PL191283B1 - Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu i sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu - Google Patents

Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu i sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu

Info

Publication number
PL191283B1
PL191283B1 PL341046A PL34104698A PL191283B1 PL 191283 B1 PL191283 B1 PL 191283B1 PL 341046 A PL341046 A PL 341046A PL 34104698 A PL34104698 A PL 34104698A PL 191283 B1 PL191283 B1 PL 191283B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
parts
thermoplastic
ethylene
rubber
Prior art date
Application number
PL341046A
Other languages
English (en)
Other versions
PL341046A1 (en
Inventor
Tonson Abraham
Sabet Abdou-Sabet
Original Assignee
Advanced Elastomer Systems
Advanced Elastomer Systems Lp
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 Advanced Elastomer Systems, Advanced Elastomer Systems Lp filed Critical Advanced Elastomer Systems
Publication of PL341046A1 publication Critical patent/PL341046A1/xx
Publication of PL191283B1 publication Critical patent/PL191283B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08L67/03Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the dicarboxylic acids and dihydroxy compounds having the carboxyl- and the hydroxy groups directly linked to aromatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L13/00Compositions of rubbers containing carboxyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00Characterised by the use of unspecified polymers
    • C08J2300/22Thermoplastic resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/35Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having also oxygen in the ring
    • C08K5/353Five-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/02Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • C08L61/14Modified phenol-aldehyde condensates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

1. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu, znamienna tym, ze stanowi mieszank e a) konstrukcyjnego termoplastu wybranego z grupy obejmuj acej poliester, poliw eglan, bloko- wy kopolimer poliestrowy lub ich kombinacje, o temperaturze topnienia co najmniej 170°C i poni zej 260°C, o wagowo srednim ci ezarze cz asteczkowym powy zej 40 000, b) od 200 do 375 cz esci wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego na 100 cz esci wagowych termoplastu, c) od 1 do 12 cz esci wagowych srodka wulkanizuj acego typu addycyjnego na 100 cz esci wa- gowych kauczuku, oraz d) na 100 cz esci wagowych termoplastu od 3 do 30 cz esci wagowych srodka pomocniczego wybranego z grupy obejmuj acej funkcjonalizowane poliolefiny pochodz ace od C 2-8 monomerów, funkcjonalizowane poliolefiny pochodz ace od C 2-8 monomerów kopolimeryzowanych z C 3-10 nie- nasyconymi kwasami, kopolimery etylen-alkohol winylowy, kopolimery etylen-octan winylu, funk- cjonalizowane kopolimery etylen-propylen, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen-dien, funkcjonalizowane blokowe kopolimery styrenu i ich kombinacje, przy czym kauczuk jest utwardzony przez srodek utwardzaj acy, w takim stopniu, ze 30% wa- gowych lub mniej kauczuku rozpuszcza si e w ketonie metylowo-etylowym w temperaturze 80°C. PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja termoplastycznego wulkanizatu (TPV) i sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu zawierających termoplasty o wysokiej temperaturze topnienia, takie jak poliestry, poliwęglany lub blokowe kopolimery poliestrowe, takie jak segmentowe kopolimery poliestro-eterowe.
Znanych jest wiele typów termoplastycznych wulkanizatów. W szczególności opis patentowy USA nr 4 226 953, Coran i Patel, dotyczy termoplastycznych kompozycji stanowiących mieszanki żywicy styren-akrylonitryl (SAN) i kauczuku nitrylowego o wysokiej zawartości żelu.
Opis patentowy USA nr 4 141 863, Coran i in., dotyczy kompozycji termoplastycznych stanowiących mieszanki usieciowanego kauczuku i termoplastycznego liniowego krystalicznego poliestru, który ma temperaturę mięknienia powyżej 50°C. Kauczuki obejmują naturalny lub syntetyczny kauczuk dienowy, kauczuk poliuretanowy i kauczuk nitrylowy. Mieszanki mogą zawierać również plastyfikatory.
Opis patentowy USA nr 4 666 972 dotyczy poli(tereftalanów alkilenu) zawierających fluorowaną poliolefinę oprócz polimeru o temperaturze zeszklenia poniżej -30°C.
Opis patentowy USA nr 5 397 839 dotyczy kompozycji elastomerycznych o zwiększonej odporności na starzenie cieplne, zawierających mieszanki termoplastycznej żywicy poliestrowej i uwodornionego kauczuku nitrylowego. Składnik kauczukowy kompozycji jest co najmniej częściowo utwardzony.
Opis patentowy USA nr 5 550 190, Hasegawa i inni, dotyczy termoplastycznej kompozycji elastomerycznej, otrzymanej przez dynamiczne sieciowanie (A) 51-95% wag. termoplastycznego elastomeru poliestro-eterowego i (B) 49-5% wag. kauczuku, podczas ugniatania.
Opis patentowy USA nr 5 637 407, Hert i inni, dotyczy kompozycji zawierającej mieszankę kauczukowo/termoplastyczną przyczepną do materiału termoplastycznego; mieszanka jest w postaci matrycy termoplastycznej, zawierającej kuleczki kauczuku, funkcjonalizowane i wulkanizowane podczas mieszania z termoplastem. Wyroby kompozytowe wytwarza się przez naprasowywanie wulkanizowanej mieszanki kauczuk/termoplast na termoplast.
Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według wynalazku stanowi mieszankę
a) konstrukcyjnego termoplastu wybranego z grupy obejmującej poliester, poliwęglan, blokowy kopolimer poliestrowy lub ich kombinacje, o temperaturze topnienia co najmniej 170°C i poniżej 260°C, o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym powyżej 40 000,
b) od 200 do 375 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego na 100 części wagowych termoplastu,
c) od 1 do 12 części wagowych środka wulkanizującego typu addycyjnego na 100 części wagowych kauczuku, oraz
d) na 100 części wagowych termoplastu od 3 do 30 części wagowych środka pomocniczego wybranego z grupy obejmującej funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów, funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów kopolimeryzowanych z C3-10 nienasyconymi kwasami, kopolimery etylen-alkohol winylowy, kopolimery etylen-octan winylu, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen-dien, funkcjonalizowane blokowe kopolimery styrenu i ich kombinacje, przy czym kauczuk jest utwardzony przez środek utwardzający, w takim stopniu, że 30% wagowych lub mniej kauczuku rozpuszcza się w ketonie metylowo-etylowym w temperaturze 80°C.
W kompozycji według wynalazku termoplast stanowi fazę ciąg łą. Faza karboksylowanego kauczuku nitrylowego, zazwyczaj w postaci cząstek, jest zbudowana z akrylonitrylu i podstawowej ilości jednego lub większej liczby sprzężonych monomerów dienowych, spośród których do korzystnych należy butadien i izopren. Na ogół z takich kompozycji otrzymuje się produkt o słabych charakterystykach przetwórczych. Stwierdzono nieoczekiwanie, że dodatek środków pomocniczych umożliwia otrzymanie przetwarzalnego termoplastycznego produktu, w przeciwieństwie do produktów proszkowych, które zazwyczaj nie zawierają takich środków. Do środków utwardzających należą żywice fenolowe i środki utwardzające typu addycyjnego, takie jak bisoksazoliny i bismaleimidy. Różne składniki dynamicznie wulkanizuje się w temperaturze powyżej temperatury topnienia termoplastu lub termoplastycznego elastomeru.
Polimery termoplastyczne są korzystnie polarne, krystaliczne i wykazują wysokie temperatury topnienia. Temperatura topnienia termoplastycznych polimerów wynosi co najmniej 170°C, korzystPL 191 283 B1 nie co najmniej 200°C, a jeszcze korzystniej co najmniej 220°C. Należy unikać zbyt wysokich temperatur topnienia, gdyż podczas mieszania w stopie termoplastu z karboksylowanym kauczukiem nitrylowym w wysokiej temperaturze będzie zachodzić degradacja kauczuku nitrylowego. W związku z tym termoplast ma temperaturę topnienia poniżej 260°C, korzystnie poniżej 240°C. Do odpowiednich polimerów termoplastycznych należą poliestry, poliwęglany, blokowe kopolimery poliestrów i ich kombinacje.
Poliestry są polimerami kondensacyjnymi. Różne poliestry mogą być aromatyczne lub alifatyczne, bądź stanowić ich kombinacje, przy czym zazwyczaj pochodzą bezpośrednio lub pośrednio z reakcji dioli, takich jak glikole zawierają ce łącznie od 2 do 6 atomów wę gla, dogodnie od 2 do 4 atomów wę gla, z alifatycznymi kwasami zawierają cymi łącznie od 2 do 20 atomów wę gla, korzystnie od 3 do 15 atomów węgla, lub z kwasami aromatycznymi zawierającymi łącznie od 8 do 15 atomów węgla. Korzystne są poliestry aromatyczne, takie jak poli(tereftalan etylenu) (PET), poli(tereftalan trimetylenu) (PTT), poli(tereftalan butylenu) (PTB), poli(izoftalan etylenu) i poli(naftalenian butylenu) lub ich kombinacje.
Przydatne mogą być także różne poliwęglany będące estrami kwasu węglowego. Odpowiedni poliwęglan oparty jest na bisfenolu A, np. poli(karbonylodioksy-1,4-fenylenoizopropylideno-1,4-fenylen).
Do odpowiednich poliestrowych kopolimerów blokowych należy segmentowy poliestro-polieter itp. Takie blokowe kopolimery zawierają co najmniej jeden blok poliestrowy i co najmniej jeden blok kauczukowy, taki jak polieter pochodzący od glikoli zawierających 2-6 atomów węgla, np. od glikolu polietylenowego, albo od tlenków alkilenu zawierających 2-6 atomów węgla. Korzystnym blokowym polimerem poliestrowo-polieterowym jest poli(tereftalan butylenu)-b-glikol politetrametylenowy, dostępny jako Hytrel z DuPont.
Ciężar cząsteczkowy różnych żywic termoplastycznych jest taki, że stanowią one odpowiednie konstrukcyjne tworzywa sztuczne. W związku z tym ciężar cząsteczkowy różnych poliestrów zazwyczaj wynosi od 40 000 do 110 000, korzystnie od 50 000 do 100 000.
Faza kauczukowa kompozycji termoplastycznego wulkanizatu według wynalazku zawiera karboksylowany kauczuk nitrylowy. Takie kauczuki dogodnie są w postaci małych cząstek o wielkości poniżej 50 μm, a korzystnie od 1 do 10 μm, co zapewnia uzyskanie dobrych właściwości fizycznych i charakterystyk przetwórczych. Kauczuki nitrylowe pochodzą zasadniczo od sprzężonych dienów zawierających 4-8 atomów węgla, spośród których izopren jest pożądany, a butadien jest korzystny, oraz od akrylonitrylu. Zawartość sprzężonego dienu w kopolimerze jest taka, że stanowi on większość, tzn. od 50 do 80% wag., a dogodnie od 60 do 75% wag. W związku z tym zawartość akrylonitrylu w kopolimerze odpowiada mniejszej ilości, tzn. od 20 do 50% wag., a korzystnie od 25 do 40% wag. Rzeczywista zawartość akrylonitrylu będzie zmieniać się w zależności od końcowego zastosowania, gdyż zwiększenie ilości akrylonitrylu poprawia odporność na olej, wytrzymałość na rozciąganie, twardość i odporność na ścieranie. Jednakże zwiększenie ilości akrylonitrylu w kauczuku nitrylowym będzie niekorzystnie wpływać na właściwości w niskich temperaturach.
Kauczuki nitrylowe stosowane zgodnie z wynalazkiem zawierają boczne grupy karboksylowe, pochodzące np. od nienasyconych kwasów, np. od kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego itp. Ilość merów zawierających grupy kwasu karboksylowego, skopolimeryzowanych w kauczuku nitrylowym wynosi od 1 do 10 części wagowych, a korzystnie od 3 do 7 części wagowych na 100 części wagowych merów sprzężonego dienu i akrylonitrylu w kauczuku nitrylowym. Podczas utwardzania karboksylowany kauczuk nitrylowy może sieciować się przez nienasycenie obecne w kopolimerze, lub, alternatywnie, przez boczne grupy kwasu karboksylowego.
Ilość kauczuku nitrylowego stosowanego zgodnie z wynalazkiem wynosi od 200 do 375 części wagowych, a korzystnie od 230 do 360 części wagowych na 100 części wagowych jednego lub większej liczby polimerów termoplastycznych.
Dotychczas kompozycje polarnego termoplastycznego wulkanizatu, zawierające karboksylowany kauczuk nitrylowy bez środka pomocniczego, zazwyczaj podczas przetwórstwa tworzyły proszek przy stosunku tworzywa sztucznego do kauczuku 1:3. Obecnie nieoczekiwanie stwierdzono, że jeśli doda się środek pomocniczy do kompozycji podczas mieszania i przed utwardzaniem, nastąpi znacząca poprawa właściwości przetwórczych. Tak np. zapobiega to powstaniu proszkowej kompozycji, a otrzymany produkt stanowi przetwarzalny materiał termoplastyczny. Ponadto stwierdzono, że podczas powstawania TPV może nastąpić przebiegające z udziałem bisoksazoliny szczepienie polimeru plastycznego na kauczuku, poprzez grupy końcowe tworzywa
PL 191 283 B1 plastycznego i miejsca utwardzania w postaci grup kwasu karboksylowego w kauczuku. Środek kompatybilizujący, który może powstać in situ, powinien również przyczyniać się do poprawy właściwości mechanicznych TPV.
Środkiem pomocniczym, który działa również jako środek kompatybilizujący w masie, jest zwykle polimer węglowodorowy, przy czym ewentualnie, ale korzystnie, polimery takie zawierają grupy funkcyjne, korzystnie jako grupy boczne. Do takich polimerów węglowodorowych należą poliolefiny pochodzące od monomerów C2-C8, takie jak polietylen lub polipropylen. Inną klasę środków pomocniczych stanowią różne kopolimery olefin z nienasyconym kwasem zawierającym łącznie od 3 do 10 atomów wę gla, takim jak kwas maleinowy, kwas akrylowy itp., przy czym odpowiednim kopolimerem jest poli(etylen-ko-kwas akrylowy). Do przydatnych środków pomocniczych należą również kopolimery etylen-alkohol winylowy lub etylen-octan winylu itp. Jeszcze inną klasę środków pomocniczych stanowią różne kauczuki oparte na węglowodorach, takie jak kopolimery etylen-propylen, kopolimery etylen-propylen-dien (np. EPDM) itp. Kolejną klasę stanowią różne węglowodorowe kopolimery blokowe, takie jak styren-butadien-styren (np. różne gatunki Kraton®, produkowane przez Shell), blokowe kopolimery styren-etylen-buten-styren itp.
Grupę funkcyjną środka pomocniczego może zwykle stanowić dowolna grupa, która może reagować z polarną grupą żywicy termoplastycznej lub z karboksylowanym kauczukiem nitrylowym, albo ze środkami wulkanizującymi, wymienionymi poniżej. Do takich grup funkcyjnych należą grupy hydroksylowe, takie jak w kopolimerze etylen-alkohol winylowy, z tym że korzystne są grupy kwasowe lub bezwodnikowe. Grupy kwasowe pochodzą zazwyczaj od nienasyconych kwasów zawierających 3-10 atomów węgla, takich jak kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas maleinowy, kwas fumarowy itp. Grupy bezwodnikowe pochodzą od różnych bezwodników powyższych kwasów, przy czym korzystny jest bezwodnik maleinowy. Całkowita ilość związku funkcyjnego stanowi zazwyczaj od 0,2 do 6-10% wag., w stosunku do całkowitej wagi wyżej wspomnianego środka pomocniczego.
Do korzystnych środków pomocniczych, które działają również jako środki kompatybilizujące, należy maleinizowany polietylen, maleinizowany polipropylen, kopolimer etylen-kwas akrylowy, maleinizowane kopolimery blokowe styren-etylen-buten-styren, maleinizowane kopolimery blokowe styren-butadien-styren, maleinizowany kauczuk etylenowo-propylenowy, mieszanki i utwardzone mieszanki polipropylenu lub polietylenu z kauczukiem EPDM (np. Santoprene® o twardości od 35 Shore'a A do 50 Shore'a D) itp. Do wysoce korzystnych należy maleinizowany polietylen, maleinizowany kauczuk etylenowo-propylenowy i maleinizowane kopolimery blokowe styren-butadien-styren.
Ilość środków pomocniczych i/lub kompatybilizujących wynosi zazwyczaj od 3 do 30 części wagowych, korzystnie od 5 do 20 części wagowych na 100 części wagowych żywicy termoplastycznej.
W wyniku zastosowania środków pomocniczych z kauczukami nitrylowymi zawierającymi grupy karboksylowe otrzymuje się, po dynamicznej wulkanizacji, bardzo kompatybilną mieszankę, w której termoplast lub termoplastyczny elastomer stanowią zasadniczo fazę ciąg łą, a cząstki kauczuku stanowią fazę nieciągłą. Jednakże mogą występować również inne morfologie.
Inny ważny aspekt wynalazku stanowi zastosowanie środków wulkanizujących typu addycyjnego, które nie rozbijają fazy plastycznej i nie wydzielają lotnych składników, takich jak woda. Jakkolwiek można zastosować inne środki utwardzające, takie jak związki tworzące wolne rodniki, to nie są one pożądane i w związku z tym stosowane są w małych ilościach, np. zazwyczaj poniżej 1,0 części wagowych, a dogodnie poniżej 0,5 części wagowych na 100 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego. Wysoce korzystnymi środkami wulkanizującymi lub środkami sieciującymi typu addycyjnego są różne oksazoliny lub oksazyny, takie jak związki o wzorze
PL 191 283 B1 gdzie R lub R' oznacza alifatyczną lub aromatyczną grupę węglowodorową, taką jak alkilen lub arylen zawierający odpowiednio 1-24 atomów węgla, ewentualnie podstawiony jedną lub większą liczbą grup alkilowych zawierających 1-6 atomów węgla lub podstawiony grupą arylową zawierającą 6-9 atomów węgla; n oznacza 0 lub 1, przy czym gdy n oznacza 1, X i Y oznaczają atomy wodoru lub niezależnie grupę 2-oksazolinową albo grupę 1,3-oksazynową, albo grupę 2-oksazolinową lub grupę 1,3-oksazynową i atom wodoru, przy czym do pozostałych atomów węgla przyłączone są atomy wodoru, p oraz q oznaczają niezależnie 1 lub 2, a gdy n oznacza 0, to R, X i Y nie występują. Ponadto każda grupa oksazolinowa w powyższym wzorze może być ewentualnie podstawiona alkilem o 1-6 atomach węgla. Dokładniejsze opisy takich wielofunkcyjnych oksazolin podano w opisie patentowym USA nr 4 806 588, który wprowadza się jako źródła literaturowe. Do korzystnych oksazolin należą 2,2'-bis(oksazolina-2), 2,2'-heksametylenodikarbamoilobis(oksazolina-2) i 1,3-fenyleno-2,2'-bis (oksazolina-2).
Jako środki wulkanizujące można zastosować różne bismaleimidy oraz żywice fenolowe. Do przykładowych bismaleimidów należy bismaleimid oparty na metylenodianilinie (np. Matrimid 5292A z Ciba-Geigy), bismaleimid oparty na toluenodiaminie (np. HVA-2 z DuPont), itp. Fenolowe ś rodki utwardzające są dobrze znane w literaturze i obejmują polimery otrzymane przez polimeryzację fenolu z formaldehydem. Szybkość polimeryzacji jest zależna od pH, przy czym najwyższe szybkości reakcji występują przy zarówno wysokim, jak i niskim pH. Bardziej szczegółowy opis wytwarzania żywic fenolowych podano w „Principles of Polymerization” 3 wydanie, George Odian, str. 125-131, John Wiley Sons, Inc., N.Y., N.Y., 1991, publikacji, którą wprowadza się w całości jako źródła literaturowe. Do przykładowych żywic fenolowych należą
takie jak SP-1045, w której R oznacza izooktyl, a n oznacza 1-12, oraz HRJ-1367, w której R oznacza t-butyl, a n oznacza 1-10, z Schenectedy Chemicals.
Do innych środków wulkanizujących typu addycyjnego, które można zastosować, należą różne izocyjaniany, takie jak 1,4-diizocyjanian fenylenu, diizocyjanian izoforonu, polimery zakończone grupami α,ω-izocyjanianowymi; różne karbodiimidy, takie jak poli(triizopropylofenyleno-karbodiimid), np. Staboxol-P z Rhein Chemie itp., a także różne bisimidazoliny.
Wielofunkcyjne imidazoliny określone są wzorem v
H,C-N N-CH,
C—(R)n— c / /n \ I
H,C-N N-CH, \ v t 2
Η H w którym R ma znaczenie podane powyżej w odniesieniu do wielofunkcyjnych poliwartościowych oksazolin, a X i Y oznaczają atomy wodoru, albo, niezależnie, grupę imidazolinową lub grupę imidazolinową i atom wodoru. Korzystną wielofunkcyjną imidazoliną jest bisimidazolina.
Jeszcze inną grupę środków wulkanizujących typu addycyjnego stanowią różne wielofunkcyjne epoksydy, takie jak różne żywice Shell Epon®, epoksydowane oleje roślinne, izocyjanian tris(2,3-epoksypropylu) i 4,4'-metylenobis(N,N-diglicydyloanilina), oraz wielofunkcyjne azyrydyny.
Ilość środka wulkanizującego wynosi zazwyczaj od 1 do 12, dogodnie 2-10, a korzystnie od 2,5 do 7 części wagowych na 100 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego. Addycyjne środki wulkanizujące powodują sieciowanie przez reakcję z grupami kwasu karboksylowego w kauczuku nitrylowym lub z wiązaniami podwójnymi dienowej części węglowodorowej pochodzącej od monomeru
PL 191 283 B1 dienowego. Środki wulkanizujące stosuje się w ilości powodującej co najmniej częściowe utwardzenie kauczuku nitrylowego, a korzystnie pełne lub całkowite utwardzenie kauczuku nitrylowego.
W znaczeniu uż ytym w opisie i w zastrzeż eniach okreś lenia „w pełni zwulkanizowany” lub „całkowicie zwulkanizowany” oznaczają, że składnik kauczukowy, który ma być zwulkanizowany został utwardzony w stopniu, w którym właściwości elastomeryczne usieciowanego kauczuku są zbliżone do właściwości kauczuku w zwykłym stanie zwulkanizowanym, z uwzględnieniem, że jest to kompozycja termoplastycznego wulkanizatu, albo na co wskazuje brak zmian w wytrzymałości na rozciąganie. Stopień utwardzenia można określić zawartością żelu lub, odwrotnie, zawartością składników ekstrahowalnych. Stopień utwardzenia można także wyrazić jako gęstość usieciowania. Wszystkie takie określenia są znane, np. z opisów patentowych USA nr 5 100 947 i 5 157 081, które w całości wprowadza się jako źródła literaturowe. Określenie „częściowo zwulkanizowany” (czyli stopień utwardzenia) oznacza, że 30% lub poniżej, a dogodnie 10% wag. lub mniej, karboksylowanego kauczuku nitrylowego rozpuszcza się w ketonie metylowo-etylowym w 80°C. Określenie „w pełni zwulkanizowany” (czyli stopień utwardzenia) oznacza, że 5% wagowych lub poniżej, utwardzonego karboksylowanego kauczuku nitrylowego rozpuszcza się w ketonie metylowo-etylowym w 80°C.
Oprócz termoplastycznej żywicy, kauczuku nitrylowego, środka pomocniczego i środka wulkanizującego kompozycje według wynalazku mogą zawierać różne zwykłe dodatki, takie jak wypełniacze wzmacniające i niewzmacniające, napełniacze, przeciwutleniacze, stabilizatory, olejowe środki pomocnicze stosowane w przetwórstwie kauczuku, zmiękczacze olejowe, środki smarujące, plastyfikatory, środki zapobiegające sklejaniu się, środki antystatyczne, woski, środki spieniające, pigmenty, środki zmniejszające palność i inne środki pomocnicze stosowane w mieszankach gumowych. Takie dodatki mogą stanowić do 60% wag. całej kompozycji, oraz mogą być w fazie plastycznej i/lub w fazie kauczukowej. Do napełniaczy i wypełniaczy, które można zastosować, należą zwykłe składniki nieorganiczne, takie jak węglan wapnia, glinki, krzemionka, talk, ditlenek tytanu, sadza itp. Olejowe środki pomocnicze stosowane w przetwórstwie kauczuku stanowią zazwyczaj oleje parafinowe, naftenowe lub aromatyczne, pochodzące z frakcji ropy naftowej. Stosować się będzie zazwyczaj typ powszechnie stosowany w połączeniu z konkretnym kauczukiem lub kauczukami w kompozycji, a ilość, w stosunku do całkowitej zawartości kauczuku, może wynosić od 0 do 100 części na 100 (cns), korzystnie od 10 do 40 cns.
Częściowe lub, korzystnie, całkowite usieciowanie, można osiągnąć przez dodanie jednego lub większej liczby wyżej wspomnianych środków wulkanizujących do mieszanki termoplastu lub termoplastycznego elastomeru i kauczuku, oraz zwulkanizowanie kauczuku w żądanym stopniu, w zwykłych warunkach wulkanizacji. W znaczeniu użytym w opisie i w zastrzeżeniach określenie „wulkanizacja dynamiczna” oznacza proces wulkanizacji lub utwardzania kauczuku zawartego w kompozycji termoplastycznego wulkanizatu, w którym kauczuk wulkanizowany jest w warunkach ścinania w temperaturze wyższej od temperatury topnienia składnika poliestrowego. W ten sposób kauczuk ulega równocześnie sieciowaniu i dyspergowaniu w postaci drobnych cząstek w matrycy poliestrowej, choć, jak to zaznaczono powyżej, mogą również występować inne morfologie. Wulkanizację dynamiczną osiąga się przez mieszanie składników termoplastycznego wulkanizatu w podwyższonej temperaturze w zwykłym urządzeniu mieszającym, takim jak walcarka, mieszarki Banbury, mieszarki Brabendera, mieszarki o działaniu ciągłym, wytłaczarki mieszające itp. Wyjątkową cechę dynamicznie utwardzanych kompozycji stanowi to, że mimo iż składnik kauczukowy jest częściowo lub całkowicie utwardzony, kompozycje można przetwarzać, w tym również powtórnie, zwykłymi technikami przetwórstwa tworzyw sztucznych, takimi jak wytłaczanie, wtrysk, formowanie z rozdmuchiwaniem i prasowanie tłoczne. Odpady i wypływy można uratować i przetworzyć powtórnie.
W zakres wynalazku wchodzi też sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu, który obejmuje dynamiczną wulkanizację
a) konstrukcyjnego termoplastu wybranego z grupy obejmującej poliester, poliwęglan, blokowy kopolimer poliestrowy lub ich kombinacje, o temperaturze topnienia co najmniej 170°C i poniżej 260°C, o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym powyżej 40 000,
b) od 200 do 375 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego na 100 części wagowych termoplastu,
c) od 1 do 12 części wagowych środka wulkanizującego typu addycyjnego na 100 części wagowych kauczuku, oraz
d) na 100 części wagowych termoplastu od 3 do 30 części wagowych środka pomocniczego wybranego z grupy obejmującej funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów,
PL 191 283 B1 funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów kopolimeryzowanych z C3-10 nienasyconymi kwasami, kopolimery etylen-alkohol winylowy, kopolimery etylen-octan winylu, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen, funkcjonałizowane kopolimery etylen-propylen-dien, funkcjonalizowane blokowe kopolimery styrenu i ich kombinacje.
Następującą ogólną procedurę, opisaną poniżej w przykładach, zastosowano do wytwarzania termoplastycznych wulkanizatów według wynalazku. Termoplastyczny poliester, kauczuk nitrylowy i środki pomocnicze zmieszano w mieszarce Brabendera w temperaturze wystarczającej do stopienia termoplastu i otrzymania mieszanki. Następnie dodano środki wulkanizujące w celu usieciowania kauczuku i mieszanie kontynuowano, aż do osiągnięcia maksymalnej jednorodności stopu, co zazwyczaj trwało 1-5 minut, a następnie przez dodatkowe 2 lub 3 minuty. Kolejność dodawania składników można zmieniać, z tym, że zazwyczaj wszystkie wypełniacze należy dodać przed zajściem zasadniczego sieciowania lub wulkanizacji. Stabilizatory i zmiękczacze można dodać przed lub po wulkanizacji. Zwulkanizowaną kompozycję wyładowano z mieszarki, uformowano w arkusze i prasowano tłocznie w temperaturze o 30-50°C wyższej od temperatury topnienia skł adnika termoplastycznego, oraz chłodzono do temperatury poniżej 100°C pod ciśnieniem. Następnie oznaczano właściwości uformowanego arkusza.
Kompozycje termoplastycznego wulkanizatu według wynalazku zazwyczaj wykazują dobrą wytrzymałość na rozciąganie, dobre wydłużenie i dobre właściwości w odniesieniu do odkształcenia trwałego przy ściskaniu. Spęcznienie olejem mierzono jako procent przyrostu wagi w 150°C w ciągu 72 godzin, przy czym wynosił on zazwyczaj 25% lub poniżej, dogodnie 20% lub poniżej, a korzystnie 15% lub poniżej.
Kompozycje termoplastycznego wulkanizatu według wynalazku można wykorzystywać w zastosowaniach, w których stosuje się kauczuk nitrylowy. Można je stosować jako uszczelnienia, jako uszczelki, węże, buty itp., zwłaszcza w zastosowaniach motoryzacyjnych. Wynalazek można będzie lepiej zrozumieć po zapoznaniu się z poniższymi przykładami, które ilustrują wynalazek, ale nie ograniczają jego zakresu.
Termoplastyczne wulkanizaty (TPV) otrzymano w laboratoryjnym aparacie Brabender-Plasticorder, model EPL-V5502. Misa mieszająca o pojemności 60 ml wyposażona była w rotory typu wałków, co zapewniało dobre mieszanie próbek w postaci partii o wadze 40-45 g. W przypadku partii TPV o wyższej wadze można zastosować zajmujące mniej miejsca rotory krzywkowe, co zapewnia pojemność misy 85 ml. TPV otrzymywano w 240°C przy szybkości rotora 75 obrotów/minutę, o ile nie zaznaczono tego inaczej. Materiały plastyczne stopiono lub częściowo stopiono we wgłębieniu mieszarki przed dodaniem kauczuku. Po utrzymywaniu stałego momentu obrotowego przez 1-2 minuty, w celu zapewnienia możliwie jak najpełniejszej homogenizacji mieszanki stopu kauczuki i tworzywa, dodano środek wulkanizujący i utwardzanie kontynuowano przez 8 minut. Obserwowany wzrost momentu obrotowego wyrównał się po 4-5 minutach utwardzania. Otrzymany gorący TPV uformowano w arkusz między zimnymi płytami, a następnie sprasowano tłocznie w 250°C w celu otrzymania płytek do badań właściwości fizycznych. Zmiękczacze dodawano do mieszanego stopu tworzywa i kauczuku przed utwardzaniem. Przy mieszaniu w stopie tworzywa z kauczukiem ważne jest to, aby tworzywo przed dodaniem kauczuku było co najmniej częściowo stopione. Mastykacja samego kauczuku w mieszarce doprowadzi do sieciowania termooksydacyjnego kauczuku, z wytworzeniem proszku gumowego.
Stosując powyższą ogólną procedurę przygotowano i wykonano konkretne receptury podane poniżej w tabelach I-IV.
PL 191 283 B1
T a b e l a I
Przykład 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Skład
Nipol 1072x28 76 76 76 68 68 70 80 76,5 76,5 76
Valox 315 24 24 24 32 32 30 20 23,50 23,50 24
1,3-PBO - - - 2,27 2,27 2,12 2,87 - - -
Polybond 3009 - - 2,38 - 4,53 2,12 2,49 2,35 2,35 2,38
SP-1045 - 3,56 3,56 - - - - - - -
Ultramox 626 - - - - - - - 1,56 1,56 -
TPAP - - - - - - - - - 5,12
lrganox B225 - - - - - - - - - 3,14
HVA-2 - - - - - - - 2,51 - -
Matrimid 5292A - - - - - - - - 2,51 -
Właściwości
Twardość (Shore'a A) 67 78 79 85 87 86 79 83 83 79
UTS (funty/cal2) 1208 1756 1891 2423 2855 3271 1803 2563 2515 1849
(MPA) 8,33 12,11 13,04 16,70 19,68 22,55 12,43 17,67 17,34 12,75
UE(%) 205 193 216 203 243 256 202 254 247 231
M 100 (funty/cal2) 700 946 966 1317 1393 - 883 1057 1063 874
(MPa) 4,83 6,52 6,66 9,08 9,60 - 6,09 7,29 7,33 6,03
CS (%, 22 godziny, 100°C) - 9 10 17 18 19 11 13 15 -
CS (%, 22 godziny, 150°C) - 29 29 40 35 35 23 29 29 52
Przyrost wagi, (%,72 godziny, 150°C) - 18 23 15 21 17 22 19 18 16
Odkształcenie trwałe po rozciąganiu (%) 13 9 11 16 18 13 7 11 11 9
Konsystencja produktu T P T P T T T T T T
T = Termoplastyczny; P = Proszek
T a b e l a II
Przykład 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7
Skład
Nipol 1072x28 75 76 76 76 76 76
Valox 315 25 24 24 24 24 24
1,3-PBO 2,34 2,38 2,38 2,38 2,38 2,41
Polybond 3009 - 2,38 - - - -
Royaltuf 490 - - - - - 7,22
Kraton FG-1901X - - - 2,38 - -
PL 191 283 B1 ciąg dalszy tabeli II
1 2 3 4 5 6 7
lrganox B225 3,10 3,14 3,14 - - 2,24
HD 6706.19 - - 2,38 - 2,38 -
Właściwości
Twardość (Shore'a A) - - - 79 81 73
UTS (funty/cal2) (MPa) ; - - 2289 15,78 2048 14,12 1277 8,80
UE (%) - - - 238 225 188
M 100 (funty/cal2) (MPa) ; ; 915 6,31 923 6,36 669 4,61
CS (%, 22 godziny, 150°C) - - - 30 32 -
Przyrost wagi, (%, 72 godziny,150°C) - - - 18 18 -
Odkształcenie trwałe po rozciąganiu (%) - - - 7 8 6
Konsystencja produktu P T T T T T
P = Proszek T = Termoplastyczny
T a b e l a III
Przykład 17 18 19
Skład
Nipol 1072x28 76 76 69,00
lrganox B225 3,17 - -
75PBT/25PBI 24 - -
PET 13339 - 24 -
Hytrel 8238 - - 31,00
Polybond 3009 2,38 2,38 2,37
1,3-PBO 2,38 3,40 3,04
Właściwości
Twardość (Shore'a A) 79 82 85
UTS (funty/cal2) 1911 1566 2630
(MPa) 13,18 10,80 18,13
UR(%) 253 161 242
M100 (funty/cal2) 773 1052 1144
(MPa) 5,30 7,25 7,89
CS (%, 22 godziny, 100°C) 20 14 25
CS (%, 22 godziny, 150°C) 40 26 40
Przyrost wagi, (%, 72 godziny, 150°C) 19 20 -
Odkształcenie trwałe po rozciąganiu (%) 7 11 12
Konsystencja produktu T T T
T = Termoplastyczny
PL 191 283 B1
T a b e l a IV
Przykład 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Skład
Nipol 1072x28 65 65 65 70 76 76 70 76 76 76 76
Valox 315 35 35 35 30 24 24 30 24 24 24 24
Polybond 3009 2,58 2,57 2,57 6,55 2,38 2,39 6,56 2,38 2,38 2,38 2,41
1,3-PBO 2,03 2,04 2,04 2,18 2,40 2,41 2,19 2,38 2,38 2,38 2,41
lrganox B225 3,14 3,14 3,14 2,18 2,29 2,29 2,45 2,29 2,29 2,29 2,29
Reofos 50 - 16,32 25,35 - - - - - - - 11,39
Uniplex 809 - - - - 7,71 - - - - - -
Uniplex 413 - - - - 7,67 - - - - - -
Plasthall BSA - - - - - 18,75 - - - - -
Paraplex G30 - - - - - - - 17,62 - - -
Remarc P-40-60 - - - - - - - 11,50 - - -
Calsol 8450 - - - - - - - - 7,76 - -
Calsol 5120 - - - - - - - - - 7,71 -
Flexxon 885 - - - - - - - - - - 7,60
Właściwości
Twardość (Shore'a A) 90 86 83 86 77 71 82 72 78 76 65
UTS (funty/cal2) 2709 1927 1698 2643 1672 1595 1771 1533 1891 1664 1103
(MPa) 18,68 13,29 11,71 18,27 11,53 10,997 12,21 10,57 13,04 11,47 7,605
UE(%) 249 231 235 262 250 254 248 251 239 230 204
M 100 (funty/cal2) 1447 1034 902 1230 687 623 880 644 779 758 602
(MPa) 9,98 7,13 6,22 8,48 4,74 4,30 6,07 4,44 5,37 5,23 4,15
CS (%, 22 godziny, 100°C) 19 19 21 20 - 13 18 - - - 14
CS (%, 22 godziny, 150°C) 36 36 36 38 34 29 34 - - - 34
Przyrost wagi (%, 72 godziny, 150°C) 14 1 -4 18 4 8 9 - - - 5
Odkształcenie trwałe po rozciąganiu (%) 19 13 13 16 9 5 13 7 8 7 7
Konsystencja produktu T T T T T T T T T T T
T = Termoplastyczny
Materiały elastomeryczne:
Nipol 1072X28: Kauczuk nitrylowy funkcjonalizowany kwasem karboksylowym. Związany akrylonitryl - 27% wag. Zawartość kwasu karboksylowego: ~ 0,08 równoważników na 100 części kauczuku. Zawartość żelu: 50-60% wag. w ketonie metylowo-etylowym (Zeon Chemicals, Inc., Louisville, KY.).
Nipol DN3635: Kauczuk nitrylowy wolny od żelu. Związany akrylonitryl: 36% wag. (Zeon Chemicals, Inc., Louisville, KY.).
Chemigum HR 665: Kauczuk nitrylowy ze związanym przeciwutleniaczem i 34% wag. związanego akrylonitrylu (Goodyear Tire and Rubber Company, Akron, Ohio).
PL 191 283 B1
Materiały plastyczne:
Valox 315: Poli(tereftalan tetrametylenu) o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym 105 000 i liczbowo ś rednim ciężarze czą steczkowym 50 000 (GE Plastics, Pittsfield, Massachusetts).
75PBT/25PBI: doświadczalny polimer 75:25% wag. poli(tereftalan/izoftalan butylenu) (AMOCO Chemicals, Naperville, Illinois).
PET 13339: Modyfikowany poli(tereftalan etylenu), t.t. 235°C (Eastman Chemical Company, Kingstport, Tennessee).
Hytrel 8238: Termoplastyczny elastomer typu segmentowego blokowego kopolimeru poliestro-eterowego o twardości Shore'a D 82 (DuPont Company, Wilmington, Delaware).
Środki pomocnicze:
Royaltuf 490: Maleinizowany kauczuk EPDM z 1% wag. związanego bezwodnika maleinowego (Uniroyal Chemical Company, Middlebury, Connecticut).
Kraton FG-1901X: Maleinizowany trójblokowy kopolimer styren/etylen-buten/styren z 2% wag. związanego bezwodnika maleinowego (Shell Chemical Company, Houston, Texas).
Polybond 3009: Maleinizowany wysokoczuły polietylen z 1% wag. związanego bezwodnika maleinowego (Uniroyal Chemical Company, Middlebury, Connecticut).
HD 6706.19: Polietylen o dużej gęstości (Exxon Chemical Company, Houston, Texas).
Środki sieciujące:
1,3-PBO: 1,3-fenylenobis-2,2'-(oksazolina-2) (Tramaco Japan Ltd., Tokyo, Japonia).
SP-1045: Alkilowana żywica fenolowo/formaldehydowa (Schenectady International, Inc., Schenectady, New York).
HVA-2: 2,4-bismaleimidotoluen (DuPont Dow Elastomers, Stow, Ohio).
Matrimid 5292A: Bis(4-maleimidofenylo)metan (Ciba-Geigy Corporation, Brewster, New York).
TPAP: Tris(2-metylo-1-azyrydynopropionian)trimetylolopropanu (Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin).
Zmiękczacze:
Reofos 50: Izopropylowany fosforan fenylu (C.P. Hali Company, Stow, Ohio).
Uniplex 809: Bis(2-etyloheksanian) glikolu polietylenowego (Unitex Corporation, Greensboro, North Carolina).
Uniplex 413: Podstawiony benzenosulfonamid (Unitex Corporation, Greensboro, North Carolina).
Plasthall BSA: N-n-butylobenzenosulfonamid (C.P. Hall Company, Stow, Ohio).
Paraplex G-30: Mieszany poliester kwasu dikarboksylowego (C. P. Hali Company, Stow, Ohio).
Remarc P-40-60: Chlorowany olej parafinowy zawierający 39% wag. chloru (Harwick Chemical Corporation, Akron, Ohio).
Calsol 8450; 5120: Naftenowy olej procesowy (Sun Company. Canton, Ohio).
Flexon 885: Parafinowy olej procesowy (Exxon Oil Company, Houston, Texas).
Przeciwutleniacz:
Irganox B225: Przeciwutleniacz fenolowo/fosforynowy (Ciba Speciality Chemials Corporation, Troy, Michigan).
W przykładzie 1 opisano wytwarzanie termoplastycznej mieszanki karboksylowanego kauczuku nitrylowego i poli(tereftalanu butylenu).
P r z y k ł a d y:
Tabela 1 ilustruje wpływ środków pomocniczych na utwardzone kompozycje kauczuku nitrylowego i PBT.
W wyniku utwardzania mieszanki z przykładu 1 ż ywicą fenolową otrzymano lepki, proszkowaty produkt (przykład 2). Jednakże sprasowana tłocznie płytka z tego proszkowatego produktu wykazywała dobre właściwości mechaniczne. W przykładzie 3 w wyniku dodania maleinizowanego polietylenu o dużej gęstości (Polybond 3009) do kompozycji z przykładu 2 otrzymano TPV nie w postaci proszku, który można było łatwo wyjąć z mięszarki. Należy podkreślić, że właściwości mechaniczne TPV są znacznie lepsze niż nieutwardzonej mieszanki z przykładu 1.
W próbach otrzymania TPV z mieszanki karboksylowanego kauczuku nitrylowego i poli(tereftalanu butylenu) z użyciem 1,3-fenylenobis-2,2'-(oksazoliny-2) jako środka wulkanizującego również otrzymano lepki i proszkowaty produkt (przykład 4) bez stosowania środka pomocniczego. Zastosowanie środka pomocniczego wraz z oksazolinowym środkiem wulkanizującym umożliwiło otrzymanie termoplastycznego produktu, który można było łatwo wyjąć z wgłębienia formy (przykład 5). Przykład 6 ilustruje wytwarzanie TPV ze zmniejszoną ilością środka pomocniczego w porów12
PL 191 283 B1 naniu z ilością użytą w przykładzie 5. Ogólnie im niższa jest zawartość materiału plastycznego w recepturze TPV, tym wię ksza jest moż liwość otrzymania produktu nie dającego się przetwarzać . Zastosowanie Polybond 3009 umożliwia otrzymanie przetwarzalnego TPV o wyjątkowo niskim stosunku materiału plastycznego do kauczuku (20:80, przykład 7) .
Przykłady 8-10 ilustrują wytwarzanie przetwarzalnych TPV opartych na karboksylowanym kauczuku nitrylowym, poli(tereftalanie butylenu) i maleinizowanym polietylenie o dużej gęstości jako środku pomocniczym, z maleimidowymi i azyrydynowymi środkami wulkanizującymi.
Tabela II ilustruje zastosowanie różnych środków pomocniczych.
W przykł adzie 11 mieszankę stopową Nipolu 1072x28 i Valoxu 315 (stosunek wagowy kauczuku do materiału plastycznego 75:25) otrzymano w 240°C przy szybkości 75 obrotów/minutę rotora krzywkowego. Po dodaniu środka wulkanizującego 1,3-PBO szybkość rotora zwiększono do 200 obrotów/minutę i utwardzanie kontynuowano przy tej szybkości przez 9 minut. Podczas utwardzania rozgrzanie na skutek ścinania spowodowało wzrost temperatury materiału do 296°C. Otrzymano „zbity” przyklejający się do wgłębienia mieszarki produkt. Procedurę z przykładu 11 powtórzono, z tym że część fazy plastycznej (Valoxu 315) zastąpiono polietylenem o dużej gęstości lub maleinizowanym polietylenem o dużej gęstości (przykłady 12 i 13). W obydwu przypadkach otrzymany materiał można było łatwo wyjąć z mieszarki i był on tylko nieznacznie bardziej „zbity” w porównaniu z odpowiednimi doświadczeniami, w których utwardzanie prowadzono przy szybkoś ci 75 obrotów/minutę. Przykłady te ilustrują ponadto znaczenie środka pomocniczego w wytwarzaniu termoplastycznych TPV według wynalazku.
Przykłady 14, 15 i 16 ilustrują właściwości przetwarzalnych TPV otrzymanych z dodatkiem odpowiednio maleinizowanego trójblokowego kopolimeru styren/etylen-buten/styren, polietylenu o duż ej gęstości i maleinizowanego kauczuku EPDM. Gdy jako środek pomocniczy zastosuje się maleinizowany EPDM, otrzymać można miękkie kompozycje.
Tabela III ilustruje zastosowanie różnych żywic termoplastycznych.
W realizacji wynalazku można zastosować róż ne oparte na poliestrach materiały plastyczne, takie jak poli(tereftalan-ko-izoftalan butylenu) (przykład 17), modyfikowany poli(tereftalan etylenu) (przykład 18) i segmentowy kopolimer blokowy poli(tereftalan butylenu)/poli(glikol tetrametylenowy) (przykład 19).
Tabela IV ilustruje przydatność zmiękczaczy.
Twardą kompozycję TPV z przykładu 20 zmiękczono do bardziej miękkich kompozycji z przykładów 21 i 22 przez dodanie izopropylowanego fosforanu trifenylu jako zmiękczacza. 63 g TPV z przykładów 20-22 przepuszczono przez małą wytłaczarkę jednoślimakową w temperaturze 500°F (236°C). W przypadku tych TPV zaobserwowano dobrą wytrzymałość stopu, a zmiękczone TPV wykazywały gładkość powierzchni. Umiarkowaną gładkość powierzchni TPV z przykładu 20 poprawiono przez zastosowanie receptury z dodatkiem Polybond 3009 (przykład 23). Przykłady 24-30 ilustrują przydatność różnych polarnych i niepolarnych zmiękczaczy w realizacji wynalazku.

Claims (15)

1. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu, znamienna tym, że stanowi mieszankę
a) konstrukcyjnego termoplastu wybranego z grupy obejmującej poliester, poliwęglan, blokowy kopolimer poliestrowy lub ich kombinacje, o temperaturze topnienia co najmniej 170°C i poniżej 260°C, o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym powyżej 40 000,
b) od 200 do 375 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego na 100 części wagowych termoplastu,
c) od 1 do 12 części wagowych środka wulkanizującego typu addycyjnego na 100 części wagowych kauczuku, oraz
d) na 100 części wagowych termoplastu od 3 do 30 części wagowych środka pomocniczego wybranego z grupy obejmującej funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów, funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów kopolimeryzowanych z C3-10 nienasyconymi kwasami, kopolimery etylen-alkohol winylowy, kopolimery etylen-octan winylu, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen-dien, funkcjonalizowane blokowe kopolimery styrenu i ich kombinacje,
PL 191 283 B1 przy czym kauczuk jest utwardzony przez środek utwardzający, w takim stopniu, że 30% wagowych lub mniej kauczuku rozpuszcza się w ketonie metylowo-etylowym w temperaturze 80°C.
2. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że mery zawierające grupy kwasu karboksylowego w kauczuku nitrylowym stanowią od 1 do 10 części wagowych na 100 części wagowych merów sprzężonego dienu i akrylonitrylu w kauczuku nitrylowym.
3. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że środek wulkanizujący typu addycyjnego stanowi oksazolina, oksazyna, żywica fenolowa, bismaleimid, izocyjanian, karbodiimid, bisimidazolina, wielofunkcyjny epoksyd, wielofunkcyjna azyrydyna, lub ich kombinacje.
4. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że środek pomocniczy jest wybrany z grupy obejmującej kopolimer etylen-kwas akrylowy, maleinizowany polietylen, maleinizowany polipropylen, maleinizowany kauczuk etylenowo-propylenowy, maleinizowany blokowy kopolimer styren-butadien-styren, maleinizowany blokowy kopolimer styren-etylen-buten-styren i ich kombinacje.
5. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że termoplast stanowi poli(tereftalan butylenu), poli(tereftalan etylenu) lub ich kombinacje, a kauczuk nitrylowy zawiera 3-7 części wagowych merów kwasu karboksylowego.
6. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 5, znamienna tym, że środek pomocniczy stanowi maleinizowany polietylen, a środek wulkanizujący stanowi 2,2'-bis(oksazolina-2), 2,2'-heksametylenodikarbamoilobis(oksazolina-2), 1,3-fenyleno-2,2'-bis(oksazolina-2) lub ich kombinacje.
7. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że wykazuje przyrost wagi w wyniku spęcznienia olejem 25% lub poniżej w 150°C w ciągu 72 godzin.
8. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 1, znamienna tym, że karboksylowany kauczuk nitrylowy jest dynamicznie zwulkanizowany, a stopień utwardzenia wynosi co najmniej 80%.
9. Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu według zastrz. 5, znamienna tym, że karboksylowany kauczuk nitrylowy jest dynamicznie zwulkanizowany, a stopień utwardzenia wynosi co najmniej 95%.
10. Sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu, znamienny tym, że obejmuje dynamiczną wulkanizację
a) konstrukcyjnego termoplastu wybranego z grupy obejmującej poliester, poliwęglan, blokowy kopolimer poliestrowy lub ich kombinacje, o temperaturze topnienia co najmniej 170°C i poniżej 260°C, o wagowo średnim ciężarze cząsteczkowym powyżej 40 000,
b) od 200 do 375 części wagowych karboksylowanego kauczuku nitrylowego na 100 części wagowych termoplastu,
c) od 1 do 12 części wagowych środka wulkanizującego typu addycyjnego na 100 części wagowych kauczuku, oraz
d) na 100 części wagowych termoplastu od 3 do 30 części wagowych środka pomocniczego wybranego z grupy obejmującej funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów, funkcjonalizowane poliolefiny pochodzące od C2-8 monomerów kopolimeryzowanych z C3-10 nienasyconymi kwasami, kopolimery etylen-alkohol winylowy, kopolimery etylen-octan winylu, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen, funkcjonalizowane kopolimery etylen-propylen-dien, funkcjonalizowane blokowe kopolimery styrenu i ich kompozycje.
11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że mery zawierające grupy kwasu karboksylowego w kauczuku nitrylowym stanowią od 1 do 10 części wagowych na 100 części wagowych merów sprzężonego dienu i akrylonitrylu w kauczuku nitrylowym.
12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że środek wulkanizujący typu addycyjnego stanowi oksazolina, oksazyna, żywica fenolowa, bismaleimid, izocyjanian, karbodiimid, bisimidazolina, wielofunkcyjny epoksyd, wielofunkcyjna azyrydyna lub ich kombinacje.
13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że środek pomocniczy jest wybrany z grupy obejmującej kopolimer etylen-kwas akrylowy, maleinizowany polietylen, maleinizowany polipropylen, maleinizowany kauczuk etylenowo-propylenowy, maleinizowany blokowy kopolimer styren-butadien-styren, maleinizowany blokowy kopolimer styren-etylen-buten-styren i ich kombinacje.
PL 191 283 B1
14. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że termoplast stanowi poli(tereftalan butylenu), poli(tereftalan etylenu) lub ich kombinacje, a kauczuk nitrylowy zawiera 3-7 części wagowych merów kwasu karboksylowego.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że środek pomocniczy stanowi maleinizowany polietylen, a środek wulkanizujący stanowi 2,2'-bis(oksazolina-2), 2,2'-heksametylenodikarbamoilobis-(oksazolina-2), 1,3-fenyleno-2,2'-bis(oksazolina-2) lub ich kombinacje.
PL341046A 1997-12-10 1998-10-23 Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu i sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu PL191283B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/987,961 US6020427A (en) 1997-12-10 1997-12-10 Thermoplastic vulcanizates of carboxylated nitrile rubber and polyester thermoplastics
PCT/US1998/022543 WO1999029773A1 (en) 1997-12-10 1998-10-23 Thermoplastic vulcanizates of carboxylated nitrile rubber and polyester thermoplastics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL341046A1 PL341046A1 (en) 2001-03-26
PL191283B1 true PL191283B1 (pl) 2006-04-28

Family

ID=25533741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL341046A PL191283B1 (pl) 1997-12-10 1998-10-23 Kompozycja termoplastycznego wulkanizatu i sposób wytwarzania kompozycji termoplastycznego wulkanizatu

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6020427A (pl)
EP (1) EP1037944B1 (pl)
JP (1) JP4295917B2 (pl)
KR (1) KR100553864B1 (pl)
CN (1) CN1112397C (pl)
AU (1) AU735143B2 (pl)
BR (1) BR9813527A (pl)
CA (1) CA2313202C (pl)
CZ (1) CZ299969B6 (pl)
DE (1) DE69820292T2 (pl)
ES (1) ES2207862T3 (pl)
IL (2) IL136645A0 (pl)
MY (1) MY116781A (pl)
PL (1) PL191283B1 (pl)
TW (1) TW482810B (pl)
WO (1) WO1999029773A1 (pl)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6207752B1 (en) * 1997-12-10 2001-03-27 Advanced Elastomer Systems Lp Thermoplastic vulcanizates of carboxylated nitrile rubber and thermoplastic polyurethanes
US6663975B1 (en) * 1999-11-16 2003-12-16 Bridgestone Corporation Resin composition and gasket material
CA2358947A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-12 Bayer Inc. Process for crosslinking carboxylated nitrile rubber, hydrogenating carboxylated nitrile rubber, the crosslinked rubber and its' uses
US20070072998A1 (en) * 2003-09-29 2007-03-29 Hirofumi Masuda Thermoplastic elastomer composition and shaped product
WO2005071012A1 (en) * 2004-01-13 2005-08-04 Polyone Corporation Use of a thermoplastic vulcanizate as an impact modifier in blends of polyester and polycarbonate
CA2462010A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-23 Bayer Inc. Room temperature curing system
CA2478431A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-23 Richard Pazur Elastomeric compositions having improved mechanical properties and scorch resistance
US7423096B2 (en) * 2004-09-29 2008-09-09 Intel Corporation Underfill of resin and sulfonic acid-releasing thermally cleavable compound
KR101357435B1 (ko) * 2006-01-17 2014-02-03 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 에어 브레이크 시스템용 플라스틱 튜브
US20070284412A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Prakash Anna M Solder flux composition
US20080156852A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Prakash Anna M Solder flux composition and process of using same
CN102115578B (zh) * 2009-12-30 2013-06-12 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 一种超韧合金的制备方法
CN102040594B (zh) * 2010-05-26 2012-11-07 北京理工大学 含咪唑盐离子对基团c2轴对称的手性双噁唑啉配体化合物及其制备与应用
ES2617502T3 (es) * 2012-02-29 2017-06-19 Nobel Scientific Sdn. Bhd Método de fabricación de un artículo de polímero y artículo resultante
CN110229478B (zh) * 2013-12-20 2022-01-25 纳幕尔杜邦公司 聚(2,5-呋喃二甲酸1,3-丙二醇酯)(ptf)的成核结晶及其制品
CN108059743A (zh) * 2017-12-20 2018-05-22 合肥市易远新材料有限公司 一种电解电容器用封口橡胶
WO2019230047A1 (ja) * 2018-05-28 2019-12-05 三井化学株式会社 熱可塑性エラストマー組成物及びその製造方法
CN112175257B (zh) * 2020-07-27 2022-03-29 浙江中瑞橡胶高分子材料股份有限公司 一种发泡耐磨型橡胶
US20220195170A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-23 Parker-Hannifin Corporation High Temperature, Oil-Resistant Thermoplastic Vulcanizates
US20220195156A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-23 Parker-Hannifin Corporation Readily-processable, high-temperature, oil-resistant thermoplastic vulcanizates
EP4015179A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-22 Parker Hannifin Corp. Readily processable, oil-resistant thermoplastic vulcanizates
EP4053211A1 (en) * 2021-03-05 2022-09-07 Parker-Hannifin Corporation Thermoplastic vulcanizates made of epdm and aliphatic polyketone
US12371561B2 (en) 2021-04-16 2025-07-29 LCY Chemical Corp. Thermoplastic vulcanizate material, article formed by the same and method for forming the same
KR20230163120A (ko) * 2022-05-23 2023-11-30 주식회사 엘지화학 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 성형품

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL184903C (nl) * 1976-06-11 1989-12-01 Monsanto Co Werkwijze voor de bereiding van een elastoplastisch materiaal, dat een thermoplastische, lineaire, kristallijne polyester en een verknoopte rubber bevat.
US4226953A (en) * 1979-02-22 1980-10-07 Monsanto Company Thermoplastic compositions of styrene-acrylonitrile resin and nitrile rubber
DE3422862A1 (de) * 1984-06-20 1986-01-02 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Thermoplastische formmassen auf basis von polyalkylenterephthalat und polymerisat sowie verfahren zu ihrer herstellung
EP0493811A3 (en) * 1990-12-29 1993-04-07 Nippon Petrochemicals Company, Limited Improved thermoplastic resin composition and method for producing the same
TW203079B (pl) * 1991-03-27 1993-04-01 Japan Synthetic Rubber Co Ltd
DE69427069T2 (de) * 1993-11-26 2001-09-13 Atofina, Puteaux An Thermoplasten haftende Thermoplast-Kautschukpolymerlegierungen
US5397839A (en) * 1993-12-13 1995-03-14 Advanced Elastomer Systems, L.P. Polyester-hydrogenated diene rubber compositions

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001525475A (ja) 2001-12-11
CA2313202A1 (en) 1999-06-17
EP1037944B1 (en) 2003-12-03
CA2313202C (en) 2008-09-02
WO1999029773A1 (en) 1999-06-17
EP1037944A4 (en) 2001-10-10
PL341046A1 (en) 2001-03-26
KR100553864B1 (ko) 2006-02-24
DE69820292T2 (de) 2004-09-23
EP1037944A1 (en) 2000-09-27
CZ20002166A3 (cs) 2001-01-17
JP4295917B2 (ja) 2009-07-15
AU1198099A (en) 1999-06-28
CZ299969B6 (cs) 2009-01-07
KR20010032931A (ko) 2001-04-25
MY116781A (en) 2004-03-31
DE69820292D1 (de) 2004-01-15
BR9813527A (pt) 2000-10-03
CN1281484A (zh) 2001-01-24
IL136645A (en) 2006-06-11
US6020427A (en) 2000-02-01
TW482810B (en) 2002-04-11
AU735143B2 (en) 2001-07-05
ES2207862T3 (es) 2004-06-01
CN1112397C (zh) 2003-06-25
IL136645A0 (en) 2001-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100553864B1 (ko) 폴리에스테르 열가소성 수지 및 카복실화된 니트릴 고무의열가소성 가황고무
US6207752B1 (en) Thermoplastic vulcanizates of carboxylated nitrile rubber and thermoplastic polyurethanes
EP0922730B1 (en) Thermoplastic vulcanizates made from condensation polymer and crosslinked elastomer
EP0337976B1 (en) High temperature stable, low solvent swelling thermoplastic elastomer compositions
EP0657504A2 (en) Polyester-hydrogenated nitrile rubber compositions
EP4063448B1 (en) Thermoplastic vulcanizates made of thermoplastic polyurethane and carboxylated nitrile butadiene
US20220195170A1 (en) High Temperature, Oil-Resistant Thermoplastic Vulcanizates
EP4015178A1 (en) Readily-processable, high-temperature, oil-resistant thermoplastic vulcanizates
MXPA00005762A (en) Thermoplastic vulcanizates of carboxylated nitrile rubber and polyester thermoplastics
US12258471B2 (en) Readily process-able, oil-resistant thermoplastic vulcanizates
EP4063449B1 (en) Thermoplastic vulcanizates comprising acrylate rubber and thermoplastic polyurethane
CA1322618C (en) Compatibilized blends of acrylic ester copolymer rubber

Legal Events

Date Code Title Description
RECP Rectifications of patent specification