CN114641539A - 聚合物组合物 - Google Patents

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CN114641539A CN202080075949.1A CN202080075949A CN114641539A CN 114641539 A CN114641539 A CN 114641539A CN 202080075949 A CN202080075949 A CN 202080075949A CN 114641539 A CN114641539 A CN 114641539A
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acid
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佐藤大辅
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Abstract

本发明提供了聚合物组合物,其具有优异的物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性),以及优异的微纤化植物纤维取向。本发明涉及聚合物组合物,其包含聚合物和微纤化植物纤维,所述聚合物组合物满足如下关系式(1)和(2):E*a/E*b≥1.3(1);以及TBa/FBa≥2.6(2),其中,E*a/E*b表示挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量E*b(MPa)的比率,TBa/FBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力TBa(MPa)与在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力FBa(MPa)的比率。

Description

聚合物组合物
技术领域
本发明涉及聚合物组合物。
背景技术
包含聚合物(例如橡胶或树脂)和各种填料(例如补强剂)的聚合物组合物已被广泛使用。已提出使用各种有机短纤维作为此种聚合物组合物的填料,以赋予其优异的性能(例如强度);例如,专利文献1公开了一种橡胶组合物,其包含母料,该母料包含微纤化(microfibrillated)植物纤维。
然而,专利文献1的橡胶组合物不满足本申请中规定的参数,在简便地赋予优异的物理性能(例如粘弹性(例如E*、tanδ))和优异的填料取向方面仍存在改进空间。
引用列表
专利文献
专利文献1:JP 2013-253222 A。
发明内容
技术问题
本发明鉴于上述情况而完成,并且旨在提供一种聚合物组合物,该聚合物组合物具有优异的物理性能,包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性,以及优异的微纤化植物纤维取向。
解决问题的方案
本发明涉及聚合物组合物,其包含:
至少一种聚合物;以及
至少一种微纤化植物纤维,
所述聚合物组合物满足如下关系式(1)和(2):
E*a/E*b≥1.3 (1);以及
TBa/FBa≥2.6 (2)
其中,E*a/E*b表示挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量E*b(MPa)的比率,TBa/FBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力TBa(MPa)与在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力FBa(MPa)的比率。
优选地,聚合物组合物满足E*a/E*b≥1.5。
优选地,聚合物组合物满足E*a/E*b≥2.0。
优选地,聚合物组合物满足TBa/FBa≥3.0。
优选地,聚合物组合物满足TBa/FBa≥3.4。
优选地,相对于100质量份的聚合物,聚合物组合物包含0.5至30质量份的微纤化植物纤维。
优选地,聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纵横比为10至1000。
优选地,聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纤维直径为10μm以下。
优选地,聚合物组合物通过包括如下步骤的方法制备:
步骤1:制备液体混合物,所述液体混合物包含微纤化植物纤维、至少一种油和至少一种有机酸胺;以及
步骤2:制备聚合物组合物,所述聚合物组合物包含液体混合物和聚合物。
优选地,在步骤1中,所述油包含选自植物来源的甘油脂肪酸三酯和植物来源的甘油脂肪酸三酯的皂化产物中的至少一种,所述有机酸胺包含选自脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸中的至少一种。
优选地,所述有机酸胺包含脂肪族羧酸。
优选地,所述聚合物包含选自天然橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶中的至少一种橡胶。
优选地,所述聚合物组合物包含选自炭黑和二氧化硅中的至少一种。
本发明的有益效果
本发明涉及聚合物组合物,其包含聚合物和微纤化植物纤维,且满足关系式(1)和(2),其中,E*a/E*b表示挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量E*b(MPa)的比率,TBa/FBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力TBa(MPa)与在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力FBa(MPa)的比率。因此,聚合物组合物具有优异的物理性能,包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性,以及优异的微纤化植物纤维取向。
具体实施方式
(聚合物组合物)
本发明的聚合物组合物包含聚合物和微纤化植物纤维且满足关系式(1)和(2)。此种聚合物组合物具有优异的物理性能,包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性,以及优异的微纤化植物纤维取向。
此种有益效果的机制尚不清楚,但推断如下。
当包含聚合物和微纤化植物纤维的组合物满足关系式(1)时,由于E*各向异性被认为由微纤化植物纤维的取向引起,因此推断聚合物中纤维的取向高。进一步,当组合物满足关系式(2)时,由于断裂应力比50%断裂伸长率处的应力高至少2.6倍,因此推断组合物可耐受垂直于取向方向的方向上的冲击和振动。因此,推断聚合物组合物具有优异的物理性能,包括粘弹性(E*(刚性)、tanδ(燃料经济性))和耐冲击性,以及优异的微纤化植物纤维取向,从而提供耐受振动和冲击的组合物。
聚合物组合物满足如下关系式(1):
E*a/E*b≥1.3 (1)
其中,E*a/E*b表示挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量(垂直于挤出方向的方向上的复数模量)E*b(MPa)的比率。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向的角度,E*a/E*b可以为1.4以上、1.5以上、1.8以上、2.0以上、或2.2以上。从挤出方向上的耐裂纹扩展性的角度,E*a/E*b可以为8.0以下、6.0以下、或5.0以下,尽管上限没有限制。
聚合物组合物满足如下关系式(2):
TBa/FBa≥2.6 (2)
其中,TBa/FBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力(在挤出方向上拉伸时的断裂应力)TBa(MPa)与在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力(在挤出方向上拉伸时的50%断裂伸长率(断裂伸长率的一半)处的在挤出方向上拉伸时的应力)FBa(MPa)的比率。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向的角度,TBa/FBa可以为3.0以上、3.1以上、3.2以上、3.4以上、或3.5以上。从挤出方向上的耐振动性的角度,TBa/FBa可以为8.0以下、6.0以下、或5.0以下,尽管上限没有限制。
因此,本发明通过配制满足关系式(1)和(2)的包含聚合物和微纤化植物纤维的聚合物组合物,解决了改进物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向的问题(目的)。换言之,关系式(1)和(2)的参数不定义问题(目的),本文的问题是改进物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向。为了解决此问题,已配制了满足参数的聚合物组合物。
优选地,聚合物组合物满足如下关系式(1-1):
1.0MPa≤E*a≤100MPa (1-1)
其中,E*a表示挤出方向上的复数模量(MPa)。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向的角度,E*a的下限可以为1.2MPa以上、1.5MPa以上、6MPa以上、8MPa以上、10MPa以上、或12MPa以上。从挤出方向上的耐冲击性的角度,上限更优选但不限于90MPa以下、进一步更优选为60MPa以下、特别优选为40MPa以下、最优选为20MPa以下。
优选地,聚合物组合物满足如下关系式(2-1):
8MPa≤TBa≤50MPa (2-1)
其中,TBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力(MPa)。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向的角度,TBa的下限可以为10MPa以上、12MPa以上、15MPa以上、18MPa以上、20MPa以上、25MPa以上、或30MPa以上。从挤出方向上的耐振动性的角度,上限更优选但不限于为45MPa以下。
此处,可通过使微纤化植物纤维在聚合物中充分取向来满足关系式(1)、(2)、(1-1)或(2-1)。此种方法的具体实例包括:(a)将聚合物与分散体混合的方法,所述分散体通过将微纤化植物纤维分散在油中来制备;以及(b)使用有机酸胺的方法,这些方法可以单独使用或合适地组合使用。
通常,为了使本身是水溶性的微纤化植物纤维在疏水性聚合物(例如橡胶或树脂)中良好分散,需要对微纤化植物纤维进行疏水化(改性)以获得改性的微纤化植物纤维,由此制备湿母料。此外,通常使用水溶性聚合物(例如羧甲基纤维素(CMC)或聚乙烯醇(PVA))作为湿母料制备中的分散剂。相比之下,当例如将聚合物与分散体(通过使用特定分散剂(有机酸胺)预先将微纤化植物纤维分散在油中来制备)混合时,相比于用包含改性微纤化植物纤维(即使所用的微纤化植物纤维为未改性的微纤化植物纤维)的常规湿母料获得的那些,所得组合物可提供相当或更优的物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向。
此处,如下文的实施例中所述,E*a和E*b为在70℃的温度和1%的动态应变下测得的复数模量。如下文的实施例中所述,TBa和FBa根据JIS K 6251:2017在标准试验温度(23±2℃)下测得。当聚合物为橡胶时,E*a、E*b、TBa和FBa为硫化橡胶组合物的物理性能。
挤出方向和正交于挤出方向的方向分别指成型材料从挤出机的挤出口挤出的方向和垂直于该方向的方向。对于轮胎,优选挤出方向为轮胎周向,正交于挤出方向的方向为轮胎径向。例如,JP 2009-202865 A的图1中具体显示了轮胎周向和轮胎径向。
(聚合物)
可以使用任何聚合物,实例包括已知聚合物,例如橡胶和树脂。这些聚合物可以单独使用或两种以上组合使用。
橡胶的实例包括橡胶工业中常用的橡胶,其包括:二烯系橡胶,例如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(SIBR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)和丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR);丁基系橡胶,例如卤化丁基橡胶(X-IIR)和丁基橡胶(IIR);以及氟橡胶。对于在轮胎中的使用,从轮胎物理性能的角度,NR、BR、SBR等是合适的。
NR的非限制性实例包括轮胎工业中常用的那些,例如SIR20、RSS#3和TSR20。可以使用改性NR,实例包括改性天然橡胶,例如环氧化天然橡胶(ENR)、脱蛋白化天然橡胶(DPNR)、高度纯化天然橡胶(UPNR)、氢化天然橡胶(HNR)和接枝天然橡胶。
以聚合物组合物中的聚合物为100质量%计,NR的量没有限制,可以根据应用合适地进行选择。例如,从燃料经济性的角度,NR的量优选为20质量%以上、更优选为30质量%以上、进一步更优选为40质量%以上。该量的上限可以为但不限于100质量%。
BR的非限制性实例包括轮胎工业中常用的那些,例如高顺式BR、含1,2-间同立构聚丁二烯晶体的BR(含SPB的BR)、使用稀土催化剂合成的聚丁二烯橡胶(稀土催化的BR),以及用锡化合物改性的锡改性聚丁二烯橡胶(锡改性BR)。可用的市售产品可购自宇部工业株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、瑞翁株式会社等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
从良好的耐弯曲疲劳性的角度,BR的顺式含量优选为80质量%以上、更优选为85质量%以上、进一步更优选为90质量%以上、特别优选为95质量%以上。如本文所用,顺式含量通过红外吸收光谱分析确定。
以聚合物组合物中的聚合物为100质量%计,BR的量没有限制,可以根据应用合适地进行选择。例如,从低温特性的角度,BR的量优选为20质量%以上、更优选为30质量%以上、进一步更优选为40质量%以上。此外,该量的上限优选但不限于80质量%以下、更优选为70质量%以下、进一步更优选为60质量%以下。
SBR的非限制性实例包括乳液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(E-SBR)和溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)。可用的市售SBR产品包括住友化学株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社、瑞翁株式会社、陶氏公司等制造或销售的那些。
以聚合物组合物中的聚合物为100质量%计,SBR的量没有限制,可以根据应用合适地进行选择。例如,从抓地性能的角度,SBR的量优选为20质量%以上、更优选为30质量%以上、进一步更优选为40质量%以上。此外,该量的上限可以为但不限于100质量%。
BR和SBR可以分别为未改性或改性的BR和SBR。改性BR或SBR可以为任何具有与填料(例如二氧化硅)相互作用的官能团的BR或SBR。实例包括:通过用具有官能团的化合物(改性剂)对BR或SBR的至少一个链端进行改性而获得的链端改性BR或SBR(以官能团封端的链端改性BR或SBR);主链中具有官能团的主链改性BR或SBR;主链和链端中均具有官能团的主链和链端改性的BR或SBR(例如,主链具有官能团且至少一个链端用改性剂改性的主链和链端改性的BR或SBR);已被分子中具有两个以上环氧基的多官能化合物改性(偶联)从而引入羟基或环氧基的链端改性BR或SBR。
官能团的实例包括:氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧羰基、巯基、硫醚基、二硫醚基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、亚肼基、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基和环氧基。这些官能团可以被取代。从轮胎物理性能的角度,在这些中,优选氨基(优选氢原子被C1-C6烷基取代的氨基)、烷氧基(优选C1-C6烷氧基)和烷氧基甲硅烷基(优选C1-C6烷氧基甲硅烷基)。
树脂的非限制性实例包括热塑性树脂,例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、氟树脂(例如四氯乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等的均聚物或共聚物)、(甲基)丙烯酸树脂(例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺等的均聚物或共聚物)、聚酰胺树脂(尼龙树脂,PA)、聚酯(例如芳香族聚酯、脂肪族聚酯、不饱和聚酯)、聚乳酸树脂、聚乳酸-聚酯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚碳酸酯(例如,双酚(例如双酚A或其衍生物)与碳酰氯或二碳酸苯酯的反应产物)、聚苯醚、(热塑性)聚氨酯(例如二异氰酸酯和二醇的共聚物)、聚缩醛(POM)、乙烯基醚树脂、聚砜树脂(例如4,4'-二氯二苯砜和双酚A等的共聚物)和纤维素树脂(例如三乙酰化纤维素、二乙酰化纤维素)。
(微纤化植物纤维)
聚合物组合物包含至少一种微纤化植物纤维。例如,它可以合适地包含至少一种微纤化植物纤维和选自NR、BR和SBR的至少一种橡胶。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)、微纤化植物纤维取向和分散性的角度,相对于100质量份的聚合物,聚合物组合物优选包含0.5至30质量份的微纤化植物纤维。该量的下限更优选为1质量份以上、进一步更优选为3质量份以上、特别优选为4质量份以上、最优选为5质量份以上,并且可以为10质量份以上。上限更优选为25质量份以下、进一步更优选为20质量份以下、特别优选为15质量份以下、最优选为12.5质量份以下。
从性能(例如拉伸强度和耐磨性)的角度,纤维素微纤丝(microfibril)优选为微纤化植物纤维。可以使用源自天然存在的材料的任何纤维素微纤丝。实例包括源自如下的那些:资源生物质,例如水果、谷物和根茎类蔬菜;木材、竹子、大麻、黄麻、洋麻,以及由其制成的纸浆、纸或布;废弃生物质,例如农业废弃物、食品废弃物和污水污泥;未使用的生物质,例如稻草、麦草和间伐物;以及由海鞘、醋酸菌或其他生物产生的纤维素。这些微纤化植物纤维可以单独使用或两种以上组合使用。
如本文所用,术语“纤维素微纤丝”通常指平均纤维直径不超过几十微米(例如不超过20至30μm)、优选不超过10μm的纤维素纤维,更典型是具有平均纤维直径不超过500nm(平均纤维直径不超过几十微米、不超过10μm或不超过500nm的微纤化植物纤维)的微结构的纤维素纤维,其由纤维素分子聚集形成。例如,典型的纤维素微纤丝可以形成为具有上述平均纤维直径的纤维素纤维的聚集体。
微纤化植物纤维可通过任何方法生产。例如,它可以如下进行生产:可选地用氢氧化钠或其他碱对纤维素微纤丝的原料进行化学处理,随后使用精炼机、双螺杆捏合机(双螺杆挤出机)、双螺杆捏合挤出机、高压均质机、介质搅拌磨机、石磨机、研磨机、振动磨机、砂磨机或其他设备进行机械研磨或打浆。使用此类方法,可以生产基本上不含木质素的微纤化植物纤维,因为木质素通过化学处理从原料中分离出。其他方法包括在超高压下处理纤维素微纤丝的原料的方法。
例如,微纤化植物纤维可以为速技能机械株式会社或大赛璐精细化工株式会社的产品。
如上所述,即使其为通过如上所述或其他方法生产的未改性的微纤化植物纤维,微纤化植物纤维也可以在聚合物中充分取向。当然,除未改性的微原纤化植物纤维之外,还可以使用经过处理(例如氧化或任何各种化学改性)的那些,以及通过对作为纤维素材料的可以为纤维素微纤丝来源的天然存在的材料(例如木材、纸浆、竹子、大麻、黄麻、洋麻、农业废弃物、布、纸、海鞘纤维素)进行处理(例如氧化或任何各种化学改性)、然后可选地进行纤丝化(fibrillation)而获得的那些(例如,化学改性的微纤化植物纤维)。
微纤化植物纤维的化学改性的实施方式包括:例如,酯化、醚化、缩醛化和其他处理。具体优选实例包括:酰化(例如乙酰化)、氰乙基化、胺化、磺酸酯化、磷酸酯化、烷基酯化、烷基醚化、复合酯化、β-酮酯化、烷基化(例如丁基化)和氯化。其他实例包括烷基氨基甲酸酯化和芳基氨基甲酸酯化。
化学改性的微纤化植物纤维优选已被化学改性以具有0.2至2.5的取代度。术语“取代度”指每个葡萄糖环单元通过化学改性被其他官能团取代的纤维素羟基的平均数,理论最大值为3。取代度更优选为0.3至2.5、进一步更优选为0.5至2.3、特别优选为0.5至2.0。在使用两种以上化学改性微纤化植物纤维的组合的情况下,取代度计算为所有化学改性微纤化植物纤维的平均值。
例如,化学改性的微纤化植物纤维的取代度可通过使用0.5N NaOH和0.2NHCl进行滴定、NMR或红外吸收光谱法来确定。
化学改性的微纤化植物纤维的合适实例是取代度为0.3至2.5的胺化微纤化植物纤维。取代度优选为0.3至2.3、更优选为0.5至2.0、进一步更优选为0.7至2.0、特别优选为0.9至1.8。
优选地,当化学改性的微纤化植物纤维为乙酰化微纤化植物纤维时,其取代度为0.3至2.5;当化学改性的微纤化植物纤维为磺酸酯化微纤化植物纤维时,其取代度为0.3至1.8;当化学改性的微纤化植物纤维为烷基酯化微纤化纤维素时,其取代度为0.3至1.8;当化学改性的微纤化植物纤维为复合酯化微纤化纤维素时,其取代度为0.4至1.8;当化学改性的微纤化植物纤维为β-酮酯化微纤化纤维素时,其取代度为0.3至1.8;当化学改性的微纤化植物纤维为烷基氨基甲酸酯化微纤化纤维素时,其取代度为0.3至1.8;或者,当化学改性的微纤化植物纤维为芳基氨基甲酸酯化微纤化纤维素时,其取代度为0.3至1.8。
例如,乙酰化可通过向微纤化植物纤维中添加乙酸、浓硫酸、乙酸酐进行反应来进行。具体地,乙酰化可通过常规方法来进行,例如在硫酸催化剂的存在下,使微纤化植物纤维与乙酸酐在乙酸和甲苯的溶剂混合物中反应以引起乙酰化反应,之后将溶剂替换为水。
例如,胺化可通过已知方法来进行,例如甲苯磺酰酯化或者如下进行:使用N-氧基化合物(例如2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO))进行氧化,然后例如与胺化合物(例如C1-C30伯胺化合物,例如油胺,优选具有饱和键或不饱和键的C3-C25伯胺化合物,更优选具有不饱和键的C6-C23伯胺化合物,进一步更优选具有不饱和双键的C10-C20伯胺化合物)或烷基季铵盐(优选C1-C30烷基季铵盐,更优选C1-C20季烷基卤化铵,例如十六烷基三甲基氯化铵)在醇(例如C1-C10醇,例如乙醇,优选C1-C5醇,更优选C1-C4伯醇)中反应以引起亲核取代反应。
例如,磺酸酯化可通过简单程序来进行,该简单程序仅包括将微纤化植物纤维溶解在硫酸中并将该溶液引入水中。或者,磺酸酯化可通过用硫酸酐气体处理、用氯磺酸和吡啶处理或其他方法来进行。
例如,磷酸酯化可通过用磷酸和尿素处理用二甲胺或其它化学品处理过的微纤化植物纤维来进行。
例如,烷基酯化可通过Schotten-Baumann法进行,其中微纤化植物纤维与羧酸酰氯在碱性条件下反应。此外,烷基醚化可通过例如Williamson法来进行,其中微纤化植物纤维与烷基卤化物在碱性条件下反应。
例如,氯化可通过在二甲基甲酰胺(DMF)中加入亚硫酰氯、然后加热来进行。
例如,复合酯化可通过使微纤化植物纤维与两种以上的羧酸酐或羧酸酰氯在碱性条件下反应来进行。
例如,β-酮酯化可通过使微纤化植物纤维与双烯酮或烷基乙烯酮二聚体反应、或通过使微纤化植物纤维与β-酮酯化合物(例如乙酰乙酸烷基酯)进行酯交换反应来进行。
例如,烷基氨基甲酸酯化可通过使微纤化植物纤维与烷基异氰酸酯在碱性催化剂或锡催化剂的存在下反应来进行。
例如,芳基氨基甲酸酯化可通过使微纤化植物纤维与芳基异氰酸酯在碱性催化剂或锡催化剂的存在下反应来进行。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性的角度,聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纤维直径优选为10μm以下。平均纤维直径更优选为500nm以下、进一步更优选为200nm以下、特别优选为100nm以下、最优选为50nm以下。此外,平均纤维直径的下限优选但不限于3nm以上、更优选为4nm以上、进一步更优选为10nm以上、特别优选为20nm以上,因为缠结的微纤化植物纤维较不易于彼此分离,因此较不易于分散。
聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纤维长度优选为100nm以上、更优选为300nm以上、进一步更优选为500nm以上、特别优选为1μm以上、最优选为2μm以上。此外,平均纤维长度的上限优选但不限于5mm以下、更优选为50μm以下、进一步更优选为20μm以下、特别优选为10μm以下、最优选为5μm以下。当微纤化植物纤维的平均纤维长度小于下限或大于上限时,它显示出与针对平均纤维直径所述的相同的趋势。
在使用两种以上微纤化植物纤维的组合的情况下,平均纤维直径和平均纤维长度各自被计算为所有微纤化植物纤维的平均值。此外,微纤化植物纤维更优选具有在上述合适数值范围内的平均纤维直径和在上述合适数值范围内的平均纤维长度。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性的角度,聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纵横比优选为10至1000。平均纵横比的下限优选为50以上、更优选为100以上。上限优选为1000以下、更优选为900以下、进一步更优选为800以下。
此处,可通过下式来计算平均纵横比:
平均纵横比=平均纤维长度/平均纤维直径
此外,微纤化植物纤维更优选具有在上述合适范围内的平均纤维直径和平均纤维长度以及在上述合适数值范围内的平均纵横比。
在本文中,微纤化植物纤维的平均纤维直径和平均纤维长度可通过使用扫描电子显微照片的图像分析、使用透射电子显微照片的图像分析、使用原子力显微照片的图像分析、X射线散射数据分析、孔径阻抗方法(Coulter原理)或其他方法来测量。
例如,包含至少一种聚合物和至少一种微纤化植物纤维且满足关系式(1)和(2)的聚合物组合物可通过包括如下步骤的方法来制备:步骤1:制备液体混合物,所述液体混合物包含微纤化植物纤维、至少一种油和至少一种有机酸胺;以及步骤2:制备聚合物组合物,所述聚合物组合物包含液体混合物和聚合物。生产方法还可以包括其他步骤,只要其包括上述步骤即可。此外,每个步骤可以进行一次或重复两次以上。
步骤1(制备包含微纤化植物纤维、至少一种油和至少一种有机酸胺的液体混合物)可以如下进行:依次滴加、注入或以其他方式添加微纤化植物纤维、油和有机酸胺并将它们进行混合,然后例如使用高速均化器、超声波均化器、胶体磨机、搅拌磨机或其它装置以已知方式进行分散。制备的温度或时间可以在通常的范围内合适地进行设定以使微纤化植物纤维充分分散在油中,或者可以在测量混合液体粘度的同时合适地进行调整以使其具有所需的粘度。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性的角度,在液体混合物中,油与微纤化植物纤维(固体)的混合比率(油含量(质量份)/微纤化植物纤维含量(质量份))优选为10/90至90/10、更优选为20/80至80/20、进一步更优选为30/70至70/30、特别优选为40/60至60/40。例如,混合比率可以为50/50。
从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性的角度,相对于100质量份的微纤化植物纤维(固体),在液体混合物中,有机酸胺的量优选为0.1至50质量份。该量的下限更优选为5质量份以上、进一步更优选为10质量份以上、特别优选为15质量份以上、最优选为20质量份以上。上限更优选为45质量份以下、进一步更优选为40质量份以下。
(油)
油的非限制性实例包括已知的油,例如操作油、植物油及它们的混合物。操作油的实例包括石蜡操作油、芳香族操作油、环烷操作油和低多环芳烃(PCA)操作油(例如TDAE和MES)。植物油的实例包括:蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松树油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花油、棕榈仁油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油和桐油。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
从生命周期评估(LCA)的角度,油优选为至少一种植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)。此处,术语“甘油脂肪酸三酯”指脂肪酸与甘油的酯,也称为甘油三酯或三-O-酰基甘油。
已知构成植物来源的甘油脂肪酸三酯的脂肪酸通常包含棕榈酸(碳数:16,不饱和键数:0)、硬脂酸(碳数:18,不饱和键数:0)、油酸(碳数:18,不饱和键数:1)和亚油酸(碳数:18,不饱和键数:2)作为主要组分。以构成脂肪酸为100质量%计,棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸的合计量通常为80质量%以上、优选为90质量%以上。
在甘油脂肪酸三酯中,以构成脂肪酸为100质量%计,饱和脂肪酸的含量优选为10至25质量%。下限更优选为12质量%以上,而上限更优选为20质量%以下、进一步更优选为18质量%以下、特别优选为15质量%以下、最优选为14质量%以下。
在甘油脂肪酸三酯中,以构成脂肪酸为100质量%计,具有一个不饱和键的一价不饱和脂肪酸的量优选小于50质量%、更优选为45质量%以下、进一步更优选为40质量%以下、特别优选为35质量%以下、最优选为30质量%以下。下限优选但不限于8质量%以上、更优选为14质量%以上、进一步更优选为20质量%以上、特别优选为23质量%以上。
在甘油脂肪酸三酯中,以构成脂肪酸为100质量%计,具有两个以上不饱和键的多价不饱和脂肪酸的量优选为50质量%以上、更优选为55质量%以上、进一步更优选为60质量%以上、特别优选为63质量%以上。上限优选但不限于90质量%以下、更优选为80质量%以下、进一步更优选为70质量%以下、特别优选为65质量%以下。
在甘油脂肪酸三酯中,以构成脂肪酸为100质量%计,具有两个不饱和键的二价不饱和脂肪酸的量优选为35至80质量%、更优选为40至70质量%、进一步更优选为45至65质量%、特别优选为52至56质量%。此外,以构成脂肪酸为100质量%计,具有三个不饱和键的三价不饱和脂肪酸的量优选为3至25质量%、更优选为5至15质量%、进一步更优选为8至12质量%。
在甘油脂肪酸三酯中,以构成脂肪酸为100质量%计,不饱和脂肪酸的总量优选为75至90质量%、更优选为80至88质量%、进一步更优选为82至88质量%、特别优选为85至88质量%。
优选地,甘油脂肪酸三酯满足如下关系式(A)。
关系式(A)的下限优选为100以上、更优选为120以上、进一步更优选为140以上、特别优选为150以上、最优选为155以上,而上限优选为190以下、更优选为180以下、进一步更优选为170以下、特别优选为165以下。
80≤(以构成脂肪酸为100质量%计的具有一个不饱和键的一价不饱和脂肪酸的量(质量%))×1(不饱和键数)+(以构成脂肪酸为100质量%计的具有两个不饱和键的二价不饱和脂肪酸的量(质量%))×2(不饱和键数)+(以构成脂肪酸为100质量%计的具有三个不饱和键的三价不饱和脂肪酸的量(质量%))×3(不饱和键数)≤200(A)
在植物来源的甘油脂肪酸三酯中,构成脂肪酸的不饱和键通常为双键。
甘油脂肪酸三酯的构成脂肪酸的平均碳数优选为15至21、更优选为16至20、进一步更优选为17至19。
在本文中,使用下式(D)来计算构成脂肪酸的平均碳数:
构成脂肪酸的平均碳数=Σ(以构成脂肪酸为100质量%计的碳数为n的脂肪酸的量(质量%))×n(碳数)/100 (D)
甘油脂肪酸三酯优选在室温(25℃)下为液体。甘油脂肪酸三酯的熔点优选为20℃以下、更优选为17℃以下、进一步更优选为0℃以下、特别优选为-5℃以下、最优选为-8℃以下。
下限优选但不限于-100℃以上、更优选为-90℃以上。
此处,甘油脂肪酸三酯的熔点可通过差示扫描量热法(DSC)来测定。
甘油脂肪酸三酯的碘值优选为60以上、更优选为70以上、进一步更优选为80以上、特别优选为100以上、最优选为120以上。碘值还优选为160以下、更优选为150以下、进一步更优选为135以下、特别优选为132以下。
如本文所用,碘值指当卤素与100g甘油脂肪酸三酯反应时所结合的卤素的量(被计算为碘的克数),并且通过电位滴定法来测得(JIS K 0070)。
植物来源的甘油脂肪酸三酯的实例包括源自大豆油、芝麻油、米糠油、红花油、玉米油、橄榄油或菜籽油的那些。在这些中,优选大豆油、芝麻油、米糠油和菜籽油,更优选大豆油、芝麻油或米糠油,进一步更优选大豆油,因为它们价格低廉、可大量获得且在提高性能方面非常有效。
此处,脂肪酸的组成可通过气液色谱法(GLC)来测得。
还适合作为油的是植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)的皂化产物(植物油的皂化产物)。皂化可通过在植物油中加入碱并在预定温度下静置一段时间来进行。此处,可以根据需要进行搅拌等。
可用于皂化的碱的实例包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和胺化合物。从皂化效果的角度,特别优选氢氧化钠或氢氧化钾。
相对于100质量份的植物油,碱的添加量没有限制,例如下限优选为0.1质量份以上、更优选为0.3质量份以上、进一步更优选为1质量份以上。此外,上限优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下、进一步更优选为10质量份以下。
皂化的温度可以在允许用碱进行皂化以充分的反应速度进行、或在不引起植物油变质的范围内合适地设定。通常,温度优选为20至70℃,更优选为30至70℃。此外,尽管取决于皂化温度,但从充分皂化和生产率改进的角度考虑,通过静置植物油来进行皂化的时间优选为30分钟至48小时、更优选为1至24小时。
市售油、甘油脂肪酸三酯等的实例包括出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、日本能源株式会社、欧丽松、H&R、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社、日清油利欧集团株式会社、J-制油株式会社、昭和产业株式会社、不二制油株式会社、三好油脂株式会社和BOSO油脂株式会社的那些。
此外,从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性以及其他性能的角度,相对于100质量份的聚合物,制备的聚合物组合物优选包含0.5至30质量份的油。该量的下限更优选为1质量份以上、进一步更优选为3质量份以上、特别优选为4质量份以上、最优选为5质量份以上、进一步最优选为10质量份以上。上限更优选为25质量份以下、进一步更优选为20质量份以下、特别优选为15质量份以下、最优选为12.5质量份以下。
(有机酸胺)
当将有机酸胺加入微纤化植物纤维和油中时,有机酸胺的亲水侧和疏水侧分别变得与微纤化植物纤维和油相容。然后,当这些组分的液体混合物与聚合物(例如橡胶或树脂)混合时,由于使用的油不会影响聚合物,因此油分散在聚合物中,同时向微纤化植物纤维提供分散和取向效果。因此,可以改进组合物的物理性能和取向。
有机酸胺(有机酸胺盐)包括有机酸和胺。构成有机酸胺的胺的实例包括含有一个或两个与氮原子键合的氢原子的伯胺或仲胺。胺可以为单胺或多胺。胺(胺化合物)合适地具有1至24个碳原子。
胺的实例包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一烷胺、十二烷胺、十三烷胺、十四烷胺、十五烷胺、十六烷胺、十七烷胺、十八烷胺、环戊胺、环己胺和环庚胺。胺可以为亚烷基二胺,具体实例包括亚甲基二胺、亚乙基二胺、亚丙基二胺、亚丁基二胺、亚戊基二胺和六亚甲基二胺。胺也可以为聚亚烷基多胺,具体实例包括二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、二亚丙基三胺、二亚丁基三胺、三亚丁基四胺和四亚丙基五胺。
构成有机酸胺的有机酸的实例包括脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸。这些羧酸可以为任何一元羧酸、二元羧酸或其他多元羧酸或其他羧酸,并且可以为饱和羧酸或不饱和羧酸。有机酸的其他实例包括脂肪族磺酸、芳香族磺酸、烷基水杨酸和烷基酚化合物。
脂肪族羧酸的合适实例包括一元羧酸和二元羧酸。脂肪族羧酸优选具有4至30个、更优选6至24个碳原子。具体实例包括:链烷酸,例如己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十烷酸、二十二烷酸(山嵛酸),以及它们的支化链烷酸(2-甲基戊酸、2-乙基己酸、4-丙基戊酸、2-甲基癸酸、3-甲基十一烷酸、2-甲基十二烷酸、2-甲基十三烷酸、2-甲基十四烷酸、2-乙基十四烷酸、2-丙基癸酸、2-乙基十六烷酸、2-甲基十八烷酸);己烯酸、辛烯酸、癸烯酸、十二烷烯酸、十四烷烯酸、十六烷烯酸、十八烷烯酸、二十烷烯酸、二十二烷烯酸、十八烷三烯酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十二烷二酸和其他二羧酸。
脂环族羧酸的实例包括环己烷一元羧酸和环己烷二元羧酸。
芳香族羧酸的实例包括羧基直接与芳香环相连的羧酸和侧链具有羧基的羧酸。芳香族羧酸的芳香烃基可以为单环或多环稠环,实例包括苯、萘、蒽、菲、茚、芴和联苯。芳香族羧酸可以为一元羧酸、二元羧酸或其他多元羧酸。芳香族羧酸的具体实例包括:苯甲酸、邻苯二甲酸、苯乙酸和扁桃酸,以及它们的衍生物。
脂肪族磺酸和芳香族磺酸是包括脂肪烃基或芳香烃基和磺酸基的化合物,分别由RSO3H和(R')nArSO3H表示。R和R'各自表示脂肪烃基,Ar表示芳香烃基。脂肪族磺酸的实例包括具有C4-C40无环烃基的那些。芳香族磺酸的实例包括被一个或两个以上无环烃基取代的那些。无环烃基优选为C4-C40烷基(特别是具有12个以上碳原子的烷基),具体实例包括十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基、三十烷基、三十五烷基和三十八烷基等。如针对芳香族羧酸所述,芳香烃基可以为单环或多环稠环;同样,实例包括苯和萘。
此外,从物理性能(包括粘弹性(E*、tanδ)、耐久性和耐冲击性)以及微纤化植物纤维取向和分散性以及其他性能的角度,相对于100质量份的微纤化植物纤维,制备的聚合物组合物优选含有0.1至50质量份的有机酸胺。该量的下限更优选为5质量份以上、进一步更优选为10质量份以上、特别优选为15质量份以上、最优选为20质量份以上。上限更优选为45质量份以下、进一步更优选为40质量份以下。
在步骤1中制备含有微纤化植物纤维、油和有机酸胺的液体混合物时,可以将微纤化植物纤维分散在水中的水溶液(微纤化植物纤维水溶液)与油和有机酸胺混合;或者,微纤化植物纤维水溶液的溶剂可以用乙醇或其他溶剂代替,再与油和有机酸胺混合;或者,可以将微纤化植物纤维原样与油和有机酸胺混合。此外,在将微纤化植物纤维水溶液与油和有机酸胺混合时,根据需要,例如可通过向混合物中添加强酸(例如盐酸或硫酸)并在例如120至200℃(优选140至180℃)下加热来进行共沸蒸馏以除去水分。
微纤化植物纤维水溶液可通过已知方法制备。例如,它可通过使用高速均化器、超声波均化器、胶体磨机、搅拌磨机或其他装置将微纤化植物纤维分散在水中来制备。制备的温度和时间也可以合适地设定,以使微纤化植物纤维充分分散在水中。
微纤化植物纤维水溶液中的微纤化植物纤维(固体)的量优选为0.2至20质量%、更优选为0.5至10质量%、进一步更优选为0.5至3质量%。
步骤2(制备包含步骤1中所得液体混合物和聚合物的聚合物组合物)可通过至少混合液体混合物和聚合物来进行。在可选地除去水之后,例如,可通过向液体混合物中加入强酸(例如盐酸或硫酸)并将在例如120至200℃(优选140至180℃)下加热进行共沸蒸馏,将液体混合物与聚合物和其他组分进行混合。混合可通过已知的混合方法来进行,例如通过使用橡胶捏合机器(例如开放式辊轧机或班伯里密炼机)捏合组分或通过使用挤出机(例如双螺杆挤出机)捏合组分来进行。然后,可以将含有微纤化植物纤维、油等的液体混合物、聚合物和可选的其他组分混合以制备上述聚合物组合物。
特别地,聚合物组合物优选通过包括如下步骤的方法制备:步骤1:制备液体混合物,所述液体混合物包含微纤化植物纤维、作为油的植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)和/或植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)的皂化产物(植物油的皂化产物)中的至少一种,以及作为有机酸胺的选自脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸中的至少一种;以及步骤2:生产包含液体混合物和聚合物的聚合物组合物。更优选地,聚合物组合物通过包括如下步骤的方法制备:步骤1:制备液体混合物,所述液体混合物包含微纤化植物纤维、作为油的植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)和/或植物来源的甘油脂肪酸三酯(植物油)的皂化产物(植物油的皂化产物)中的至少一种,以及作为有机酸胺的至少一种脂肪族羧酸;以及步骤2:制备聚合物组合物,所述聚合物组合物包含液体混合物和作为聚合物的至少一种橡胶(选自NR、BR和SBR)。
(其他组分)
此外,聚合物组合物可以包含除微纤化植物纤维之外的其他填料。其他填料的实例包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝、氧化铝和云母。对于在轮胎中的使用,炭黑或二氧化硅是优选的。
炭黑的非限制性实例包括:N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550和N762。可用的市售产品可购自旭碳株式会社、卡博特(日本)公司、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社、哥伦比亚碳等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
如果存在炭黑,相对于100质量份的聚合物,炭黑的量优选为5质量份以上、更优选为15质量份以上、进一步更优选为25质量份以上、特别优选为30质量份以上。当该量不小于下限时,趋于获得良好的性能(例如耐磨性和抓地性能)。该量还优选为100质量份以下、更优选为50质量份以下。当该量不超过上限时,聚合物组合物趋于提供良好的加工性。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为10m2/g以上、更优选为30m2/g以上、进一步更优选为35m2/g以上、进一步更优选为40m2/g以上。当N2SA不小于下限时,趋于获得良好的耐磨性和抓地性能。N2SA还优选为200m2/g以下、更优选为150m2/g以下、进一步更优选为130m2/g以下。当N2SA不大于上限时,炭黑趋于表现出良好的分散性。
此处,炭黑的氮吸附比表面积根据JIS K 6217-2:2001确定。
二氧化硅的实例包括干法二氧化硅(无水二氧化硅)和湿法二氧化硅(含水二氧化硅)。在这些中,优选湿法二氧化硅,因为它含有大量硅烷醇基。可用的市售产品可购自德固赛、罗地亚、东曹硅化工株式会社、日本索尔维、德山株式会社等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
如果存在二氧化硅,相对于100质量份的聚合物,二氧化硅的量优选为25质量份以上、更优选为30质量份以上、进一步更优选为50质量份以上。当该量不小于下限时,趋于获得良好的湿抓地性能和操纵稳定性。该量的上限优选但不限于300质量份以下、更优选为200质量份以下、进一步更优选为170质量份以下、特别优选为100质量份以下、最优选为80质量份以下。当该量不大于上限时,趋于获得良好的分散性。
二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)优选为70m2/g以上、更优选为140m2/g以上、进一步更优选为160m2/g以上。当N2SA不小于下限时,趋于获得良好的湿抓地性能和断裂拉伸强度。此外,二氧化硅的N2SA的上限优选但不限于500m2/g以下、更优选为300m2/g以下、进一步更优选为250m2/g以下。当N2SA不大于上限时,趋于获得良好的分散性。
此处,二氧化硅的N2SA根据ASTM D3037-93通过BET法测定。
优选地,含有二氧化硅的聚合物组合物还含有硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的非限制性实例包括:硫化物系硅烷偶联剂,例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物和3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸单硫化物;巯基系硅烷偶联剂,例如3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、NXT和NXT-Z(二者可以购自迈图);乙烯基系硅烷偶联剂,例如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷;氨基系硅烷偶联剂,例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷;环氧丙氧基系硅烷偶联剂,例如γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;硝基系硅烷偶联剂,例如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷;以及氯基系硅烷偶联剂,例如3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷。可用的市售产品可以购自德固赛、迈图、信越有机硅、东京化成工业株式会社、Azmax公司、道康宁东丽株式会社等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
相对于100质量份的二氧化硅,硅烷偶联剂的量优选为3质量份以上、更优选为6质量份以上。当该量为3质量份以上时,趋于获得良好的性能(例如断裂拉伸强度)。该量还优选为20质量份以下、更优选为15质量份以下。当该量为20质量份以下时,趋于获得与该量相称的效果。
聚合物组合物可以包含固体树脂(在室温(25℃)下为固体的聚合物)。
如果存在固体树脂,相对于100质量份的聚合物,固体树脂的量优选为1质量份以上、更优选为3质量份以上、进一步更优选为5质量份以上。该量还优选为50质量份以下、更优选为30质量份以下、进一步更优选为20质量份以下。当该量在上述范围内时,趋于获得良好的湿抓地性能。
固体树脂的非限制性实例包括:固体苯乙烯树脂、香豆酮-茚树脂、萜烯树脂、对叔丁基苯酚乙炔树脂、丙烯酸树脂、双环戊二烯树脂(DCPD树脂)、C5石油树脂、C9石油树脂和C5/C9石油树脂。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
固体苯乙烯树脂指由苯乙烯系单体作为结构单体生产的固体聚合物,实例包括由苯乙烯系单体作为主要组分(至少50质量%)聚合而成的聚合物。具体实例包括:由单一苯乙烯系单体(例如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对苯基苯乙烯、邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯)聚合而成的均聚物;由两种以上苯乙烯系单体共聚而成的共聚物;以及苯乙烯系单体和能与其共聚的其他单体的共聚物。
其他单体的实例包括:丙烯腈类,例如丙烯腈和甲基丙烯腈;不饱和羧酸类,例如丙烯酸和甲基丙烯酸;不饱和羧酸酯类,例如丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯;二烯类,例如氯丁二烯、丁二烯和异戊二烯;烯烃类,例如1-丁烯和1-戊烯;α,β-不饱和羧酸及其酸酐,例如马来酸酐。
特别地,优选固体α-甲基苯乙烯树脂(例如α-甲基苯乙烯均聚物、α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物)。
固体香豆酮-茚树脂指包含香豆酮和茚作为形成树脂骨架(主链)的主要单体组分的树脂。可以包含在骨架中的除香豆酮和茚之外的单体组分的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基茚和乙烯基甲苯。
固体萜烯树脂的实例包括聚萜烯树脂、萜烯酚树脂和芳香族改性萜烯树脂。
聚萜烯树脂指由萜烯化合物聚合而成的树脂,或树脂的氢化产物。萜烯化合物指由组成式(C5H8)n表示的烃或其含氧衍生物,它们中的每一种均具有萜烯主链并且被分类为单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24)、二萜烯(C20H32)或其他萜烯。萜烯化合物的实例包括α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉叶素、1,4-桉叶素、α-松油醇、β-松油醇和γ-松油醇。
固体聚萜烯树脂的实例包括由上述萜烯化合物制成的固体萜烯树脂,例如α-蒎烯树脂、β-蒎烯树脂、柠檬烯树脂、双戊烯树脂和β-蒎烯-柠檬烯树脂,以及由这些萜烯树脂氢化产生的固体氢化萜烯树脂。
固体萜烯酚树脂的实例包括:由上述萜烯化合物和酚类化合物共聚而成的固体树脂,以及通过这些树脂氢化产生的固体树脂。具体实例包括通过上述萜烯化合物、酚类化合物和甲醛缩合生产的固体树脂。此处,酚类化合物的实例包括苯酚、双酚A、甲酚和二甲酚。
固体芳香族改性萜烯树脂的实例包括:通过用芳香族化合物改性萜烯系树脂而获得的固体树脂,以及通过这些树脂氢化产生的固体树脂。此处,芳香族化合物可以为任何具有芳香环的化合物,实例包括:苯酚化合物,例如苯酚、烷基苯酚、烷氧基苯酚和含不饱和烃基的苯酚;萘酚化合物,例如萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚、含不饱和烃基的萘酚;苯乙烯和苯乙烯衍生物,例如烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯和含不饱和烃基的苯乙烯;以及香豆酮和茚。
固体对叔丁基苯酚乙炔树脂的实例包括通过对叔丁基苯酚和乙炔缩合制备的固体树脂。
可以使用任何固体丙烯酸树脂,但无溶剂型固体丙烯酸树脂是合适的,因为它们含有极少杂质从而为树脂提供尖锐(sharp)的分子量分布。
无溶剂型固体丙烯酸树脂的实例包括通过高温连续聚合(高温连续本体聚合,例如描述于美国专利号4,414,370、JP S59-6207 A、JP H5-58005 B、JP H1-313522 A、美国专利号5,010,166,以及东亚合成株式会社发布的年度研究报告TREND 2000,第3卷,第42-45页)合成的(甲基)丙烯酸树脂(聚合物),其不使用或使用极少量的辅助原料(例如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂)。在本文中,术语“(甲基)丙烯酸”指甲基丙烯酸和丙烯酸。
优选基本上不含辅助原料(例如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂)的固体丙烯酸树脂。还优选通过连续聚合制备的具有相对窄的组成分布或分子量分布的丙烯酸树脂。
如上所述,优选基本上不含辅助原料(例如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂)(即高纯度)的固体丙烯酸树脂。固体丙烯酸树脂的纯度(树脂的树脂含量)优选为95质量%以上、更优选为97质量%以上。
构成固体丙烯酸树脂的单体组分的实例包括(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸衍生物,例如(甲基)丙烯酸酯(例如烷基酯、芳基酯、芳烷基酯)、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯酰胺衍生物。
除(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸衍生物之外,芳香族乙烯基(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘、二乙烯基苯、三乙烯基苯或二乙烯基萘)也可以用作构成固体丙烯酸树脂的单体组分。
固体丙烯酸树脂可以仅由(甲基)丙烯酸组分构成,或者还可以具有除(甲基)丙烯酸组分之外的构成元素。
此外,固体丙烯酸树脂可以含有羟基、羧基、硅烷醇基或其他基团。
例如,固体树脂可购自丸善石油化学株式会社、住友电木株式会社、安原化学株式会社、东曹株式会社、罗格斯化学、巴斯夫、亚利桑那化学、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、JXTG日本石油能源株式会社、荒川化学工业株式会社、田冈化学工业株式会社。
从耐裂性、耐臭氧性等性能的角度,聚合物组合物优选含有抗氧化剂。
抗氧化剂的非限制性实例包括:萘胺系抗氧化剂,例如苯基-α-萘胺;二苯胺系抗氧化剂,例如辛基化二苯胺和4,4'-双(α,α'-二甲基苄基)二苯胺;对苯二胺系抗氧化剂,例如N-异丙基-N'-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺和N,N'-二-2-萘基-对苯二胺;喹啉系抗氧化剂,例如聚合2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉;单酚系抗氧化剂,例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和苯乙烯化酚;以及双酚系抗氧化剂、三酚系抗氧化剂或多酚系抗氧化剂,例如四[亚甲基-3-(3',5'-二叔丁基-4'-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。在这些中,优选对苯二胺系抗氧化剂或喹啉系抗氧化剂,更优选N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺或聚合2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉。例如,可用的市售产品可购自精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、富莱克斯等。
相对于100质量份的聚合物,抗氧化剂的量优选为0.2质量份以上、更优选为0.5质量份以上。当该量不小于下限时,趋于获得足够的耐臭氧性。该量优选为7.0质量份以下、更优选为4.0质量份以下。当该量不超过上限时,趋于获得良好的外观。
优选地,聚合物组合物含有硬脂酸。从上述性能的平衡的角度,相对于100质量份的聚合物,硬脂酸的量优选为0.5至10质量份、更优选为0.5至5质量份。
此处,使用的硬脂酸可以为常规的硬脂酸,例如可购自日油株式会社、花王株式会社、和光纯药株式会社或千叶脂肪酸株式会社。
优选地,聚合物组合物包含氧化锌。从上述性能的平衡的角度,相对于100质量份的聚合物,氧化锌的含量优选为0.5至10质量份、更优选为1至5质量份。
此处,使用的氧化锌可以为常规氧化锌,例如可购自三井金属矿业株式会社、东邦锌业有限公司、白水科技株式会社、正同化学工业株式会社或堺化学工业株式会社。
聚合物组合物可以包含蜡。蜡的非限制性实例包括石油蜡、天然蜡和通过纯化或化学处理多种蜡而产生的合成蜡。这些蜡可以单独使用或两种以上组合使用。
石油蜡的实例包括石蜡和微晶蜡。天然蜡可以为任何源自非石油资源的蜡,实例包括:植物蜡,例如小烛树蜡、巴西棕榈蜡、日本蜡、米糠蜡、荷荷巴蜡;动物蜡,例如蜂蜡、羊毛脂和鲸蜡;矿物蜡,例如地蜡(ozokerite)、纯地蜡(ceresin)和矿脂;以及上述蜡的纯化产品。可用的市售产品可购自大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等。蜡的量可以根据耐臭氧性和成本来合适地选择。
当聚合物组合物是橡胶组合物时,它优选包含硫以适度交联聚合物链并提供良好的橡胶物理性能。
相对于100质量份的聚合物,硫的量优选为0.1质量份以上、更优选为0.5质量份以上、进一步更优选为0.7质量份以上。该量优选为6.0质量份以下、更优选为4.0质量份以下、进一步更优选为3.0质量份以下。当该量在上述范围内时,趋于获得上述性能之间的良好平衡。
硫的实例包括橡胶工业中常用的那些,例如粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。可用的市售产品可购自鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫磺株式会社、四国化学株式会社、富莱克斯、日本乾溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
当聚合物组合物为橡胶组合物时,它优选含有硫化促进剂。
硫化促进剂的量没有限制,可根据所需的硫化速度或交联密度任意选择,但相对于100质量份的聚合物,该量通常为0.3至10质量份、优选为0.5至7质量份。
可以使用任何类型的硫化促进剂,包括常用的那些。硫化促进剂的实例包括:噻唑系硫化促进剂,例如2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑二硫化物和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺;秋兰姆系硫化促进剂,例如四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)和四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N);次磺酰胺系硫化促进剂,例如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺和N,N′-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺;以及胍系硫化促进剂,例如二苯基胍、二邻甲苯基胍和邻甲苯基双胍。这些可以单独使用或两种以上组合使用。在这些中,优选次磺酰胺系硫化促进剂或胍系硫化促进剂。
除上述组分之外,聚合物组合物还可以合适地包含应用领域中使用的常用添加剂,例如脱模剂或颜料。
当聚合物组合物为橡胶组合物时,它可通过已知方法制备,例如通过使用橡胶捏合机器(例如开放式辊轧机或班伯里密炼机)捏合上述组分,然后将捏合混合物硫化。
捏合条件如下。在捏合除硫化剂和硫化促进剂之外的添加剂的基础捏合步骤中,捏合温度通常为50至200℃、优选为80至190℃,捏合时间通常为30秒至30分钟,优选为1分钟至30分钟。在捏合硫化剂和硫化促进剂的最终捏合步骤中,捏合温度通常为100℃以下、优选为室温至80℃。然后,在捏合硫化剂和硫化促进剂之后获得的组合物通常通过例如加压硫化来硫化。硫化温度通常为120至200℃、优选为140至180℃。
当聚合物组合物是树脂组合物时,它可通过已知方法制备,例如通过使用挤出机(例如双螺杆挤出机)对上述组分进行捏合和成型。
如上所述,由于聚合物组合物耐受垂直于取向方向的方向上的冲击和振动,因此它可以应用于各种应用,包括在一个方向上较长的部件,例如汽车车身、飞机机翼、风力发电的风车和运动器材(例如高尔夫球杆)。该聚合物组合物还可以合适地应用于环状部件,例如轮胎,其可以被认为是在一个方向(周向)上较长的部件。
当聚合物组合物应用于轮胎时,轮胎可通过常规技术由聚合物组合物生产。具体地,可以将未硫化聚合物组合物(根据需要对材料进行配混)挤出成轮胎部件的形状,然后在轮胎成型机上以常规方式将其与其他轮胎部件组装在一起以构建未硫化轮胎,然后在硫化机中对其加热加压以生产轮胎(例如充气轮胎)。
当聚合物组合物用于轮胎时,它可以应用于各种轮胎部件,例如胎面(胎面行驶面)、基部胎面、底胎面、胎侧壁、搭接部三角胶、胎圈三角胶、缓冲层垫层橡胶、胎体帘线贴胶橡胶、隔离层、胎圈包布和内衬层,以及泄气保用轮胎的侧部补强层。聚合物组合物具有优异的性能(例如耐冲击性和耐久性),其可以合适地应用于轮胎部件(例如胎面和胎侧壁)等。
充气轮胎可以合适地用作乘用车辆用轮胎、大型乘用车辆用轮胎、大型SUV用轮胎、重型车辆(例如卡车和公共汽车)用轮胎、轻型卡车用轮胎或摩托车用轮胎,或用作泄气保用轮胎或赛车轮胎。它更适用于乘用车用轮胎。
实施例
参考实施例来具体描述本发明,但本发明不限于这些实施例。
实施例和比较例中使用的化学品如下所列。
微纤化植物纤维:生物质纳米纤维(商品名“BiNFi-s纤维素”,固体:2质量%,水分:98质量%,平均纤维直径:10至50nm,平均纤维长度:2至5μm),购自速技能机械株式会社
油:大豆油(性能显示于表1。注意:表1中的各脂肪酸的量指以构成脂肪酸为100质量%计的各脂肪酸的量(质量%)),购自日清油利欧集团株式会社
有机酸胺1:羧酸胺盐(FX600,购自Elementis)
有机酸胺2:脂肪酸胺盐(Cheleslight WR-6,购自Chelest Corporation)
NR胶乳:鲜胶乳,购自Muhibbah LATEKS
SBR胶乳:LX110(E-SBR,乙烯基含量:18质量%,苯乙烯含量:37.5质量%,橡胶胶乳中橡胶组分的浓度:40.5质量%),购自瑞翁株式会社
NR:TSR20
SBR:市售产品(S-SBR,苯乙烯含量:41质量%),购自瑞翁株式会社
炭黑:DIABLACK N550(N2SA:41m2/g),购自三菱化学株式会社
抗氧化剂:Nocrac 6C,购自大内新兴化学工业株式会社
氧化锌:氧化锌#2,购自三井金属矿业株式会社
硬脂酸:TSUBAKI,购自日油株式会社
硫:Seimi硫,购自日本乾溜工业株式会社
硫化促进剂:NOCCELER NS,购自大内新兴化学工业株式会社
热塑性树脂:Hybrar 7311F(树脂名称等),购自可乐丽株式会社
[表1]
油的组成和物理性能
具有一个不饱和键的脂肪酸的量 23
具有两个不饱和键的脂肪酸的量 54
具有三个不饱和键的脂肪酸的量 10
具有两个以上不饱和键的脂肪酸的量 64
具有不饱和键的脂肪酸的量 87
饱和脂肪酸的量 13
关系式(A)的值 161
构成脂肪酸的平均碳数 17.8
熔点(℃) -8
碘数 132
<液体混合物的制备>
向500g微纤化植物纤维中加入1000g纯水,制备0.5质量%(固体浓度)的微纤化植物纤维悬浮液,然后用高速均化器(“T50”,购自IKA日本,转速:8000rpm)搅拌约5分钟,制备均匀的水分散液。
按照表2的配方,将油、制备的水分散液(计算为微纤化植物纤维(固体)的干质量)和有机酸胺1或2进行混合,然后加入100质量份的甲苯(相对于100质量份的油),将它们进行混合。向混合物中加入少量盐酸,将混合物加热至80℃进行共沸蒸馏以除去水。使用高速均化器(“T50”,购自IKA日本,转速:8000rpm),将除去水后的混合物在50℃下搅拌和混合5分钟。由此,制备液体混合物1至3。
[表2]
Figure BDA0003621172680000251
<橡胶-微纤化植物纤维复合材料(湿母料)的制备>
根据表3中的配方生产橡胶-微纤化植物纤维复合材料。
具体地,将制备的水分散液(微纤化植物纤维的水分散液)和NR胶乳(计算为橡胶(固体))或SBR胶乳(计算为橡胶(固体))在室温下使用高速均质器搅拌5分钟,获得pH为10.2的复合胶乳。在室温下向其中加入2质量%的甲酸水溶液以将pH调节至3至4以形成凝结物。将凝结物过滤并干燥。由此,制备橡胶-微纤化植物纤维复合材料(WB1和WB2)。
[表3]
橡胶-微纤化植物纤维复合材料(湿母料)
WB 1 WB 2
NR胶乳(固体) 100
SBR胶乳(固体) 100
微纤化植物纤维(固体) 10 10
单位:质量份
(实施例和比较例)
<橡胶样品的制备>
根据表4或表5所示的配方,使用1.7L班伯里密炼机在150℃下将除硫和硫化促进剂之外的材料捏合4分钟。然后,使用开放式辊轧机在80℃下将捏合混合物与硫和硫化促进剂捏合4分钟,得到未硫化橡胶组合物。将未硫化橡胶组合物在170℃下压制成型(硫化)20分钟,制备橡胶样品(硫化橡胶组合物)。
<树脂组合物的制备>
根据表6所示的配方,使用双螺杆挤出机将材料捏合成型,得到树脂组合物(试样)。
<评价项目和试验方法>
对取自“橡胶样品的制备”中制备的橡胶样品的试样(硫化橡胶组合物)和取自“树脂组合物的制备”中制备的树脂组合物的试样进行以下物理性能测量和评价。结果显示于表4至表6。比较例1-1、2-1、3-1分别用作表4、表5、表6中的标准比较例。
(粘弹性试验)
使用购自GABO的EPLEXOR,在70℃的温度、10Hz的频率、10%的初始应变和1%的动态应变下测定在挤出方向和正交于挤出方向的方向上截取的试样(尺寸:长20mm、宽3mm、厚2mm)的挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量E*b(MPa)。
(拉伸试验)
根据JIS K 6251:2017《硫化橡胶或热塑性橡胶——拉伸应力-应变特性的测定》(标准试验温度:23±2℃),对7号哑铃试样进行拉伸试验,测量在挤出方向上拉伸时的断裂应力TBa(MPa)和在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力FBa(MPa)。
(耐冲击性(冲击强度/Izod冲击试验))
使用Izod冲击试验机(东洋精机制作所)对橡胶样品(试样)和树脂组合物(试样)进行Izod冲击试验(在垂直于微纤化植物纤维的取向方向的方向(正交于挤出方向的方向)上施加冲击)。在每个试样的中心插入一个深度为2mm的缺口。在5.5J-R试验中,用5.5J的锤子冲击缺口的反面,使裂纹从成型制品的无缺口表面扩展,然后计算冲击强度。将每个试样的冲击强度表示为相对于标准比较例(取为100)的指数。指数越高,表示耐冲击性(冲击强度)越高。
(燃料经济性)
使用购自GABO的EPLEXOR,在70℃的温度、10Hz的频率、10%的初始应变和1%的动态应变下测量橡胶样品(硫化橡胶组合物)的损耗角正切(tanδ),并将其表示为相对于标准比较例(取为100)的指数(它们在微纤化植物纤维的取向方向(挤出方向)上被拉伸和变形)。指数越高,表示燃料经济性越好。
(耐屈曲裂纹扩展性试验)
由橡胶样品(硫化橡胶组合物)和树脂组合物制备试样,根据JIS K 6260“硫化橡胶或热塑性橡胶-屈曲裂纹和裂纹扩展的测定(De Mattia型)”对其进行屈曲裂纹扩展性试验,其中,将每块橡胶片以70%的伸长率重复弯曲100万次,然后测量所形成裂纹的长度(它们在垂直于微纤化植物纤维的取向方向的方向(正交于挤出方向的方向)上弯曲)。将测量值(长度)的倒数表示为相对于标准比较例(取为100)的指数。指数越高,表示裂纹扩展越少,耐屈曲裂纹扩展性越好。
(耐振动性)
根据JIS K 7391中3.3中规定的中心激振法,对橡胶样品(硫化橡胶组合物)和树脂组合物的耐振动性进行评价。将耐振动性表示为相对于标准比较例(取为100)的指数。指数越高,表示耐振动性越好。
(弯曲模量)
将树脂组合物(试样)在23±2℃的防潮容器中保持24小时以上的时间。将试样从防潮容器中取出,然后立即(15分钟内)根据ISO 178测量弯曲模量(MPa)(测量在垂直于微纤化植物纤维的取向方向的方向(正交于挤出方向的方向)上的弯曲模量)。测量在23℃的温度和50%RH的湿度下进行。将每个试样的弯曲模量表示为相对于标准比较例(取为100)的指数。指数越高,表示弯曲模量越高。
(弯曲强度)
根据JIS Z 2248的试验方法,对树脂组合物(试样)的弯曲强度(kgf/mm2)进行测定(测量在垂直于微纤化植物纤维的取向方向的方向(正交于挤出方向的方向)上的弯曲强度)。具体地,采用三点弯曲法,跨度为200mm,两个圆形支架的半径为5mm,中心加载销的横截面为半圆形(半径为5mm)。将试样设置为补强面朝下,十字头速度为2mm/min。将每个试样的弯曲强度表示为相对于标准比较例(取为100)的指数。指数越高,表示弯曲强度越大。
[表4]
橡胶组合物(NR)
Figure BDA0003621172680000281
[表5]
橡胶组合物(SBR)
Figure BDA0003621172680000291
[表6]
树脂组合物
Figure BDA0003621172680000301
如表4和表5所示,满足关系式(1)和(2):E*a/E*b≥1.3和TBa/FBa≥2.6的实施例的橡胶组合物表现出良好的微纤化植物纤维取向和分散性,以及就耐冲击性、燃料经济性和耐屈曲裂纹扩展性(耐冲击性、燃料经济性和耐屈曲裂纹扩展性指数的总和)而言的优异的整体性能。该橡胶组合物还具有良好的耐振动性。
如表6所示,满足关系式(1)和(2)的实施例的树脂组合物表现出良好的微纤化植物纤维取向和分散性,以及就耐冲击性、弯曲模量、弯曲强度和耐屈曲裂纹扩展性(耐冲击性、弯曲模量、弯曲强度和耐屈曲裂纹扩展性指数的总和)而言的优异的整体性能。该树脂组合物还具有良好的耐振动性。

Claims (13)

1.聚合物组合物,其包含:
至少一种聚合物;以及
至少一种微纤化植物纤维,
所述聚合物组合物满足如下关系式(1)和(2):
E*a/E*b≥1.3 (1);以及
TBa/FBa≥2.6 (2)
其中,E*a/E*b表示挤出方向上的复数模量E*a(MPa)与正交于挤出方向的方向上的复数模量E*b(MPa)的比率,TBa/FBa表示在挤出方向上拉伸时的断裂应力TBa(MPa)与在挤出方向上拉伸时伸长率为50%断裂伸长率处的应力FBa(MPa)的比率。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物满足E*a/E*b≥1.5。
3.根据权利要求1所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物满足E*a/E*b≥2.0。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物满足TBa/FBa≥3.0。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物满足TBa/FBa≥3.4。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物,
其中,相对于100质量份的聚合物,所述聚合物组合物包含0.5至30质量份的微纤化植物纤维。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纵横比为10至1000。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物中的微纤化植物纤维的平均纤维直径为10μm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物通过包括如下步骤的方法制备:
步骤1:制备液体混合物,所述液体混合物包含微纤化植物纤维、至少一种油和至少一种有机酸胺;以及
步骤2:制备聚合物组合物,所述聚合物组合物包含液体混合物和聚合物。
10.根据权利要求9所述的聚合物组合物,
其中,在步骤1中,所述油包含选自植物来源的甘油脂肪酸三酯和植物来源的甘油脂肪酸三酯的皂化产物中的至少一种,所述有机酸胺包含选自脂肪族羧酸、脂环族羧酸和芳香族羧酸中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的聚合物组合物,
其中,所述有机酸胺包含脂肪族羧酸。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物包含选自天然橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶中的至少一种橡胶。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的聚合物组合物,
其中,所述聚合物组合物包含选自炭黑和二氧化硅中的至少一种。
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