条件,或者通过将聚酰胺模制组合物施用到包含用元素硫交联的弹性体的零件上。
本发明优选地涉及一种复合物,该复合物由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种从有待用元素硫作为交联剂硫化或交联的橡胶可获得的弹性体产生的零件构成,其通过至少一种成形方法可获得,使由该聚酰胺模制组合物构成的零件与包含元素硫作为交联剂的橡胶组分接触并且使其经受用于该橡胶的硫化条件,或者使该由元素硫交联的弹性体构成的零件与聚酰胺模制组合物接触,并且,在两种情况下,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%、优选按重量计至少45%、更优选按重量计至少55%并且尤其优选按重量计至少65%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份、优选75至99.8重量份、更优选85至99.7重量份并且最优选88至99.5重量份的聚酰胺,以及
b)0.1至40重量份、优选0.2至25重量份、更优选0.3至15重量份、最优选0.5至12重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
液体聚丁二烯共聚物
根据本发明,用于该聚酰胺零件的聚酰胺模制组合物添加有至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物。作为在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,为了本发明的目的,指的是优选1,3-丁二烯与作为单体的另外的烯烃(或者苯乙烯或丙烯腈)的共聚物。它总体上是通过共聚1,3-丁二烯与其他单体:苯乙烯或丙烯腈来制备。在RT下为液体并且根据本发明优选使用的聚丁二烯共聚物因此是苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物或丙烯腈-1,3-丁二烯共聚物。
根据本发明使用的液体聚丁二烯共聚物值得注意的进一步的事实是,它具有在501/s的剪切速率下,在大气压力和在25℃的温度下,通过类似于DIN 53019的锥板法测量的,在从100至1 000 000mPas的范围内、优选在从300至300 000mPas的范围内、更优选在从500至100 000mPas的范围内的动态粘度。这些聚丁二烯共聚物的特征是它们在室温(RT)下为液体。
根据本发明,在RT下为液体的聚丁二烯共聚物单独地或以两种或更多种聚丁二烯共聚物的组合形式在用于该聚酰胺零件的聚酰胺模制组合物中使用。
有待用作液体聚丁二烯共聚物的苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物也被称为苯乙烯-丁二烯橡胶SBR。SBR橡胶是基于苯乙烯和1,3-丁二烯的橡胶,不仅包括溶液-SBR橡胶,缩写为“S-SBR”,而且还有乳液-SBR橡胶,缩写为E-SBR(J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”[橡胶技术词典(dictionary of rubber technology)]第3版,Hüthig出版社,海德堡(Heidelberg),2004年,第508至512页,F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”[橡胶技术(rubber technology)],第二修订版,卡尔汉瑟出版社慕尼黑维也纳(Carl Hanser Verlag Munich Vienna),2006年,第93至107页,H.-G.Elias,“大分子(Macromolecules),第2卷:工业聚合物与合成(Industrial Polymers andSyntheses)”,威利VCH出版社股份有限公司(WILEY-VCH Verlag GmbH),魏因海姆(Weinheim),2007年,第243至244页,H.-G.Elias,“大分子,第4卷:聚合物应用(Applications of Polymers)”威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2009年,第275至278页)。
被称为S-SBR的橡胶是在溶液方法中在苯乙烯和1,3-丁二烯的基础上生产的。共聚的苯乙烯的量优选在按重量计从5%至50%的范围内,更优选在按重量计从10%至40%的范围内。共聚的丁二烯的量优选在按重量计从50%至95%的范围内,更优选在按重量计从60%至90%的范围内。在共聚的丁二烯中的乙烯基的量优选地是在从10wt%至90wt%的范围内,1,4-反式双键的量优选地是在按重量计从20%至80%的范围内,并且1,4-顺式双键的量优选地是与乙烯基和1,4-反式双键的总和互补。这些苯乙烯-丁二烯橡胶特别通过阴离子的溶液聚合,即通过在有机溶剂中的碱金属基或碱土金属基催化剂制备的。
这些聚合的单体和不同的丁二烯构型典型地随机分布在该液体聚丁二烯共聚物中。具有嵌段式结构的橡胶,其被称为集成橡胶,也根据本发明被S-SBR(A)的定义覆盖(K.-H.Nordsiek,K.-H.Kiepert,GAK Kautschuk Gummi Kunststoffe 33(1980),第4期,251-255)。
S-SBR根据本发明应该理解为是指直链和支链的橡胶二者或端基改性的橡胶。例如,此类型在DE 2 034 989 A1中指出。所使用的支化剂优选是四氯化硅和四氯化锡。
被称为E-SBR的橡胶根据本发明应理解为是通过自由基乳液聚合在苯乙烯和丁二烯的基础上制备的那些。共聚的苯乙烯的量优选在按重量计从15%至40%的范围内。根据聚合温度,在热和冷聚合方法之间进行区分。所使用的引发剂是碱金属过硫酸盐或有机过氧化物与还原剂。
替代用作液体聚丁二烯共聚物的丙烯腈-1,3-丁二烯共聚物也称为丙烯腈-丁二烯橡胶NBR。NBR是通过1,3-丁二烯和丙烯腈以约50:50至85:15的质量比的自由基共聚获得的。其制备在水性乳液中发生。根据聚合温度,在热和冷聚合方法之间进行区分。所使用的引发剂是碱金属过硫酸盐或有机过氧化物与还原剂(J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”[橡胶技术词典]第3版,Hüthig出版社,海德堡,2004年,第28-29页,F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”[橡胶技术],第二修订版,卡尔汉瑟出版社慕尼黑维也纳,2006年,第107至122页,H.-G.Elias,“大分子,第2卷:工业聚合物与合成”,威利VCH出版-社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第244至245页,H.-G.Elias,“大分子,第4卷:聚合物应用”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2009年,第275至278页)。
在室温下为液体的聚丁二烯共聚物总体上可以通过以下方式生产:经由合成,换句话说分子量的增加,或经由减少,从具有较高分子量的聚丁二烯共聚物开始(通过机械引入高剪切力降低分子量,优选在辊机构中,也称为捏炼(J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”[橡胶技术词典]第3版,Hüthig出版社,海德堡,2004年,第1至2页,F.F.Sommer”Kautschuktechnologie”[橡胶技术],第二修订版,卡尔汉瑟出版社慕尼黑维也纳,2006年,第358至360页,H.-G.Elias,“大分子,第2卷:工业聚合物与合成”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第262页)。就合成而言,根据本发明使用的液体聚丁二烯共聚物可以如以上所述的经由乳液聚合方法,齐格勒-纳塔聚合,经由阴离子聚合或,特别是对于苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物,经由自由基溶液聚合制备(H.-G.Elias,“大分子,第2卷:工业聚合物与合成”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第242至245页,H.-G.Elias,“大分子,第4卷:聚合物应用”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第284至285页)。
在RT下为液体并且根据本发明使用的SBR例如从美国宾夕法尼亚州埃克斯顿克雷威利美国公司(Cray Valley USA,LLC,Exton,PA,USA)以更具体地181的形式可获得,液体苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物具有在25℃下(DIN 53019,锥/板法,剪切速度50 1/s)的14 600mPas的动态粘度(或类似于ISO 2555的在25℃下的cps 17 500±7500的布鲁克菲尔德粘度,制造商数据)并具有在约3200g/mol范围内的数均分子量Mn(制造商数据)(参见克雷威利美国公司,丁二烯-苯乙烯共聚物,技术数据表,埃克斯顿,宾夕法尼亚州,美国,08.2010)。
在另一个优选的实施例中,该至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物与该聚酰胺模制组合物中的至少一种聚辛烯和/或至少一种聚丁二烯组合使用。所使用的优选的聚辛烯是1,8-反式-聚辛烯。所使用的聚丁二烯优选地包含具有在从800至20 000g/mol范围内的数均分子量Mn和/或具有在标准压力下并且在25℃的温度下通过锥/板法根据DIN53019测量的在从100至15 000mPas范围内的动态粘度的聚丁二烯。这些聚丁二烯的特征是它们在室温(25℃)下为液体。
活性助剂
在优选的实施例中,在本发明的复合零件的聚酰胺组分中使用在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,无需附加的活性助剂。活性助剂通常用于橡胶的过氧化物交联并且导致增加的交联产率。在化学术语中,活性助剂是多官能化合物,它们与聚合物自由基反应并且形成更稳定的自由基(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第315至317页;J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第82至83页)。在优选的实施例中,本发明的复合物的聚酰胺组分的特点是它不含有任何来自以下项的组的活性助剂:乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA),三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA,TRIM),三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),己烷-1,6-二醇二丙烯酸酯(HDDA),己烷-1,6-二醇二甲基丙烯酸酯(HDDMA),丁二醇二甲基丙烯酸酯,二丙烯酸锌,二甲基丙烯酸锌,三烯丙基氰尿酸酯(TAC),三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC),二烯丙基对苯二甲酸酯,三烯丙基偏苯三酸酯(TATM)或N,N'-间亚苯基双马来酰亚胺(MPBM,HVA-2)。
弹性体零件
有待用元素硫硫化或交联的并且有待用于本发明的复合零件的弹性体零件的橡胶是通过硫化方法可获得的弹性体。硫化应理解为是指由查尔斯·古德伊尔(CharlesGoodyear)开发的工业化学方法,其中在时间、温度和压力的影响下并且通过适合的交联化学品使橡胶耐大气和化学影响并且耐机械应力。
根据现有技术,硫硫化通过加热橡胶混合物完成,该橡胶混合物由生橡胶、呈可溶的硫形式和/或呈不可溶硫和/或供硫物质(包括,例如,在橡胶工业中常称为硫供体的有机添加剂,并且尤其是二氯化二硫(S2Cl2))形式的硫,催化剂,助剂以及可能另外的填充剂组成。加入到该橡胶组分中的添加剂可以是至少一种适用于硫硫化的硫化促进剂。
在现有技术中,在五种基于硫的交联体系之中进行区别,这些交联体系在加入的硫或硫供体的量以及硫或硫供体与硫化促进剂的比率上不同。
“常规的”硫交联体系含有2.0至3.5phr的硫(phr=每百份橡胶的份数,即基于100重量份的橡胶的重量份)和0.5至1.0phr的促进剂。在“半-EV”交联体系中(EV=有效的硫化),使用1.0至2.0phr的硫和1.0至2.5phr的促进剂。“EV”交联体系含有0.3至1.0phr的硫和2.0至6.0phr的促进剂。如果使用0.3至0.6phr的硫,3.0至6.0phr的促进剂和0.0至2.0phr的硫供体,则这称为“低硫EV”交联体系。在第五种基于硫的交联体系(不是供根据本发明之用)中,该“硫供体交联体系”不含有任何元素硫(0.0phr);作为替代,使用0.0至2.0phr的促进剂和1.0至4.0phr的硫供体。用于“硫供体交联体系”的硫供体充当硫化剂(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第291至295页)。
在一个实施例中,用于本发明的复合零件的弹性体组分是一种橡胶,该橡胶有待用元素硫作为交联剂,在附加存在至少一种来自以下项的组的硫交联体系下硫化或交联:常规硫交联体系、半-EV交联体系、EV交联体系和低硫EV交联体系。
在所有情况下,该交联体系可以包含,连同所谓的主要促进剂,不同的并且任选地还有多种所谓的第二促进剂。使其性质、剂量以及组合与各自的应用匹配并且根据橡胶类型是另外不同的。在用硫的硫化方法中,长链橡胶分子通过硫桥交联。其结果是,该橡胶或橡胶混合物的塑性丢失,并且通过硫化方法将该材料从塑性转化成弹性状态。
在此硫化方法中形成的弹性体,还称为硫化橡胶,与反应物相比具有弹性体特性,在每种情况下在机械应力下恢复到它的初始状态,并且具有更高的撕裂强度、伸长率以及老化和风化影响耐受性。
硫-交联的弹性体组分的弹性取决于硫桥的数目。越多的硫桥存在,硫化的橡胶越硬。硫桥的数目和长度进而依赖于加入的硫的量,交联体系的性质以及硫化的持续时间。
从用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的并且有待根据本发明用于该复合零件中的弹性体组分对于C=C双键的存在是值得注意的。
这些含有C=C双键的橡胶优选地是基于二烯的那些。根据本发明特别优选的是含有双键并且,来自工业生产,具有小于30%、优选小于5%、尤其小于3%的凝胶含量,并且根据DIN/ISO 1629称为“R”或“M”橡胶的橡胶。“凝胶含量”在本发明的上下文中是指不再可溶的但是是可溶胀的三维交联的聚合物材料的比例。
有待用元素硫作为交联剂交联并且对于根据本发明的弹性体零件是优选的橡胶是来自以下项的组的那些:天然橡胶(NR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶类(EPDM)、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)尤其是E-SBR、聚丁二烯橡胶(BR)、聚异戊二烯(IR)、丁基橡胶尤其是异丁烯/异戊二烯橡胶(IIR)、卤代丁基橡胶尤其是氯代-或溴代丁基橡胶(XIIR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化的丁腈橡胶(H-NBR)、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)或聚氯丁二烯(CR)。如果有可能通过多于一种合成路线获得橡胶,例如从乳液或从溶液,根据本发明所有的选择总是有意义的。上述的橡胶是本领域技术人员充分熟知的并且从很多的不同供应商可商购。
此外,还有可能在本发明的复合物的弹性体零件中使用上述橡胶的两种或更多种的混合物。这些混合物还称为橡胶的聚合物共混物或称为橡胶共混物(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第375至377页)。在本发明的复合物的弹性体零件中优选使用的橡胶共混物是NR(作为基质相)和BR(作为分散的橡胶相)的混合物,其中BR含量最高达50phr,以及BR(作为基质相)和SBR或CR(作为分散的橡胶相)的混合物,其中SBR或CR含量最高达50phr。
根据本发明尤其优选使用至少天然橡胶(NR)(CAS号9006-04-6)作为用于该弹性体零件的有待用元素硫硫化或交联的橡胶。
有待用元素硫交联的并且根据本发明对于本发明的复合物中的弹性体零件是尤其优选的天然橡胶(NR),在化学术语中,是具有>99%的顺式-1,4含量的聚异戊二烯(具有2·106至3·107g/mol的平均分子量)。NR是通过生物化学路线,优选用种植植物橡胶树合成。天然橡胶是例如,作为来自SMR产品系列(标准马来西亚橡胶)的产品从Pacidunia Sdn公司或作为来自SVR产品系列(标准越南橡胶)的产品从Phu An Imexco.股份有限公司可商购的(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”,第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第331至338页)。
在可替代地优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是EPDM橡胶(CAS号25038-36-2)。EPDM包含通过以下方式制备的聚合物:乙烯和较大比例的丙烯、以及还有按重量计少许%的具有二烯结构的第三单体的三元共聚。该二烯单体提供用于接着的硫化的双键。使用的二烯单体主要是顺,顺-1,5-环辛二烯(COD)、外-二环戊二烯(DCP)、内-二环戊二烯(EDCP)、1,4-己二烯(HX)、5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)以及还有乙烯基降冰片烯(VNB)。
EPDM橡胶是以已知的方式通过在齐格勒-纳塔催化剂体系,例如钒化合物与有机铝共催化剂,或金属茂催化剂体系的存在下聚合乙烯和丙烯以及二烯的混合物制备的(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”,第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第144至146页)。总体上,聚合了按重量计大于25%的乙烯、按重量计大于25%的丙烯以及按重量计1%至10%、优选按重量计1%至3%的非共轭的二烯(如双环[2.2.1]庚二烯、1,5-己二烯、1,4-二环戊二烯、5-亚乙基降冰片烯以及还有乙烯基降冰片烯(VNB))的混合物。
用于弹性体零件的EPDM橡胶是例如作为来自品牌的产品系列的产品从朗盛德国有限责任公司(Lanxess Deutschland GmbH),亦或通过本领域技术人员熟悉的方法可获得的。
在可替代的优选实施例中,用作用于弹性体零件的有待用元素硫交联的橡胶的是用于本发明的复合物中的弹性体零件的苯乙烯-丁二烯橡胶SBR(CAS号9003-55-8)。SBR橡胶是基于苯乙烯和1,3-丁二烯的橡胶,包括溶液-SBR橡胶,缩写为“S-SBR”,和乳液-SBR橡胶,缩写为E-SBR二者(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”[橡胶技术词典]第3版,Hüthig出版社,海德堡,2004年,第508至512页,F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”[橡胶技术],第二修订版,卡尔汉瑟出版社慕尼黑维也纳,2006年,第93至107页,H.-G.Elias,“大分子,第2卷:工业聚合物与合成”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第243至244页,H.-G.Elias,“大分子,第4卷:聚合物应用”威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2009年,第275至278页)。
用于弹性体零件的S-SBR应理解为包括在溶液方法中在苯乙烯和1,3-丁二烯的基础上制备的橡胶。共聚的苯乙烯的量优选在按重量计从5%至50%的范围内,更优选在按重量计从10%至40%的范围内。共聚的丁二烯的量优选在按重量计从50%至95%的范围内,更优选在按重量计从60%至90%的范围内。在共聚的丁二烯中的乙烯基的量优选地是在按重量计从10%至90%的范围内,1,4-反式双键的量优选地是在按重量计从20%至80%的范围内,并且1,4-顺式双键的量是与乙烯基和1,4-反式双键的总和互补。这些苯乙烯-丁二烯橡胶尤其通过阴离子的溶液聚合,即通过在有机溶剂中的碱金属基或碱土金属基催化剂制备的。
通常,聚合的单体和不同的丁二烯构型随机分布在用于弹性体零件的聚合物中。具有嵌段式构型结构的橡胶,被称为集成橡胶,根据本发明旨在被S-SBR(A)的定义包括(K.-H.Nordsiek,K.-H.Kiepert,GAK Kautschuk Gummi Kunststoffe 33(1980),第4期,251-255)。
用于弹性体零件的S-SBR根据本发明旨在包含直链和支链的橡胶二者或端基改性的橡胶。这些种类的等级例如在DE 2 034 989 A1中标识。四氯化硅或四氯化锡优选用作支化剂。
用于弹性体零件的E-SBR应理解为包括在苯乙烯和丁二烯的基础上通过自由基乳液聚合制备的橡胶。共聚的苯乙烯的量优选在按重量计从15%至40%的范围内。根据聚合温度,在热和冷聚合方法之间进行区分。所使用的引发剂是碱金属过硫酸盐或有机过氧化物与还原剂。从聚合程序所得的乳液被处理为固体橡胶供使用。
E-SBR和S-SBR二者还可以以充油的形式在用于本发明的复合物的弹性体零件的弹性体组分中使用。“充油的”在本发明的上下文中是指在生产过程中油已经混入该橡胶中。这些油用作增塑剂。在此使用在工业中惯用的并且本领域技术人员已知的油。优选含有低水平(若有的话)的聚芳烃的那些。TDAE(处理过的馏出物芳香族提取物)、MES(温和的提取的溶剂化物)以及环烷油是适合的。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚丁二烯(BR)(CAS号9003-17-2)。聚丁二烯(BR)具体包括两种不同类别的聚丁二烯。第一类具有至少90%的1,4-顺式含量,并且在基于过渡金属的齐格勒/纳塔(Ziegler/Natta)催化剂的帮助下进行制备。优选使用基于Ti、Ni、Co以及Nd的催化剂体系(豪本-韦尔,Methoden der Organischen Chemie,蒂姆出版社,斯图加特,1987,第E 20卷,第798至812页;乌尔曼的工业化学百科全书,第A 23卷,橡胶3.合成物,VCHVerlagsgesellschaft mbH,D-69451魏因海姆,1993,第239-364页)。这些聚丁二烯的玻璃化转变温度优选是<-90℃(通过DSC来确定)。
第二聚丁二烯类别用锂催化剂制备并且具有10%至80%的乙烯基含量。这些聚丁二烯橡胶的玻璃化转变温度是在从-90℃到+20℃(通过DSC来确定)的范围内。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚异戊二烯(IR)。聚异戊二烯(CAS号9003-31-0)或异戊二烯橡胶是天然橡胶的合成产生的变体。它不同于后者主要是在较低的化学纯度。对此的原因是,用于聚合的催化剂具有比天然存在的酶更低的效率。天然橡胶(NR)的纯度是超过99.9%,而在合成产生的IR的情况下仅达到约92%-97%,取决于所使用的催化剂。聚异戊二烯(IR)典型地具有至少70%的1,4-顺式含量。IR通过锂催化剂和借助于齐格勒/纳塔催化剂(优选使用钛和钕催化剂)二者合成地产生(豪本-韦尔,Methoden der Organischen Chemie,蒂姆出版社,斯图加特,1987,第E 20卷,第822至840页;乌尔曼的工业化学百科全书,第A 23卷,橡胶3.合成物,VCH Verlagsgesellschaft mbH,D-69451魏因海姆,1993,第239-364页)。
具有在从-20℃至+30℃的范围内的玻璃化转变温度的3,4-聚异戊二烯也被IR覆盖。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是丁腈橡胶(NBR)。NBR(CAS号9003-18-3)是通过1,3-丁二烯和丙烯腈以约50:50至85:15的质量比的自由基共聚获得的。它是在水性乳液中制备的。根据聚合温度,在热和冷聚合方法之间进行区分。所使用的引发剂是碱金属过硫酸盐或有机过氧化物与还原剂。从聚合程序所得的乳液被处理为固体橡胶供使用(J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”[橡胶技术词典]第3版,Hüthig出版社,海德堡,2004年,第28-29页,F.F.Sommer“Kautschuk-technologie”[橡胶技术],第二修订版,卡尔汉瑟出版社慕尼黑维也纳,2006年,第107至122页,H.-G.Elias,“大分子,第2卷:工业聚合物与合成”,威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2007年,第244至244页,H.-G.Elias,“大分子,第4卷:聚合物应用”威利VCH出版社股份有限公司,魏因海姆,2009年,第275至278页)。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是氢化的丁腈橡胶(H-NBR)。H-NBR(CAS号308068-83-9)是通过在非水溶液中使用特定催化剂(例如吡啶-钴络合物或铑,钌,铱或钯络合物)的NBR的完全或部分氢化产生的(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第30页)。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)。XNBR是通过丁二烯、丙烯腈和丙烯酸或甲基丙烯酸的三元共聚产生。羧酸的比例是在按重量计从1%至7%的范围内(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第112页)。XNBR例如从科隆朗盛德国有限责任公司以X740可获得。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是丁基橡胶(IIR),尤其异丁烯/异戊二烯橡胶(CAS号9010-85-9)。丁基橡胶是通过异戊二烯和异丁烯的共聚产生(J.Schnetger"Lexikon derKautschuktechnik"第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第69至71页)。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是卤代丁基橡胶(XIIR),尤其氯代丁基橡胶(CIIR)或溴代丁基橡胶(BIIR),(CAS号68441-14-5)。氯代丁基橡胶(CIIR)(CAS号68081-82-3)是通过将氯气引入丁基橡胶溶液中产生(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第75页)。溴代丁基橡胶(BIIR)是通过用溴处理溶液中的丁基橡胶产生(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第66至67页)。
在可替代的优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚氯丁二烯(CR)。聚氯丁二烯(CAS号9010-98-4)是由氯丁二烯(2-氯-1,3-丁二烯),任选地在二氯丁二烯或硫作为共聚单体存在下,以乳液聚合方式制备。通过使用特定的链转移剂,如硫醇,像正十二烷基硫醇,或二硫化黄原酸酯,在聚合过程中,有可能产生所谓的硫醇CR类型或二硫化黄原酸酯CR类型,它们可以用金属氧化物、硫化促进剂和硫交联。在此有可能使用特定的促进剂体系,尤其硫脲(ETU、DBTU、TBTU、DETU、MTT)(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第78至81页;F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第15至163页)。
优选地,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是来自以下项的组的至少一种:天然橡胶(NR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶类(EPDM)、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR),尤其是E-SBR、聚丁二烯橡胶(BR)、聚异戊二烯(IR)、丁基橡胶,尤其是异丁烯/异戊二烯橡胶(IIR),卤代丁基橡胶(XIIR),尤其是氯代-或溴代丁基橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR),氢化的丁腈橡胶(H-NBR)、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)以及聚氯丁二烯(CR),或上述橡胶的两种或更多种的混合物。
更优选地,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶(NR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)、聚氯丁二烯(CR)、丁腈橡胶(NBR)以及聚丁二烯(BR),或上述橡胶的两种或更多种的混合物。
最优选地,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶(NR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)以及聚丁二烯(BR),或上述橡胶的两种或更多种的混合物。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是天然橡胶(NR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚丁二烯(BR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚异戊二烯(IR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是丁基橡胶(IIR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是卤代丁基橡胶(XIIR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是丁腈橡胶(NBR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是氢化的丁腈橡胶(H-NBR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶(XNBR)。
在本发明的非常特别优选的实施例中,有待用元素硫交联的并且用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶是聚氯丁二烯(CR)。
在本发明的一个实施例中,用于弹性体零件的橡胶是呈非官能化的形式。在本发明的可替代的实施例中,粘合强度可以进一步改进,当尤其通过引入羟基、羧基或酸酐基团使该橡胶官能化时。
元素硫
根据本发明,加入用于本发明的复合物中的弹性体零件的橡胶中的交联剂/硫化剂是元素硫(CAS号7704-34-9)。这以或者可溶的或不可溶的硫的形式,优选以可溶的硫的形式使用。
可溶的硫应理解为是指在标准温度下稳定的唯一形式:黄色环八硫(还称为S8硫)或α-S,其由典型的斜方晶体组成并且在二硫化碳中具有溶解度。例如,在25℃下,30g的α-S溶解在100g的CS2中(参见在线Chemie Lexikon中的“硫(Schwefel)”,2004年8月版,乔治蒂姆出版社(Georg Thieme Verlag),斯图加特)。
不可溶的硫应理解为是指在橡胶混合物的表面上不具有渗出趋势的硫多晶型物。这种特定的硫多晶型物在二硫化碳中是不可溶的达到60%-95%的程度。
在可替代的优选的实施例中,除了元素硫之外,将至少一种所谓的硫供体加入该用于本发明的复合物的弹性体零件的橡胶中。用于附加用途的这些硫供体可以具有或可以不具有关于硫化的促进剂作用。优选使用的没有促进剂作用的硫供体是二硫代吗啉(DTDM)或己内酰胺二硫化物(CLD)。优选使用的具有促进剂作用的硫供体是2-(4-吗啉基二硫代)苯并噻唑(MBSS)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)或四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT)(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第472页或F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第309至310页)。
在优选的实施例中任选地有待附加使用的元素硫和硫供体优选以基于100重量份的用于弹性体组分的橡胶的在从0.1至15重量份、更优选0.1至10重量份的范围内的总量用于橡胶混合物中,该橡胶混合物用于本发明的复合物中的弹性体零件。
如果两种或更多种橡胶作为弹性体组分用于本发明的复合物的弹性体零件中,则所有这些橡胶的总和用作上述数字(以重量份计)的基础。在下文中这还适用于对于根据本发明使用的用于生产本发明的复合物的弹性体组分的其他组分所说明的所有其他量。
在根据本发明优选的一个实施例中,可以将至少一种适用于使用元素硫的硫硫化的硫化促进剂作为一种添加剂加入本发明的复合物的弹性体零件中的橡胶中。相应的硫化促进剂在J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”,第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第514-515、537-539以及586-589页中被提及。
根据本发明优选的硫化促进剂是黄原酸盐类、二硫代氨基甲酸盐类、二硫化四甲基秋兰姆类、秋兰姆类、噻唑类、硫脲衍生物类、胺衍生物类如四胺类、次磺酰亚胺类、哌嗪类、胺氨基甲酸盐类、次磺酰胺类、二硫代磷酸衍生物类、双酚衍生物类或三嗪衍生物类。
根据本发明特别优选的硫化促进剂是苯并噻唑基-2-环己基次磺酰胺(CBS),苯并噻唑基-2-叔丁基次磺酰胺(TBBS),苯并噻唑基-2-二环己基次磺酰胺(DCBS),1,3-二乙基硫脲(DETU),2-巯基苯并噻唑(MBT)和其锌盐(ZMBT),二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDMC),苯并噻唑基-2-次磺酰吗啉(benzothiazyl-2-sulphene morpholide)(MBS),苯并噻唑基二环己基次磺酰胺(DCBS),二硫化2-巯基苯并噻唑(MBTS),二硫化二甲基二苯基秋兰姆(MPTD),二硫化四苄基秋兰姆(TBZTD),单硫化四甲基秋兰姆(TMTM),四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT),二硫化四异丁基秋兰姆(IBTD),二硫化四乙基秋兰姆(TETD),二硫化四甲基秋兰姆(TMTD),N-二甲基二硫代氨基甲酸锌(ZDMC),N-二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZDEC),N-二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZDBC),N-乙基苯基二硫代氨基甲酸锌(ZEBC),二苄基二硫代氨基甲酸锌(ZBEC),二异丁基二硫代氨基甲酸锌(ZDiBC),N-五亚甲基二硫代氨基甲酸锌(ZPMC),N-乙基苯基二硫代氨基甲酸锌(ZEPC),2-巯基苯并噻唑锌(ZMBT),亚乙基硫脲(ETU),二乙基二硫代氨基甲酸碲(TDEC),二乙基硫脲(DETU),N,N-亚乙基硫脲(ETU),二苯基硫脲(DPTU),三乙基三甲基三胺(TTT),N-叔-丁基-2-苯并噻唑次磺酰亚胺(TBSI),1,1’-二硫代二(4-甲基哌嗪);氨基甲酸六亚甲基二胺(HMDAC),苯并噻唑基-2-叔丁基次磺酰胺(TOBS),N,N’-二乙基硫代氨甲酰基-N’-环己基次磺酰胺(DETCS),N-氧基二亚乙基二硫代氨甲酰基-N’-氧基二亚乙基次磺酰胺(OTOS),4,4’-二羟基二苯基砜(双酚S),异丙基黄原酸锌(ZIX),二硫代氨基甲酸的硒盐、碲盐、铅盐、铜盐以及碱土金属盐,N-五亚甲基二硫代氨基甲酸五亚甲基铵,二硫代磷酸衍生物,环己基乙基胺,二丁基胺,多亚乙基多胺或多亚乙基多亚胺,尤其是三亚乙基四胺(TETA)。
基于100重量份的用于本发明的复合物的弹性体零件中的弹性体组分的橡胶,这些硫化促进剂优选以在0.1至15重量份范围内的量、更优选以在从0.1至10重量份范围内的量使用。
在根据本发明优选的一个实施例中,将氧化锌和硬脂酸或氧化锌和2-乙基己酸或硬脂酸锌作为添加剂加入本发明的复合物的弹性体零件的弹性体组分中的橡胶中。氧化锌用作用于硫硫化的活化剂。对于本领域技术人员来说,适合的量的选择是有可能的,没有任何太大困难。如果以稍微更高的剂量使用该氧化锌,则这导致增加的单硫键的形成并且因此导致该橡胶组分的抗老化性的改进。在使用氧化锌的情况下,本发明的橡胶组分进一步包含硬脂酸(十八烷酸)。本领域技术人员已知这在橡胶技术中具有宽的作用光谱。例如,它的作用之一是它导致这些硫化促进剂在该弹性体组分中的改进的分散。此外,在硫硫化的过程中,发生了与锌离子形成络合物。作为硬脂酸的替代方案,还有可能使用2-乙基己酸。
优选地,基于100重量份的弹性体零件的弹性体组分中的橡胶,氧化锌(CAS号1314-13-2)以在从0.5至15重量份范围内的量、更优选以在从1至7.5重量份范围内的量、非常特别优选以在从1至5重量份范围内的量使用。
优选地,基于100重量份的弹性体零件的弹性体组分中的橡胶,硬脂酸(CAS号57-11-4)或2-乙基己酸(CAS号149-57-5)以在从0.1至7重量份范围内的量、更优选以在从0.25至7重量份范围内的量、非常特别优选以在从0.5至5重量份范围内的量使用。
可替代地亦或除了氧化锌与硬脂酸的组合之外,在优选的实施例中,可以使用硬脂酸锌(CAS号557-05-1)。在这种情况下,在每种情况下基于100重量份的弹性体零件的弹性体组分中的橡胶,典型地使用在从0.25至5重量份范围内的量、更优选在从1至3重量份范围内的量。作为硬脂酸锌的替代方案,还有可能使用2-乙基己酸的锌盐。
在可替代的优选的实施例中,连同使用元素硫,在本发明的复合物的弹性体零件的弹性体组分中的至少一种橡胶的交联还可以作为混合的硫/过氧化物交联进行。
此外,用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分,在优选的实施例中,包含至少一种来自以下项的组的另外的组分:填充剂,塑炼剂,增塑剂,加工活性成分,老化、UV或臭氧稳定剂,增粘剂,颜料或染料,发泡剂,阻燃剂,脱模剂,强化元素以及粘合体系。
在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用填充剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的填充剂:二氧化硅、碳黑、硅酸盐、氧化物或有机填充剂,特别是二氧化硅和/或碳黑。
“二氧化硅”(CAS号7631-86-9)(乌尔曼的工业化学百科全书,VCHVerlagsgesellschaft mbH,D-69451魏因海姆,1993,“二氧化硅”第635-645页)尤其以气相二氧化硅(如上,第635-642页)或沉淀二氧化硅(如上,第642-645页)的形式使用,根据本发明优选沉淀二氧化硅.沉淀二氧化硅具有根据BET确定的5至1000m2/g的比表面积,优选20至400m2/g的比表面积。它们是通过用无机酸处理水玻璃获得的,优选的是使用硫酸。在一个实施例中,这些二氧化硅还可以是呈与其他金属氧化物(如Al、Mg、Ca、Ba、Zn、Zr、Ti的氧化物)的混合氧化物的形式。根据本发明给予优选的是使用具有5至1000m2/g、更优选20至400m2/g的比表面积(在每种情况下都是根据类似于DIN ISO 9277:2003-05的BET确定)的二氧化硅。
在一个实施例中作为填充剂在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用的碳黑(CAS号1333-36-4)同样是本领域技术人员已知的(参见乌尔曼的工业化学百科全书,VCH Verlagsgesellschaft mbH,D-69451魏因海姆,1993,A5卷,第95-158页中的“碳”或“碳黑”条目)。它们优选地通过气黑、炉黑、灯黑和热解碳黑法产生,并且根据新ASTM命名法(ASTM D 1765和D 2516))被分类为N 110、N 115、N 121、N 125、N 212、N 220、N231、N 234、N 242、N 293、N 299、S 315、N326、N 330、N 332、N 339、N 343、N 347、N 351、N375、N 472、N 539、N 550、N 582、N 630、N 642、N 650、N 660、N 683、N 754、N 762、N765、N772、N 774、N 787、N 907、N 908、N 990、N 991S 3等等。用作填充剂的炭黑优选地具有类似于DIN ISO 9277:2003-05确定的在从5至200m2/g范围内的BET表面积。
可以在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用的优选的另外的填充剂是来自以下项的组的那些:合成的硅酸盐,尤其硅酸铝、碱土金属硅酸盐,尤其硅酸镁或硅酸钙,优选在每种情况下具有类似于DIN ISO 9277:2003-05确定的在从20至400m2/g范围内的BET表面积和在从5至400nm范围内的初级颗粒直径,天然硅酸盐,尤其高岭土或硅藻土以及其他天然存在的二氧化硅,金属氧化物(尤其氧化铝、氧化镁、氧化钙),金属碳酸盐(尤其碳酸钙、碳酸镁、碳酸锌),金属硫酸盐(尤其硫酸钙、硫酸钡),金属氢氧化物(尤其氢氧化铝或氢氧化镁),玻璃纤维或玻璃纤维产品(条、绳股或玻璃微珠粒),热塑性塑料(尤其聚酰胺、聚酯、芳族聚酰胺、聚碳酸酯、间同立构的1,2-聚丁二烯或反式-1,4-聚丁二烯),以及纤维素,纤维素衍生物或淀粉。
在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的塑炼剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的塑炼剂:苯硫酚、苯硫酚锌盐、取代的芳香族二硫化物、过氧化物、硫代羧酸衍生物、亚硝基化合物、肼衍生物、Porofors(发泡剂)或金属络合物,尤其半紫菜嗪铁(iron hemiporphyrazine)、酞菁铁、过氧化乙酰丙酮铁(ironacetonylacetate)或其锌盐(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第1至2页)。其中塑炼剂起作用的方式描述于EP 0 603 611A1中。
在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的增塑剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的增塑剂:石蜡基矿物油、环烷矿物油、芳香族矿物油、脂肪族酯、芳香族酯、聚酯、磷酸盐、醚、硫醚、天然脂肪或天然油(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第329至337页)。
在用于本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的加工活性成分的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的加工活性成分:脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯、脂肪醇以及油膏(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第337至338页)。油膏,也称为油橡胶,是橡胶样材料,其通过交联不饱和矿物油和植物油,在欧洲特别是交联菜籽油、菜油或蓖麻油,并且在美国附加地交联豆油产生。在此方面,还参见:http://de.wikipedia.org/wiki/Faktis。
在该复合零件中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的老化、UV和臭氧稳定剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的老化、UV和臭氧稳定剂:UV稳定剂,尤其碳黑-除非它已经用作添加剂-或二氧化钛,抗臭氧剂蜡,分解氢过氧化物的添加剂(亚磷酸三(壬基苯基)酯),重金属稳定剂,取代的苯酚,二芳基胺,取代的对苯二胺,杂环巯基化合物,石蜡,微晶蜡以及对苯二胺(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第338至344页)。
在该复合零件中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的增粘剂树脂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的增粘剂树脂:天然树脂、烃类树脂和酚醛树脂(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第345至346页)。
在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的颜料和染料的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的颜料或染料:二氧化钛(除非它已经用作一种UV稳定剂)锌钡白,氧化锌,氧化铁,群青,氧化铬,硫化锑和有机染料(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第345页)。
在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的发泡剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的发泡剂:苯磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺和偶氮二酰胺(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第346页)。
在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用附加的阻燃剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的阻燃剂:氧化铝水化物、卤化阻燃剂和磷阻燃剂(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第346页)。
在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用脱模剂的情况下,优选使用至少一种来自以下项的组的脱模剂:饱和的和部分不饱和的脂肪酸和油酸以及其衍生物,尤其脂肪酸酯,脂肪酸盐,脂肪醇以及脂肪酸酰胺。在将这些脱模剂施用到模具表面上的情况下,有可能优选使用基于低分子量的硅氧烷化合物的产品,基于氟聚合物的产品和基于酚醛树脂的产品。
在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分中使用强化元素(纤维)用于强化硫化产品的情况下,优选使用至少一种呈以下形式的强化元素:基于玻璃(根据US-A-4,826,721)或绳索,纺织的织物的纤维,脂肪族或芳香族的聚酰胺类的纤维()、聚酯类或天然纤维产品。有可能使用或者短纤维或连续纤维(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第498和528页)。在橡胶工业中惯用的强化元素的示例性清单可以例如在F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第823至827页中找到。
包括在本发明的范围内的在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分的表现形式是起泡的硫化产品,海绵橡胶亦或泡沫橡胶(J.Schnetger“Lexikon derKautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第322至323和618页)。起泡的硫化产品优选地借助于发泡剂产生。
优选地,有待用硫交联的并且有待用于本发明的成形方法的在本发明的复合物中的弹性体零件的弹性体组分是从至少一种橡胶、硫和任选地另外的成分通过所谓的混合物加工操作借助于密炼机或轧制机进行加工以便给出可硫化的橡胶混合物,并且因此进行制备用于实际的成形方法。在此混合物加工操作中,使用于弹性体组分的这些橡胶混合物的成分彼此紧密地混合。原则上,该混合物可以通过密炼机或轧制机分批地产生,或通过挤出机连续地产生(J.Schnetger“Lexikon der Kautschuktechnik”第三版,Hüthig出版社,海德堡,2004,第275和315至318页)。
聚酰胺组分
用于本发明的复合物的聚酰胺组分的聚酰胺优选地从二胺和二羧酸的组合、从ω-氨基羧酸或从内酰胺制备。优选使用的聚酰胺是PA6、PA66、PA610(CAS号9011-52-3)、PA88、PA612(CAS号26098-55-5)、PA810、PA108、PA9、PA613、PA614、PA812、PA1010、PA10、PA814、PA148、PA1012、PA11(CAS号25035-04-5)、PA1014、PA1212或PA12(CAS号29437-16-4)。根据本发明给予特别优选的是使用聚酰胺模制组合物PA6或PA66(CAS号32131-17-2)用于在2-组分注射模制操作中使用,尤其是PA6(CAS号25038-54-4)。这些聚酰胺的制备是现有技术。将领会的是还有可能使用基于上述聚酰胺的共聚酰胺。
对于聚酰胺的制备大量程序已经变得已知,其中根据所希望的最终产品使用不同的单体单元、不同的建立所希望的分子量的链转移剂、或另外具有用于预期的后来后处理的反应基的单体。用于制备在本发明的复合物中使用的聚酰胺组分的工业相关的方法优选通过在熔融态下的缩聚或通过适当的内酰胺的加成聚合进行。内酰胺的加成聚合反应包括水解的、碱性的、活化的阴离子和阳离子内酰胺聚合反应。通过热缩聚和通过内酰胺聚合制备聚酰胺是本领域技术人员已知的;参见,除其他之外,尼龙塑料手册,汉泽尔出版社慕尼黑(Nylon Plastics Handbook,Hanser-Verlag Munich)1995,第17-27页和Kunststoff-Handbuch[塑料手册(Plastics Handbook)]3/4,聚酰胺[聚酰胺],汗瑟出版社,慕尼黑1998,第22-57页。
根据本发明优选使用用于复合物的聚酰胺组分的聚酰胺类是半晶质脂肪族聚酰胺类,它们可从二胺类和二羧酸类和/或具有至少5个环成员的内酰胺类或相应的氨基酸类开始进行制备。在本发明的上下文中聚酰胺的命名法对应于国际标准,开头一个或多个数字指示起始二胺中的碳原子的数目并且最后一个或多个数字指示二羧酸中的碳原子的数目。如果仅提及一个数字,这意味着起始材料是α,ω-氨基羧酸或由其衍生的内酰胺;对于进一步的信息,参考H.Domininghaus,DieKunstst offeundihre Eigenschaften[聚合物及其特性(The Polymers and Their Properties)],第272页及其后,VDI出版社(VDI-Verlag),1976年。根据DE 10 2011 084 519 A1,半晶质聚酰胺具有通过类似于ISO 11357的DSC法在第二加热操作中并且对熔化峰积分测得的大于25J/g的熔化焓。这将它们与以下项区分开:具有通过类似于ISO 11357的DSC法在第二加热操作中并且对熔化峰积分测得的在从4至25J/g的范围内的熔化焓的半晶质聚酰胺,以及具有通过类似于ISO 11357的DSC法在第二加热操作中并且对熔化峰积分测得的小于4J/g的熔化焓的无定形聚酰胺。
对于制备该复合物的基于聚酰胺的零件有用的反应物优选地是脂肪族的和/或芳香族的二羧酸类(更优选己二酸、2,2,4-三甲基己二酸、2,4,4-三甲基己二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸)、脂肪族的和/或芳香族的二胺类(更优选四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、壬烷-1,9-二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺)、同分异构的二氨基二环己基甲烷类、二氨基二环己基丙烷类、双(氨基甲基)环己烷、苯二胺类、苯二甲基二胺类、氨基羧酸类(尤其是氨基己酸)、或对应的内酰胺类。包括多种所提及的单体的共聚酰胺。
特别优选尼龙-6(PA-6)、尼龙-6,6(PA-66)或己内酰胺作为含共聚单体的共聚酰胺,非常特别优选无规的半晶质的脂肪族的共聚酰胺,尤其PA 6/66。
ε-己内酰胺(CAS号105-60-2)除其他之外优选用于制备聚酰胺。首先由环己酮通过与羟胺的硫酸氢盐或盐酸盐的反应制备环己酮肟。这通过贝克曼重排转化为ε-己内酰胺。
己二酸己撑二胺盐(CAS号3323-53-3)是己二酸和己撑二胺的反应产物。它的用途之一是在制备尼龙-6,6中作为中间体。俗名AH盐源自起始物质的首字母。根据本发明使用的半晶质PA6和/或PA66是例如以名称从德国,科隆,朗盛德国有限责任公司(Lanxess Deutschland GmbH,Cologne,Germany)可获得的。
将领会的是还有可能使用这些聚酰胺的混合物,在这种情况下混合比是如所希望的。部分回收的聚酰胺模制组合物和/或纤维回收物也有可能存在于该聚酰胺组分中。
同样还有可能使用不同聚酰胺的混合物,假定有足够的相容性。相容的聚酰胺组合是本领域技术人员已知的。优选使用的聚酰胺组合是PA6/PA66、PA12/PA1012、PA12/1212、PA612/PA12、PA613/PA12、PA1014/PA12或PA610/PA12以及相应的与PA11的组合,更优选PA6/PA66。在怀疑的情况下,相容的组合可以通过常规试验确定。
代替脂肪族聚酰胺,有利地还有可能使用半芳香族聚酰胺,其中该二羧酸组分在5至100mol%的程度上源于芳香族二羧酸,该芳香族二羧酸具有8至22个碳原子并且优选具有根据ISO 11357-3的至少250℃、更优选至少260℃并且尤其优选至少270℃的微晶熔点Tm。这种类型的聚酰胺典型地通过附加的标签T(T=半芳香族的)来提及。它们是由二胺和二羧酸的组合,任选地加入ω-氨基羧酸或相应的内酰胺可制备的。适合的类型优选是PA66/6T、PA6/6T、PA6T/MPMDT(MPMD表示2-甲基五亚甲基二胺)、PA9T、PA10T、PA11T、PA12T、PA14T以及这些后面的类型与脂肪族二胺和脂肪族二羧酸或与ω-氨基羧酸或内酰胺的共缩聚物。该半芳香族聚酰胺还能够以与另一种聚酰胺,优选与脂肪族的聚酰胺,更优选与PA6、PA66、PA11或PA12的共混物的形式使用。
另一种适合的聚酰胺类别是透明的聚酰胺。在大多数情况下,这些都是无定形的,但也可以是微晶的。它们可以或者单独的或者以一种与脂肪族的和/或半芳香族聚酰胺的混合物,优选以与PA6、PA66、PA11或PA12的混合物使用。为了获得良好的粘附,透明度是不重要的,在此重要的是类似于ISO 11357-3测量的玻璃化转变点Tg是至少110℃、优选至少120℃、更优选至少130℃并且更优选至少140℃。优选的透明的聚酰胺是:
-由1,12-十二烷二酸和4,4’-二氨基二环己基甲烷形成的聚酰胺(PAPACM12),尤其由具有35%至65%的反式,反式-异构体含量的4,4'-二氨基二环己基甲烷起始形成的聚酰胺;
-由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸以及2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺的异构体混合物形成的聚酰胺,
-由间苯二甲酸和1,6-六亚甲基二胺形成的聚酰胺,
-由对苯二甲酸/间苯二甲酸的混合物和1,6-六亚甲基二胺,任选地在与4,4'-二氨基二环己基甲烷的混合物中,形成的共聚酰胺,
-对苯二甲酸和/或间苯二甲酸,3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷以及月桂内酰胺或己内酰胺的共聚酰胺,
-由1,12-十二烷二酸或癸二酸,3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷以及任选地月桂内酰胺或己内酰胺形成的(共)聚酰胺,
-由间苯二甲酸,4,4'-二氨基二环己基甲烷以及月桂内酰胺或己内酰胺形成的共聚酰胺,
-由1,12-十二烷二酸以及4,4'-二氨基二环己基甲烷(具有低的反式,反式异构体含量)形成的聚酰胺,
-由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸以及烷基取代的双(4-氨基环己基)甲烷同系物,任选地在与六亚甲基二胺的混合物中,形成的共聚酰胺,
-由双(4-氨基-3-甲基-5-乙基-环己基)甲烷,任选地连同另一种二胺,以及间苯二甲酸,任选地连同另一种二羧酸,形成的共聚酰胺,
-由间-苯二甲基二胺和另一种二胺(例如六亚甲基二胺)的混合物,以及间苯二甲酸,任选地连同另一种二羧酸(例如对苯二甲酸和/或2,6-萘二甲酸)形成的共聚酰胺,
-由双(4-氨基环己基)甲烷和双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷的混合物,以及具有8至14个碳原子的脂肪族二羧酸形成的共聚酰胺,以及还有
-由含有1,14-十四烷二酸和芳香族的、芳基脂肪族的或脂环族的二胺的混合物形成的聚酰胺或共聚酰胺。
这些透明的聚酰胺可以通过加入另外的组分(优选己内酰胺,月桂内酰胺或二胺/二羧酸组合),或通过用其他组分部分或完全替代起始组分非常实质性地改变。
用作形成聚酰胺的单体的内酰胺或ω-氨基羧酸含有4至19个,优选6至12个碳原子。特别优选使用ε-己内酰胺,ε-氨基己酸,辛内酰胺,ω-氨基辛酸,月桂内酰胺,ω-氨基十二酸和/或ω-氨基十一酸。
优选的二胺和二羧酸的组合是六亚甲基二胺/己二酸,六亚甲基二胺/十二烷二酸,八亚甲基二胺/癸二酸,十亚甲基二胺/癸二酸,十亚甲基二胺/十二烷二酸,十二亚甲基二胺/十二烷二酸和十二亚甲基二胺/萘-2,6-二甲酸。此外,还有可能使用所有的其他组合,尤其十亚甲基二胺/十二烷二酸/对苯二甲酸、六亚甲基二胺/己二酸/对苯二甲酸、六亚甲基二胺/己二酸/己内酰胺、十亚甲基二胺/十二烷二酸/ω-氨基十一酸、十亚甲基二胺/十二烷二酸/月桂内酰胺、十亚甲基二胺/对苯二甲酸/月桂内酰胺或十二亚甲基二胺/萘-2,6-二羧酸/月桂内酰胺。
在本发明的上下文中,聚酰胺模制组合物是用于生产本发明的复合物中的聚酰胺组分的聚酰胺制品,制备这些聚酰胺制品以便改进加工特性或改性使用特性。在优选的实施例中,这些聚酰胺模制组合物,除了该聚酰胺和液体聚丁二烯共聚物之外,包含以下添加剂的至少一种:
a)功能为抗冲击改性剂的其他聚合物,ABS(ABS=丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或聚苯醚。在此应该确保的是没有相转化发生,意味着由聚酰胺形成该模制组合物的基质,或存在至少一种互穿网络。本领域技术人员知晓,相形态主要取决于单独的聚合物的按体积计比例以及熔体粘度。如果该其他聚合物具有比聚酰胺高得多的熔体粘度,则该聚酰胺甚至在其在小于热塑性部分的按体积计50%的程度上,例如按体积计约40%的程度上存在时也形成基质。这是相关的,尤其在与聚苯醚的共混物的情况下;
b)纤维状增强材料,尤其具有圆形或扁平截面的玻璃纤维、碳纤维,芳族聚酰胺纤维,不锈钢纤维或钛酸钾晶须;
c)填充剂,尤其滑石、云母、硅酸盐、石英、二氧化锆、氧化铝、氧化铁、硫化锌、石墨、二硫化钼、二氧化钛、硅灰石、高岭土、无定形二氧化硅、碳酸镁、白垩、石灰、长石、硫酸钡、导电炭黑、石墨纤丝、实心玻璃珠、中空玻璃珠或磨砂玻璃;
d)增塑剂,尤其在醇组分中具有2至20个碳原子的对羟基苯甲酸的酯,或在胺组分中具有2至12个碳原子的芳基磺酸的酰胺,优选苯磺酸的酰胺;
e)颜料和/或染料,尤其碳黑、氧化铁、硫化锌、二氧化钛、群青、苯胺黑、珠光颜料或金属薄片;
f)阻燃剂,尤其三氧化锑、六溴环十二烷、四溴双酚、硼酸盐、红磷、氢氧化镁、氢氧化铝、三聚氰胺氰脲酸盐及其缩合产物(如蜜白胺、蜜勒胺、氰脲酰胺)、三聚氰胺化合物(尤其三聚氰胺焦磷酸盐或三聚氰胺多磷酸盐)、多磷酸铵和有机磷化合物或其盐,尤其间苯二酚二苯基磷酸酯、膦酸酯或金属次膦酸盐;
g)加工助剂,尤其石蜡、脂肪醇、脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、水解的脂肪酸、固体石腊、褐煤酸酯、褐煤蜡或聚硅氧烷;以及
h)稳定剂,尤其铜盐、钼盐、铜络合物、亚磷酸盐、位阻酚、仲胺、UV吸收剂或HALS稳定剂。
将在聚酰胺组分中根据本发明使用的液体聚丁二烯共聚物以多种方式结合进该聚酰胺或用于该复合物的聚酰胺零件的聚酰胺组分中。在优选的实施例中,将该液体聚丁二烯共聚物在混配这些聚酰胺模制组合物连同其他加入的物质的过程中加入该聚酰胺中,或在该混合过程中作为母料加入该聚酰胺中,或作为与该聚酰胺模制组合物的混合物(其通常以粒料形式使用)通过计量漏斗计量加入到注射模制单元中用于注射模制。
在可替代的优选的实施例中,含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物以颗粒混合物(干混合物,干共混物;参见Die Kunststoffe-Chemie,Physik,Technologie,B.Carlowitz编辑,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,1990,第266页)的形式由含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物和另一种非含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物进行生产,并且因此获得具有调整的聚丁二烯共聚物浓度的聚酰胺模制组合物。
在另一个可替代的优选的实施例中,将在RT下为液体的聚丁二烯共聚物在适合的溶剂中的溶液与聚酰胺在适合的溶剂中的溶液混合。如果,从这种溶液开始,蒸馏掉溶剂,则在干燥后获得该含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物。
根据本发明特别优选的是将在RT下为液体的聚丁二烯共聚物在连同其他加入的物质的混合过程中在注射模制单元中通过计量漏斗加入该聚酰胺中,尤其优选在连同其他加入的物质的混合过程中。
方法
本发明的复合零件是在一个或两个阶段中通过至少一种优选来自以下项的组的成形方法生产:挤出,平膜挤出,薄膜吹塑,挤出吹塑模制,共挤出,压延,浇铸,压缩方法,注射压缩方法,传输压缩方法,传输注射压缩方法或注射模制或其特殊方法,尤其是注气技术,更优选通过多组分注射模制,非常特别优选通过2组分注射模制,还称为2K注射模制。
挤出的成形方法根据本发明应理解为是指连续生产半成的聚合物产品,尤其薄膜、片材、管或型材。在该挤出方法中,所谓的挤出机,由螺杆和桶组成,在压力下推动待加工的聚合物组合物,在本发明中聚酰胺组合物,连续通过模具。实际上,使用单螺杆和双螺杆挤出机或特定设计。模具的选择确立了所希望的挤出物的截面几何结构(乌尔曼的工业化学百科全书,第七版,第28卷,塑料加工(Plastics Processing),威利-VCH出版社(Wiley-VCH Verlag),魏因海姆,2011,第169至177页)。
在橡胶混合物的挤出中,通过模具之后是硫化。在此在压力下的硫化过程与环境压力硫化过程之间进行区别(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第597至727页)。在共挤出的成形方法中,使聚酰胺模制组合物与橡胶组合物在成形孔的上游组合,以便在硫化挤出物之后获得聚酰胺和弹性体的复合物(乌尔曼的工业化学百科全书,第七版,第28卷,塑料加工,威利-VCH出版社,魏因海姆,2011,第177页)。聚酰胺模制组合物与橡胶组合物的共挤出还可以顺序地进行,即其中一个在另一个的下游(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第852至853页)。在该两阶段挤出过程后,在接触以及硫化至完成中,在第一阶段中产生的聚酰胺模制组合物的型材,例如管,用橡胶组合物包覆并且硫化至完成,任选地在压力下。该程序与由聚酰胺模制组合物形成的片材类似(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第977至978页)。
使用以下的成形方法:平膜挤出、薄膜吹塑、挤出吹塑模制,共挤出,压延或浇铸,有可能获得薄膜或层压板(Die Kunststoffe–Chemie,Physik,Technologie,B.Carlowitz编辑,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,1990,第422至480页)。可以通过这些方法组合聚酰胺和有待用硫交联的橡胶混合物以便给出多层层压板和多层薄膜。任选地,生产该薄膜之后是硫化橡胶组分至完成。共挤出的多层薄膜对于封装技术具有重大意义。
在压缩模制方法中,首先由未硫化的橡胶混合物通过挤出与随后的冲孔或切割生产毛坯。将这些毛坯置于预热至硫化温度的模具的腔体中。随着施用压力和热量,进行成形至所希望的模制品几何结构并且硫化开始(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第729至738页)。该程序与热塑性塑料的压缩模制类似。在此,冷却该模具直到脱模(乌尔曼的工业化学百科全书,第七版,第28卷,塑料加工,威利-VCH出版社,魏因海姆,2011,第167页)。
注射压缩模制是用于生产没有翘曲的高准确度聚合物零件的特殊注射模制方法。这涉及仅用减小的闭合力将该聚合物熔体注入模具中,这导致轻微打开该模具的两半。为了填充整个模具腔体,施用完全的闭合力并且因此使该模制品最终脱模(乌尔曼的工业化学百科全书,第七版,第28卷,塑料加工,威利-VCH出版社,魏因海姆,2011,第187页)。在橡胶的注射压缩模制中,程序是类似的,通过将橡胶混合物注入加热到硫化温度的模具中。随着闭合该模具,进行成形和硫化(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第738至739页)。
关于传输压缩方法和传输注射压缩方法,参见F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第12.3和12.4章,第740至753页,以及第12.5章,第753至755页。
注射模制是主要用于聚合物加工的成形方法。
这种方法可以经济上可行的方式用于直接生产大量的可用的模制品不需要进一步加工。为此目的,注塑机用于在注射模制单元中塑化具体的聚合物材料并且将其注入注射模具中。该模具的腔体确定了成品零件的形状。当今,通过注射模制可产生从零点几克至上千克范围的零件(乌尔曼的工业化学百科全书,第七版,第28卷,塑料加工,威利-VCH出版社,魏因海姆,2011,第181至189页)。
在多组分注射模制的情况下,在该注射模制过程中组合若干组分以形成复合零件。在2-组分注射模制的情况下,在该注射模制过程中组合两种组分以形成复合零件。根据本发明在该2-组分注射模制过程中优选组合含聚丁二烯共聚物的聚酰胺组分和弹性体组分以形成复合零件。该2组分注射模制过程可以或者在一阶段过程中或者在两阶段过程中进行(F.Johannaber,W.Michaeli,Handbuch Spritzgieβen[注射模制手册(InjectionMoulding Handbook)],第二版,汗瑟出版社慕尼黑,2004,第506至523页;HandbuchKunststoff-Verbindungstechnik,G.W.Ehrenstein编辑,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,1990,第517至540页)。
在该两阶段过程中,根据本发明使用的含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物首先用于生产硬的热塑性模制品,尤其通过上述加工方法之一,优选通过注射模制。如果需要,可以存储这种热塑性模制品。
在一个另外的步骤中,通过上述加工方法之一,优选通过注射模制,使该热塑性模制品与该弹性体组分接触,并且使其暴露于用于该橡胶的硫化条件。
制造还可以用一台机器(优选具有转盘或旋盘(turntable))(一阶段过程),和/或相应的模具技术,优选通过滑动叶片进行,这些滑动叶片打开腔体的区域用于第二种组分,具有时间延迟。当使用具有转盘、旋盘或具有一个或多个滑动叶片的模具的机器时,典型地在该模具的腔体(第一台)中由该聚酰胺组分在第一周期中产生预成型件。在该模具的旋转移动后,或通过传输技术,将该预成型件引入第二,几何地改变的最终注射模制台(例如在三-腔体模具中通过旋转技术通过旋转180°或120°,或通过滑动叶片关闭技术,称为芯后退方法)并且在第二周期中,注入用于弹性体零件的橡胶混合物,该弹性体零件从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得。在已经达到弹性体组分的脱模稳定度后,可以使该复合物脱模。
根据本发明用作热塑性组分的聚酰胺的熔化温度优选在从180℃至340℃的范围内,更优选在从200℃至300℃的范围内。热塑性温度控制区域的模具温度优选是在从20℃至200℃的范围内、更优选在从60℃至180℃的范围内。在塑化桶中,用于该弹性体零件(从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的)的橡胶混合物的优选的熔化温度是在从20℃至150℃的范围内、优选在从60℃至100℃的范围内。该弹性体组分的优选的硫化温度是在从120℃至220℃的范围内、优选在从140℃至200℃的范围内。在优选的实施例中,该弹性体组分从模具腔体的脱模之后是热处理。在物理意义上,热处理是指将固体加热至低于熔化温度的温度。这是在几分钟直到几天的延长的时期内完成。原子的增加的移动性因此可以抵消结构缺陷并且改进短程和长程晶体结构。以此方式,可以避免熔化并且(极其)缓慢的冷却以建立晶体结构的过程。在本发明的上下文中,热处理是优选在从120℃到220℃范围内的温度下、优选在从140℃到200℃范围内的温度下进行的。
这些值在相当的程度上取决于组分的几何结构(尤其是厚度和流动路径的长度),浇口设计的类型及位置(尤其是热或冷流道),以及特定的材料特征。保持压力阶段优选地在从0至3000巴的范围内,其中保持压力时间为0秒直到打开模具。
在本发明的可替代的优选的实施例中,该复合物由聚酰胺零件和弹性体零件在所谓的反2-组分注射模制(2K注射模制)中(即,按照以下的顺序:首先软组分,然后硬组分)制造,该聚酰胺零件进而由根据本发明使用的含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物制造并且该弹性体零件由有待在游离硫的存在下交联的橡胶制造。
在反2K注射模制中,因此首先注射模制和硫化用于弹性体零件(从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的)的橡胶混合物,然后通过注射模制施用根据本发明使用的该含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物。正如在(常规的)2K注射模制过程中,制造可以在一台机器(优选具有转盘或旋盘)(一阶段过程)中,和/或相应的模具技术,优选通过滑动叶片进行,这些滑动叶片打开腔体的区域用于第二种组分,具有时间延迟。可以采用来自该(常规的)2K注射模制过程的相应的注射模制参数(桶温、模具温度、硫化时间、保持压力、保持压力时间、等)。如果该弹性体组分没有硫化至完全,而是仅部分硫化直到尺寸稳定,并且然后通过注射模制施用该聚酰胺模制组合物,则经历该反2K注射模制过程的优点。这是因为有可能以此方式缩短生产整个复合物的周期时间。因为生产该聚酰胺组分的周期时间是典型地比生产该弹性体组分的周期时间非常更短的多,出人意料地通过此优选的过程有可能将用于生产整个复合物的周期时间减少至用于生产该弹性体组分的周期时间。在优选的实施例中,也在反2K注射模制中,该复合物从模具腔体的脱模之后是热处理。
聚酰胺的注塑模制过程的特征是,在已加热的圆柱形腔体中熔化(塑化)原料,即有待使用的本发明的模制组合物(优选处于粒料形式),并且将其作为注射模制材料在压力下注入温控式腔体中。注塑模制品在材料冷却(凝固)之后脱模。
将该注射模制过程分解成以下组分步骤:
1.塑炼/熔化
2.注射阶段(填充操作)
3.保持压力阶段(归因于结晶过程中的热收缩)
4.脱模。
有待为此目的使用的注塑机由闭合单元、注射单元、驱动器以及控制系统组成。该闭合单元包括固定的和可动的用于模具的台板、端板、以及多个拉杆和用于该可动的模具台板的驱动器(肘杆(toggle joint)或液压闭合元件)。
注射单元包括可电加热的桶、用于螺杆的驱动器(电动机、变速箱)以及,如果必要的话,用于使该螺杆以及注射元件移动的液压装置。该注射单元的任务是将粉末或粒料熔化,对它们进行计量,将它们注射并且维持保压(归因于收缩)。在该螺杆内的熔体的逆流问题(泄流)通过止回阀得以解决。
在该注射模具中,然后冷却所进入的聚酰胺熔体,并且因此产生有待生产的组分,即产品或模制品。对于此目的,通常需要两个半模具。在注塑模制中,区分以下功能系统:
-流道系统
-成型插入件
-排气
-机框和力缓冲器
-脱模系统和运动传动器
-温度控制系统。
为了注射模制聚酰胺,还参见Kunststoff-Handbuch 3/4,聚酰胺,汗瑟出版社,慕尼黑1998,第315-352页。
用于生产硫化的橡胶模制品的注射模制过程的特征是在已加热的圆柱形腔体中塑化原料,即有待交联的橡胶混合物,并且将其作为注射模制材料在压力下注入加热至硫化温度的腔体中。在已经将该材料硫化至完全后,使该注射模制品脱模。注塑机的圆筒和螺杆以本领域技术人员已知的用于橡胶加工的方式进行设计并且该模具可加热至硫化温度。用于橡胶组分的硫化时间不仅通过橡胶混合物而且通过硫化温度并且通过有待制造的橡胶组分的几何结构来指导。它们是优选地在15s与15min之间;更低的温度和更厚的橡胶零件必然引起更长的硫化时间(F.F.Sommer“Kautschuktechnologie”,第二修订版,汗瑟出版社慕尼黑维也纳,2006,第755至815页)。
在任选的附加使用外部脱模助剂的情况下,应加以小心的是它们不进入这些工具的界面层,因为它们可能损伤粘合强度。
在一个实施例中使用的有用的脱模剂(还称为润滑剂或脱模剂)优选包括饱和的以及部分不饱和的脂肪酸和油酸以及它们的衍生物,尤其脂肪酸酯、脂肪酸盐、脂肪醇、脂肪酸酰胺,它们优选用作混合物成分,以及还有此外可以施用到模具表面的产品,尤其基于低分子量的硅氧烷化合物的产品、基于氟聚合物的产品、以及基于酚醛树脂的产品。
这些脱模剂基于100phr的该橡胶组分中的一种或多种弹性体优选以约0.1至10phr的量,更优选0.5至5phr的量用作混合物成分。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过类似于DIN53019的锥板法测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA6或PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在大气压力下并且在25℃的温度下通过类似于DIN53019的锥板法测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过锥板法根据DIN 53019测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的在RT下为液体的SBR或NBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6或PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR或NBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR或NBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:NR、EPDM、NBR、CR、BR、SBR、XNBR,用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的NR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的NR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的EPDM橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的EPDM橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的NBR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的NBR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的CR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的CR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的BR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的BR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的SBR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的SBR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的XNBR橡胶用于该弹性体零件。
在优选的实行方案中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的XNBR橡胶用于该弹性体零件。
在非常特别优选的实施例中,本发明涉及一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种可以用元素硫作为硫化剂交联的橡胶产生的零件构成,其特征在于该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%、优选按重量计至少45%、更优选按重量计至少55%并且尤其优选按重量计至少65%的以下组分的混合物:
a)60至99.9重量份、优选75至99.8重量份并且更优选85至99.7重量份并且最优选88至99.5重量份的聚酰胺,以及
b)0.1至40重量份、优选0.2至25重量份、更优选0.3至15重量份、最优选0.5至12重量份的至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物,优选至少一种在RT下为液体的SBR,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
本发明此外涉及至少一种在RT下为液体的聚丁二烯共聚物在用于增加复合零件的粘合强度的聚酰胺组分中的用途,该复合零件由至少一个由聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由弹性体(从可以用元素硫硫化或交联的橡胶可获得)产生的零件构成,该复合零件通过至少一种成形方法获得。
实例:
1.所使用的聚酰胺组分:
这些聚酰胺组分的组成总结在表1中。
这些聚酰胺组分的成分以基于整个模制组合物的质量份说明。
表1:用于复合物的聚酰胺基组分的聚酰胺模制组合物的组成
表1中的聚酰胺组分的成分的产品名称和生产厂商;
成分A=来自科隆的朗盛德国有限责任公司的BKV30H2.0 901510,具有ISO模制组合物名称ISO1874-PA6,GHR,14-090,GF 30,与30%玻璃纤维混合的热稳定的聚酰胺6
成分B=聚丁二烯共聚物,181(液体苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物)具有在25℃下(DIN 53019,锥/板法,剪切速度50 1/s)的14 600mPas的动态粘度与在3200g/mol范围内的数均分子量Mn(制造商数据),来自美国宾夕法尼亚州埃克斯顿克雷威利美国公司
表1中的聚酰胺组分的生产:
在一台来自斯图加特的科倍隆股份有限公司(Coperion GmbH,Stuttgart)(原名科倍隆·沃纳与弗莱德尔股份有限公司,斯图加特(formerly Coperion Werner&Pfleiderer GmbH&Co.KG,Stuttgart))的ZSK 26双螺杆挤出机中混合根据表1的聚酰胺组分2的成分以给出聚酰胺模制组合物。在260℃至300℃的熔化温度下并且以8至60kg/h的通过量进行该混合。将熔体以股形式排入水浴中并且然后制粒。
在聚酰胺组分2的情况下,在混合和制粒后,通过以相等的重量份(1:1)干混合以下项产生干共混物:具有根据表1的组成(源于混合和制粒)的聚酰胺模制组合物以及来自科隆的郎盛德国有限责任公司的BKV30H2.0 901510聚酰胺模制组合物。因为BKV30H2.0901510不含有任何聚丁二烯共聚物,聚酰胺组分2作为干共混物具有5%的聚丁二烯共聚物181的含量。
表1列出了在混配和干共混物生产后得到的聚酰胺组分1至2中的聚丁二烯共聚物和玻璃纤维的含量。
在混合和干共混物生产后,在然后在注射模制操作中加工这些聚酰胺模制组合物之前,在80℃下在干空气干燥机中干燥它们持续4小时。
2.所使用的弹性体组分:
在硫化后得到的弹性体组分的橡胶混合物的组成总结在表2中。
这些弹性体组分的橡胶混合物成分以基于100质量份的橡胶的质量份说明。
表2:在硫化后得到的弹性体组分的橡胶混合物的组成
表2中的橡胶混合物成分的产品名称和生产厂商:
这些橡胶混合物通过一台沃纳与弗莱德尔(Werner&Pfleiderer)GK5E实验室密炼机生产。
3.在根据DIN 53504的拉伸试验中测量弹性体组分的断裂拉伸应力和断裂拉伸应变:
为了确定弹性体组分的断裂拉伸应力和断裂拉伸应变,根据DIN53504的拉伸试验在标准气候条件(根据DIN EN ISO 139)下进行。根据DIN ISO 23529生产样品。在165℃和200巴下压缩并且硫化根据表2中的组成通过沃纳与弗莱德尔(Werner&Pfleiderer)GK 5E实验室密炼机生产的橡胶混合物以便给出厚度为2mm的片材,然后用切割装置切下S2试样。在已经测量了这些样品的厚度后,将它们夹在夹钳之间,施加预拉紧力并且然后以200mm/min的测试速度对这些样本施加应力直到它们断裂。从此获得的结果是断裂拉伸应力和断裂拉伸应变。该拉伸测试的结果汇编在表3中。
表3:关于断裂拉伸应力和断裂拉伸应变的弹性体组分的根据DIN53504的拉伸测试的结果
表3中的“+”符号是指该弹性体组分的断裂拉伸应力σR是≥10MPa或该弹性体组分的断裂拉伸应变εR是≥300%。表3中的“-”符号是指该弹性体组分的断裂拉伸应力σR是<10MPa或该弹性体组分的断裂拉伸应变εR是<300%。
如从表3中清楚的,在根据DIN 53504的拉伸试验中测量的弹性体组分A的断裂拉伸应力σR是≥10MPa,并且在根据DIN 53504的拉伸试验中测量的弹性体组分A的断裂拉伸应变εR是≥300%。所使用的弹性体组分因此可以描述为工业上可用于本发明的目的。
4.通过2-组分注射模制由聚酰胺组分和弹性体组分生产复合物样品
为了检测通过本发明的材料组合的粘合强度的升高,在多组分注射模制过程中生产复合物样品。使用来自奥地利,施韦特贝,格恩格尔奥地利股份有限公司(Engel AustriaGmbH,Schwertberg,Austria)的Engel Combimelt 200H/200L/80 2-组分注塑机,并且使用的注射模具是2-腔体旋盘模具。
为此目的,将热塑性塑料-在此聚酰胺-注入该注射模具的第一台的腔体中并且产生60mm×68mm×4mm的片材。在冷却时间已过去后,打开模具并且通过将该旋盘旋转180°将基于聚酰胺的热塑性模制品传送进第二台,其中然后注射橡胶用于重叠模制(overmoulding)。橡胶腔体具有140mm×25mm×6mm的尺寸并且形成相对于该热塑性片材的44.5mm×25mm的重叠。在该注射模具中的注射橡胶组分的操作和硫化过程后,然后打开该模具并且可以移出复合物样品。
关于本发明的操作的过程中产生的复合物样品就外观而言大致对应于如EP 2392 610 A1的图1中示出的标准复合物样品,其中K表示橡胶组分并且T表示热塑性塑料-在此聚酰胺。EP 2 392 610 A1完全被本申请涵盖。
由聚酰胺组分和弹性体组分生产复合物样品用不同的2K注射模制设置作为直接2K注射模制过程,即作为一阶段2K注射模制过程进行。聚酰胺组分的制备之后直接跟随有弹性体组分的注射模制。
用于由聚酰胺组分和弹性体组分生产复合物样品的2K注射模制设置总结在表4和表5中。
表4:用于由聚酰胺组分和弹性体组分生产复合物样品的2K注射模制设置
表5:在适当的模具温度下生产复合物样品的弹性体组分的硫化时间,以分钟报告
表6列出了用于制造由聚酰胺组分1或2和弹性体组分A生产的复合物样品的注射模制设置。
5.通过剥离试验测试来自聚酰胺组分和弹性体组分的复合物样品:
在将基于聚酰胺组分1至2和弹性体组分A的组合物的复合物样品存储至少24小时后,使这些经受90°剥离试验以测试粘合强度。基于DIN ISO813使用一台来自德国,乌尔姆,茨维克公司(Zwick GmbH&Co.KG,Ulm,Germany)的Zwick Z010万能试验机进行该剥离试验。在此试验中,在拉伸试验机中用特定装置以90°的角度夹紧该复合物样品以适应(accommodate)热塑性组分-在此聚酰胺组分-并且将其置于拉伸应力下。预拉紧力是0.3N,试验速度是100mm/min。由基于25mm的弹性体组分的宽度的以N表示的测量的最大力获得了最大的粘合强度。
在分别聚酰胺组分1和2以及弹性体组分A的以及在不同的2K注射模制设置1至3下所产生的复合物样品上的剥离试验的结果总结在表6中。
表6:在分别聚酰胺组分1和2以及弹性体组分A的复合物样品上的剥离试验结果
表6中的“+”符号表明其中在剥离试验中发现≥3N/mm的粘合强度的聚酰胺组分和弹性体组分的复合物样品。表6中的“-”符号表明其中在剥离试验中发现<3N/mm的粘合强度的聚酰胺组分和弹性体组分的复合物样品。
表6示出了本发明的在以与从有待用元素硫硫化或交联的橡胶可获得的弹性体组分直接粘附的形式(即不使用粘合促进剂)生产复合物样品中使用在RT下为液体的聚丁二烯共聚物用于加入聚酰胺组分中导致具有至少3N/mm的粘合强度的牢固的结合。同时,这些复合物中的弹性体组分具有至少10MPa的断裂拉伸应力和至少300%的断裂拉伸应变,意味着它们是工业上可使用的。为了生产具有牢固的结合的样品,使用含聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物PA6以及从有待用元素硫硫化或交联的橡胶(在此EPDM)可获得的弹性体组分。实例1至3(Ex.1至3)表明,此牢固的结合可以使用不同的2K注射模制设置1至3实现。
表6中的对比实例1至3(Comp.1至3)记录,不含有聚丁二烯共聚物的聚酰胺模制组合物PA6,使用不同的2K注射模制设置1至3,不会导致与从有待用元素硫硫化或交联的橡胶(在此EPDM)可获得的弹性体组分的牢固结合,其中粘合强度小于3N/mm。
表6中的实例1至3表明,苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物181,没有附加的粘合促进剂,对于通过聚酰胺组分和弹性体组分的直接粘附的牢固结合是可用的,后者是由可以用元素硫作为交联剂硫化或交联的橡胶可获得的。

Claims (47)

1.一种复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个由至少一种弹性体产生的零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有聚酰胺的混合物,该混合物具有至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,并且弹性体零件由有待用元素硫交联或硫化的橡胶产生,该复合零件通过至少一种成形方法可获得,使由该聚酰胺模制组合物构成的零件与包含元素硫作为交联剂的橡胶组分接触并且使其经受用于该橡胶的硫化条件,或者使由元素硫交联的弹性体构成的零件与该聚酰胺模制组合物接触,
其中,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
2.如权利要求1所述的复合零件,其特征在于,该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过锥板法根据DIN53019测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度。
3.如权利要求2所述的复合零件,其特征在于,1,3-丁二烯与作为单体的另外的烯烃的共聚物被用作聚丁二烯共聚物。
4.如权利要求3所述的复合零件,其特征在于,使用1,3-丁二烯与苯乙烯或丙烯腈的共聚物。
5.如权利要求1至4中任一项所述的复合零件,其特征在于,该聚酰胺组分不含任何活性助剂并且这些活性助剂是多官能化合物。
6.如权利要求1至4中任一项所述的复合零件,其特征在于,有待用硫交联的该橡胶组分的特征为C=C双键的存在。
7.如权利要求6所述的复合零件,其特征在于,这些含C=C双键的橡胶是基于二烯的那些。
8.如权利要求7所述的复合零件,其特征在于,这些橡胶是来自以下项的组的那些:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、苯乙烯/二烯烃橡胶类、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、卤代丁基橡胶、丁腈橡胶、氢化的丁腈橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶或聚氯丁二烯、或上述橡胶的两种或更多种的混合物。
9.如权利要求8所述的复合零件,其特征在于,氯代-或溴代丁基橡胶用作卤代丁基橡胶。
10.如权利要求8所述的复合零件,其特征在于,苯乙烯/丁二烯橡胶用作苯乙烯/二烯烃橡胶。
11.如权利要求10所述的复合零件,其特征在于使用乳液-苯乙烯/丁二烯橡胶。
12.如权利要求8所述的复合零件,其特征在于,异丁烯/异戊二烯橡胶用作丁基橡胶。
13.如权利要求1至4中任一项所述的复合零件,其特征在于,所使用的聚酰胺是PA6、PA66、PA610、PA88、PA612、PA810、PA108、PA9、PA613、PA614、PA812、PA1010、PA10、PA814、PA148、PA1012、PA11、PA1014、PA1212、PA12或所述聚酰胺的混合物,或含有己内酰胺作为共聚单体的共聚酰胺。
14.如权利要求13所述的复合零件,其特征在于,使用PA6或PA66。
15.如根据权利要求13所述的复合零件,其特征在于,所使用的含有己内酰胺作为共聚单体的共聚酰胺是无规的半晶质的脂肪族的共聚酰胺。
16.如根据权利要求15所述的复合零件,其特征在于,使用PA 6/66。
17.如权利要求13所述的复合零件,其特征在于,所使用的混合物是来自以下项的组的聚酰胺组合:PA6/PA66、PA12/PA1012、PA12/1212、PA612/PA12、PA613/PA12、PA1014/PA12或PA610/PA12以及相应的与PA11的组合。
18.如权利要求17所述的复合零件,其特征在于,使用PA6/PA66。
19.根据权利要求1所述的复合零件,其特征在于,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过根据DIN 53019的锥板法测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA6或PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
20.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过根据DIN 53019的锥板法测量的在从100至1000 000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
21.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100并且该聚丁二烯共聚物具有在50 1/s的剪切速率下,在标准压力下并且在25℃的温度下通过锥板法根据DIN 53019测量的在从100至1 000000mPas范围内的动态粘度,并且所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
22.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶或丁腈橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6或PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
23.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶或丁腈橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
24.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶或丁腈橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
25.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
26.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的至少一种来自以下项的组的橡胶:天然橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶类、丁腈橡胶、聚氯丁二烯、聚丁二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶,用于该弹性体零件。
27.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的天然橡胶用于该弹性体零件。
28.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的天然橡胶用于该弹性体零件。
29.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的乙烯-丙烯-二烯橡胶类橡胶用于该弹性体零件。
30.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的乙烯-丙烯-二烯橡胶类橡胶用于该弹性体零件。
31.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的丁腈橡胶用于该弹性体零件。
32.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的丁腈橡胶用于该弹性体零件。
33.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的聚氯丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
34.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的聚氯丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
35.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的聚丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
36.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的聚丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
37.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的苯乙烯/丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
38.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的苯乙烯/丁二烯橡胶用于该弹性体零件。
39.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA6,并且有待用元素硫作为交联剂交联的羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶用于该弹性体零件。
40.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100,所使用的聚酰胺是PA66,并且有待用元素硫作为交联剂交联的羧化的丁二烯/丙烯腈橡胶用于该弹性体零件。
41.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
42.根据权利要求1所述的复合零件,该复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件以及至少一个弹性体零件构成,其特征在于,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物:
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的苯乙烯/丁二烯橡胶,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
43.至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物在用于增加复合零件的复合粘附的聚酰胺组分中的用途,该复合零件包含至少一个由聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由弹性体产生的零件构成,该弹性体从有待用元素硫交联或硫化的橡胶可获得,并且该复合零件通过至少一种成形方法获得,使由该聚酰胺模制组合物构成的零件与包含元素硫作为交联剂的橡胶组分接触并且使其经受用于该橡胶的硫化条件,或者使由元素硫交联的弹性体构成的零件与该聚酰胺模制组合物接触,
其中,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
44.如权利要求43所述的用途,其特征在于,该复合零件在引导液体介质和/或气态介质的产品中。
45.如权利要求43所述的用途,其特征在于,该复合零件在化学工业、家用电器行业或机动车辆行业中使用。
46.如权利要求43所述的用途,其特征在于,该复合零件作为垫片,隔膜,气体蓄压器,软管,用于发动机、泵和电动工具的外壳,辊,轮胎,联轴器,停止缓冲器,传送带,多层层压板和多层薄膜,以及还有声音和振动减弱部件使用。
47.一种用于生产复合零件的方法,这些复合零件由至少一个由至少一种聚酰胺模制组合物产生的零件和至少一个由至少一种从有待用元素硫作为交联剂硫化或交联的橡胶可获得的弹性体产生的零件构成,其特征在于,通过至少一种成形方法或者使由该聚酰胺模制组合物构成的该零件与包含元素硫的橡胶组分接触并且使其经受用于该橡胶的硫化条件,或者使由元素硫交联的橡胶构成的该零件与聚酰胺模制组合物接触,并且该聚酰胺模制组合物含有聚酰胺与至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物的混合物,
其中,该聚酰胺模制组合物含有按重量计至少30%的以下项的混合物
a)60至99.9重量份的聚酰胺以及
b)0.1至40重量份的至少一种在室温下为液体的聚丁二烯共聚物,
其中a)和b)的重量份的总和是100。
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