CZ348897A3 - Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery - Google Patents

Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery Download PDF

Info

Publication number
CZ348897A3
CZ348897A3 CZ19973488A CZ348897A CZ348897A3 CZ 348897 A3 CZ348897 A3 CZ 348897A3 CZ 19973488 A CZ19973488 A CZ 19973488A CZ 348897 A CZ348897 A CZ 348897A CZ 348897 A3 CZ348897 A3 CZ 348897A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
polymer
mixture
composition
weight
elastomeric
Prior art date
Application number
CZ19973488A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean M. Frechet
Dongming Li
Kenneth William Powers
Hsien Chang Wang
Donald Andrew White
Original Assignee
Exxon Chemical Patents Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Chemical Patents Inc. filed Critical Exxon Chemical Patents Inc.
Priority to CZ19973488A priority Critical patent/CZ348897A3/cs
Publication of CZ348897A3 publication Critical patent/CZ348897A3/cs

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Vulkanizovatelné směsi obsahuj í halogenovaný kopolymer C4.7 isomonoolefinu a para-alkyl-styrenu smísený s jednímnebo více olefinicky nenasycenými elastomemími polymay. Vulkanizacese výhodně provádí za použití stearatu zinečnatého jako vulkanizačního činidla v množstvích pod asi 3,0 phr. /tj. hmota, díly vulkanizačního činidla vztažené na 100 hmota dílů polymemího podílu/, což poskytuje vulkanizáty, mající selektivní interpolymerovou adici mezi benzylickým halogenem přítomným v halogenovaném kopolymeru ke dvojné vazbě nenasyceného polymeru s tím, že nedochází k žádné významné samovulkanizaci.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká kovytvrzovatelných elastomerních kompozic na bázi směsi halogenovaných kopolytnerů i s o m o η o o 1 e f i n /,p a r a s a 1: k y 1 .s^t y.r^en^a.^o, 1. ef j nicky nenasycený c h elastomerů.
Dosavadní stav techniky
Vulkanizáty na bázi směsí elastomerů, které obsahují malé množství nebo žádné nenasycení, s více vysoce nenasycenými elastomery jsou středem zájmu v průmyslu kaučuku v první řadě proto jejich speciální vlastnosti, např. vynikající odolnost k ozonové degradaci a následně lámavosti, zlepšené odolnosti k chemickému ataku, zlepšené teplotní stabilitě a jedinečné dynamické odezvě. Tyto směsi mohou dosáhnout synergismu, jestliže kompozitní směs vykazuje kombinace vlastností nedosažitelných u jednotlivých elastomerů. Nicméně mohou být tyto žádoucí vlastnosti realizovány pouze tehdy, jestliže je produkována intimní homogenní směs elastomerů s fázovými velikostmi méně než 5 mikrometrů, obecně 1 mikrometr nebo méně a udržována ve směsi a je dosaženo dostatečné hladiny mezipovrchové adheze.
Bohužel je obecně známo, že většina polymerů není vzájemně kompatibilní, pokud nejsou přítomny specifické příznivé interakce, protože žádoucí entropie míšení je příliš • · · · · · • · · · · · • · · · · · • · · φ · · · • · · · · · • · · · · · malá k překonání nežádoucí entalpie míšení, tak aby tato volná energie míšení byla nepříznivá. Směsi produkované normálními technikami jsou většinou nehomogenní s fázovými velikostmi mnoho mikrometrů v průměru. Tato velká nekompatibilita jednotlivých, polymerů s následnou neschopností produkovat a zachovat homogenní jemné fázové velikosti vyžadované v synergických směsích je zvláště zřejmá, když se jednotlivé polymery liší významně v parametrech rozpustnosti jako v případě, kdy byly činěny pokusy o smísení nízkonenasycených elastomerťi s více nenasycenými elas tomery. Dalším problémem je že i když je možno produkovat intimní disperze během operací s vysokostřihovým míšením, směsi se fázově oddělují, jakmile se míšení ukončí, takže konečné směsi jsou vysoce nehomogenní s jednotlivými fázovými velikostmi mnoho mikrometrů v průměru. Tyto vysoce nehomogenní směsi obecně mají velmi špatné .kombinace vlastností, obvykle horší než jednotlivé polymery, spíše než by představovaly žádoucí synergickou kombinaci vlastností získatelných v intimněji homogenních směsí s fázovými velikostmi menšími než 5 mikrometrů, výhodně 1. mikrometr nebo méně.
Další problémy se směsmi nízkonenasycených elastomerů s výše nenasycenými elastomery jsou problémy spojené s vulkanizací e1 astomerních kompozic, obsahujících takové chemicky odlišné materiály a neschopností dosáhnout rovnovážného vytvrzení každé jednotlivé složky a také správně intervu1kanizované kompozice, tj. kompozice, kde probíhá zesítění převládajícího interpolymeru mezi různými polymerovými molekulami v různých fázích. Například v sírou vulkanizovatelných systémech, obsahujících směs vysoce nenasycených elastomerů jako je přírodní kaučuk a
nízkonenasycených elastomeru jako je butylkaučuk, se vysoce nenasycená dienová fáze vulkanizu-je mnohem rychleji než nízko nenasycená fáze a vulkanizační činidla rychle difundují z nízko nenasycených elastomerních fází, což vede k vysoce vulkanizované-polydienové fázi a podvulkanizované, vulkanizačním činidlem ochuzené nízko nenasycené fázi s malým nebo žádným interpo1vmerovým zesílením probíhajícím na fázových rozhraních. Následkem této ztráty vulkanizační rovnováhy je adheze na . ,mez i.f áz ovém, roz.hran í nízká a fázové r -1%. irr-_ .. i vvelikosti jsou velké a vulkanizáty vykazují nežádoucí mechanické vlastnosti jako je nízká pevnost v tahu, nízký modul, špatná hystereze a podobně.
Jednou z technik použitých k minimalizaci problému vulkanizační nerovnováhy v takových směsích je použití nízko nenasycené nebo vůbec nenasycené směsi složek, které byly modifikovány zahrnutím funkčních skupin, např. halogenu, do polymerového řetězce, kde tyto funkční skupiny jsou náchylné k zesíťovacímu mechanismu nezávisle na sírovém vulkanizačním systému použitému k zesítění vysoce nenasyceného elastomeru. Například směsi, obsahující halogenované interpo1ymery isobutylenu a para-methy1styrenu mohou být vulkanizovány společně s vysoce nenasycenými kaučuky při zahrnutí nezávislého vulkáni začni ho systému pro každý typ elastomeru do vulkanizačniho předpisu, např. vulkánizačni ho systému na bázi oxidu zinečnatého, který normálně vulkanizuje halogenkaučuk a urychlovacího sírového vulkanizačního systému, který normálně vulkanizuje vysoce nenasycený kaučuk. Tato technika překonává vulkanizační nerovnováhu, ale neovlivňuje vysokou nekompatibilitu diskutovanou výše, neprodukuje vysokou adhezi na rozhraní a neposkytuje zvýšení správně intervulkani z ováných • · · · , * A ( •A ·· smě s i,
Příklady takových směsí jsou ty, které obsahují: (a) jeden nebo směs nízkonenasycených kaučuků jako jsou. halogenované interpolymery Ca.až C7 isomonoo1efi nu, např. isobutylenu, s až asi 20 % hmotn. para-alkylstyrenu, např. para-methylstyrenu, smísené s: (b) jedním nebo více olefinicky nenasycenými elastomery jako je přírodní kaučuk, po 1ybutadien, po lvisopřen, kopolvmerv butadienu se styrenem nebo akry 1 on itri 1em a podobně.
Brožura Exxon Chemical company nazvaná Exxon Bromo XP-50 Rubber Compounding and Applications, květen, 1992, popisuje, že hromované kopolymery isobutylen/para-methy1 styren mohou být samovulkanizovány použitím kombinace oxidu zinečnatého a kyseliny stearové, použité v množství asi 1,0 a 2,0 díly hmotnostní na 100 dílů kaučuku (phr). Práce dále uvádí, že ani oxid zinečnatý ani kyselina stearová použité samotné nevulkanizují kaučuk, ale stearát zinečnatý použitý samotný v množství nad 3,0 phr bude zvyšovat rychlé, spálené vulkanizování, které má sklon reverze ke stárnutí. V nižších množstvích stearát zinečnatý použitý samotný poskytuje pomalé a nepraktické rychlosti vulkanizace.
Navíc serie referátů předložených Exxon Chemical Company na Spring and Balí 1992 meetings of the Rubber Division of the American Chemical society naznačuje, že bromid zinečnatý a kombinace bromidu zinečnatého nebo oxidu zinečnatého s kyselinou stearovou, jsou účinné k měnění stupňů, nejen k samovulkanizaci hromovaných kopolymerů isobuty1en/para-methy1styren (zde dále označovány jako ··· · • · • · · ·
BI-PMS) , al také pro současné vytvrzování takových materiálů, při jejich smísení s vysoce nenasycenými elastomery jako je přírodní kaučuk, polybutadien a podobné materiály. Závěrem těchto studií bylo, že vulkanizační reakce zvyšují jak intramolekulá-rní vytvrzení , tj. elektrofilní substituční reakce, zahrnující aromatické skupiny v různých BI-PMS molekulách, jakož i interpolymerové vytvrzení, zahrnující elektrofilní adiční reakce benzylického bromu přes dvojné vazby přítomné v nenasyceném. .jSj.as tyomer.u . ..
Ve všech těchto kovulkanizačnich systémech se objevují dva soupeřící reační mechanismy (samovulkanizační a kovulkanizačni) k měnění stupňů, což znamená, že není dosaženo výlučné interpolymerové vulkanizace mezi BI-PMS molekulárními řetězci a nenasycenými e1 astomerními řetězci. Tato vulkanizační nerovnováha se může samotná odrazit v poklesu důležitých vlastností jako je modul, pevnost v tahu, prodloužení a podobně ve srovnání s tím, co by bylo možno očekávat na základě průměrných vlastností každého samotného vu1kanizovaného elastomeru, ze kterého je kompozice složena, tj. spojovací linie vlastností.
Je třeba poznamenat, že dosažení spojovací linie nebo hodnot nad spojovací linií rheometricky stanovené účinnosti vulkanizace ve vu1 kánizovate1ných elastomerních směsných systémech, je neobvyklý fenomem a představuje optimum vulkanizační účinnosti. Ve většině systémů zvýšení kroutivého momentu rheometru pro vnikánizované směsi různých elastomeru leží přinejmenším částečně pod spojovací linií, kterou lze graficky znázornit jako přímou linii nad rozmezím směsí, spojující hodnoty zvýšení kroutivého momentu rheometru
99
9« 9 ·· • 9 9 · 9
9 9
99 spojeného s každým jednotlivým elastomerem při jeho samostatném vytyrzení. Jeden’ směsný systém, který údajně dosahuje výše uvedené účinnosti na spojovací linii je uveden v Hopper a spol., Ozone Pesistant Elends, International Conference on-Advances in the Stabi1 ization and Controlled Degradation of Polytners, Lucene, Švýcarsko, 2,3.-25. května 1984. Publikace popisuje sírou vulkanizovatelné směsi modifikovaného EPDM kaučuku a polydienového kaučuku jako
..př í rodní· nebo. ,pod ybu j ad i. e, no.v;yL.kauč,uk,,.„yykazu j í c í. směsná .....
zvýšení kroutivého momentu, která jsou obecně mírně nad hodnotami spojovací linie. Modifi kovaný použitý EPDM je adiční p r oduk t- N- ch 1 o r t h i o-me t hy1-p-1 o 1uensulf o nam i du k e 1 a s t ome r n í m terpolymerům ethylenu, prop.yl.enu a nekonjugovaného dienu jako je 1,4-hexadien nebo dicvk1opentad ien.
Podstata vynálezu
Předložený vynález je veden na správně i nt ervu 1 káni z ova t e 1 né ,. intimně homogenní, kopat ib i 1 i zo váné směsi.s fázovými velikostmi menšími, než 5 mikrometru:
a) halogenovaného náhodného.kopo 1ymerui majícího číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň 10000, obsahující alespoň asi 80 % hmotn. polymerovaného isomonoo1efinu, obsahujícího od 4 do 7 atomů uhlíku a od asi 0,05 do asi 20 hmotn·. % pra-alkylstyrenových monomerových jednotek;
b) olefinicky nenasyceného polymeru; a
c) od asi 0,05 do méně než 3 dílů hmotnostních, na 100 dílů hmotnostních obsahu polymeru ve směsi, vulkanizačního činidla, obsahujícího uhlovodíkovou rozpustnou sloučeninu vybranou ze skupiny, zahrnující jednu nebo směs sloučenin • · ·· • · · ·· ·· • · · • · · • · · · · ♦ · · ·· ·· hliníku, železitých sloučenin, cínu a zinku a karboxylové sloučeniny vybrané ze skupiny, zahrnující kyselinu naftenovou, salicylovou a Cio až Cžsmastnou kyselinu.
Hmotnostní poměr náhodného kopolymeru a nenasyceného polymeru přítomného ve směsi se může pohybovat v rozmezí od asi 1:99 do 99 : 1 .
Vynález také-poskytuje způsob přípravy částečně vulkanizované, kompatibi1 izované tepelně zpracovatelné elastomerní kompozice s fázovými velikostmi menšími než 5 mikrometrů, zahrnující:
a) smísení olefinicky nenasyceného polymeru a vulkanizačního činidla při teplotě v rozmezí od asi 80 °C do asi 170 °C za vzniku homogenní směsi;
b) přidání náhodného kopolymeru ke kompatibi1 izované směsi a pokračování v míšení při teplotě v rozmezí od asi 100 °C do asi 150 °C až do získání částečně vulkanizované, kompatibi1 izované směsi, ve které byl halogenovaný kopolymer částečně navázán k nenasycenému polymeru.
Předpokládá se, že se získá a udržuje intimní homogenní směs s preferovanými fázovými velikostmi 1 mikrometr nebo méně a nenasycený polymer produkuje kompatibi1 izér, který působí v disperzi nekompatibilních elastoineru a stabilizuje disperzi za vzniku požadované homogenní směsi s fázovými velikostmi 1 mikrometr nebo méně s dobrou adhezí na rozhraní.
Vynález dále poskytuje intervulkanizované elastomerní směsné kompozice připravené tak, že se výše připravená částečně vulkanizovaná směs podrobí dalším vulkáni začnim
Γι • · · · · • · · ·· ·· podmínkám, s perox idového složku směsi případným přídavkem urychlovacího sírového nebo vnikánizačního systému pro olefinovou polymerovou
Použití vulkanízačních činidel popsaných v tomto vynálezu, výhodně stearátu z inečnatého, poskytuje zvýšení správně intermo1eku1árně vulkanizovaných kompozic, tj. selektivně působí interpo1ymerovou adici benzylického halogenu přítomného v halogenovaném náhodném kopolymerů ke dvojným vazbám přítomným v nenasyceném polymeru s nevýznamnou intrámo 1eku1ární sarnovulkani zac í halogenovaného kopolymerů, probíhající tak, že je produkován kompatibilizér, který napomáhá dosažení a stabilizaci jemné fázové velikosti kompozitu. Výsledný vulkanizát vykazuje velmi vyváženou vulkanizaci a fyzikální vlastnost ikteré jsou nad spojovací linií nebo průměrnými hodnotami, které by mohly být očekávány na základě vulkán izace kompozic, obsahujících jednotlivé polymerové komponenty samotné.
Popis obrázků na připojených výkresech
Obrázky 1 a 2 jsou grafy chování vulkanizace jak je indikována hodnotami kroutivého momentu rheometru pro kompozice, obsahující různá množství polymerových složek směsí podle tohoto vynálezu.
Obrázek 3 je obecné grafické znázornění hodnot spojovací linie a zvýšených hodnot kroutivého momentu pro elastomerní směsné kompozice na bázi měnícího se obsahu směsných složek.
·· ·· • · · • · ·· • · · • · · • · · · ·· ·· kompozíc i
Podrobný popis vynálezu
Předložený vynález poskytuje vulkanizovatelnou na bázi směsi nebo směsí halogenovaného náhodného kopolymeru (a) a odlišného olefinicky nenasyceného polymeru nebo kopolymeru (b), charakterizovanou tím, že je-li formulována s vulkanizačním činidlem zde popsaným a podrobena vulkanizačním podmínkám, vykazuje směsná kompozice maximální zvýšení poměru kroutivého momentu rheornetru v souladu se vzorcem:
/\Ma + b/( & Maf a+ Δ Mbfb) větší než 1,25, výhodně větší než 1,5 a výhodněji větší než 2,0, kde
ŮMa+b = zvýšení kroutivého momentupozorované pro směs polymeru (a) po 1ymeru (b) ;
Ma = zvýšení kroutivého momentu pozorované pro polymer (a) jako takový;
fa = hmotnostní podíl polymeru (a) ve směsi;
Λ Mb = zvýšení kroutivého momentu pozorované pro polymer (b) jako takový;
fb = hmotnostní podíl polymeru (b) ve směsi.
Vulkanizační charakteristika zvýšení kroutivého momentu &M) také označovaná jako Mh_Ml je hodnocena za použití Monsanto Rheornetru při 3° obloukového úhlu v souladu s postupem podle ASTM D-2084-71T. Ml představuje minimum pre vulkanizačního kroutivého momentu a Mh představuje nejvyšší kroutivý moment dosažený za vulkanizačnich podmínek, např. při 150 °C a 60 minutách doby vulkanizace. Zvýšení kroutivého momentu způsobené vulkanizací je proto hodnota Mh minus hodnota Ml (Mh-Ml) měřená v pound-palec (lb.-in.).
Směsná kompozice podle vynálezu výkazuje synergický vulkanizační účinek v tom smyslu, že vulkanizační činidlo promotuje intermo1ekulární vazbu mezi molekulami polymeru (a) a polymeru (b). Obrázek 3 zobrazuje koncepčně graf kroutivého momentu rheometru proti složení směsí podle předloženého vynálezu. Směsi podle předloženého vynálezu budou zobrazeny grafem podobným zakřivené linii DAE na obrázku 3. Body D a E dále označené čtverci, představují zvýšení kroutivého momentu rheometru pozorovaná pro polymery (a) a (b) jako takové. Charakter i s tický rys předloženého vynálezu zobrazený na tomto grafu je to, že pro mnoho směsí (tj. s vyloučením bodů D a E), je zakřivená linie DAE konzistentně nad přímou linií DBE. Přímá linie DBE je označena jako spojovací linie a představuje hmotnostní průměr zvýšení kroutivých momentů rheometru pro jednotlivé polymery (a) a (b). Dosud byly linie účinnost považována za těsně dosaženoii v kovulkani zac i . Avšak je třeba poznamenat, že toto může být a často je dosaženo jednoduše optimalizací jednotlivého intrapolymeru současně vulkanizovaného s každým z polymerů ve směsi. Dosažení spojovací linie účinnosti neimplikuje výskyt interpolymerové kovulkanizace. Naopak, když je graf zvýšení kroutivého momentu rheometru takový, že je konzistentně a významně nad spojovací linií, jak v zakřivené linii DAE na obr. 1, toto je indikací účinné interpo1ymerové kovulkani zace.
Je třeba uvést, že dosažení spojovací linie účinnosti je neobvyklým fenomenem a že pro většinu systémů bude graf
1 ·· ·· • · · · · • · · · · • · · · · · ·· • · • · · · · • · · ·· ·· ·· ·· ·· zvýšení kroutívého momentu rheometru versus složení, alespoň částečně, pod spojovací linií.
Rozsah interpolymerové kovulkanizace polymerové směsi může být měřen poměrem AC/BC na obr. 1. Tento poměr je grafickým znázorněním maximálního poměru zvýšení kroutivého momentu rheometru( Ma + b) popsaného výše. Pro typické kompozice podle stavu techniky, pro které zjištěný graf není konzistentně nad spojovací linií, toto množství nerrí běžně měřitelné. Pro málo kompozic podle stavu techniky, které dosahují spojovací linie účinnosti, je hodnota pro tento poměr jednotná. Pro kompozice podle předloženého vynálezu je tento poměr větší než 1,25, výhodně větší než 15, nejvýhodněji větší než 2,0.
Halogenované C4-C7 isoo1efin/para-alky1styren výchozí materiály použité ve směsích podle předloženého vynálezu jsou halogenačním produktem náhodných kopolymerů C4 až C7 isomonoo1efinu, jako je isobutylen, a para-alkylstyrenového komonomeru, výhodně para-methylstyrenu, obsahujícího alespoň asi 80 %, výhodněji alespoň asi 90 % hmotnostních para isoraeru, a kde alespoň některé alkyl substituované skupiny přítomné ve styrenových monomerových jednotkách obsahují halogen. Preferované materiály mohou být charakterizovány jako isobuty1enové i nt erpo 1 ytnery , obsahující následující monomerové jednotky náhodně umístěné podél polymerového řetězce:
·· 44 •444 4 4 4
44
44
4 4 4
4 · · · 4 · ·
4 4
4 4 4 kde R a R' jsou nezávisle vodík, nižší alkyl, výhodně Ci až C/4 alkyl a X je brom nebo chlor a kde interpo1ymer je jinak prostý kruhového halogenu nebo halogenu v polymerovém základním řetězci. Výhodně jsou R a R' každý vodík. Od asi 5 až do asi 60 mol % para-alky1styrenu přítomného v interpo1ymerové struktuře může mít halogenovanou strukturu (2) uvedenou výše.
Nejvhodnější z takových materiálů'jsou elastomerní interpo1ymery isobutylenu a para-methy1styrenu, obsahující od asi 0,5 do asi 20 mol.% para-methyl styrenukde až asi 60 % mol methylsubstituentových skupin přítomných na benzylovém kruhu obsahuje atom bromu nebo chloru, výhodně atom bromu. Tyto interpo1ymery mají v podstatě homogenní kompozitní distribuci takovou, že alespoň 95 % hmotnosti polymeru má obsah para-a1ky1stvřenu průměrně 10 % para-alky1styrenového obsahu polymeru. Tyto jsou také charakterizovány úzkou distribucí molekulové hmotnosti (Mw/Mn) menší než asi 5, ·· ·· ·· • · · · · · • · ·· · · • · · · · · · ·· ·· ·· ·· • · · · • · · · • · · · · • · · ·· ·· výhodněji menší než asi 2,5, preferovanou viskozitní průměrnou molekulovou hmotností v rozmezí od asi 300000 až do asi 2000000 a preferovanou číselnou průměrnou molekulovou hmotností v rozmezí od asi 25000 do asi 750000, stanoveno gelovou permeační chromatografií.
Interpolymery mohou být pi-ipraveny suspenzní polymerací monomerové směsi za použití Lewisovy kyseliny jako katalyzátoru s následující halogenací, výhodně hromací , v roztoku za přítomnosti halogenu a radikálového iniciátoru jako je teplo a/nebo světlo a/nebo chemický iniciátor.
Preferované hromované interpolymery obecně obsahují od as.i 0,1 do asi 5 mol.% brommethylskupin, z nichž ne j výhodně j š í je monobrommethy 1 , s méně než 0,05 inol.% dibrommethylových substituentů přítomných v kopolymeru. Tyto polymery, způsob jejich přípravy, způsob jejich vulkanizace a roubování nebo funkcionalizované polymery z nich odvozené, jsou zvláště popsány v US patentu č. 5162445, jehož celý popis je zde zahrnut jako odkaz.
Olefinicky nenasycená polymerová složka se kterou halogenovaný elastomerní kopolymer může být smísen, zahrnuje elastomerní konjugované dienové (diolefinové.) polymery jako je polybutadien, přírodní kaučuk, syntetický polyisopren, kopolymery butadienu s až asi 40 % hmotn. styrenu nebo akrylonitrilu, po 1ychloropren a jejich směsi. Nenasycený polymer může také být nee1 astomerní a může obsahovat kapalné až voskovité po 1vbutadienové nebo butadienové kopolymery, mající číselnou průměrnou molekulovou hmotnost v rozmezí asi 300 až 10000. Jiné nenasycené polymery zahrnují elastomerní
·· «· » · · · • · ·· »· · · · kopolymery, obsahující nižší obsah olefinického nenasycení, zahrnují kopolymery isobutylenu, obsahující od asi 0,5 do 10 % hmotn. kopolymerovaného isoprenu (tak zvaný butylkaučuk) a kaučukové terpolymery ethylenu, 25 až 60 % hmotn. propylenu a od asi 1 do 15 % hmotn. nekonjugovaného dienu jako je ethylidennorbornen, 1,4-pentadien, cyklohexadien,
1,4-hexadien, dicyklopentadien a podobné komonomery (tak zvaný EPDM kaučuk).
Kompozice mohou obsahovat halogenovaný polymerové a nenasycené polymerové složky ve hmotnostním poměru od asi 1:99 do 99:1 každé, výhodněji v rozmezí od asi 10:90 do 90:10 a nej výhodně ji od asi 25:75 do 75:25.
Vulkanizační činidlo použité k promotování kovulkanízačni reakce mezi halogenovaným polymerem a nenasyceným elastomerem v předloženém vynálezu je uhlovodíková rozpustná sloučenina kovu, která vykazuje silnou aktivitu Lewisovy kyseliny.
Výhodně jsou tyto sloučeniny vybrány ze skupiny, zahrnující sloučeniny (soli) hliníku, železa, cínu a zinku s karboxylovýmí kyselinami jako je kyselina salicylová, kyselina naftenová a Cio až C20 mastné kyseliny jako je kyselina stearová a olejová. Stearát zinečnatý je nejvíce preferován z těchto vulksnizačních činidel a vynález je ilustrován za použití tohoto preferovaného materiálu.
Jak je diskutováno výše, je stearát zinečnatý známým kovulkanízačním činidlem pro hromované isobutylen/para-methylstyren (BI-PMS) kopolymery použité jako složka směsí podle předloženého vynálezu, zejména je-li použit v kombinaci s oxidem zinečnatým a kyselinou stearovou. Je-li ·· ··
I · · <i ► · ·· ··· · « • · « ·· ·· použit samotný jako. vulkanizační činidlo, vykazuje malou vulkanizační aktivitu v koncentracích pod 3,0 phr a žádnou vulkanizační aktivitu, je-li použit k vulkanizací nenasycených polymerů jako jsou diolefinové polymery. Tak je nejvýše neočekáváte1 né, že vulkanizační činidlo, které nevulkanizuje nebo velmi špatně vulkanizuje jednotlivé polymemí složky směsí podle předloženého vynálezu, bude vulkanizovat směsi těchto polymerů. Vulkanizační činidlo tvoří vazbu mezi molekulou halogenovaného polymeru a molekulou olefinicky nenansyceného polymeru (interpo1ymerová kovulkánizace) snadněji než tvoří vazby mezi podobnými molekulami přítomnými ve směsi (intrapo1ymerová vulkanizace) .
Stearát zinečnatý je obchodně dostupný materiál běžně produkovaný působením stearátu sodného na vodný roztok síranu zinečnatého.
Koncentrace vulkanizačni ho činidla stearátu zinečnatého, inkorporovaná do složení elastomerní směsi může mít rozmezí od asi 0,05 až do méně než asi 3,0 dílů hmotnostních na 100 dílů hmotnostních spojeného polymerového obsahu směsi (phr), výhodněji v koncentraci od asi 0,05 do asi 2 phr a nejvýhodněji v koncentraci od asi 0,1 do 0,3 phr. Vyjádřeno jinak, stearát zinečnatý se výhodně použije v takových koncentracích, že molární poměr stearátu zinečnatého k benzylickému halogenu, např. bromu, přítomnému v halogenovaném polymeru je pod asi 0,5, nejvýhodněji v rozmezí asi 0,05 až asi 0,25. Jestliže se stearát zinečnatý použije ve vyšších koncentracích 0,05 až méně než 3,0 phr rozmezí, je preferováno provádění kompoundovacího procesu při nižších teplotách v rozmezí 80 0C až 170 °C pro vyloučení spálení nebo předčasné ·· ·· • · · · • · · · • · · · 0 • · · · • · · 0 • · • · · • · · · • · · · · • · ·· ·· vulkanizace.
Kompozice může. také obsahovat jedno nebo více přídavných vulkanizačnich činidel, je-li to.žádoucí pro modifikaci nebo jemné vyladění vulkanizace kaučuku. Doplňková vulkanizační činidla se výhodně nepřidávají ke směsi dokud není vyvinuta počáteční vulkanizace během horkého míšení halogenovaného polymeru, nenasyceného elastomerů a stearátu zinečnatého. Taková doplňková vulkanizačni činidla zahrnují peroxidy, síru nebo běžné síru obsahující urychlovače vulkanizace.
Příklady vhodných peroxidů zahrnují organické peroxidy jako jsou dialkylperoxidy, ketalperoxidy, aralkylperoxidy, pero.xyethery a peroxy e s t ery . Preferované peroxidy zahrnují dikumylperoxid, di-terc.butylperoxid, benzoylperoxid, terc.butylperbenzoát a podobné známé generátory volných radikálů. Množství peroxidu se obecně pohybuje od asi 0,5 do 10 dílů hmotnostních na sto dílů hmotnostních kaučuku (phr), výhodněji od asi 1,5 do 6 dílů phr.
Urychlující sírové vulkanizační systémy, které mohou být použity jako vulkanizační činidla podle předloženého vynálezu obsahují síru nebo směsi síry a urychlovačů, obsahujících síru a/nebo fenol-forma1dehydové pryskyřice. Vhodné urychlovače zahrnují benzothiazyldisufid,
N-oxydiethylen-benzothiazol-2-sulfenamid,
2-merkápt obenzot hi. azo 1 , alky1f enoldi sulf i dy, a 1ky1-1 hi uramsu1fi dy, m-feny1enbi srna Ie imi d,
N,N1-di ary 1guanidiny, dialkyl a di ary 1dithiokarbamáty a podobné materiály.
*· ·* V» · ·· ·· **·· · · ·· · · · · >· · · · · · · · * · 9 • · · · · · · · · ···· « • · · * · · · ··· ·♦ ·» ,·* ··· >,· ··
Vhodné dialkyldithiokarbamáty zahrnují dialkyldithiokarbamáty zinku, vismutu, kadmia, mědi, olova, selenu a teluru, kde alkvlskupina obsahuje od 1 do 5 atomů uhlíku, piperidiniumpentamethy1endithiokarbamát a jejich směsi.
Vhodné cli aryl thiokarbamáty zahrnují diaryldithiokarbamáty zinku, vismutu, kadmia, mědi, olova, selenu, teluru a jejich s m ě s i .
Vhodné a 1ky11hiuramsu1fidy zahrnují d ipentamethy1enth iuramt etrasulfi d, t et rabuty 1thiuramdi sulfid, tetraethyl th i uramdi su 1 f i d , tet rame thy 11 h iurammonpsul f i cl, tetrabenzylthiuramdisulfid a jejich směsi.
Síra a urychlovače vulkanizace se normálně přidávají ke kompozici v koncentracích v rozmezí od asi 0,5 do asi 8 hmotnostních dílů phr.
Urychlovací sírový vulkanizační systém může být také použit jako kovulkanizačni činidlo ve vulkani začnich činidlech •také obsahujících oxid zinečnatý nebo jeho ekvivalent, jako pomocné vulknizační činidlo. Oxid zinečnatý se normálně používá v takových systémech v koncentraci od asi 0,2 do asi 7 dílů hmotnostních na 100 dílů hmotnostních elastomeru. Předložený vynález poskytuje zejména dobrou nízkou reverzi, je-li oxid zinečnawtý přítomen v množství od asi 0,5 do asi 5,0 dílů hmotnostních na 100 dílů hmotnostních elastomeru.
Použití běžných kovulkanizačních činidel na bázi mastných kyselin jako je kyselina stcarová je výhodně vyloučeno, ·· ·· • · · · ♦ ··· · • ♦ i • » · · protože bylo zjištěno, že přítomnost běžných množství volné karboxylové kyseliny v kompozici má sklon k přerušení vulkanizační reakce. Výhodně tvoří vulkanizační činidlo stearát zinečnatý a neobsahuje jakákoliv jiná vulkanizační aditiva, která mají sklon k nežádoucímu poškození dosažených vyvážených intervu1 káni začnich vlastností.
Elastomerní kompozice může také obsahovat jiná aditiva jako jsou retardéry spálení, lubrikanty, plniva, p 1 as t i f i ká t ory , zahušťovadl a , barvící činidla, nacíouvací činidla a antioxidanty s tou podmínkou, že tato neiterferují s vulkanizací jak popsáno výše.
Příklady plniv zahrnují anorganická plniva jako jsou ztužovací saze, oxid křemičitý, uhličitan vápenatý, talek a hlinka a organická plniva jako vysoko-styrenová pryskyřice, kumaron-indenová pryskyřice, fenolická pryskyřice, lignin, modifikované tnelaminové pryskyřice a ropné pryskyřice.
Příklady lubrikantů zahrnují lubrikanty ropného typu jako jsou oleje, parafiny a kapalné parafiny, lubrikanty typu uhelného dehtu jako je uhelný dehet a smola uhelného dehtu; vosky jako je včelí vosk, karnaubský vosk a lanolin; a syntetické polymemí složky jako jsou ropné pryskyřice.
Příklady plastifikátorů zahrnují uhlovodíkové oleje např. parafinové, aromatické a naftenické oleje, estery kyseliny ftalové, estery kyseliny adipové, estery kyseliny sebakové a podobné plastifikátory.
Příklady zahušťovadel jsou ropné pryskyřice, • 9 99
·· ·· • · · 9 • · · · • 99 · · • · 9 ·· 99 kumaron-indenové pryskyřice, terpen-fenolové pryskyřice a xylen/formaldehydové pryskyřice.
Příklady barvících činidel jsou anorganické a organické pigmenty.
Příklady nadouvacích činidel jsou hydrogenuhličitan sodný, uhličitan amonný, N,N'-dinitrosopentamethy1entetramin, azokarbonámid, azobi s i sobutyroni trii, benzensu1f ony 1hydraz i d, toluensulfonylhydrazid, p-toluensulfonylazid, močovina a podobně.
Vulkán izovate1ná, kompatibí1 izovaná kompozice může být připravena a smísena za použití jakéhokoliv vhodného mísícího zařízení jako je vnitřní mixer (Brabender Plasticorder) , Banbury Mixer, extruder, mlecí mixer, hnětač nebo podobné mísící zařízení. Preferované mísící teploty a doby se mohou pohybovat od asi 100 °C do 150 °C a od 'asi 1 do 15 minut. Všechny složky, tj. plymerové složky a szearát zinečnatý, mohou být kombinovány v mixéru současně nebo postupně.
Ve výhodném provedení se nenasycený polymer a alespoň část nebo veškeré vulkanizační činidlo stearát zinečnatý nejprve mísí při teplotě 130 °C až 150 °C po dobu od 1 do 5 minut do dosažení homogenní směsi. Potom se přidá halogenovaný kopolymer a jakýkoliv zbytek vulkanizačního činidla stearátu zinečnatého ke směsi a v míchání se pokračuje při 130 °C až 150 °C po dobu 1 až 5 minut do homogenní dispergace halogenovaného interpolymeru v matrici.
Během procesu míšení bude docházet k částečné vulkanizaci · · · ·· ♦♦ ·«
·. · · » · 4 · * · · · · • · · · · · 4 • · · 4 4 · ·*> ·« «· směsi jak je naznačeno zvýšením Mooney vikozi ty směs i. Během jeclnoo nebo obou stupňů míšení mohou byt přidány běžné přísady jako plniva, činidla, usnadňující zpracování, i když tento přídavek je výhodný v prvním stupni. Po prvním stupni míšení mohou být také přidány další elastomery.
Po míšení za horka za vzniku kovulkanizace a kompatibi1 izace mezi halogenovaným polymerem a vysoce nenasyceným polymerem a dosažení stabilní kompatibi1 izované směsi mohou být popřípadě přidána a vmíšena doplňková vulkaní začni činidla jako jé síra a běžné akcelerátory jak jsou popsány výše pro úpravu vulkanizace vysoce nenasycených elas lomemích fází během následných tvarovacích a vulkanizačních operací.
Směs se pak odstraní z mixéru a může být následně vulkanizována za tvarování směsi do tvarů a zahříváním při teplotě asi 150 °C až 190 °C po dobu od asi 5 do 60 minut.
Následující příklady jsou pro vynález ilustrativní. Materiály použité v příkladech byly následující:
A. Brómované kopolymery isobutylen/para-methylstyren:
Označen í BI-PMS BI-PMS BI-PMS BI-PMS
90-3 89-4 90-10 126-40
ML,1+8,125 °C . 54,0 46,8 43,8 32,9'
PMS, mo1 . 7> 1,77 1,74 2,35 2,32
BrPMS, mol.% 0,48 0,59 1,15 1 , 96
BR, hmotn.% 0,85 1 ,04 1 , 94 2,83
> 4 4 4 <
ί I • 4 44 • 4 « • 4 4 * 4 «
4 4 4 ·
4 «
Jak uvedeno výše, ML [1+8, 125 0C] je polymerová Mooney viskozita, PMS a BrPMS jsou obsahy polymerových nebromovaných a hromovaných 4-methy1styrenových jednotek měřené nukleární magnetickou rezonanční spektroskopií a BP, hmotn.% je obsah bromu v polymeru měřený rentgenovou fluorescenční spektroskopií.
B. Obecný význam nenasycených polymerů;
NR přírodní kaučuk, mající Mooney viskozitu ML(l+4) při 100 °C až 55 (SMRL)
IR Syntetický polyisopren, mající Mooney viskozitu ML(l+4) při
100 °C 70 až 90 (NATSYNR2200)
E-SBR Kopolymer butadienu a 23,5 % hmotn. vázaného styrenu, mající Mooney viskozitu ML (1+4) při 100 °C 35 připravený emulzní polymeraci (SBR-1502).
S-SBR Kopolymer butadienu a 12 % hmotn. styrenu, mající Mooney viskozitu ML (1+4) při 100 °C 84 vyrobený polymeraci v roztoku (SOLFLEXR1216)
BR Polybutadienový homopolymer, mající Mooney viskozitu ML (1+4) při 100 °C 50 až 60 vyrobený' polymeraci v roztoku (BUDENER 1208)
Dále uvedené příklady zahrnují kontrolní pokusy, ve kterých nebyl přítomen stearát zinečnatý ve složení a tyto jsou post script označeny a. Příklady a nejsou příklady podle předloženého vynálezu. Příklady s jinými post script jsou nebo nejsou příklady podle předloženého vynálezu a toto je označeno dále.
V příkladech 1 až 21 byly polymery míšeny v Brabender ?
• *4 4 «
•44 · φ • * · • ·' 4 4 mixéru při teplotách obecně menších než 150 °C. Vliv stearátu zinečnatého na polymerové zesítění byl hodnocen faktorem DELTA(ML), který představuje rozdíl v Mooney viskozitách mezi produkty z pokusu, kdy byl přítomen stearát zinečnatý a z kontrolního pokusu (označeného a), ve kterém nebyl přítomen.
Pokud není uvedeno jinak, byl použit následující mísící postup za využití Brabender mixéru:
a) nenasycený polymer, inertní polymer (je-li přítomen) a plnivo (je-li přítomno), se vloží do mixéru a uvede na teplot u;
b) přidá se stearát zinečnatý, je-li příťomen;
c) míchá se při teplotě 3 minuty;
d) přidá se BI-PMS polymer, je-li přítomen a mísí se při teplotě dalších 5 minut;
e') produkt se vyjme z mixéru.
Množství materiálů uvedená v příkladech jsou v gramech.
Příklady provedení vynálezu
Příklady 1 až 3
V příkladech lb až Id reagovaly směsi (85:15 hmotnostní poměr) BR a BI-PMS v mixéru při 140 až 150 °C s malými množstvími stearátu zinečnatého (0,1 až 0,3 phr). Zvýšené ·· ·· • · · · > · * · · 9 „i • 9 9 111 · » · · * » 9 ·« ·· «Λ , ··' .'19 19 '
9· · · · ft » · « · • · · · · 9 · • · · · * · » H 9 1
Mooney viskozity, DELTA(ML) produktů ve srovnání s viskozitami kontroly (příklad la) ukazují, že proběhlo zesítění. Rozsah zesítění hodnocený magnitudou DÉLTA(ML) se zvyšuje se zvyšováním koncentrace stearátu zinečnatého. Naopak jestliže byly stejnému zpracování podrobeny bučí BP samotný (příklady 2a, 2b) nebo BI-PMS polymer smotný (příklady 3a, 3b) nedošlo zde ke zvýšení Mooney viskozity ve srovnání- s kontrolním pokusem bez stearátu zinečnatého. Ve skutečnosti je zde slabě negativní DELTA(ML). Je třeba poznamenat, že stearát zinečnatý není v těchto koncentracích aktivní a teploty v BI-PMS samovu1kanizující. Dále ekvivalent poměru stearátu zinečnatého k BI-PS benzylickému bromu (ZnSTN/BrPMS v poslední řádce tabulky 1) je pod požadovanou hodnotou hodnoty pro optimální vulkanizaci BI-PMS polymeru deriváty zinku. Tato data -naznačujíže zvýšení Mooney viskozity pozorované v příkladech 1b až ld je způsobeno zesítěním interpolymeru. Toto jsou příklady podle předloženého vynálezu. Ostatní příklady v tabulce lne.
Tabulka 1
Příklad 1 a lb 1 c ld 2a 2 b 3a 3b
Budene 1208 204 204 204 204 240 240
BI-PMS 36 36 36 36 240 240
s t e a r á t
zinečnatý 0,00 0,24 0,48 0,72 0,48 0,48
DUMĚ TEMP,C 150 148 142 150 147 146 1 3 7 139
ML,1+8,100C 38,3 42,2 78,2 99,4 46,7 46,3 78,0 77,8
DELTA(ML) 0,0 3,9 39,9 61,1 -0,4 -0,2
ZnST 2,phr 0,0 OJ 0,2 0,3 0,0 0,2 0,0 0,2
ZnSTž/BrPMS 0,00 0,05 0,11 0,16 0,00 0,02
Poznámky k tabulce 1.
ZnST2 = stearát zinečnatý
ZnST2/BrPMS = ekvivalentní poměr (tj.. dvakrát atomový poměr)
Zn k. benzýlickému Br v reakční směsi.
Příklady 4 až 7
V těchto příklaech byl měněn obsah BE v reakčních směsích zatímco BI-PMS polymerový obsah byl udržován konstantní. Toto vyžaduje přídavek třetího inertního polymeru a pro tento účel byl použit nebrornovaný kopolymer i sobutylen/4-methyl s tyren (označený XP-50). Výsledky v tabulce 2 ukazují, žese zvyšováním koncentrace BE v reakční směsi se zvyšuje
DELTA(ML). Toto potvrzuje, že BE polymer hraje roli v zesíťovacím procesu nalezeném v příkladech lb až ld. Je třeba uvést, že DELTA(ML) je blízké nule v příkladu 4B, což potvrzuje, že XP-50 polymer je skutečně inertní ve smyslu zde vyžadovaném.
Příklady 5b až 7b jsou příklady podle předloženého vynálezu a ostatní příklady v tabulce 2 ne.
Tabulka 2
Příklad 4 a 5 a 6 a 7 a 4 b 5b 6b 7b
XP-50 2 04 136 102 204 136 102
Budene
1208 68 102 204 68 102 204
s t eará t
z inečnatý 0,72 0,72 0,72 0,72
BI-PMS 36 36 3 6 36 ! 36 36 36 36
DUMP TEMP,
c. 1 39 138 139 150 139 140 142 ' 150
ML,1+8,
TOOC 76,0 50,4 44,8 38,3 72,8 74,0 72,0 99,4
DELTA(ML) Budene, -3,2 23,6 27 , 2 61 , 1
hmo t n . % 0,0 28,3 42,5 85,0
Poznámky k tabulce 2:
XP-50 je něha 1ogenovaný kopolymer i sobutylen/para-me thy1s tyren,ma jící obsah para-methylstyrenu asi 5,0 % hmotn. (asi 2,2 % mol.)
Přík1ady 8 až 1 1
Tyto příklady jsou podobné příkladům 4 až 7 s tím rozdílem, že se mění obsah BI-PMS v reakčních směsích, zatímco obsah BR polymer je udržován konstantní. Zvýšení DELTA(ML) se zvýšením obsahu BI-PMS polymeru reakční směsi potvrzuje, že ···· · • * · *· ··
BI-PMS polymer je také zahrnut do zesilovacího procesu nalezeného v příkladech Ib až Id.
Příklady 9b až 11 b jsou příklady podle předloženého vynálezu a ostatní příklady v tabulce 3 ne.
Tabulka 3
Příklad 8a 9a 10a 11a 8b 9b 10 b 1 1b
XP-50 104 86 68 32 104 86 68 32
Budene
1208 136 136 136 136 136 136 136 136
s tearát z i nečna.tý BI-PMS90- 0,72 0,72 0,72 0,72
10 18 36 72 18 36 72
DUÁL TEMP,
C 141 141 140 141 142 143 142 140
ML,1+8.
100C 43,2 42,8 41 , 2 40,1 39,7 62,2 103,7 120,
DELTA(ML) -3,5 19,4 62,5 80,1
Budene (% hmotn. ) 0,0 7,5 15,0 30,0
Příklady 12 až 15
Tyto příklady jsou podobné příkladům 8 až 11 s tím rozdílem, že místo měnění obsahu BI-PMS polymeru v reakční δ
:·····
Φ·· ♦ • ♦ směsi se použije konstatní hmotnost BI-PMS polymeru s měnícím se obsahem hromovaných 4-methy1styrenových jednotek. Výsledky v tabulce 4 ukazují zvýšení v DELTA(ML) se zvyšováním obsahu hromovaných 4-methy1styrenových jednotek. Toto indikuje, že enzylický bróm BI-PMS polymeru, je aktivní v interpolymerovém zesíťovacím procesu nalezeném v příkladech lb až ld.
Příklady 12b až !5b jsou příklady podle předloženého vynálezu a ostatní příklady v tabulce 4 ne.
-·· ·· • · · • · ·· • · · · · · ·· ·· ·· ·· · ·' · · ·· ’ ♦ ···· · • · · * · · · ·
Tabulka 4
Příklad 12a 1 3 a 14a 1 5 a 12b 13b 14b 15b
XP50 -
(5%PMS) 68 68 68 68 68 68 68 68
Budene
1208 1 3 6 136 136 136 136 136 136 136
s t e a r á t
z i nečnatý 0,48 0,48 0,48 0,48
BI-PMS
90-3 36 36
BI-PMS
89-4 36 36
BI-PMS
90-10 36 36
BI-PMS
126-40 36 36
DUMP TIME,
C 138 138 140 139 140 138 141 142
ML,1+8,
100C 34,3 36,3 36,8 38,4 42,6 52,3 54,9 6 6,0
DELTA(ML) 8,3 16,0 24 , 1 27,6
BrPMS, mo 1. % 0,48 0,59 1,15 1,96
Poznámky k tabulce 4:
BrPMS je obsah hromovaných para-methylstyrenových jednotek přítomných v polymeru.
·· ·· • · φ « • · ·· ·· »· • · · · • · ».
♦ ···· · • · · ·· ·♦ ► · · · * , »· *· ·»
Příklady 16 až 18
Příklady 16 a 17 byly provedeny způsobem podle příkladu 1c s tím rozdílem, že místo BR polymeru byl použit SBR polymer. VýsPedky v tabulce 5 ukazují, že se s oběma SBR polymery'· objevuje, určité zvýšení v Mooney viskozitě produktu diky přítomnosti stearátu zinečnatého [DELTA(ML)]. Nicméně zvýšení pro emulzi SBR polymeru, SBR 1502, je významně menší než zvýšení pro roztok SBR polymeru, SOLFLEX 1216. Toto je přičítáno přítomnosti až 6 až 8 hmotnostních procent karboxy1ových kyselin (vztaženo na údaje výrobce) v emulzi SBR, která zůstávají v polymeru z procesu emulzní polymerace. Když se v příkladu 18 opakuje reakce z příklau 17, ale s přídavkem 4 hmotnostních procent stearové kyseliny, je zesíťovací reakce zcela přerušena a byla pozorována slabě negativní DELTA(ML). Tento pokus ukazuje, že reakce interpo1yerového zesítěn je inhibována karboxy 1 ovými kyselinami jako je kyselina stearová, které jsou běžně používány ve zpracování elastomerů.
DELTA(ML) pro SBR polymer, SOLFLEX 1216, v příkladu 17 je menší než je uvedeno v příkladu 1c pro podobnou reakci s BR polymerem. Tak je, pokud jde o vyjádření reaktivity v předložené interpolymerové zesíťovací reakci, pořadí reaktivity BR>SBR. Toto je v souladu s nižším obsahem oleíinických dvojných vazeb v posledně uvedeném a s poznámkou, že reakce je skutečně reakcí adice benzylického bromu ke dvojné vazbě nenasyceného polymeru.
Tabulka 5
Př í k lad 16a 17a 18a 16b 17b 18b
SBR 1502 204 204
Solflex 1216 204 204. 204 204
kyselina stearová 12 12
stearát zinečnatý 0,48 0,48 0 , 48
BI-PMS 90-10 3 6 3 6 36 36 36 36
DUMP TEMP,C 140 139 143 138 143 140
ML,1+8,100C 44,2 78,6 54,2 45,6 101,3 5 2,6
DELTA(ML) 1,4 2 2,7 -1,6
ZriST2 , phr - 0,2 0,2 0,2
Příklady 19 až 21
V těchto příkladech se porovnává relativní pořadí reaktivity v interpolymerovém zesítění BR polymeru (Budene 1208), IR polymeru (Natsyn 2200), NR polymeru. Protože je zde vzatéi v úvahu vyšší reaktivita póly isoprenových polymerů (IR a NR) oproti reaktivitě polybutadienu, byla použita nižší koncentrace stearátu zinečnatého (0,1 phr) než byla použita v příkladech lc a 17 (0,2 phr) pro porovnání relativních reaktivit BR a roztoku SBR,
Příklady 19b až 21b jsou příklady podle předloženého vynálezu, ostatní příklady v tabulce 6 ne.
* · ·· • * · · • · · · ·· ·· ·· ·· • · · « • · ·· ··· · « • · « ·♦ ·· je
Výsledky v tabulce 6 ukazují, že pořadí reaktivity NR>IR>BR. Spojením těchto údajů s údaji uvedenými výše bylo zjištěno, že celková reaktivita v interpolymerovém zesítění je NR>IR>BR>SBR. Toto pořadí je v souladu se skutečností, že interpolymerové zesítění probíhá jako elektroíilní adice ke dvojné vazbě di o 1efi nového polymeru.
Tabulka 6
Příklad 19a 20a 21a 19b 20b 2 1b
Budene 1208 204 204
Natsyn 2200 204 204 .
SMR L 204 204
stearát zinečnatý 0,24 0,24 0,24
BI-PMS 3 6 36 36 36 36 36
DUMP TEMP.C 150 147 148 148 146 143
ML,1+8, 100C 38,3 30,9 57,6 42,2 40,1 74,2
DELTA ML 3,9 9,2 16,6
ZnST 2,phr 0,1 0, 1 0,1
Příklady 22 a 23
V těchto příkladech byly vulkanizovány směsi BR polymeru a BI-PMS polymeru s a bez N-660 sazového plniva, v oscilačním diskovém rheometru při teplotách 140 °C a 170 °C. Výsledky jsou uvedeny na obr. 1 a 2. Ačkoliv BR polymer se jako takový nevu1kanizuje (Mh—Mi = 0) a BI-PMS polymer se vulkanizuje ·· ·· ·· • · · · · · · • · ·· · · • · · · · · · • · · · · · ·· ·· ·· · ·· ·· ’ · · 4 » · ·· ··· · « • · « ·· ♦· jako takový spíše špatně, je zde pozorovatelný vývoj vulkanizace pro směsi dvou polymerů, s pikem při BI-PMS asi 60 % hmotnostních. Tyto obrázky jasně ukazují synergismus přítomosti jak BI-PMS tak nenasycených polymerů přítomných ve směsi. Tato synergická vulkanizace se získá za použití podmínek, které jsou typické pro běžnou praxi (vulkanizační teploty nad 150 °C přítomnost sazového plniva).
Výše uvedené příklady jasné demonstrují, že stearáť zinečnatý je vulkanizační činidlo, které poskytuje zvýšení selektivní interpolymerové adice benzylického bromu přítomného v BI-PMS kopolymerech ke dvojné vazbě nenasycených di o 1 ef i nových polymerů za cenu int rapo 1 ymerové samovulka.nl zace BI-PMS kopolymeru. Porovnání rozdílných rheometrových hodnot uvedené na obr. 1 a 2 (MH minus ML) také ukazuje, že při všech koncentracích po 1ybutadienu a BI-PMS, hodnoty spojovací linie konzistentně přesahují očekávané hodnoty spojovací linie založené na vulkanizaci každého polymeru samotného při 150 °C a 170 °C. Toto indikuje zvýšenou účinnost vulkanizace jako následek intermo1ekulárního zesítění.
Příklady 24 až 30
Tyto příklady ulustrují, že elastomerní směsi, obsahující BI-PMS polymera relativně nízkonenasycené elastomery jako je butylkaučuk a EPDM kaučuk, mohou být kovulkanizovány podle předloženého vynálezu.
Za použití výše popsaného postupu byly vyrobeny na kaučukovém mlýnu dvě sady binnárních směsí BI-PMS 90-10 s elastomery, majícími měnící se stupně nenasycení. Složení obsahu ·· · • · ·· ·· • · · · • · ·· • · · · · · • · · • · · · těchto dvou sad ve hmotn.% je uvedeno dále:
BI-PMS 90-10 60 40 druý elastomer 40 60 stearát zinečnatý 1 i
Druhé.elastomery (přibližný obsah nenasycení) byly:
př. 25 XP-50, kopolymer isobuty1en/4-methy1styren (0,0 mmol/g)
př . 26 VistanexRL-80, polyisobutylen (0,0 mmol/g)
př . 27 VistalonR404, kopolymer ethylen/propylen (0,0 mmol/g)
Př . 28 Butyl 268, kopolymer isobuty1en/isopren (0,3 mmo1/g)
př. .29 VistalonR6505, EPDM na bázi ethyl idennorbornenu (0,8 mmol/g)
př . .30 BudeneR1208 (18,2 mmol/g)
Dvě sady směsí byly vulkanzovány v oscilaním diskovém rheometru. Pozorované zvýšení kroutícího momentu je uvedeno v tabulce 7. První údaj v tabulce 7 (př. 24) představuje kontrolní vzorek, kterým byl 100% BI-PMS 90-10. Výsledky uvedené ukazují, že všechny nasycené elastomery vykazují sníženou hodnotu (Mh - Ml) ve srovnání se 100% BI-PMS 90-10 kontrolou. Toto je jednoduše ředící efekt. Avšak všechny směsi, obsahující nenasycený elastomer vykazují zvýšenou hodnotu (Mh~Ml) ve srovnání se 100% BI-PMS 90-10 kontrolou. Dále se rozsah zvyšuje se zvýšením obsahu nenasycení nenasyceného elastoineru (jsou zde strukturní rozdíly v typech ·· ·· ·· · • · · · · · ·· • · ·· · · · • · · ··« * · • · · · · · · ·· ·· ·· ··· ·· ·· • · · · • · ·· ··· · · • · · ·· ·· přítomných olefinů a nepředpokládá se exaktní úměra). Zvýšená rheometrová odezva je přičítána objevení se interpo1ymerového kovulkanizačního procesu mezi hromovaným kopolymerem i sobu ty 1 en/4-rne thy 1 s tyren (BI-PMS 90-10) a nenasyceným elastomerem. Je třeba uvést, že příklady 24-27 nejsou v rozsahu předloženého vynálezu, ale příklady 28 až 30 spadají do předloženého vynálezu.
Tabulka 7
Druhý MH- MH-ML(40 % MII~ML(60 %
elastomer ML 2.e1 astomeru) 2.e1 as tomeru)
př . 2 4 BI-PMS 90-10 23,82
p ř . 2 5 XP-50 712 16,61 21 ,53
př .26 VISTANEXRL-80 11,45 18,18
p ř . 2 7 VTSTALONM04 5,37 5,89
př . 28 BUTYL 268 25,55 32,44
p ř . 2 9 VISTALONR6505 43,92 45,20
př . 30 BUDENER1208 55,3 4 58,73
Příklad 31
V tomto příkladu byla připravena kontrolní směs 25/75 % hmotn. BI-PMS (89-4) a BP s 50 phr sazí (N-660) v B-Banbury Moxéru za použití standardního 6-minutového cyklu míšení s teplotou vyklopení 140 °C. Vzirek směsi byl předbarven ponořením na 48 hodin do 0,5% hmotn. vodného roztoku oxidu osmičelého a pak byly kryokrotometricky připraveny tenké řezy (t = 100 nm) a zobrazeny v TEM (použití 100 KV el.) .
• · ·· • · » · · « » · · « ·· ·· ·· ·· • · · • · ·· ··· · • · ·· ··
Mikrofotografie ukazuje, že nevulkanizovaná směs byla velmi nehomogenní s fázovými velikostmi mnohem většími než 1 mikrometr a s veškerými sazemi v po 1ybutadienových (BR) fázích.
Příklad 32
V souběžném pokusu provedeném podle předloženého vynálezu bylo přidáno 0,3 phr stearátu zinečnatého společně s polymery a teplota vyklopení po 6 minutách míchání byla 150 °C. Bylo je značné zvýšení kroutícího momentu během míšení, protože probíhalo interpolymeroé zesítění mezi .BI-PMS a BR elastomery. Vzorek této směsi, připravené podle poznatků vynálezu, byl předem vybarven oxidem osmičelým jako výše a pak kryome1rotonován a zobrazen v TEM jako v příkladu 31 výše. Mikrofotografie ukazuje, že byla produkována intimní homogenní směs elastomerů s fázovými velikostmi mnohem menšími než 1 mikrometr a s dobrou jednotnou ditribucí sazí mezi elastomery.

Claims (11)

1. Vulkanizovatelná, koinpa t ibi 1 i zovaná elastomerní kompozice, připravítelná smísením:
a) halogenovaného náhodného kopo 1ymeru, majícího číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň 10000, obsahující alespoň asi 80 % hmotn. polymerovaného isomonoo1efinu, obsahujícího od 4 do 7 atomů, uhlíku a od asi 0,05 do asi 20 hmotn. % aromatických monomérových jednotek, obsahujících směs v nich náhodně distribuovaných následujících struktur
Η H .
C - CH.2
R'
C -ch2 R’ kde R a R' jsou nezávisle vodík, nižší alkyl, výhodně Ci až Ca alkyl a X je brom nebo chlor;
• · • · · © • · · · • · · · • · · · .· • · · ·· ·©
b) olefinicky nenasyceného polymeru; a
c) od asi 0,05 do méně než 3 dílů hmotnostních, na 100 dílů hmotnostních obsahu polymeru ve směsi, vulkáni začni ho činidla,~obsahujíčího uhlovodíkovou rozpustnou sloučeninu vybranou ze skupiny, zahrnující jednu nebo směs sloučenin hliníku, železitých sloučenin, cínu a zinku a karboxylové sloučeniny vybrané ze skupiny, zahrnující kyselinu naftenovou, salicylovou a Cio až Cžsmastnou kyselinu, kde uvedené míšení se provádí při teplotě od asi 80 °C do asi 150 °C a hmotnostní poměr uvedeného náhodného kopolymerů a nenasyceného polymeru přítomných před míšením je v rozmezí asi 1 :99 do 99:1.
2. Kompozice podle nároku 1, kde uvedené vulkanizační činidlo obsahuje v podstatě stearát zinečnatý.
3. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, obsahující alespoň asi 10 % hmotnostních uvedeného nenasyceného polymeru, který je vybrán ze skupiny, zahrnující polybutadien, kopolymery butadienu se styrenem nebo akry 1 oni tri 1 em, polychloropren ,· syntetický polyisopren, přírodní kaučuk, elastomerní terpolymery ethylenu, propylenu a nekonjugovaného dienu, elastomerní kopolymery isobutylenu a isoprenu a jejich směsi.
4. Kompozice podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, kde fázová velikost polymerových složek uvedené směsi je 1 mikrometr nebo méně.
3 9 • · 4 · · ·
4 4 4 4 4 4 4
444· · ·
4 4 4 4 « 4 ·
4 · 4 4 4 4
4 4 4 4 4 4 ·
5. Vulkanizovatelná kompozice podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, dále se vyznačující tím, že, je-li podrobena vnikánizačním podmínkám, vykazuje kompozice maximální poměr zvýšení kroutivého momentu rheometru v souladu se vzorcem;
Λ Ma + b/( Á Maf a+ ÍXMbfb) větší než 1,25, kde
AMa+b = zvýšení kroutivého momentu pozorované pro směs polymeru (a) a polymeru (b);
ÁMa = zvýšení kroutivého momentu pozorované pro polymer (a) jako takový;
fa = hmotnostní podíl polymeru (a) ve směsi;
Ub = zvýšení kroutivého momentu pozorované pro polymer (b) jako takový;
fb = hmotnostní podíl polymeru (b) ve směsi.
6. Vulkanizovatelná elastomerová kompozice, mající složení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, při pravíte1ná;
a) smísením olefinicky nenasyceného polymeru a vulkanizačni ho činidla při teplotě v rozmezí od asi 80 CC do asi 170 °C za vzniku homogenní směsi;
b) přidání.náhodného kopolymeru ke kompatibi1 izované směsi a pokračování v míšení při teplotě v rozmezí od asi 100 °C do asi 150 °C až do získání částečně vulkanizované, kompatibi1 izované směsi;
• · · · • · * · • · ·· • · · · · • · · · ·· ·· • · · · > · · 4 ► · · · • · · · <
• · 4 • · · ·
c) podrobení uvedené částečně vulkanizované směsi vulkanízačním podmínkám.
7. Intermolekulárně vulkanizovatelná elastomerní okmpozice, majíc?!, složení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5.
8. Vulkanizovatelná kompozice podle nároku 7, obsahující alespoň asi 10 % hmotnostních uvedeného nenasyceného polymeru, který je vybrán ze skupiny, zahrnující polybutadien, kopolymery butadienu se styrenem nebo akrylonitrilem, polychloropren, syntetický polyisopren, přírodní kaučuk, elastomerní terpolymery ethylenu, propylenu a nekonjugovaného dienu, elastomerní kopolymery isobutylenu a isoprenu a jejich směsi.
9. Částečně vulkanizovatelná, tepelně zpracovatelná elastomerní kompozice, obsahující homogenní směs:
a) halogenovaného náhodného kopolymerů, majícího číselnou průměrnou molekulovou hmotnost alespoň 10000, obsahujícího alespoň asi 80 % hmotn. polymerovaného i s οιηοηοο 1 ef i nu, obsahujícího od 4 do 7 atomů uhlíku a od asi 0,05 do asi 20 hmotn. % pra-alky1styrenových monomerových jednotek, obsahujících u-?.
• · ·· · · • · 9 · · · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ·· ·· ·* • · · · • · · • · · ··· · · • · · • · · · směs v nich náhodně distribuovaných následujících struktur
Η H ! I
- c -ch2 -
R'
R’ kde R a R’ jsou nezávisle vodík, Ci až C/t alkyl a X je brom nebo chlor;
b) olefinicky nenasyceného polymeru; a
c) od asi 0,05 do méně než 3 dílů hmotnostních, na 100 dílů hmotnostních obsahu polymeru ve směsi, vu1 kánizačního činidla, obsahujícího uhlovodíkovou rozpustnou sloučeninu vybranou ze skupiny, zahrnující jednu nebo směs sloučenin hliníku, železitých sloučenin, cínu a zinku a karboxylové sloučeniny vybrané ze skupiny, zahrnující kyselinu naftenovou, salicylovou a Cio až C28tnastnou kyselinu, hmotnostní poměr uvedeného náhodného kopolymeru a nenasyceného polymeru přítomných v uvedené směsi je v rozmezí asi 1:99 až 99:1, uvedená kompozice je charakterizována jako obsahující dispergovanou polymerovou fázi (a) nebo (b), mající fázovou .1 9
-t z • · · · ·· · · · · · • ·· · · · · · · · · · • · · · ·· · ···· • · · · * · · · · · · · · · 9 ·· · · · · ··· ·· ·· ·· ··· ·· ·· velikost menší než 5 mikrometrů.
10. Kompozice podle nároku 9, obsahující alespoň asi 10 % hmotnostních uvedeného nenasyceného polymeru, který je vyhrán ze skupiny, zahrnující polybutadien, kopolymery butadienu se styrenem nebo akryloni tri 1em, po 1ychloropren, syntetický polyisopren, přírodní kaučuk, elastomerní terpolymery ethylenu, propylenu a nekonjugovaného dienu, elastomerní kopolymery isobutylenu a isoprenu a jejich směsí.
11. Způsob přípravy vulkani z ováte1 né elastomerní kompozice, mající složení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, zahrnující
a) smísení olefinicky nenasyceného polymeru a vulkanizačni ho činidla při teplotě v rozmezí od asi 80 °C do asi 170 °C za vzniku homogenní směsi;
b) přidání náhodného kopolymeru ke kompatibi1 izované směsi a pokračování v míšení při teplotě v rozmezí od asi 100 °C do asi 150 °C až do získání částečně vulkanizované, kompatibi1 izované směsi;
c) podrobení uvedené částečně vulkanizované směsi vulkaní začnim podmínkám.
CZ19973488A 1996-05-02 1996-05-02 Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery CZ348897A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19973488A CZ348897A3 (cs) 1996-05-02 1996-05-02 Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19973488A CZ348897A3 (cs) 1996-05-02 1996-05-02 Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ348897A3 true CZ348897A3 (cs) 2000-02-16

Family

ID=5466826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19973488A CZ348897A3 (cs) 1996-05-02 1996-05-02 Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ348897A3 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5621044A (en) Intervulcanized elastomer blends
JP4972246B2 (ja) 熱可塑性加硫ゴム及びその製造方法
JP3341283B2 (ja) ハロゲン化イソオレフィン/パラアルキルスチレン・エラストマーと不飽和エラストマーを含むブレンドのポリマー間硬化
KR100345915B1 (ko) 경화된폴리올레핀탄소성중합체조성물과이의제조공정
CN1059536A (zh) 含聚丁烯-1的动态的部分交联热塑性弹性体
KR20010032217A (ko) 에틸렌의 열가소성 랜덤 공중합체를 사용한 열가소성가황물의 개질
US11993703B2 (en) Ageing-resistant rubber composition and processing method therefor and use thereof
US5397837A (en) Compatibilized blends containing halogenated copolymers of isobutylene and para-methyl styrene and carboxy modified elastomers
CN1365372A (zh) 橡胶组合物
US5512638A (en) Curing systems for compositions containing halogenated copolymers of isobutylene and para-methylstrene
CN1124970A (zh) 含有异烯烃和烷基苯乙烯的接枝聚合物的相容化弹性体共混物
US9371443B2 (en) Process for continuous production of halogen-free thermoplastic elastomer compositions
WO1995002011A1 (en) Compatibilization of polar and nonpolar elastomer blends using functionalized ethylene/propylene copolymers or ethylene/propylene/diene terpolymers
CZ348897A3 (cs) Interpolymerové vytvrzování směsí, obsahujících halogenované isoolefin/para- alkylstyrenové elastomery a nenasycené elastomery
US8349949B2 (en) Modifiers for thermoplastic alloys and alloys produced using such modifiers
HUP9904170A2 (hu) Akril- vagy metakrilsav-fémsók,mint keményítőszerek halogénezett izomonoolefin/para-alkilsztirol kopolimert tartalmazó kompzíciókhoz
TW201329152A (zh) 無鹵熱塑性彈性體之連續製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic