JP2021528508A - リン酸強化された耐熱性エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー組成物 - Google Patents

リン酸強化された耐熱性エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー組成物 Download PDF

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Abstract

本出願は、以下の構成成分:A)少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー;B)過酸化物;C)1つ以上のカーボンブラック試料、MgO、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤、および任意に、シリカ、ZnO、CaCO、Al(OH)、Mg(OH)、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤;D)組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%の計算されたP含有量であって、計算されたP含有量が、以下の構造1:O=P(OR1)(OR2)(OR3)(構造1)から選択される1つ以上のリン酸塩化合物中に存在するリン元素の計算された含有量であり、式中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される、P含有量、を含む組成物に関する。
【選択図】図1

Description

自動車ボンネット内(Automotive Under−The−Hood)(UTH)は、EPDM材料の主要な用途のうちの1つである。よりコンパクトなエンジンコンパートメント設計により、材料がより高い温度に晒されるため、UTHアプリケーションの材料の耐熱性および寿命に対する要件はより厳しくなっている。Chrysler、Volkswagen、GM、およびFordなどの製造業者の自動車用ホースの要件によると、破断点伸び(EB)、引張強度(TS)、EB保持、TS保持、および硬度を含む長期熱風老化性能が、最終的なホースの品質に重要である。したがって、良好な機械的特性および良好な耐熱性を備えた架橋EPDM組成物が必要とされる。
架橋EPDM組成物は、以下の参考文献に記載されている:US3974132、JP48016047B1(要約)、CN105837930A(要約)、CN104292662A(要約)、CN104194137A(要約)、国際出願第PCT/US18/018903号(2018年2月21日出願)および第PCT/US18/018911号(2018年2月21日出願)、米国出願第15/901150号(2018年2月21日出願)および第15/901178号(2018年2月21日出願)。
しかしながら、上で論じられるように、機械的特性および耐熱性が改善された新しいエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー(例えば、EPDM)組成物に対する必要性が存在する。この必要性は、以下の発明によって満たされている。
1.以下の構成成分を含む組成物:
A)少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー;
B)過酸化物;
C)1つ以上のカーボンブラック試料、MgO、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤、および任意に、シリカ、ZnO、CaCO、Al(OH)、Mg(OH)、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤;
D)組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%の計算されたP含有量であって、計算されたP含有量が、以下の構造1から選択される1つ以上のリン酸塩化合物中に存在するリン元素の計算された含有量であり、
O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
式中、R1、R2、およびR3がそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)Pを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される、P含有量。
図1は、TIPP、TCPP、およびTEHPの31PNMRスペクトルのオーバーレイである。
老化時の優れた硬化特性、良好な機械的特性、および良好な耐熱性を有する新しいエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー組成物が発見された。トリイソプロピルホスフェート(TiPP、構造(i))およびトリス(1−クロロプロパン−2−イル)ホスフェート(TCPP、構造(ii))などのある特定のホスフェートのレベルが低いと、架橋特性が向上し、かなりの量(すなわち、40重量%以上)のエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー、過酸化物、および少なくとも1つの充填剤を含む組成物から形成された架橋組成物の良好な機械的特性および耐熱性を提供する。そのような組成物は、有意な架橋密度(すなわち、50重量%以上)、高い破断点引張強度(すなわち、≧10MPa)、および高い破断点伸び(すなわち、≧300%)を提供する。180℃で熱風老化した後でも、これらの新しい組成物は優れた機械的特性を維持する。
上で議論されるように、以下の構成成分を含む組成物が提供される:
A)少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー;
B)過酸化物;
C)1つ以上のカーボンブラック試料、MgO、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤、および任意に、シリカ、ZnO、CaCO、Al(OH)、Mg(OH)、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤;
D)組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%の計算されたP含有量であって、計算されたP含有量が、以下の構造1から選択される1つ以上のリン酸塩化合物中に存在するリン元素の計算された含有量であり、
O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
式中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)Pを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される、P含有量。
各構造1について、計算されたP含有量(重量%)=[(PのMW)/(MWリン酸
化合物)]x[(リン酸化合物の重量)/(組成物の重量)]x100%である。
組成物は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
組成物構成成分は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dの計算されたP含有量は、組成物の重量に基づいて、≧0.010重量%、または≧0.015重量%、または≧0.020重量%、または≧0.025重量%、または≧0.030重量%である。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dの計算されたP含有量は、組成物の重量に基づいて、≧0.300重量%、または≧0.280重量%、または≦0.260重量%、または≦0.240重量%、または≧0.220重量%である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dの計算されたP含有量は、組成物の重量に基づいて、≧0.035重量%、または≧0.040重量%、または≧0.045重量%、または≧0.050重量%、または≧0.055重量%である。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dの計算されたP含有量は、組成物の重量に基づいて、≦0.200重量%、または≦0.190重量%、または≦0.180重量%、または≦0.170重量%、または≧0.160重量%、または≦0.150重量である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、0.015〜0.280重量%、または0.020〜0.260重量%、または0.025〜0.240重量%、または0.030〜0.220重量%、または0.035〜0.200重量%の計算されたリン含有量を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、0.040〜0.210重量%、または0.045〜0.205重量%、または0.050〜0.200重量%、または0.055〜0.195重量%、または0.060〜0.190重量%の計算されたリン含有量を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1の1つ以上のリン酸化合物は、組成物の重量に基づいて、≧0.50重量%、または≧0.55重量%、または≧0.60重量%、または≧0.65重量%、または≧0.70重量%、または≧0.75重量%の量で存在する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1の1つ以上のリン酸化合物は、組成物の重量に基づいて、≦2.20重量%、または≦2.10重量%、または≦2.00重量%、または≦1.90量、または≦1.80重量%、または≦1.70重量%の量で存在する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、二重結合[例えば、C=C、C=O]を含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1は、以下の構造i〜xivから選択される。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンターポリマー(例えば、EPDM)またはエチレン/アルファ−オレフィンコポリマーから選択される。好適なα−オレフィンには、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィン、ならびにさらに1−オクテン、1−ヘキセン、1−ブテン、およびプロピレンが含まれる。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、エチレン/α−オレフィン/ジエンターポリマー(例えば、EPDM)である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aは、
エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーよりも少ない量で存在し、かつ密度および/またはムーニー粘度(ML 1+4、125C)がエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーとは異なる第2のエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーを含む。さらなる実施形態では、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーと第2のエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーとの重量比は、1.10〜3.00、または1.20〜2.80、または1.40〜2.60、または1.60〜2.40である。好適なα−オレフィンには、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィン、ならびにさらに1−オクテン、1−ヘキセン、1−ブテン、およびプロピレンが含まれる。さらなる実施形態では、各ポリマーは、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー(例えば、EPDM)またエチレン/α−オレフィンコポリマー、およびさらにエチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーである。好適なα−オレフィンには、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィン、ならびにさらに1−オクテン、1−ヘキセン、1−ブテン、およびプロピレンが含まれる。さらなる実施形態では、各ポリマーは、EPDMである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aは、組成物の重量に基づいて、≧35重量%、または≧36重量%、または≧37重量%、または≧38重量%、または≧39重量%、または≧40重量%、または≧41重量%、または≧42重量%の量で存在する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aは、組成物の重量の重量に基づいて、≦80重量%、≦78重量%、または≦76重量%、または≦74重量%、または≦72重量%の量で存在する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Bは、組成物の重量に基づいて、≧3.0重量%、または≧3.2重量%、または≧3.4重量%、または≧3.6重量%、または≧3.8重量%、≧4.0重量%の量で存在する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Bは、組成物の重量に基づいて、≦10重量%、または≦9.0重量%、または≦8.5重量%、または≦8.0重量%、または≦7.8重量%、≦7.6重量%、または≦7.4重量%、または≦7.2重量%の量で存在する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Bは、
以下から選択される:芳香族ダクチル過酸化物、脂肪族ダクチル過酸化物、二塩基酸過酸化物、ケテン過酸化物、アルキルペルオキシエステル、アルキルヒドロペルオキシド[例えば、ジアセチルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス−2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキソード、tert−ブチル−ペルベンゾエート、tert−ブチルクミルペルオキシド、2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキシン−3、4,4,4’,4’−テトラ−(t−ブチルペルオキシ)−2,2−ジシクロヘキシルプロパン、1,4−ビス−(t−ブチルペルオキシイソプロピル)−ベンゼン、1,1−ビス−(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、ラウロイル過酸化物、コハク酸過酸化物、シクロヘキサノン過酸化物、過酢酸t−ブチル、ブチルヒドロペルオキシド]、またはそれらの組み合わせ。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Bは、
以下から選択される:ジアセチルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ビス−2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキソード、tert−ブチル−ペルベンゾエート、tert−ブチルクミル−ペルオキシド、2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン、2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチル−ヘキシン−3、4,4,4’,4’−テトラ−(t−ブチルペルオキシ)−2,2−ジシクロヘキシルプロパン、1,4−ビス−(t−ブチルペルオキシイソプロピル)−ベンゼン、1,1−ビス−(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチル−シクロヘキサン、ラウロイル過酸化物、コハク酸過酸化物、シクロヘキサノン過酸化物、過酢酸t−ブチル、ブチルヒドロペルオキシド、1,3(4)−ビス(tert−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ビスペルオキシド、2,5−ジメチル2,5−ジ(tert−ブチルペルオキシ)ヘキサン、またはそれらの組み合わせ。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Cは、組成物の重量に基づいて、≧5.0重量%、または≧5.5重量%、または≧6.0重量%、または≧6.5重量%、または≧7.0重量%の量で存在する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dは、組成物の重量の重量に基づいて、≦42重量%、または≦40重量%、または≦38重量%、または≦36重量%、または≦34重量%の量で存在する。さらなる実施形態では、構成成分Cは、カーボンブラックおよびMgOの両方を含む。さらなる実施形態では、カーボンブラックとMgOのとの重量比は、2.0〜10、または3.0〜9.0、または4.0〜8.0、または5.0〜7.0である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Cは、組成物の重量に基づいて、≧7.0重量%、または≧8.0重量%、または≧9.0重量%、または≧10重量%、または≧12重量%、または≧14重量%、または≧16重量%、または≧18重量%、または≧20重量%、または≧22重量%、または≧24重量%、または≧26重量%の量で存在する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Dは、組成物の重量の重量に基づいて、≦42重量%、または≦40重量%、または≦38重量%、または≦36重量%、または≦34重量%の量で存在する。さらなる実施形態では、構成成分Cは、カーボンブラックおよびMgOの両方を含む。さらなる実施形態では、カーボンブラックとMgOのとの重量比は、2.0〜10、または3.0〜9.0、または4.0〜8.0、または5.0〜7.0である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Cは、カーボンブラックおよびMgOの両方を含む。さらなる実施形態では、カーボンブラックとMgOのとの重量比は、2.0〜10、または3.0〜9.0、または4.0〜8.0、または5.0〜7.0である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Cは、MgOを含む。さらなる実施形態では、MgOと構成成分Bとの重量比は、0.80〜1.20、または0.85〜1.15、または0.90〜1.10、または0.95〜1.05である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Cは、以下のみを含む:1つ以上のカーボンブラック試料、MgO、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aと構成成分Cとの重量比は、1.20〜5.0、または1.30〜4.00、または1.40〜3.50、または1.50〜3.00、または1.60〜2.50、または1.65〜2.00である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、油をさらに含む。さらなる実施形態では、油は、組成物の重量に基づいて、≧6.0重量%、または≧7.0重量%、または≧8.0重量%、または≧9.0重量%、または≧10重量%、または≧11重量%の量で存在する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、油は、組成物の重量の重量に基づいて、≦20重量%、または≦19重量%、または≦18重量%、または≦17重量%、または≦16重量%の量で存在する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、油は、非芳香族油、パラフィン油、ナフテン油、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。好適な油としては、SUNPAR 2280、PARALUX 6001、HYDROBRITE 550、およびCALSOL 5550が挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%の酸および/またはエステル含有ポリマーを含む。さらなる実施形態では、組成物は、酸および/またはエステル含有ポリマーを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%のEVAを含む。さらなる実施形態では、組成物は、EVAを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%のポリプロピレン系コポリマー(唯一の2つのモノマーの種類として、主要量の重合プロピレンおよびコモノマーを含む)を含む。さらなる実施形態では、組成物は、そのようなプロピレン系コポリマーを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%のポリプロピレン−ホモポリマーを含む。さらなる実施形態では、組成物は、ポリプロピレンホモポリマーを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、
組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%の、重合形態でスチレンを含むポリマーを含む。さらなる実施形態では、組成物は、重合形態でスチレンを含有するポリマーを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%のフッ素含有ポリマーを含む。さらなる実施形態では、組成物は、フッ素含有ポリマーを含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、組成物は、組成物の重量に基づいて、<0.10重量%、または<0.05重量%、または<0.01重量%のポリウレタンを含む。さらなる実施形態では、組成物は、ポリウレタンを含まない。
本明細書に記載される2つ以上の実施形態のうちの1つまたはそれらの組み合わせの組成物から形成された架橋組成物も提供される。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、架橋組成物は、本明細書に記載されるように、架橋組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%、または0.015〜0.280重量%、または0.020〜0.260重量%、または0.025〜0.240重量%、または0.30〜0.220重量%、または0.035〜0.200重量%の測定されたP含有量を有し、測定されたP含有量は、31P NMRによって決定された、構造1から選択された1つ以上のリン酸化合物中に存在するリン元素の測定された含有量である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、架橋組成物は、本明細書に記載されるように、架橋組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%、または0.020〜0.250重量%、または0.030〜0.200重量%、または0.040〜0.150重量%、または0.050〜0.100重量%の測定されたP含有量を有し、測定されたP含有量は、31P NMRによって決定された、構造1から選択された1つ以上のリン酸化合物中に存在するリン元素の測定された含有量である。
「架橋」という用語は、組成物の少なくとも50重量%、さらに少なくとも60重量%、さらに少なくとも70重量%、さらに少なくとも80重量%が、110℃(キシレンの沸点、還流)の温度で、12時間キシレン中で還流した後、不溶性のままであることを指す。ASTMD2765−01を参照されたい。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、架橋組成物は、8.0〜16MPa、または10〜14MPaの破断時引張強度(老化なし)を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、架橋組成物は、250〜600%、または300〜550%の破断点伸び(老化なし)を有する。
架橋組成物は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
本明細書に記載される1つ以上の実施形態のうちの1つまたはそれらの組み合わせの組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む物品も提供される。
本明細書に記載される1つ以上の実施形態のうちの1つまたはそれらの組み合わせの架橋組成物から形成された少なくとも1つの構成成分を含む物品も提供される。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、物品は、射出成形部品、ガスケット、自動車部品、建築および建設材料、靴の構成要素、ならびにチューブおよびホースからなる群から選択される。一実施形態では、物品は、自動車部品である。
物品は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
以下の構造1から選択される少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーおよび1つ以上のリン酸塩化合物を含む組成物のリン含有量を測定するプロセスも提供され、
O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
(式中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)Pを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される)
プロセスは、以下の工程:
A)TCE−d中のリン酸トリフェニル(TPP)溶液を調製することと;
B)膨潤した試料を得るために、過酸化物が分解しないように十分に低い温度で、ストック溶液とともにポリマー試験片を膨張させることと;
C)NMR分光計、さらに400メガヘルツNMR分光計を使用して膨潤した試料または溶液を分析し、31PNMRスペクトルを得ることと;
D)−16.50ppm〜−19.50のTPPの化学シフト、および−17.91ppmでの最大ピークに関して、10.00ppm〜−12.00ppmの化学シフト範囲で31P信号[ピーク面積]を測定すること;
E)TPPピーク面積を−16.50ppm〜−19.50ppmに積分し、この面積を11000に設定することと;
F)10.00ppm〜−12.00ppm、さらに7.00ppm〜−12.00ppm、さらに4.00ppm〜−10.00ppmの範囲に現れる31P信号を統合することと;
G)式Aを使用してリンを計算することと、を含み、
リン含有量=YxZ(式A)、式中、
Figure 2021528508
TPPストック溶液の重量分率(TPPストック溶液の重量分率)が、TPP(g)の重量をTCE−d(g)およびTPP(g)の合計重量で割った比率である。
以下の構造1から選択される少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーおよび1つ以上のリン酸塩化合物を含む組成物から形成された架橋組成物のリン含有量を測定するプロセスも提供され、
O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
(式中、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)Pを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される)
プロセスは、以下の工程:
A)TCE−d中のリン酸トリフェニル(TPP)溶液を調製することと;
B)膨潤した試料を得るために、過酸化物が分解しないように十分に低い温度で、ストック溶液とともにポリマー試験片を膨張させることと;
C)NMR分光計、さらに400メガヘルツ分光計を使用して膨潤した試料または溶液を分析し、31PNMRスペクトルを得ることと;
D)−16.50ppm〜−19.50のTPPの化学シフト、および−17.91ppmでの最大ピークに関して、10.00ppm〜−12.00ppmの化学シフト範囲で31P信号[ピーク面積]を測定すること;
E)TPPピーク面積を−16.50ppm〜−19.50ppmに積分し、この面積を11000に設定することと;
F)10.00ppm〜−12.00ppm、さらに7.00ppm〜−12.00ppm、さらに4.00ppm〜−10.00ppmの範囲に現れる31P信号を統合することと;
G)式Aを使用してリンを計算することと、を含み、
リン含有量=YxZ(式A)、式中、
Figure 2021528508
TPPストック溶液の重量分率(TPPストック溶液の重量分率)が、TPP(g)の重量をTCE−d(g)およびTPP(g)の合計重量で割った比率である。
以下の実施形態は、P含有量を測定するための上記の両方のプロセスに適用される。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、工程Bについて、ポリマーは、60℃〜90℃、または62℃〜88℃、または65℃〜85℃、または67℃〜82℃、70℃〜80℃、72℃〜78℃、74℃〜76℃の温度で膨潤する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1、R1、R2、およびR3はそれぞれ独立して、二重結合[例えば、C=C、C=O]を含まない。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構造1は、以下の構造i〜xivから選択される。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマー(例えば、EPDM)またはエチレン/アルファ−オレフィンコポリマーから選択される。好適なα−オレフィンには、C3−C20α−オレフィン、さらにC3−C10α−オレフィン、ならびにさらに1−オクテン、1−ヘキセン、1−ブテン、およびプロピレンが含まれる。さらなる実施形態では、構成成分Aのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー(例えば、EPDM)である。
構成成分A
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分Aのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーである。
アルファ−オレフィンは、脂肪族または芳香族化合物のいずれかであり得る。一実施形態では、アルファ−オレフィンは、好ましくはC−C20アルファ−オレフィン、またはC−C16アルファ−オレフィン、またはC−C10アルファ−オレフィンである。例示的なC−C10アルファ−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンである。一実施形態では、アルファ−オレフィンは、プロピレンである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≧70,000、または≧80,000、または≧90,000、または≧100,000、≧120,000、または≧150,000、または≧160,000、または≧170,000、または≧180,000、または≧190,000、または≧200,000、または≧210,000、または≧220,000、または≧230,000g/molの重量平均分子量(M)を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≦600,000、または≦500,000、または≦400,000、または≦350,000、または≦300,000g/molの重量平均分子量(M)を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、構成成分のエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≧2.10、または≧2.50、または≧3.50、または≧4.00、または≧4.20、または≧4.40、または≧4.50の分子量分布(Mw(変換)/Mn(変換))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≦6.50、または≦6.20、≦6.10、または≦6.00の分子量分布(Mw(変換)/Mn(変換))を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≧10、または≧15、または≧20、または≧25、または≧30、または≧35のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≦100、または≦95、または≦85、または≦80のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。ムーニー粘度は、特に明記しない限り、充填剤を含まず、かつ油を含まないインターポリマーの粘度である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、<0.890、または<0.885、または<0.880、または<0.875g/ccの密度を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーは、≧0.850g/cc、または≧0.855g/cc、または≧0.860g/cc(1cc=1cm)の密度を有する。
エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー(構成成分A)は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー(構成成分A)は、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマー(EAODM)、およびさらにEPDMである。
アルファ−オレフィンは、脂肪族または芳香族化合物のいずれかであり得る。一実施形態では、アルファ−オレフィンは、好ましくはC−C20脂肪族化合物、またはC−C16脂肪族化合物、またはC−C10脂肪族化合物である。例示的なC−C10脂肪族アルファ−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンである。一実施形態では、α−オレフィンは、プロピレンである。
例示的なジエンには、1,4−ヘキサジエンおよび1,5−ヘプタジエンなどの直鎖非環式ジエン;5−メチル−1,4−ヘキサジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン、3,7−ジメチル−1,7−オクタジエン、5,7−ジメチル−1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、およびジヒドロミルセンの混合異性体などの分岐鎖非環式ジエン;1,4−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン、および1,5−シクロドデカジエンなどの単環脂環式ジエン;テトラヒドロインデン、メチルテトラヒドロインデンなどの多環脂環式縮合および架橋環ジエン;5−メチレン−2−ノルボルネン(MNB)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−プロペニル−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、5−(4−シクロペンテニル)−2−ノルボルネン、および5−シクロヘキシリデン−2−ノルボルネンなどのアルケニル、アルキリデン、シクロアルケニル、およびシクロアルキリデンノルボルネンが含まれる。一実施形態では、ジエンは、ENB、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、ならびに好ましくは、ENB、ジシクロペンタジエン、および1,4−ヘキサジエンから選択される。一実施形態では、ジエンは、ENBおよびジシクロペンタジエンから選択される。一実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、EAODMは、
EAODMの総重量に基づいて、50重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%、または75重量%〜80重量%、または85重量%、または90重量%、または95重量%のエチレンを含む。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、≧10、または≧15、または≧20、または≧25、または≧30、または≧35のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、≦100、または≦95、または≦90、または≦85、または≦80のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。ムーニー粘度は、特に明記しない限り、充填剤を含まず、かつ油を含まないコポリマーの粘度である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、<0.890、または<0.885、または<0.880、または<0.875g/ccの密度を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、≧0.850g/cc、または≧0.855g/cc、または≧0.860g/cc(1cc=1cm)の密度を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、13C NMR(プロピレンの立体規則性マーカー)によって決定されるように、>3.0、または>5.0、または>7.0、または>10、または>12、または>14、または>16、または>18、または>20の「ピーク面積%(21.2〜22.0ppm)」を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、本明細書に記載されるように、<40%、または<35%、または<30%の「ピーク面積%(21.2〜22.0ppm)」を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーの総重量に基づいて、0.5重量%、または1.0重量%、または1.5重量%、または2.0重量%、または2.5重量%、または3.0重量%、または3.5重量%、または4.0重量%、または4.5重量%、または5.0重量%〜5.5重量%、または6.0重量%、または6.5重量%、または7.0重量%、または7.5重量%、または8.0重量%のジエンを含む。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、≧1.2、または≧1.5、または≧1.7、または≧1.8、または≧2.0、または≧2.2〜≦2.5、または≦3.0、または≦3.5〜≦4.0、または≦4.5、または≦5.0の分子量分布(MWD、またはMw/Mn)を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、80,000g/mol、または100,000g/mol〜200,000g/mol、または300,000g/mol、または400,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する。さらなる実施形態では、エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーは、EPDMである。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
一実施形態では、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンインターポリマーは、エチレン/プロピレン/ジエンインターポリマー(EPDM)である。さらなる実施形態では、ジエンは、ENBである。
エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー、さらにEPDMは、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー(構成成分A)は、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーである。
エチレン/α−オレフィンコポリマーは、重合形態で、エチレンおよびα−オレフィンを含む。α−オレフィンは、脂肪族化合物または芳香族化合物のいずれかであり得る。一実施形態では、α−オレフィンは、C−C20α−オレフィン、好ましくはC−C16α−オレフィン、より好ましくはC−C10α−オレフィンである。好ましいC−C10アルファ−オレフィンは、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンからなる群から選択され、より好ましくは1−オクテンである。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≧50,000、または≧60,000、または≧70,000、または≧80,000、または≧90,000、または≧100,000g/molの重量平均分子量(Mw(変換))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≦300,000、または≦250,000、または≦200,000、または≦150,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≧0.2、または≧0.5、または≧1.0、または≧5.0、または≧10、または≧15、または≧20、または≧25g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≦200、または≦150、または≦100、または≦50g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≧1.8、または≧2.0、または≧2.2、または≧2.4、または≧2.6、または≧2.8、または≧3.0.の分子量分布(Mw(変換)/Mn(変換))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≦5.0、または≦4.5、≦4.0、または≦3.5の分子量分布(Mw(変換)/Mn(変換))を有する。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≧10、または≧15、または≧20、または≧25、または≧30のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≦80、または≦70、または≦60、または≦55、または≦50のムーニー粘度(125℃でML(1+4))を有する。ムーニー粘度は、特に明記しない限り、充填剤を含まず、かつ油を含まないコポリマーの粘度である。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、<0.890、または<0.880、または<0.875、または<0.870g/ccの密度を有する。一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、≧0.850g/cc、または≧0.855g/cc、または≧0.860(1cc=1cm)の密度を有する。
エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーは、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含んでもよい。
添加剤
組成物は、とりわけ、油、架橋(または加硫)剤、充填剤、酸化防止剤、難燃剤、発泡剤、着色剤または色素、および熱可塑性ポリマーなどの1つ以上の添加剤を含んでもよい。
さらなる添加剤としては、充填剤、難燃剤、着色剤または色素、熱可塑性ポリマー、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。このような添加剤は、それらの所望の効果を達成するために所望の量で用いることができる。
一実施形態、または本明細書に記載される実施形態の組み合わせでは、本発明の組成物は、少なくとも1つの酸化防止剤をさらに含む。例示的な酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ビスフェノール、およびチオビスフェノール、ならびに置換されたヒドロキノンが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、組成物は、任意に1つ以上の添加剤を含む。添加剤の非限定的な例としては、油および/または安定剤が挙げられる。
定義
相反する記載、文脈から暗示的、または当該技術分野において慣習的でない限り、全ての部およびパーセントは重量に基づくものであり、全ての試験方法は本開示の出願日現在のものである。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、組成物を含む材料、ならびに組成物の材料から形成された反応生成物および分解生成物を含む。いかなる反応生成物または分解生成物も、典型的には、微量または残留量で存在する。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、同じまたは異なる種類に限らず、モノマーを重合することによって調製された化合物を指す。したがって、ポリマーという一般的な用語は、ホモポリマーという用語(微量の不純物がポリマー構造に組み込まれ得ることを理解の上で、1種類のモノマーのみから調製されるポリマーを指すのに用いられる)および以下で定義されるインターポリマーという用語を含む。触媒残留物などの微量の不純物は、ポリマー中におよび/またはポリマー内に組み込むことができる。
本明細書で使用される場合、「インターポリマー」という用語は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。したがって、インターポリマーという用語は、コポリマーという用語(2つの異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる)および2つを超える異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを含む。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α−オレフィン/インターポリマー」という用語は、重合形態で、エチレン、およびα−オレフィンを含むポリマーを指す。一実施形態では、「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」は、過半重量パーセントのエチレン(インターポリマーの重量に基づいて)を含む。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー」という用語は、重合形態で、エチレン、α−オレフィン、およびジエンを含むポリマーを指す。一実施形態では、「エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー」は、過半重量パーセントのエチレン(インターポリマーの重量に基づいて)を含む。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー」という用語は、唯一のモノマーの種類として、重合形態で、エチレン、α−オレフィン、およびジエンを含むポリマーを指す。一実施形態では、「エチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー」は、過半重量パーセントのエチレン(インターポリマーの重量に基づいて)を含む。
本明細書で使用される場合、「エチレン/α−オレフィンコポリマー」という用語は、唯一の2つのモノマーの種類として、重合形態で、50重量%または過半量のエチレンモノマー(コポリマーの重量に基づいて)およびα−オレフィンを含むコポリマーを指す。一実施形態では、エチレン/α−オレフィンコポリマーは、唯一のモノマーの種類として、過半量のエチレンモノマー(エチレン系コポリマーの重量に基づいて)およびα−オレフィンを含む。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」という用語、およびそれらの派生語は、任意の追加の構成要素、工程、または手順の存在を、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、除外することを意図するものではない。いかなる疑念も避けるために、「含む(comprising)」という用語の使用を通じて請求項に記載される全ての組成物は、反対の記述がない限り、重合されているかどうかに関わらず、任意の追加の添加剤、助剤、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、操作性に必須ではないものを除き、任意の以降の記述の範囲から任意の他の構成成分、工程、または手順を除外する。「からなる」という用語は、具体的に描写または列挙されていない任意の構成成分、工程、または手順を除外する。
試験方法
メルトインデックス
エチレン系ポリマー(ポリマーの重量に基づいて、過半重量%の重合エチレン)のメルトインデックス(I、またはMI)を、ASTM D−1238に従って、190℃の温度および2.16Kgの荷重で測定する。プロピレン系ポリマー(ポリマーの重量に基づいて、過半重量%の重合プロピレン)のメルト流量(MFR)を、ASTM D−1238に従って、230℃の温度および2.16Kgの荷重で測定する。
EPDM組成分析のためのFTIR法
エチレン、プロピレン、および5−エチリデン−2−ノルボルネンを含むターポリマーを、それらのそれぞれのエチレン含有量についてはASTM D3900、およびそれらのエチリデン−ノルボルネンまたはジシクロペンタジエン含有量についてはASTM D6047を使用して分析した。
密度
密度は、ASTM D792、方法Bに従って測定される。結果は、1立方センチメートル当たりのグラム(g)(g/ccまたはg/cm)で記録される。
ムーニー粘度
ムーニー粘度(125℃でML1+4)を、1分間の予熱時間および4分間のローター動作時間で、ASTM 1646に従って測定した。機器は、Alpha Technologies Mooney Viscometer 2000である。
配合された各組成物の粘度は、未硬化のブランケットを使用して測定され(実験部分を参照されたい)、よって未硬化の組成物の粘度を検査することができる。試料を、試験前に室温で24時間調整した。
GPC(従来型)
分子量は、システム温度140℃で動作する3個の10ミクロン混合多孔度カラム(Polymer Laboratories 103、104、105、および106)を備えたWaters 150℃またはPolymerChar高温クロマトグラフィーユニットでのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して決定される。溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼンであり、それから試料の2mg/mL溶液が注入のために調製される。流量は、1.0mL/分であり、注入サイズは、100マイクロリットルである。1,2,4−トリクロロベンゼンには、200百万分率のブチル化ヒドロキシトルエン酸化防止剤が含まれていた。
分子量の決定は、狭い分子量分布のポリスチレン標準(Polymer Laboratoriesから)をそれらの溶出体積と組み合わせて使用することにより推測される。キャリブレーションは、溶出体積に沿って3次適合を用いて21の狭いポリスチレン(PS)標準を使用して行われる。同等のポリエチレン分子量は、ポリエチレンおよびポリスチレンに適切なMark−Houwink係数を使用することによって(T.Williams&I.M.Ward,The Construction of a Polyethylene Calibration Curve for Gel Permeation Chromatography Using Polystyrene Fractions,6 J.Polymer Sci.Pt.B:Polymer Letter 621,621−624(1968)により説明される)、以下の式を導いて決定される。
ポリエチレン=a×(Mポリスチレン
この方程式では、a=0.4316およびb=1.0である。
ポリマーの数平均分子量であるMは、分子量に対する各分子量範囲内の分子数のプロットの相加平均として表される。実際には、これは全ての分子の総分子量を分子数で割ったものであり、以下の式に従って通常の方法で計算される。
Figure 2021528508
=分子量Mを有する分子数
=分子量Mを有する材料の重量分率
およびΣn=分子の総数
重量平均分子量であるMは、以下の式:M=ΣwxMに従って通常の方法で計算され、式中、wおよびMは、それぞれ、GPCカラムから溶出するi番目の画分の重量分率および分子量である。
これら2つの平均の比である分子量分布(MWDまたはM/M)は、分子量分布の幅を定義する。
EPDM組成物の分析および立体規則性(%mm)のための13C NMR方法
クロムアセチルアセトネート(緩和剤)中「0.025M」を含む「テトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物」約「2.6g」を、10mmのNMRチューブ内の「試料0.2g」に添加することによって、試料を調製した。NMRチューブのヘッドスペースは、空気を除去するためにNでパージした。チューブおよびその含有物を150℃に加熱することによって、試料を溶解し、均質化した。Bruker Dual DUL高温CryoProbeを備えた、Bruker400MHz分光計を使用してデータを収集した。「データファイルあたり160回のスキャン」、6秒のパルス繰り返し遅延を用いて、120℃の試料温度でデータを取得した。25,000Hzのスペクトル幅および32Kデータポイントのファイルサイズを使用して取得を実施した。実施例の各組成のNMRスペクトル分析は、以下の分析方法を用いて実施した。EPDM中に存在するモノマーの定量はまた、以下の方程式(1〜9)を使用して計算することができる。エチレンのモルの計算は、スペクトル領域を55.0〜5.0ppmから1000の積分単位に正規化する。正規化された積分面積下の寄与は、ENB炭素のうちの7つのみを占める。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
Figure 2021528508
プロピレンの立体規則性%mmの面積13C NMR
立体規則性のレベル%mmを定量化するためのEPDMSの13C NMR分光分析は、上に記載されるとおり、「テトラクロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物」中で行った。本発明のEPDMのNMRスペクトル分析(上記を参照されたい)は、19.3〜22.4ppmの総積分面積の3.5%より大きい21.3〜22.4ppmのピーク面積を示した。比較EPDMの同様のスペクトル分析は、19.5ppm〜22.0ppmの総積分面積の3.5%未満を示した。スペクトルデータは、30ppmでのEEE骨格を基準とした。この領域におけるピーク応答は、典型的には、EPDMに組み込まれたプロピレン立体規則性(%mm)の差異に関連する。同様の分析を、別の種類のエチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマーで行うことができる。
実験
この部分で使用される材料を表1に列挙する。
Figure 2021528508
EPDM51の連続重合
重合反応は、定常状態条件、すなわち溶媒、モノマー、および触媒の一定の反応物濃度および連続的な投入、ならびに未反応モノマー、溶媒、およびポリマーの一定の回収のもと行った。反応器システムを冷却し、加圧して蒸気相の形成を防止した。モノマー:エチレン(CAS74−85−1);プロピレン(CAS115−07−1);5−エチリデン−2−ノルボルネン、ENB(CAS16219−75−3)。
ポリマー組成物は、連続撹拌タンク型反応器、続いてループ型反応器を使用する溶液重合プロセスで生成した。エチレンをISOPAR E(ExxonMobilから入手可能)の溶媒の混合物に導入し、プロピレンを導入し、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)を導入し、それぞれ反応器原料流を形成した。触媒を別々に各反応器に供給し、共触媒1および助触媒2を使用してその場で活性化した。その結果、各反応器の出口は、ポリマー、溶媒、および低下したレベルの初期モノマーの混合物であった。第1の反応器の出口は、第2の反応器に直接供給された(サンプリングされない限り)。ポリマーの分子量は、各反応器の温度、モノマー変換、および/または水素などの連鎖停止剤の添加を調節することによって制御した。
重合後、少量の水を触媒失活剤として反応器出口流に導入し、反応器出口流を、固形分濃度が少なくとも100%増加したフラッシュ容器に導入した。次いで、未反応モノマーの一部分、すなわちENB、エチレン、およびプロピレン、ならびに未使用の希釈剤を回収し、必要に応じて反応器供給量に再循環させた。米国特許第5,977,251号および第6,545,088号ならびにその中の参考文献も参照されたい。モノマー供給速度および重合温度ならびに他の条件を、以下の表2および表3に列挙する。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
A.研究1の配合物(組成物)
配合物(組成物)の調製
全ての配合物(表4を参照されたい)を、2LのBanburyゴム内部ミキサーを用いて、ローター速度35rpmで混合した。原材料を、チャンバー内に約70体積%の充填レベルで充填した。標準の「上下反転」混合手順を使用し、カーボンブラック、シリカ、油、および添加剤パッケージを最初に添加した。EPDMを、ミキサー中で最後に添加した。化合物の温度が65℃に達したときに、過酸化物硬化剤(過酸化物および過酸化物の助剤)をミキサーに添加した。最後に化合物を95℃で滴下した。混合は、ロール温度75℃の2つのロールミルで完了した。さらなる試験に使用するために、化合物ブランケットをシート状にした。各化合物シート(未硬化)は、約3mmの厚さを有した。
Figure 2021528508
B.硬化特性−研究1
移動式ダイレオメーター(MDR)分析
各配合物のMDR硬化特性は、Alpha Technologies MDR 2000を使用して、ASTM D−5289に従って測定される。上記の未硬化シートから4.5gの試料を切り取り、MDRホルダーに入れた。100CPM(1.67Hz)の発振周波数および0.5度(7%歪み)の発振角度で、30分間の期間にわたって180℃でMDR試験を実施した。試験間隔中にMDRによって測定された最小トルク(ML)および最大トルク(MH)を、dNm単位で報告した。MHとMLとの差は、架橋の程度を示しており、差が大きいほど架橋の低度が大きくなる。トルクが平衡に達するのにかかる時間を、分単位で報告する。最小トルクから1(ts1)または2(ts2)ポイントの増加に必要な時間を、分単位で記録する。ts1およびts2の値は、架橋プロセスの開始に必要な時間を示している。時間が短いほど、架橋速度がより速いことを示す。硬化特性を表5に示す。
Figure 2021528508
C.架橋組成物の調製−研究1
架橋試験片の調製
配合物の物理的特性を、圧縮成形機(Carver Model CMV100H−20−BPX)で上記の未硬化シートの試料を硬化させることによって形成された加硫プラークから測定した。各試料を加硫するために、試料を180℃で12分間、3.5MPa(500psi)の最小圧縮圧力に晒した。成形されたプラークを型から取り出し、室温に冷却した。試験の前に、試料を室温で24時間調整した。
引張応力−歪み
破断点引張強度(TB)および破断点伸び(EB)を、ASTM D412に記載される寸法を有する「ダンベル」形状の引張ダイを使用して、ダイカットされた試験片を使用して測定した。3つのダイカットした試験片を、上記のように調製した圧縮成形プラークから切り出した。
熱風老化
熱風老化については、180℃での加速試験を行った。試験片(「ダンベル」形状の試験片)を換気オーブン内で、180℃で120時間老化させた。その後、試験片を取り出し、試験前に約24時間室温で調整した。老化させた試験片の引張特性(破断点引張強度、破断点伸び、および弾性率)を、ASTM D412の方法に従って、室温で測定した。
比較および本発明の組成物から形成された加硫物の物理的特性を、3つの試験試料の平均として報告する。表6を参照されたい。
Figure 2021528508
この研究では、以下の結果が注目される。
(1)任意の添加剤なし(CE−1)で、架橋密度(MH−ML)および破断点初期引張強度が低下する;
(2)TAIC(CE−2)は、架橋密度(MH−ML)および破断点引張強度を向上し得るが、破断点伸びは低下する;
(3)リン酸負荷が0.010重量%未満の場合(CE−3、0.008重量%)、耐熱性の改善は観察されない(CE−3対CE−1およびCE−2);
(4)リン酸(IE−1、IE−2、およびIE−3)は、CE−1と比較して、より良好な架橋密度(MH−ML)を示し、CE−2と比較して、より良好な破断点初期引張強度および破断点伸びを示す;
(5)180℃で120時間の熱風老化後、リン酸含有配合物(IE−1、IE−2、およびIE−3)は、CE−1およびCE−2と比較して、より良好な(より高い)破断点伸びを提供する;
(6)TCPPは、180℃で120時間の熱風老化後のより良好な伸び保持も提供し得る(IE−3対CE−1およびCE−2)。
D.研究2の配合物(組成物)および老化性能
この研究では、比較および本発明の配合物のグループを調べ(表7を参照されたい)、それは、TiPPおよびTCPPを含む組成物が、TAICを含む組成物と比較して、より良好な破断点引張強度、破断点伸びを示し、良好な耐熱性を維持したことを示した。試料の調製および試験方法については、上記を参照されたい。これらの組成物には、カーボンブラックおよびMgOを含む充填剤が含まれる。各重量%は、組成物の重量に基づく。「熱風老化性能」を表8に示す。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
この研究では、以下の結果が注目される。
(1)IE−4およびIE−5は、CE−4と比較して、より良好な破断点初期引張強度および破断点伸びを示す;(2)180℃で120時間の熱風老化後、IE−4およびIE−5は、優れた伸びを示す;(3)TCPPを含む組成物はまた、180℃で120時間の熱風老化後、より良好な伸び保持を提供する(IE−5対CE−4)。
E.研究3の配合物(組成物)および老化性能
この研究は、TiPPまたはTCPPを含む組成物が、TAICを含む組成物と比較して、より良好な破断点引張強度、破断点伸びを示したことを示した。ここでは、MgOを充填剤として使用した。試料の調製および試験方法については、上記を参照されたい。表9および10を参照されたい。IE−6およびIE−7は、より良好な、初期および熱老化された破断点引張強度および破断点伸びを示す。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
F.研究4の配合物(組成物)および老化性能
この研究では、比較および本発明の実施例のグループを調べ、それは、TiPPまたはTCPPを含む組成物が、TAICを含む組成物と比較して、より良好な、初期および老化された破断点引張強度および破断点伸びを示したことを示す。これらの組成物は、充填剤としてカーボンブラックを含む。表9および10を参照されたい。IE−8およびIE−9は、カーボンブラックのみを充填剤として使用した場合、CE−6と比較して、より良好な、初期および熱老化された破断点引張強度および破断点伸びを示した。
Figure 2021528508
Figure 2021528508
G.研究5の配合物(組成物)および老化性能
表13に示される組成物のうちのいくつかは、室温で12時間後に化合物のブルーミングの兆候を示した。しかしながら、そのようなブルーミングは、上記の本発明の組成物では観察されなかった。
Figure 2021528508
H.未硬化試料シートまたは硬化シート中のリン含有量の測定
試料調製
ポリマー試料を、31P NMR分析の前に、直径≦2mm、または最長≦3mmの小片に切断する。低温粉砕は、ポリマー試験片を切断する代替アプローチとして使用され得る。0.5重量%のトリフェニルホスフェート(TPP、Sigma−Aldrich、純度≧99%)のストック溶液を、1,1,2,2−テトラクロロエタン−d(TCE−d)で調製する。TPPを、31Pスペクトルの化学シフトの較正および定量化のための内部標準として使用した。TPPの正確な重量(0.250g)およびTCE−d2の正確な重量を記録した。次に、100gのTPPストック溶液を、10mmのNMRチューブ内の0.400gのポリオレフィン試験片に添加した。全ての材料(TPPのストック溶液およびポリマー試験片)の正確な重量を記録する必要がある。NMRチューブ内のヘッドスペースは、酸素を除去するために5分間Nでパージした。NMRチューブはしっかりと蓋をした。蓋をした試料チューブを、室温で一晩放置して、ポリマー試料を膨潤させた。試料チューブを75℃で40分間膨潤させ、定期的にボルテックスしてパスツールピペットで混合し、試料の均一性および抽出効率を改善した。
31P NMRスペクトルは、Bruker AVANCE 400MHz分光計(75℃)で10mmの広帯域オブザーバー(BBO)プローブを使用して取得した。各取得は、定量的31P NMR分析、512スキャン、108Kデータポイント、90度パルス、および75秒の緩和遅延のZGIGパルスシーケンスを使用して行った。
全てのスペクトルは、−17.91ppmの内部基準(トリフェニルホスフェート)を基準とした。TIPP、TCPP、およびTEHPの31P NMRスペクトルのオーバーレイを図1に示した。全リンの相対モル数を、この図に示される共鳴下面積を積分することによって測定した。−17.91ppmのピーク最大値でのTPPピークの積分を、11000に設定した。対象領域は、10ppm〜−12ppmの範囲の化学シフトで現れる31Pシグナルとして定義され、リン元素は、以下の式Aを使用して計算され、
リン含有量=YxZ(式A)、式中、
Figure 2021528508
TPPストック溶液の重量分率(TPPストック溶液の重量分率)は、TPP(g)の重量をTCE−d(g)およびTPP(g)の合計重量で割った比率である。記載される組成物の結果については、表14を参照されたい。
Figure 2021528508

Claims (10)

  1. 以下の構成成分を含む組成物:
    A)少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー;
    B)過酸化物;
    C)1つ以上のカーボンブラック試料、MgO、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤、および任意に、シリカ、ZnO、CaCO、Al(OH)、Mg(OH)、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも1つの充填剤;
    D)前記組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%の計算されたP含有量であって、前記計算されたP含有量が、以下の構造1から選択される1つ以上のリン酸塩化合物中に存在するリン元素の前記計算された含有量であり、
    O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
    式中、R1、R2、およびR3がそれぞれ独立して、i)非芳香族炭化水素、またはii)Pを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択される、P含有量。
  2. 構造1について、R1、R2、およびR3がそれぞれ独立して、二重結合を含まない、請求項1に記載の組成物。
  3. 構造1が、以下の構造i〜xivから選択される、請求項1または請求項2に記載の組成物。
    Figure 2021528508
    Figure 2021528508
  4. 前記構成成分Aのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーが、エチレン/アルファ−オレフィンコポリマーまたはエチレン/アルファ−オレフィン/ジエンターポリマーから選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
  5. 前記エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーが、エチレン/アルファ−オレフィン/ジエンターポリマーである、請求項4に記載の組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物から形成された架橋組成物。
  7. 前記架橋組成物が、前記架橋組成物の重量に基づいて、0.010重量%〜0.300重量%の測定されたP含有量を有し、前記測定されたP含有量が、31P NMRによって決定された、構造1から選択された1つ以上のリン酸化合物中に存在する前記リン元素の前記測定された含有量である、請求項6に記載の架橋組成物。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物から形成される少なくとも1つの構成成分を含む物品。
  9. 少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーおよび以下の構造1から選択される1つ以上のリン酸塩化合物を含む組成物のリン含有量を測定するプロセスであって、
    O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
    式中、R1、R2、およびR3がそれぞれ独立して、非芳香族炭化水素、またはPを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択され、
    前記プロセスが、以下の工程:
    A)TCE−d中のリン酸トリフェニル(TPP)溶液を調製することと;
    B)膨潤した試料を得るために、過酸化物が分解しないように十分に低い温度で、ストック溶液とともにポリマー試験片を膨張させることと;
    C)NMR分光計を使用して前記膨潤した試料または溶液を分析し、31PNMRスペクトルを得ることと;
    D)−16.50ppm〜19.50のTPPの化学シフト、および−17.91ppmでの最大ピークに関して、10.00ppm〜−12.00ppmの化学シフト範囲で31P信号[ピーク面積]を測定すること;
    E)TPPピーク面積を−16.50ppm〜−19.50ppmに積分し、この面積を11000に設定することと;
    F)10.00ppm〜−12.00ppmの範囲に現れる31Pシグナルを積分することと;
    G)式Aを使用して前記リンを計算することと、を含み、
    リン含有量=YxZ(式A)、式中、
    Figure 2021528508
    TPPストック溶液の重量分率(TPPストック溶液の重量分率)が、TPP(g)の重量をTCE−d(g)およびTPP(g)の合計重量で割った比率である、プロセス。
  10. 少なくとも1つのエチレン/アルファ−オレフィンインターポリマーおよび以下の構造1から選択される1つ以上のリン酸塩化合物を含む組成物から形成された架橋組成物のリン含有量を測定するプロセスであって、
    O=P(OR1)(OR2)(OR3) (構造1)
    式中、R1、R2、およびR3がそれぞれ独立して、非芳香族炭化水素、またはPを除く少なくとも1つのヘテロ原子を含む非芳香族炭化水素から選択され、
    前記プロセスが、以下の工程:
    A)TCE−d中のリン酸トリフェニル(TPP)溶液を調製することと;
    B)膨潤した試料を得るために、過酸化物が分解しないように十分に低い温度で、ストック溶液とともにポリマー試験片を膨張させることと;
    C)NMR分光計を使用して前記膨潤した試料または溶液を分析し、31PNMRスペクトルを得ることと;
    D)−16.50ppm〜−19.50のTPPの化学シフト、および−17.91ppmでの最大ピークに関して、10.00ppm〜−12.00ppmの化学シフト範囲で31P信号[ピーク面積]を測定すること;
    E)TPPピーク面積を−16.50ppm〜−19.50ppmに積分し、この面積を11000に設定することと;
    F)10.00ppm〜−12.00ppmの範囲に現れる31Pシグナルを積分することと;
    G)式Aを使用して前記リンを計算することと、を含み、
    リン含有量=YxZ(式A)、式中、
    Figure 2021528508
    TPPストック溶液の重量分率(TPPストック溶液の重量分率)が、TPP(g)の重量をTCE−d(g)およびTPP(g)の合計重量で割った比率である、プロセス。

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