KR20200120688A - 지속적 고온 내성이 개선된 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체 조성물 - Google Patents
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Abstract
적어도 A) 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로 3.5 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체; B) MgO, ZnO, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 산 수용체(acid acceptor)의 성분을 포함하는 조성물.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 2월 14일자로 출원된 미국 임시 출원 제62/630,452호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 본원에 원용되어 포함된다.
열경화성 고무 물품에 대한 자동차 및 산업 요건은 과거 10년에 걸쳐 급격한 변화를 겼었다. 자동차 언더 더 후드(under the hood) 구획(예를 들어, 언더 더 후드 냉매 호스, 및 와이어 및 케이블 성분)에 대한 소형의 복잡한 설계는 증가된 온도 환경 및 내구성 요건을 발생시켰다. 열경화성 고무의 지속적인 상한 온도 내성을 개선하는 것은 이 보다 엄격한 설계 기준으로 인해 도전적인 과제이다. 산업 분야는 더 높은 사용 온도 및 연장된 사용 수명 기간을 수반하며 유사한 경향을 따랐다. 결과적으로, 많은 자동차 및 산업 분야는 이제 고온 성능 및 장기간 내열성 및 내후성을 갖는 고무 제제가 필요하다.
EPDM계 제제는 국제공개 WO2000/043445호, 국제공개 WO2008/091847호; 유럽 특허 EP101175B1호; 유럽 특허출원공개 EP1433812A1호; 유럽 특허출원공개 EP1676879A2호; 유럽 특허 EP2308725호; 미국 특허 US3817952호; 캐나다 특허 CA1334694C호; 문헌[D.P. Sinha et al, "Cure, antidegradant use better hose, belt compounds", Rubber News (June, 2001)]; 문헌[K. Dominic et al, "Overview of Automotive Wire and Cable and Recent Advances," ACS Rubber Division Spring Technical Meeting, 1998, Paper No. 32]; 문헌["Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance" by John Dick, Chapter 6, "Elastomer Selection," (2009, Hanser)]; 문헌[Anthony G. Ferradino, Rubber Chemistry and Technology, Vol. 76, pp 704 (2003)]; 문헌[P. Arjunan et al, "Compatibilzation of CR/EPM blends for power transmission belt application" Rubber World, (February, 1997)]; 문헌[Z. Tao, et al, "Heat Resistant Elastomers", Rubber Chemistry and Technology (2005, V 78, pp 489)]; 문헌[R. Ohm, et al., "Optimizing the Heat Resistance of EPDM and NBR," ACS Rubber Division Fall technical meeting, 2000, Paper No. 99]의 참고문헌에 기재되어 있다. 추가 제제는 미국 특허 US5023006호; 미국 특허 US5700871호; 미국 특허 US5821284호; 미국 특허 US9096740호; 미국 특허 US9096741호; 유럽 특허출원공개 EP1756217A1호; 유럽 특허출원공개 EP2011823A1호 및 국제공개 WO2017/019235호의 참고문헌에 기재되어 있다.
전형적인 EPDM계 제제는 EPDM 고무(들), 충전제, 가소제, 고무 첨가제 및 경화 패키지를 함유한다. 적절한 경화 시스템 및 다른 성분(즉, 항산화제, 충전제 및 가소제의 유형 및 양)의 선택에 의해, EPDM계 제제에 대해 125℃ 이하의 높은 내열성을 달성할 수 있다. 그러나, 150℃에서의 더 높은 내열성은 많은 EPDM 고무 제조사에 주요 도전으로 남아 있다. 따라서, 150℃ 이상과 같은 더 높은 고온 내열성을 갖는 EPDM계 제제 및 다른 엘라스토머 제제가 여전히 필요하다. 장기간 고온 내열성이 중요한 분야에 사용하기 위한 이러한 제제가 추가로 필요하다. 이 필요성은 하기에 의해 충족되었다.
조성물로서, 적어도
A) 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로 3.5 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체;
B) MgO, ZnO, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 산 수용체(acid acceptor)의 성분을 포함하는 조성물.
조성물로서, 적어도
A) 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로(또는 성분 A의 중량을 기준으로) 3.5 중량% 이하, 또는 3.4 중량% 이하, 또는 3.2 중량% 이하, 또는 3.0 중량% 이하, 또는 2.8 중량% 이하, 또는 2.6 중량% 이하, 또는 2.4 중량% 이하, 또는 2.2 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체;
B) MgO, ZnO, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 산 수용체의 성분을 포함하는 조성물.
본 발명의 조성물은 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다. 성분 A는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다. 성분 B는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A 대 성분 B의 중량비는 2.0 내지 25, 또는 3.0 내지 20, 또는 4.0 내지 15, 또는 5.0 내지 10이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로(또는 성분 A의 중량을 기준으로), 2.0 중량% 이하, 또는 1.8 중량% 이하, 또는 1.6 중량% 이하, 또는 1.4 중량% 이하, 또는 1.2 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로(또는 성분 A의 중량을 기준으로), 0.9 중량% 이하, 또는 0.8 중량% 이하, 또는 0.7 중량% 이하, 또는 0.6 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하, 또는 0.4 중량% 이하, 또는 0.3 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로(또는 성분 A의 중량을 기준으로), 0 중량% 초과, 또는 0.05 중량% 이상, 또는 0.1 중량% 이상의 비공액된 디엔을 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 0 초과, 또는 1.0 이상, 또는 2.0 이상, 또는 3.0 이상, 또는 4.0 이상, 또는 5.0 이상, 또는 6.0 이상, 또는 7.0 이상, 또는 8.0 이상, 또는 9.0 이상, 또는 10 이상의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]}의 관계식을 충족시키고; 상기 식에서 각각의 중량%는 성분 A의 중량을 기준으로 하고, 각각의 phr은 성분 A의 100 중량부를 기준으로 한다. 추가의 실시형태에서, 산 수용체는 MgO이다. 추가의 실시형태에서, 디엔은 ENB이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 40 이하, 또는 35 이하, 또는 30 이하의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]} 관계식을 충족시키고; 상기 식에서 각각의 중량%는 성분 A의 중량을 기준으로 하고, 각각의 phr은 성분 A의 100 중량부를 기준으로 한다. 추가의 실시형태에서, 산 수용체는 MgO이다. 추가의 실시형태에서, 디엔은 ENB이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 0.850 g/cc 내지 0.910 g/cc, 또는 0.855 g/cc 내지 0.900 g/cc, 또는 0.860 g/cc 내지 0.890 g/cc, 또는 0.860 g/cc 내지 0.880 g/cc(1 g/cc = 1 g/cm3)의 밀도를 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 5 내지 100, 또는 10 내지 95, 또는 15 내지 90의 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 20 내지 100, 또는 30 내지 95, 또는 40 내지 90의 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)를 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 55 중량%, 또는 25 중량% 내지 50 중량%, 또는 30 중량% 내지 45 중량%, 또는 32 중량% 내지 42 중량%의 양으로 존재한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM이고, 추가로 디엔은 ENB이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 양으로 존재한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 본원에 기재된 바대로 13C NMR(프로필렌 입체 규칙성 마커)에 의해 결정될 때 3.0% 이상, 또는 4.0% 이상, 또는 5.0% 이상, 또는 6.0% 이상, 또는 7.0% 이상, 또는 8.0% 이상, 또는 9.0% 이상 또는 10% 이상, 또는 11% 이상, 또는 12% 이상, 또는 13% 이상, 또는 14% 이상, 또는 15% 이상, 또는 16% 이상, 또는 17% 이상, 또는 18% 이상, 또는 19% 이상, 또는 20% 이상의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 본원에 기재된 바대로 13C NMR에 의해 결정될 때 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체, 및 에틸렌/알파-올레핀 공중합체, 및 추가로 에틸렌/C3-C8 알파-올레핀 공중합체를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM이고, 추가로 디엔은 ENB이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체와 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1.0 내지 3.0, 또는 1.0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 본원에 기재된 바대로 13C NMR(프로필렌 입체 규칙성 마커)에 의해 결정될 때 3.0% 이상, 또는 4.0% 이상, 또는 5.0% 이상, 또는 6.0% 이상, 또는 7.0% 이상, 또는 8.0% 이상, 또는 9.0% 이상 또는 10% 이상, 또는 11% 이상, 또는 12% 이상, 또는 13% 이상, 또는 14% 이상, 또는 15% 이상, 또는 16% 이상, 또는 17% 이상, 또는 18% 이상, 또는 19% 이상, 또는 20% 이상의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 본원에 기재된 바대로 13C NMR(프로필렌 입체 규칙성 마커)에 의해 결정될 때 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는 4.0 이상, 또는 5.0 이상, 또는 6.0 이상, 또는 7.0 이상, 또는 8.0 이상, 또는 9.0 이상, 또는 10.0 이상의 PRR 값을 갖고, 여기서 PRR = RR + [3.82 ― 혼성중합체 무니 점도(125℃에서의 ML1+4)] x 0.3이고, RR(레올로지 비) = V0.1/V100이고, V0.1은 0.1 rad/초 및 190℃에서의 점도이고, V100은 100 rad/초 및 190℃에서의 점도이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하의 PRR 값을 갖는다. 국제공개 WO00/26268호를 참조한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 및, 디엔의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 에틸렌의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 및/또는 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)의 특성 중 하나 이상이 상이한 제2 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 각각의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 EPDM이고, 추가로 각각의 디엔은 ENB이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 2개의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 제2 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1.0 내지 3.0, 또는 1.0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 각각의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 본원에 기재된 바대로 13C NMR(프로필렌 입체 규칙성 마커)에 의해 결정될 때 3.0% 이상, 또는 4.0% 이상, 또는 5.0% 이상, 또는 6.0% 이상, 또는 7.0% 이상, 또는 8.0% 이상, 또는 9.0% 이상 또는 10% 이상, 또는 11% 이상, 또는 12% 이상, 또는 13% 이상, 또는 14% 이상, 또는 15% 이상, 또는 16% 이상, 또는 17% 이상, 또는 18% 이상, 또는 19% 이상, 또는 20% 이상의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 각각의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 본원에 기재된 바대로 13C NMR에 의해 결정될 때 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하고, 추가로 에틸렌/-알파-올레핀 공중합체의 알파-올레핀은 C3-C10 알파-올레핀 또는 C4-C8 알파-올레핀이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 양으로 존재한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는 4.0 이상, 또는 5.0 이상, 또는 6.0 이상, 또는 7.0 이상, 또는 8.0 이상, 또는 9.0 이상, 또는 10.0 이상의 PRR 값을 갖고, 여기서 PRR = RR + [3.82 ― 혼성중합체 무니 점도(125℃에서의 ML1+4)] x 0.3이고, RR(레올로지 비) = V0.1/V100이고, V0.1은 0.1 rad/초 및 190℃에서의 점도이고, V100은 100 rad/초 및 190℃에서의 점도이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하의 PRR 값을 갖는다. 국제공개 WO00/26268호를 참조한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 B의 산 수용체는 MgO이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 B의 산 수용체는 ZnO이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 B의 산 수용체는 MgO 및 ZnO이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 B는, 성분 A의 100 부를 기준으로, 1 내지 50 phr, 또는 2 내지 45 phr, 또는 4 내지 40 phr, 또는 6 내지 30 phr, 또는 8 내지 25 phr, 또는 10 내지 20 phr의 양으로 존재한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 B는, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 2.0 내지 10.0 중량%, 또는 2.2 내지 9.5 중량%, 2.4 내지 9.0 중량%, 2.6 내지 8.5 중량%, 2.8 내지 8.0 중량%, 3.0 내지 7.5 중량%, 3.2 내지 7.0 중량%의 양으로 존재한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 3.0 중량% 이상, 또는 3.5 중량% 이상의 2개의 항산화제인 제1 항산화제 및 제2 항산화제를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 6.0 중량% 이하, 또는 5.5 중량% 이하의 2개의 항산화제를 추가로 포함한다. 추가의 실시형태에서, 제1 항산화제 대 제2 항산화제의 중량비는 0.20 내지 0.80, 또는 0.30 내지 0.70, 또는 0.40 내지 0.60이다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 제1 항산화제는 퀴놀론 중합된 1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린, 아민(p-p-디쿠밀-디페닐아민), 장애 페놀(테트라키스(메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로-신나메이트))메탄 또는 디티오카바메이트(니켈 디메틸-디티오카바메이트)로부터 선택된다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 제2 항산화제는 머캅토톨루이미다졸 또는 아연-2-머캅토톨루이미다졸로부터 선택된다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 2.0 중량% 이상, 또는 2.5 중량% 이상의 경화제를 추가로 포함한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 6.0 중량% 이하, 또는 5.5 중량% 이하의 경화제를 추가로 포함한다. 추가의 실시형태에서, 경화제는 과산화물이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 예를 들어 카본 블랙과 같은 충전제를 추가로 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 50 중량% 또는 25 중량% 내지 45 중량%의 충전제, 예컨대 카본 블랙을 포함한다. 다른 충전제는 충전제: 탄산칼슘, 점토, 탈크, 실리카, 이산화티탄, 규조토를 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 예를 들어 파라핀 오일 또는 나프탈렌 오일과 같은 오일을 추가로 포함한다. 추가의 실시형태에서, 오일은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 8.0 중량% 내지 32 중량%, 또는 10 중량% 내지 30 중량%, 또는 12 중량% 내지 28 중량%의 양으로 존재한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 30 중량% 내지 50 중량%, 또는 32 중량% 내지 48 중량%, 또는 35 중량% 내지 46 중량%의 성분 A와 성분 B의 합계 중량을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 성분 A 대 성분 B의 중량비는 3.0 내지 30, 또는 4.0 내지 15, 또는 5.0 내지 10이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 스티렌계 중합체를 포함한다(상기 중합체의 중량을 기준으로, 다량의 중합된 스티렌을 포함함). 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 스티렌계 중합체를 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 스티렌-블록 공중합체 고무를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 스티렌-블록 공중합체 고무를 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 스티렌-부타디엔 고무를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 스티렌-부타디엔 고무를 포함하지 않는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 폴리부타디엔을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 폴리부타디엔을 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 폴리이소프렌을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 폴리이소프렌을 포함하지 않는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 폴리프로필렌 단독중합체를 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 폴리프로필렌 단독중합체를 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 프로필렌/에틸렌 공중합체를 포함하고, 상기 중합체의 중량을 기준으로 다량의 중합된 프로필렌 및 유일한 단량체 유형으로서의 에틸렌을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 이러한 프로필렌/에틸렌 공중합체를 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 프로필렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하고, 상기 중합체의 중량을 기준으로 다량의 중합된 프로필렌 및 유일한 단량체 유형으로서의 알파-올레핀을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 이러한 프로필렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하지 않는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 퍼플루오로알킬 화합물(적어도 하나의 퍼플루오로알킬기를 포함하는 화합물)을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 퍼플루오로알킬 화합물을 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 산화안티몬을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 산화안티몬을 포함하지 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 1.00 중량% 이하, 또는 0.50 중량% 이하, 또는 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 황산암모늄을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 상기 조성물은 황산암모늄을 포함하지 않는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 6.0 MPa 이상, 또는 6.5 MPa 이상, 또는 7.0 MPa 이상, 또는 7.5 MPa 이상, 또는 8.0 MPa 이상, 또는 8.5 MPa 이상, 또는 9.0 MPa 이상의 (시효 전) 인장 강도를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 250% 이상, 또는 300% 이상, 또는 350% 이상, 또는 400% 이상, 또는 450% 이상, 또는 500% 이상의 (시효 전) 파단시 연신율을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 504시간(3주) 후 이의 원래의 인장 강도의 60% 이상, 또는 65% 이상, 또는 70% 이상, 또는 75% 이상, 또는 80% 이상, 또는 85% 이상을 보유하고, 이의 원래의 파단시 연신율의 60% 이상, 또는 66% 이상, 또는 70% 이상, 또는 75% 이상, 또는 80% 이상, 또는 85% 이상, 또는 90% 이상을 보유한다. 원래의 인장 강도는 샘플이 150℃에서의 열 시효로 처리되기 전에 실온에서 얻은 값이다. 원래의 파단시 연신율은 샘플이 150℃에서의 열 시효로 처리되기 전에 실온에서 얻은 값이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 1008시간(6주) 후 이의 원래의 인장 강도의 40% 이상, 또는 45% 이상, 또는 50% 이상, 또는 55% 이상, 또는 60% 이상, 또는 65% 이상을 보유하고, 이의 원래의 파단시 연신율의 25% 이상, 또는 30% 이상, 또는 35% 이상, 또는 40% 이상, 또는 45% 이상, 또는 50% 이상, 또는 55% 이상을 보유한다. 원래의 인장 강도는 샘플이 150℃에서의 열 시효로 처리되기 전에 실온에서 얻은 값이다. 원래의 파단시 연신율은 샘플이 150℃에서의 열 시효로 처리되기 전에 실온에서 얻은 값이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 1008시간(6주) 후 이의 원래의 인장 강도의 35% 내지 95%, 또는 40% 내지 95%, 또는 42% 내지 88%을 보유하고, 이의 원래의 파단시 연신율의 25% 내지 90%, 또는 30% 내지 85%, 또는 35% 내지 80%, 또는 40% 내지 75%를 보유한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 55 내지 80, 또는 60 내지 75, 또는 65 내지 70의 쇼어 A 경도의 증가를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 1008시간(6주) 후 5.0% 내지 24%, 또는 6.0% 내지 23%, 또는 7.0% 내지 22%의 쇼어 A 경도의 증가를 갖는다.
하나 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조성물을 포함하는 가교결합된 조성물이 또한 제공된다.
하나 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조성물로부터 형성된 적어도 하나의 성분을 포함하는 물품이 또한 제공된다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 물품은 사출 성형 부품, 폼, 자동차 부품, 빌딩 및 건축 재료, 빌딩 및 건축 재료, 및 신발 성분으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 물품은 호스, 벨트 및 가스킷으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명의 물품은 2개 이상의 본원에 기재된 바와 같은 실시형태의 조합을 포함할 수 있다.
성분 A
성분 A는 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함하는 조성물이다. 성분 A는 2개의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는, 성분 A의 중량을 기준으로, 50 내지 90 중량%, 또는 50 내지 80 중량%, 또는 50 내지 70 중량%의 에틸렌의 양을 포함한다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는, 성분 A의 중량을 기준으로, 0 초과 내지 1.0 중량%, 또는 0.05 내지 1.0 중량%, 또는 0.10 내지 1.0 중량%의 양의 디엔을 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 150,000 g/mol 이상, 또는 160,000 g/mol 이상, 또는 170,000 g/mol 이상, 또는 180,000 g/mol 이상, 또는 190,000 g/mol 이상, 또는 200,000 g/mol 이상, 또는 210,000 g/mol 이상, 또는 220,000 g/mol 이상, 또는 230,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량(Mw(conv))을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 600,000 이하, 또는 500,000 이하, 또는 400,000 이하, 또는 350,000 이하, 또는 300,000, g/mol 이하의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 3.50 이상, 또는 3.70 이상, 또는 3.90 이상, 또는 4.00 이상, 또는 4.20 이상, 또는 4.40 이상, 또는 4.50 이상의 분자량 분포(Mw(conv)/Mn(conv))를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 6.50 이하, 또는 6.20 이하, 6.10 이하, 또는 6.00 이하의 분자량 분포(Mw(conv)/Mn(conv))를 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 본원에 기재된 바대로 13C NMR(프로필렌 입체 규칙성 마커)에 의해 결정될 때 3.0% 이상, 또는 4.0% 이상, 또는 5.0% 이상, 또는 6.0% 이상, 또는 7.0% 이상, 또는 8.0% 이상, 또는 9.0% 이상 또는 10% 이상, 또는 11% 이상, 또는 12% 이상, 또는 13% 이상, 또는 14% 이상, 또는 15% 이상, 또는 16% 이상, 또는 17% 이상, 또는 18% 이상, 또는 19% 이상, 또는 20% 이상의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 본원에 기재된 바대로 13C NMR에 의해 결정될 때 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하의 "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)"을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 10 이상, 또는 15 이상, 또는 20 이상, 또는 25 이상, 또는 30 이상, 또는 35 이상의 무니 점도(125℃에서의 ML(1+4))를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 100 이하, 또는 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하의 무니 점도(125℃에서의 ML(1+4))를 갖는다. 달리 명시되지 않는 한, 무니 점도는 충전제를 포함하지 않고 오일을 포함하지 않는 혼성중합체의 점도이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 1.5 이하, 또는 1.25 이하, 또는 1.00 이하, 및 0 초과, 또는 0.20 이상, 또는 0.50 이상, 또는 0.70 이상, 또는 0.90 이상의 tan 델타(0.1 rad/초, 190℃) 값을 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 0.50 이상, 또는 0.60 이상, 또는 0.70 이상, 또는 0.80 이상의 tan 델타(0.1 rad/초, 190℃) 값을 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 50,000 이상, 또는 60,000 이상, 또는 70,000 이상, 또는 80,000 이상, 또는 90,000 이상, 또는 150,000 이상, 또는 175,000 이상, 또는 200,000 이상의 점도(V0.1 rad/초, 190℃)를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 500,000 이하, 또는 450,000 이하, 또는 400,000 이하, 또는 350,000 이하, 또는 300,000 이하, 또는 200,000 이하, 또는 150,000 이하, 또는 120,000 이하, 또는 110,000 이하의 점도(V0.1 rad/초, 190℃)를 갖는다. 추가의 실시형태에서, 성분 A는 에틸렌계 혼성중합체 및 추가로 EPDM을 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 20 내지 115, 또는 25 내지 110, 또는 30 내지 105, 또는 35 내지 100, 또는 40 내지 95의 점도비(V0.1 rad/초, 190℃ / V100 rad/초, 190℃)를 갖는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A는 0.910 이하, 또는 0.905 이하, 또는 0.900 이하, 또는 0.895 이하, 또는 0.890 이하, 또는 0.885 이하, 또는 0.880 이하, 또는 0.875 이하, 또는 0.870 g/cc 이하의 밀도를 갖는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 성분 A의 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 0.850 g/cc 이상, 또는 0.855 g/cc 이상, 또는 0.860 g/cc(1 cc = 1 cm3) 이상의 밀도를 갖는다.
성분 A는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다.
에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체
성분 A의 각각의 에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 에틸렌, α-올레핀 및 디엔을 중합된 형태로 포함한다. α-올레핀은 지방족 화합물 또는 방향족 화합물일 수 있다. 일 실시형태에서, α-올레핀은 C3-C20 지방족 화합물, 바람직하게는 C3-C16 지방족 화합물, 더욱 바람직하게는 C3-C10 지방족 화합물이다. 바람직한 C3-C10 지방족 α-올레핀은 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 프로필렌이다.
디엔의 적합한 예는 C4-C40 비공액된 디엔을 포함한다. 예시적인 비공액된 디엔은 직쇄 비환식 디엔, 예컨대 1,4-헥사디엔 및 1,5-헵타디엔; 분지쇄 비환식 디엔, 예컨대 5-메틸-1,4-헥사디엔, 2-메틸-1,5-헥사디엔, 6-메틸-1,5-헵타디엔, 7-메틸-1,6-옥타디엔, 3,7-디메틸-1,6-옥타디엔, 3,7-디메틸-1,7-옥타디엔, 5,7-디메틸-1,7-옥타디엔, 1,9-데카디엔 및 디하이드로미르센의 혼합 이성질체; 단환 비환식 디엔, 예컨대 1,4-사이클로헥사디엔, 1,5-사이클로옥타디엔 및 1,5-사이클로도데카디엔; 다환 비환식 융합 및 가교 고리 디엔, 예컨대 테트라하이드로인덴, 메틸 테트라하이드로인덴; 알케닐, 알킬리덴, 사이클로알케닐 및 사이클로알킬리덴 노르보르넨, 예컨대 5-메틸렌-2-노르보르넨(MNB), 5-에틸리덴-2-노르보르넨(ENB), 5-비닐-2-노르보르넨, 5-프로페닐-2-노르보르넨, 5-이소프로필리덴-2-노르보르넨, 5-(4-사이클로펜테닐)-2-노르보르넨 및 5-사이클로헥실리덴-2-노르보르넨을 포함한다. 일 실시형태에서, 디엔은 ENB, 디시클로펜타디엔, 1,4-헥사디엔, 7-메틸-1,6-옥타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 비공액 디엔이다. 일 실시형태에서, 디엔은 ENB이다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 각각의 에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 혼성중합체의 중량을 기준으로 다량의 중합된 에틸렌을 포함한다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 각각의 에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체는 에틸렌/α-올레핀/디엔 삼원중합체(EAODM)이다. 추가의 실시형태에서, 혼성중합체는 에틸렌/프로필렌/디엔 삼원중합체(EPDM)이다. 추가의 실시형태에서, 디엔은 5-에틸리덴-2-노르보르넨(ENB)이다.
에틸렌/α-올레핀/비공액된 디엔 혼성중합체는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다. EPDM 삼원중합체는 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다.
첨가제 및 적용
조성물은 다른 것들 중에서 오일, 가교결합제(또는 가황제), 충전제, 항산화제, 난연제, 발포제, 착색제 또는 안료, 및 열가소성 중합체와 같은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 오일은 비방향족 오일, 파라핀 오일, 나프텐 오일, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 적합한 오일은 SUNPAR 2280, PARALUX 6001, HYDROBRITE 550 및 CALSOL 5550을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 오일은 2개 이상의 본원에 기재된 실시형태의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 가교제/가황제는 다른 것들 중에서 황 함유 화합물, 예컨대 원소 황, 4,4'-디티오디모르폴린, 티우람 디설파이드 및 폴리설파이드, 알킬페놀 디설파이드 및 2-모르폴리노-디티오벤조티아졸; 과산화물, 예컨대 디-tert-부틸 퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시) 헥산, 디-(tert-부틸퍼옥시이소프로필) 벤젠, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트 및 1,1-디-(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산; 아조 화합물; 실란, 예컨대 비닐 트리에톡시 또는 비닐 트리메톡시 실란; 디니트로소 화합물, 예컨대 p-퀴논-디옥심 및 p,p'-디벤조일퀴논-디옥심; 하이드록시메틸 또는 할로메틸 작용기를 함유하는 페놀-포름알데하이드 수지; 및 다른 유형의 라디칼 생성제(예를 들어 N-O 절단 유형 및 C-C 절단 유형)를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 본 발명에 사용되는 임의의 이들 가교결합제/가황제의 적합성은 배합 분야의 당업자에게 널리 공지되어 있다. 일 실시형태에서, 가교결합제/가황제는 황 함유 화합물을 포함한다.
추가의 첨가제는 충전제, 난연제, 착색제 또는 안료, 열가소성 중합체 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 이러한 첨가제는 이들의 원하는 효과를 달성하기 위해 원하는 양으로 사용될 수 있다. 적합한 충전제는 점토, 탈크 또는 카본 블랙을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 본 발명의 조성물은 적어도 하나의 항산화제를 추가로 포함한다. 예시적인 항산화제는 퍼옥시 및 알콕시 라디칼 트랩(아민 및 장애 페놀), 하이드로퍼옥사이드 분해제 및 상승제(synergist)를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
본원에 기재된 일 실시형태 또는 실시형태의 조합에서, 본 발명의 조성물은 열가소성 중합체를 추가로 포함한다. 예시적인 중합체는 프로필렌계 중합체, 에틸렌계 중합체 및 올레핀 다중 블록 혼성중합체를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 적합한 에틸렌계 중합체는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 극저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 균일하게 분지된 선형 에틸렌 중합체 및 균일하게 분지된 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체(즉, 균일하게 분지된 장쇄 분지형 에틸렌 중합체)를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명의 조성물은 다양한 물품 또는 이들의 성분 부분 또는 일부를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 다수의 통상적인 공정 및 장치 중 어느 하나에 의해 완료된 제조 물품으로 전환될 수 있다. 예시적인 공정은 압출, 캘린더링, 압축 성형 및 다른 전형적인 열경화성 재료 성형 공정을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 물품은 시트, 폼, 성형 제품 및 압출 부품을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 추가 물품은 자동차 부품, 웨더 스트립(weather strip), 벨트, 호스, 건축 프로파일, 와이어 및 케이블 외장, 바닥재, 가스킷, 타이어 및 타이어 성분, 컴퓨터 부품, 건설 재료 및 신발류 성분을 포함한다. 당업자는 이러한 목록을 용이하게 확대할 수 있다. 상기 조성물은 특히 자동차 냉매 호스에 사용하기에 적합하다.
정의
반대로 언급되거나 문맥에서 암시되거나 당업계의 관례적인 것이 아닌 한, 모든 부분 및 퍼센트는 중량 기준이며, 모든 시험 방법은 본 개시내용의 출원일 현재 통용되는 것이다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "조성물" 및 이와 유사한 용어는 상기 조성물을 포함하는 2개 이상의 재료의 혼합물 또는 블렌드뿐만 아니라, 상기 조성물의 재료로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 의미한다.
이행어(또는 용어) "포함하는", "함유하는", "갖는" 및 이들의 파생어는, 그것이 구체적으로 개시되었는지 여부에 관계 없이, 임의의 추가 성분, 단계 또는 절차의 존재를 배제하도록 의도되지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, 용어 "포함하는"의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 반대로 언급되지 않는 한, 중합체성이든 또는 아니든, 임의의 추가 첨가제, 보조제 또는 화합물을 포함할 수 있다. 이에 반하여, 용어 "본질적으로 이루어진"은 작동성에 본질적인 것이 아닌 것들을 제외하고는 임의의 다른 성분, 단계 또는 절차를 임의의 후속하는 진술의 범위로부터 배제한다. 용어 "이루어진"은 구체적으로 기술되거나 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 또는 절차를 배제한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "중합체"는 동일한 유형이든 또는 상이한 유형이든 단량체를 중합하여 제조된 중합체성 화합물을 지칭한다. 따라서, 일반 용어 중합체는 용어 단독중합체(오직 하나의 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용되는데, 미량의 불순물이 중합체 구조로 혼입될 수 있는 것으로 이해됨) 및 이하에서 정의된 바와 같은 용어 혼성중합체를 포괄한다. 촉매 잔류물과 같은 미량의 불순물은 중합체로 혼입되고/되거나 중합체 내에 혼입될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "혼성중합체"는 적어도 2종의 상이한 유형의 단량체의 중합에 의해 제조된 중합체를 지칭한다. 따라서, 일반 용어 혼성중합체는 공중합체(2종의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용됨) 및 2종 초과의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체(예를 들어, 삼원중합체(3종의 상이한 단량체 유형) 및 사원중합체(4종의 상이한 단량체 유형))를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "에틸렌계 중합체" 및 이와 유사한 용어는 (상기 중합체의 중량을 기준으로) 50 중량% 또는 다수의 중량%의 중합된 형태의 에틸렌 단량체를 포함하고, 선택적으로 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체" 및 이와 유사한 용어는 중합된 형태의 에틸렌, α-올레핀 및 디엔을 포함하는 중합체를 지칭한다. 일 실시형태에서, "에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체"는 (상기 혼성중합체의 중량을 기준으로) 다수의 중량%의 에틸렌을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "에틸렌/α-올레핀 혼성중합체" 및 이와 유사한 용어는 중합된 형태의 에틸렌 및 α-올레핀을 포함하는 중합체를 지칭한다. 혼성중합체는 선택적으로 비공액된 디엔을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, "에틸렌/α-올레핀 혼성중합체"는 (혼성중합체의 중량을 기준으로 하여) 대부분의 중량%의 에틸렌을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 "에틸렌/α-올레핀 공중합체" 및 이와 유사한 용어는 상기 공중합체의 중량을 기준으로 50 중량% 또는 다수의 에틸렌, 및 유일한 단량체 유형으로서의 α-올레핀을 중합된 형태로 포함하는 공중합체를 지칭한다.
시험 방법
무니 점도
ASTM 1646-04에 따라 1분의 예열 시간 및 4분의 회전자 작동 시간으로 대형 회전자를 사용하여 혼성중합체(예를 들어, 에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체 또는 중합체 블렌드)의 무니 점도(125℃에서 ML1+4)를 측정하였다. 기기는 Alpha Technologies의 Mooney Viscometer 2000이었다.
ASTM 1646-04에 따라 1분의 예열 시간 및 4분의 회전자 작동 시간으로 대형 회전자를 사용하여 조성물(제제)의 무니 점도(100℃에서 ML1+4)를 측정하였다. 기기는 Alpha Technologies의 Mooney Viscometer 2000이었다.
겔 투과 크로마토그래피
크로마토그래피 시스템은 Polymer Laboratories Model PL-210 또는 Polymer Laboratories Model PL-220 중 어느 하나로 구성되었다. 칼럼 및 캐러셀 구획을 140℃에서 작동시켰다. 칼럼은 3개의 Polymer Laboratories, 10-미크론 Mixed-B 칼럼이었다. 사용된 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠이었다. "50 밀리리터의 용매 중에 0.1 그램의 중합체"의 농도로 샘플을 제조하였다. 샘플을 제조하기 위해 사용된 용매는 "200 ppm의 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)"을 함유하였다. 160℃에서 2시간 동안 약하게 진탕하여 샘플을 제조하였다. 주입 부피는 100 마이크로리터이고, 유량은 1.0 밀리리터/분이었다.
GPC 칼럼 세트의 보정은, 개별 분자량 사이에 적어도 10의 분리를 갖는, 6개의 "칵테일" 혼합물에 배열된, 분자량이 580 내지 8,400,000 g/mol의 범위인 21개의 "좁은 분자량 분포 폴리스티렌 표준품"으로 수행되었다. 표준물을 Polymer Laboratories(영국 슈롭셔 소재)로부터 구입하였다. 폴리스티렌 표준품을 1,000 kg/mol 이상의 분자량에 대해서는 "50 밀리리터의 용매 중의 0.025 그램"으로 제조하고, 1,000 kg/mol 미만의 분자량에 대해서는 "50 밀리리터의 용매 중의 0.05 그램"으로 제조하였다. 폴리스티렌 표준품을 30분 동안 온화하게 진탕하면서 80℃에서 용해하였다. 분해를 최소화하도록 좁은 표준품 혼합물을 처음에 실행하고, "가장 높은 분자량" 성분이 감소하는 순서로 실행하였다. 폴리스티렌 표준품 피크 분자량은 하기 식을 사용하여 폴리에틸렌 분자량으로 전환되었다: M폴리에틸렌 = A x (M폴리스티렌)B, 상기 식에서 M은 분자량이고, A는 0.431의 값을 가지고, B는 1.0이다(문헌[Williams and Ward, J. Polym. Sc., Polym. Let., 6, 621 (1968)]에 기재된 바와 같음). VISCOTEK TriSEC 소프트웨어 버전 3.0을 사용하여 폴리에틸렌 등가 분자량 계산을 수행하였다.
EPDM 조성물 분석을 위한 FTIR 방법
에틸렌, 프로필렌 및 5-에틸리덴-2-노르보르넨을 함유하는 삼원중합체를 ASTM D3900을 사용하여 이의 에틸렌 함량에 대해 분석하였고, ASTM D6047을 사용하여 이의 에틸리덴-노르보르넨 또는 디시클로펜타디엔 함량에 대해 분석하였다.
EPDM 조성물 분석 및 입체 규칙성(%mm)을 위한 13C NMR 방법
10 mm NMR 관에서 "0.2 g의 샘플"에 크롬 아세틸아세토네이트(이완제(relaxation agent)) 중의 "0.025 M"인 "테트라클로로에탄-d2/오르토디클로로벤젠의 50/50 혼합물" 약 "2.6 g"을 첨가하여 샘플을 제조하였다. 관 및 이의 내용물을 150℃로 가열하여 샘플을 용해시키고 균질화하였다. Bruker Dual DUL 고온 냉동프로브(CryoProbe)가 장착된 Bruker 400 MHz 분광기를 사용하여 데이터를 수집하였다. 120℃의 샘플 온도로 "데이터 파일당 160회 스캔", 6초 펄스 반복 지연을 사용하여 데이터를 취득하였다. 25,000Hz의 스펙트럼 폭 및 32K 데이터 점의 파일 크기를 사용하여 취득을 수행하였다. 하기 분석 방법을 사용하여 실시예의 각각의 조성물의 NMR 스펙트럼 분석을 수행하였다. EPDM에 존재하는 단량체의 정량을 또한 하기 식(식 1 내지 식 9)을 사용하여 계산할 수 있다. 에틸렌 몰의 계산은 55.0 내지 5.0 ppm의 스펙트럼 범위를 1000 적분 단위로 정규화한다. 정규화된 적분 면적 하의 기여는 ENB 탄소 중 7개만을 처리한다. 이중 결합이 고온에서 반응할 수 있다는 우려 때문에 111 및 147 ppm에서의 ENB 디엔 피크는 계산에서 제외된다.
식 1
식 2
식 3
식 4
식 5
식 6
식 7
식 8
식 9
프로필렌 입체 규칙성 %mm 면적 13C NMR
입체 규칙성 %mm의 수준을 정량하기 위해 EPDMS의 13C NMR 스펙트럼 분석을 사용하였다. NMR은 상기 기재된 바와 같이 "테트라클로로에탄-d2/오르토디클로로벤젠의 50/50 혼합물"에서 수행되었다. 본 발명의 EPDM의 NMR 스펙트럼 분석(상기 참조)은 전형적으로 19.5 ppm 내지 22.0 ppm의 총 적분 면적의 3.5% 초과인 상당한 "21.3 ppm 내지 22.0 ppm[rmmr, mmmr, mmmm]의 % 피크 면적"을 나타냈다. 이 영역에서의 피크 반응은 전형적으로 EPDM에 혼입된 프로필렌 입체 규칙성(%mm)의 차이와 관련된다. 다른 유형의 에틸렌/α-올레핀/디엔 혼성중합체에 대해 유사한 분석을 수행할 수 있다. 스펙트럼 데이터는 30 ppm에서의 EEE 골격(중합된 에틸렌의 3개 이상의 반복 단위)을 참조하였다. 따라서, "% 피크 면적(21.3 ppm 내지 22.0 ppm)" = {[(21.3 ppm 내지 22.0 ppm의 면적)/(19.5 ppm 내지 22.0 ppm의 총 적분 면적)] x 100}.
동적 기계적 분광법(DMS)
질소 퍼지 하에서 "25 mm 평행판"이 장착된 TA Instruments ARES를 사용하여 소각 진동 전단(용융 DMS)을 수행하였다. 모든 샘플에 대하여 샘플 로딩과 시험 시작 사이의 시간을 5분으로 설정하였다. 0.1 내지 100 rad/초의 주파수 범위에 걸쳐 190℃에서 실험을 수행하였다. 샘플의 반응에 기초하여 변형 진폭을 1 내지 3%로 조정하였다. 응력 반응을 진폭 및 위상의 측면에서 분석하고, 이로부터 저장 모듈러스(G'), 손실 모듈러스(G"), 동적 점도 η* 및 tan 델타를 계산하였다. 동적 기계적 분광법에 대한 시편은 "25 mm 직경 x 3.3 mm 두께" 압축 성형된 디스크였고, 이 디스크는 180℃ 및 10 MPa 성형 압력에서 5분 동안 형성되고 이후 2분 동안 냉각된 압반(15 내지 20℃) 사이에 켄칭되었다. 0.1 rad/초에서의 점도 대 100 rad/초에서의 점도의 레올로지 비(190℃에서의 V0.1/V100; "RR"로도 칭함)를 기록하였다. 선형 분자(검출 가능한 장쇄 분지화를 갖지 않음)는 전형적으로 8 이하의 RR을 갖는다. 중합체 내에 오일이 존재하면 관찰된 RR을 감소시킬 수 있음이 인정되므로, 하기 식을 사용하여, 오일을 함유한 중합체의 RR 값(RROE_중합체)으로부터 중합체의 RR(RR중합체)을 추정하였다:
RR중합체 = RROE_중합체/(중량% 오일*(-0.01988)+1.0321).
압축 변형
23℃ 및 100℃에서 ASTM D395에 따라 압축 변형을 측정하였다. 압축 성형 부문에서 기재된 바와 같이 제조된 압축 성형 플라크로부터 펀칭하여 직경이 "29 mm(±0.5mm)"이고 두께가 "12.7(± 0.5mm)"인 디스크를 제조하였다(실험 부문 참조). 각각의 버튼 샘플은 노치, 고르지 못한 두께 및 불균일성에 대해 조사되었고, (이들 결함이 없는) 선택된 버튼을 시험하였다. 압축 변형을 각각의 샘플에 대해 2개의 시편에 대해 명시된 온도에서 수행하였고, 2개의 시편의 평균이 보고되었다. 버튼 샘플을 함께 압축되는 2개의 금속판을 갖는 압축 장치에 배치하고, 버튼 샘플의 원래의 높이의 75%의 위치에서 적소에 고정하였다. 이후, 압축된 샘플을 갖는 압축 장치를 오븐에 배치하고, 명시된 시간 동안 적절한 온도(23℃ 또는 100℃에서 22시간)에서 평형화시켰다. 이 시험에서, 시험 온도에서 응력을 해제시키고, 실온에서 30분 평형화 기간 후에 샘플의 두께를 측정하였다. 압축 변형은 압축 후에 샘플의 회복 정도로 측정되었고, 식 CS = (H0-H2)/(H0-H1)에 따라 계산되었고, 상기 식에서 H0는 샘플의 원래의 두께이고, H1은 사용된 스페이서 바의 두께이고, H2는 압축력의 제거 후의 샘플의 최종 두께이다.
인장 응력- 변형 특성
ASTM D-1708에 기재된 치수를 갖는 다이 절단된 소형 도그본(dog bone) 형상의 마이크로 인장 시험 시편을 사용하여 인장 특성을 측정하였다. 다이 절단된 시편을 압축 성형 부문에 기재된 바와 같이 제조된 압축 성형 플라크로부터 절단하였다(실험 부문 참조). 인장 특성(인장 강도 및 연신율)을 ASTM D-412의 방법에 따라 INSTRU-MET에 의해 제조된 INSTRON MODEL 1122의 종방향으로 실온에서 측정하였다.
본 개시내용의 일부 비제한적인 실시형태는 하기와 같다:
1. 적어도
A) 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로 3.5 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체;
B) MgO, ZnO, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 산 수용체의 성분을 포함하는 조성물.
2. 실시형태 1에 있어서, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로, 2.0 중량% 이하, 또는 1.8 중량% 이하, 또는 1.6 중량% 이하, 또는 1.4 중량% 이하, 또는 1.2 중량% 이하, 또는 1.0중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 조성물.
3. 실시형태 1 또는 실시형태 2에 있어서, 성분 A 대 성분 B의 중량비는 2.0 내지 25, 또는 2.5 내지 20, 또는 3 내지 17, 또는 4 내지 12.5, 또는 5 내지 10인, 조성물.
4. 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 0 초과의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]}의 관계식을 충족시키는, 조성물.
5. 실시형태 1 내지 실시형태 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 40 이하의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]}의 관계식을 충족시키는, 조성물.
6. 실시형태 1 내지 실시형태 5 중 어느 하나에 있어서, 성분 A의 밀도는 0.850 내지 0.910 g/cc의 범위인, 조성물.
7. 실시형태 1 내지 실시형태 6항 중 어느 하나에 있어서, 성분 A의 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)는 _10M_ 내지 _150 MU, 또는 20 MU 내지 130 MU, 또는 30 MU 내지 110 MU, 또는 40 MU 내지 90 MU의 범위인, 조성물.
8. 실시형태 1 내지 실시형태 7 중 어느 하나에 있어서, 성분 A는, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 55 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
9. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함하는, 조성물.
10. 실시형태 9에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM인, 조성물.
11. 실시형태 9 또는 실시형태 10에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 양으로 존재하는, 조성물.
12. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 및 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 조성물.
13. 실시형태 12에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1,0 내지 3.0, 또는 1,0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5인, 조성물.
14. 실시형태 12 또는 실시형태 13에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM인, 조성물.
15. 실시형태 12항 내지 실시형태 14항 중 어느 하나에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체와 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상인, 조성물.
16. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 및, 디엔의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 에틸렌의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 및/또는 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)의 특성 중 하나 이상이 상이한 제2 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함하는, 조성물.
17. 실시형태 16에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 제2 에틸렌/알파-올레핀/디엔 삼원중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1.0 내지 3.0, 또는 1.0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5인, 조성물.
18. 실시형태 16 또는 실시형태 17에 있어서, 각각의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 EPDM인, 조성물.
19. 실시형태 16 내지 실시형태 18 중 어느 하나에 있어서, 2개의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상인, 조성물.
20. 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 하나에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 조성물.
21. 실시형태 20에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 알파-올레핀은 C3-C10 알파-올레핀인, 조성물.
22. 실시형태 20 또는 실시형태 21에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 양으로 존재하는, 조성물.
23. 실시형태 1 내지 실시형태 22 중 어느 하나에 있어서, 산 수용체는, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 2.0 중량% 내지 10.0 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
24. 실시형태 1 내지 실시형태 23 중 어느 하나에 있어서, 성분 B의 산 수용체는 MgO 또는 ZnO이고, 추가로 MgO인, 조성물.
25. 실시형태 1 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 3.0 중량% 이상의 아민 유형의 항산화제 및 상승적 항산화제를 포함하고, 아민 유형의 항산화제는 4,4'-비스(알파,알파-디메틸-벤질)디페닐아민이고, 상승적 항산화제는 2-머캅토톨루이미다졸 또는 아연 2-머캅토톨루이미다졸인, 조성물.
26. 실시형태 1 내지 실시형태 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 2.0 중량% 이상의 과산화물 경화제를 포함하는, 조성물.
27. 실시형태 1 내지 실시형태 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 카본 블랙을 포함하는, 조성물.
28. 실시형태 27에 있어서, 카본 블랙은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 50 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
29. 실시형태 1 내지 실시형태 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 오일을 추가로 포함하는, 조성물.
30. 실시형태 29에 있어서, 오일은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 8.0 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
31. 실시형태 1 내지 실시형태 30 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 30 중량% 내지 50 중량%의 성분 A와 성분 B의 합계 중량을 포함하는, 조성물.
32. 실시형태 1 내지 실시형태 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 5 MPa 이상의 인장 강도를 갖는, 조성물.
33. 실시형태 1 내지 실시형태 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 250% 이상의 파단시 연신율을 갖는, 조성물.
34. 실시형태 1 내지 실시형태 33 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 1008시간(6주) 후 이의 원래의 인장 강도의 35% 이상을 보유하고, 이의 원래의 연신율의 25% 이상을 보유하는, 조성물.
35. 실시형태 1 내지 실시형태 34 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 공기 중에서 150℃에서의 1008시간(6주) 후 이의 원래의 인장 강도의 35% 내지 95%를 보유하고, 이의 원래의 연신율의 25% 내지 90%를 보유하는, 조성물.
36. 실시형태 1 내지 실시형태 35 중 어느 하나의 조성물을 포함하는 가교결합된 조성물.
37. 실시형태 1 내지 실시형태 36 중 어느 하나의 조성물로부터 형성된 적어도 하나의 성분을 포함하는 물품.
실험
제1 조성물의 대표적인 합성 - 연속 중합
중합 반응을 정상 상태 조건 하에, 즉 일정한 반응물 농도, 및 용매, 단량체와 촉매의 연속 투입, 및 미반응 단량체, 용매와 중합체의 일정한 회수 조건 하에 수행하였다. 기상 형성을 방지하도록 반응기 시스템을 냉각시키고 가압하였다. 단량체: 에틸렌(CAS 74-85-1); 프로필렌(CAS 115-07-1); 5-에틸리덴-2-노르보르넨, ENB(CAS 16219-75-3).
중합체 조성물을 연속 교반 탱크 반응기 및 이어서 루프 반응기를 사용하여 용액 중합 공정에서 제조하였다. 에틸렌을 (ExxonMobil로부터 입수 가능한) ISOPAR E의 용매 혼합물에서 도입하고, 프로필렌을 도입하고, 5-에틸리덴-2-노르보르넨(ENB)을 도입하여 각각 반응기 공급물 스트림을 형성하였다. 촉매를 별개로 각각의 반응기에 공급하고, 조촉매 1 및 조촉매 2를 사용하여 제자리에서 활성화시켰다. 각각의 반응기의 배출구는 결과적으로 중합체, 용매와 감소된 수준의 초기 단량체의 혼합물이었다. 제1 반응기의 배출구는 (달리 샘플링되지 않는 한) 제2 반응기로 직접 공급되었다. 중합체의 분자량은 각각의 반응기의 온도, 단량체 전환율 및/또는 수소와 같은 사슬 종결제의 첨가에 의해 조절되었다.
중합 후, 소량의 물을 촉매 중단제(catalyst kill)로서 반응기 출구 스트림에 도입하였고, 반응기 출구 스트림을 고형물 농도가 적어도 100%까지 증가된 플래시 용기(flash vessel)내로 도입하였다. 이후, 미반응 단량체, 즉 ENB, 에틸렌 및 프로필렌의 일부 및 미사용 희석제를 수집하고 적절하게 반응기 공급물로 다시 재순환시켰다. 중합 반응기의 추가의 설명을 위해 미국 특허 제5,977,251호 및 미국 특허 제6,545,088호를 참조한다. 중합 조건은 표 1 및 표 2에 열거되어 있다.
제제(실시예 및 비교예)
제제에 사용된 물질은 표 3 및 표 4에 열거되어 있다. 제제(실시예 및 비교예)는 표 5 내지 표 8에 열거되어 있다. 이들 표에 기재된 것처럼, 상이한 카본 블랙 유형(N660 및 SPHERON 6000)을 함유하는 4개 세트의 제제가 있다.
배합 및 혼합
각각의 제제(조성물)를 ASTM D 3182에 따라 고무 내부 혼합기, 즉 Banbury 실험실 혼합기 BR 1600(배치 혼합기)에서 혼합하였다. 혼합기는 한 쌍의 2-날개 회전자가 장착되었다. 배치 중량을 혼합기 그릇에서 75 부피% 충전율로 사이징하였다. 회전자 속도를 혼합 주기(대략 5분 총 혼합 시간) 동안 50 rpm에서 일정하게 유지시켰다. 혼합물의 용융 온도를 측정하도록 열전대를 사용하였다. 표준 "업-사이드 다운" 혼합 절차를 사용하고, 처음에 카본 블랙, CaCO3, Maglite D, PEG 3350, 스테아르산, VANOX CDPA 및 VANOX MTI가 용기에 첨가되고; 이후 오일(SUNPAR 2280)이 첨가되고, 중합체(들)을 마지막에 첨가하였다. 혼합물의 온도가 85℃에 도달할 때, 과산화물 경화 시스템(VULCUP 40KE, SARET SR 517 HP)을 혼합물에 첨가하였다. 용융 온도가 105℃에 도달하면, 최종 배합된 혼합물을 캐치 팬에 적가하였다. 혼합물을 Reliable 6 인치 2개의 롤 밀로 옮겼다. 화합물 시트(약 0.09 인치의 시트 (미경화) 두께)를 형성하도록 2개의 롤 밀을 통해 화합물 배치를 5회 시가-롤링(cigar-rolling)하여 주위 조건에서 2개의 롤 밀에서 혼합을 완료하였다.
제제의 특성(레올로지 및 기계적)
무니 점도
비경화된 조성물의 점도가 검사될 수 있도록 비경화된 화합물 시트로부터 취한 샘플을 사용하여 각각의 제제화된 조성물의 무니 점도를 측정하였다. 무니 점도(100℃에서의 ML1+4)를 1분의 예열 시간 및 4분의 회전자 작동 시간으로 ASTM 1646에 따라 측정하였다. 기기는 Alpha Technologies의 Mooney Viscometer 2000이었다.
MDR 분석
ASTM D5289에 따라 Alpha Technology Moving Die Rheometer(MDR)를 사용하여 180℃에서 각각의 제제(조성물)의 경화 동역학 프로필을 측정하였다. 30분의 기간에 걸쳐 180℃에서 MDR 시험을 수행하였다. 180℃의 온도에서 비경화된 시트의 샘플로부터 각각의 제제화된 조성물에 대한 시간의 함수로서 레올로지 또는 토크 곡선((180℃에서의) 시간의 함수로서의 경화 프로필)을 측정하였다. 경화 주기 동안 최소 S' 토크(ML), 최대 S' 토크(MH; 또는 100% 경화) 및 소정의 백분율의 경화 상태에 도달하는 시간(예를 들어, 95%의 경화 상태에 도달하는 분 단위의 시간에 해당하는 t95)과 같은 점탄성 특성을 측정하였다. 결과는 표 9 내지 표 12에 기재되어 있다.
압축 성형 플라크 - 각각의 플라크 (6 in x 6 in x 0.077 in)
각각의 제제의 기계적 특성을 가황된 시트로부터 측정하고, (인장 특성 및 쇼어 A 경도에 대해) 압축 성형기에서 경화시켰다. 비경화된 화합물 시트로부터의 샘플을 각각 시트의 두께에 따라 6x6 인치보다 약간 더 작게 절단하였다. 샘플 중량은 화합물의 비중에 따라 달라질 것이다. 밀 방향을 마킹하고, 샘플을 표지하였다. 금형을 Camie-Campbell로부터의 CAMIE 999 Dry Silicone Spray로 분무 블러싱하였다. 금형(6 in. x 6 in x 0.077 in)을 압반에 배치하고, 180℃로 예열하였다. 샘플을 예열된 금형에 조심스럽게 배치하였다. 압반을 폐쇄하였다. 샘플을 가황시키기 위해, 샘플을 각각의 플라크에 대해 "t95 데이터 플러스 3분"을 사용하여 180℃에서 3.5 MPa(500 psi)의 최소 압축 압력 하에 두었다. 경화 시간이 종료될 때(t95 데이터 플러스 3분), 저부 압반은 자동 개방되었다. 금형에서 샘플을 제거하고, 즉시 물(실온)에 넣어 경화를 중지시켰다. 각각의 경화된 샘플을 시험 전에 공기 중에서 실온에서 적어도 18시간 동안 컨디셔닝하였다.
가황물 물성(원래의 특성 및 시효된 특성)
각각의 경화된 시편/가황물을 경화시킨 후에 시험 전에 주위 조건에서 적어도 18시간 동안 컨디셔닝하였다. 특성은 하기 표 13 내지 표 20에 열거되어 있다.
인장 응력- 변형 특성 및 쇼어 A 경도 특성
ASTM D-412에 기재된 치수를 갖는 "덤벨" 형상의 인장 다이를 사용하여 상기 기재된 바대로 경화된 플라크로부터 다이 절단된 시편을 사용하여 원래의 인장 특성을 측정하였다. 3개의 다이 절단된 시편을 하나의 플라크로부터 절단하였다.
열 시효된 인장 특성 측정을 위해, 시험 시편을 "덤벨" 형상의 인장 다이를 사용하여 상기 기재된 바대로 경화된 플라크로부터 처음에 다이 절단하였다. 이후, 이 제작된 시험 시편을 원하는 시효 시간에 150℃에서 공기 통풍된 오븐에서 시효시켰다. 이후, 이 열 시효된 시험 시편을 사용하여 열 시효된 인장 특성을 측정하였다. 인장 특성(인장 강도 및 연신율)을 ASTM D-412 및 ASTM D-573에 따라 실온에서 측정하였다.
각각 ASTM D-412에 기재된 치수를 갖는 3개의 다이 절단된 시편(덤벨)의 스택을 사용하여 쇼어 A 경도 특성을 측정하였다. 3개의 다이 절단된 시편을 압축 성형 플라크로부터 절단하고, 이 플라크는 상기 기재된 바대로 제조되었다. 쇼어 A 경도 특성을 방법 ASTM D-2240에 따라 실온에서 측정하였다.
본 발명의 제제(조성물)가 개선된 장기간 열 시효 특성을 갖는 것이 발견되었다. 상기 조성물에서의 중합체 성분의 낮은 ENB 함량이 시효 공정 동안에 고무 화합물의 열 분해의 속도를 감소시킨다는 것이 발견되었다. 상기 조성물에 대한 산화마그네슘 또는 산화아연의 첨가가 장기간 열 시효를 개선하는 데 또한 기여한다는 것이 또한 발견되었다. 우수한 장기간 열 시효 특성은 본 발명의 조성물에 의해 달성될 수 있다.
Claims (20)
- 조성물로서, 적어도
A) 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로 3.5 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체;
B) MgO, ZnO, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 산 수용체(acid acceptor)의 성분을 포함하는 조성물. - 제1항에 있어서, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체는, 하나 이상의 에틸렌/알파-올레핀 혼성중합체의 중량을 기준으로, 2.0 중량% 이하, 또는 1.8 중량% 이하, 또는 1.6 중량% 이하, 또는 1.4 중량% 이하, 또는 1.2 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하의 비공액된 디엔을 포함하는, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 성분 A 대 성분 B의 중량비는 2.0 내지 25, 또는 2.5 내지 20, 또는 3 내지 17, 또는 4 내지 12.5, 또는 5 내지 10인, 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 0 초과의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]}의 관계식을 충족시키는, 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 40 이하의 {[-10(중량%)-1 * (디엔의 중량%(성분 A의 중량을 기준으로 함) ― 0.9 중량%)] + [3 (phr)-1 * (산 수용체의 phr ― 9 phr)]}의 관계식을 충족시키는, 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A의 밀도는 0.850 내지 0.910 g/cc의 범위인, 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A의 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)는 _10M_ 내지 _150 MU, 또는 20 MU 내지 130 MU, 또는 30 MU 내지 110 MU, 또는 40 MU 내지 90 MU의 범위인, 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는, 상기 조성물의 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 55 중량%의 양으로 존재하는, 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함하는, 조성물.
- 제9항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM인, 조성물.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 양으로 존재하는, 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 및 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 조성물.
- 제12항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1,0 내지 3.0, 또는 1,0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5인, 조성물.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 EPDM인, 조성물.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체와 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상인, 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 및, 디엔의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 에틸렌의 중량%(혼성중합체의 중량을 기준으로 함), 및/또는 무니 점도(ML 1+ 4, 125℃)의 특성 중 하나 이상이 상이한 제2 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체를 포함하는, 조성물.
- 제16항에 있어서, 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체 대 제2 에틸렌/알파-올레핀/디엔 삼원중합체의 중량비는 1.0 내지 5.0, 또는 1.0 내지 4.0, 또는 1,0 내지 3.0, 또는 1,0 내지 2.0, 또는 1.0 내지 1.5인, 조성물.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 각각의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체는 독립적으로 EPDM인, 조성물.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 에틸렌/알파-올레핀/디엔 혼성중합체의 합계 중량은, 성분 A의 중량을 기준으로, 95 중량% 이상, 또는 98 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상인, 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 A는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 조성물.
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