PL196185B1 - Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu - Google Patents

Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu

Info

Publication number
PL196185B1
PL196185B1 PL338731A PL33873199A PL196185B1 PL 196185 B1 PL196185 B1 PL 196185B1 PL 338731 A PL338731 A PL 338731A PL 33873199 A PL33873199 A PL 33873199A PL 196185 B1 PL196185 B1 PL 196185B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polymer
ethylene
rubber
acid anhydride
copolymer
Prior art date
Application number
PL338731A
Other languages
English (en)
Other versions
PL338731A1 (en
Inventor
Jacques F. Schombourg
Peter Kraxner
Willy Furrer
Abdellatif Abderrazig
Original Assignee
Gen Electric
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 Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of PL338731A1 publication Critical patent/PL338731A1/xx
Publication of PL196185B1 publication Critical patent/PL196185B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F291/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds according to more than one of the groups C08F251/00 - C08F289/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/42Introducing metal atoms or metal-containing groups
    • 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
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/544Silicon-containing compounds containing nitrogen

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)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

1. Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu o zawartosci od 10 do 50% wagowych zelu, obej- mujaca zdyspergowana faze kauczukowa i ciagla faze termoplastyczna, znamienna tym, ze zdy- spergowana faza kauczukowa obejmuje sieciowany produkt reakcji (a) pierwszego polimeru wybranego z grupy obejmujacej kopolimery etylenu z a-olefinami, zwlaszcza kopolimer etylenu z propylenem, terpolimer etylenu z propylenem i dienem, kauczuk buty- lowy, kauczuk naturalny, chlorowany polietylen, kauczuk silikonowy, kauczuk izoprenowy, kauczuk butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kopolimer etylenu z octanem winylu, kopolimer etyle- nu z akrylanem butylu, kopolimer etylenu z metakrylanem, kopolimer etylenu z akrylanem etylu, kopo- limery etylenu z a-olefinami, liniowy polietylen o malej gestosci, polietylen o bardzo malej gestosci, polietylen o duzej gestosci i kauczuk nitrylowy; (b) bezwodnika kwasu karboksylowego szczepionego na lub kopolimeryzowanego z pierwszym polimerem; oraz (c) aminosilanu; zas termoplastyczna faza ciagla jest wybrana z grupy obejmujacej polipropylen, polietylen, zwlaszcza polietylen o duzej gestosci, polistyren, terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem, kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(metakrylan metylu), termoplastyczne poliestry, polietylenotere- ftalan, polibutylenotereftalan, poliweglan (PC). PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest termoplastyczna kompozycja wulkanizatu zawierająca termoplastyczne elastomery wulkanizowane silanem i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu.
Termoplastyczne elastomery (TPE) mają właściwości użytkowe zwykłych kauczuków termoutwardzalnych, lecz można je wielokrotnie stapiać i dlatego można je przetwarzać na urządzeniach do przetwórstwa tworzyw termoplastycznych. Większość TPE składa się z dwóch faz: jednej zawierającej materiał kauczukowy (elastomer), która jest nierozpuszczalna w drugiej fazie, będącej termoplastycznym materiałem zdolnym do płynięcia. Materiał kauczukowy występuje jako faza rozproszona, a materiał termoplastyczny jako faza ciągła.
Chociaż wulkanizacja kauczuku w TPE nie jest w zasadzie konieczna, to stosowanie technik wulkanizacji jest pożądane dla uzyskania lepszej odporności chemicznej, lepszych właściwości mechanicznych lub lepszej kontroli podziału fazowego. Takie mieszanki TPE, w których stosuje się reakcję i sposób wulkanizacji w celu uzyskania podziału fazowego na oddzielne domeny, nazywa się wulkanizatami termoplastycznymi (TPV). Zasadnicze znaczenie dla zachowania ich charakteru termoplastycznego ma wulkanizacja tylko fazy kauczukowej. Szczegółowy dokładny opis i przegląd technologii TPV podają przykładowo S. Abdou-Sabet, R.C. Puydak i C. P. Rader w Rubber Chemistry and Technology, t. 69, str. 476-493, 1996.
Ponadto stwierdzono, że właściwości mechaniczne TPV ulegają poprawie ze wzrostem stopnia wulkanizacji fazy kauczukowej i z odwrotnością wymiarów cząstek domen kauczukowych. Dynamiczną wulkanizację (która polega na bardzo dokładnym wymieszaniu mieszanki polimerów mieszalnych i na następnym wprowadzaniu do tej mieszaniny z jednoczesnym mieszaniem układu wulkanizacji) stosuje się do wytwarzania silnie rozproszonej i silnie zwulkanizowanej fazy kauczukowej z jednorodnej mieszanki polimerów.
Ze względów termodynamicznych i hydrodynamicznych jest korzystne, aby podczas wulkanizacji wzrastała lepkość polimeru, ponieważ podczas podziału fazowego cząstki mają tendencję do aglomeracji. Ponadto, jeśli podczas wulkanizacji może zachodzić inwersja faz, to ma ona korzystny wpływ na tworzenie się włóknistych domen kauczukowych, które nadają pożądane właściwości mechaniczne. Jednak stwierdzono, że korzystne jest wybranie takiego mechanizmu wulkanizacji, który obejmuje fazę termoplastyczną tylko częściowo i nie aż do zaniku termoplastycznego charakteru TPV, lecz jedynie do uzyskania lepszej adhezji i mieszalności polimerów.
Wybór sposobu wulkanizacji i stosowanych w niej związków chemicznych zależy do wymagań procesowych, na przykład od szybkości reakcji w temperaturze przetwórstwa; mieszalności z elastomerem; reakcji ubocznych z termoplastem; wydajności (liczby usieciowań wytwarzanych przez każdą cząsteczkę substancji wulkanizacyjnej); braku reakcji niepożądanych; toksyczności i zagrożeń; barwy i zapachu.
Przykładem takich TPV jest kauczuk EPDM/PP, ujawniony w opisie patentowym Stany Zjednoczone Ameryki nr 3,130,535. EPDM miesza się bardzo dokładnie z PP w zamkniętej mieszarce i wprowadza się nadtlenek dla wulkanizacji EPDM. Nadmiar nadtlenku i/lub zbyt wysoka temperatura przetwórstwa i/lub nadmiernie reaktywne polimery powodują degradację fazy PP i/lub jej przedwczesną wulkanizację. Natomiast niedostateczna ilość nadtlenku i/lub zbyt niska temperatura przetwórstwa i/lub słabo reaktywny EPDM powodują niedostateczną wulkanizację.
Wadą TPV na podstawie poliolefin jest niemożność malowania ich bez wstępnego przygotowania powierzchni. Ujawniono w opisie patentowym Stany Zjednoczone Ameryki nr 4,311,628, że można stosować inne substancje sieciujące, na przykład żywicę z di-metylolooktylofenolu i siarkę. Można uzyskać lepsze właściwości mechaniczne, ale wadą obu tych układów jest zbyt silny zapach i/lub żółknięcie otrzymanych materiałów, a także trudność kontrolowania reakcji wulkanizacji siarką.
W europejskim opisie patentowym nr EP 0324434 ujawniono stosowanie w fazie termoplastycznej polimerów szczepionych silanem. Po wymieszaniu materiał formuje się i pozostawia do reakcji z wilgocią z atmosfery. Można otrzymywać w ten sposób po wulkanizacji wodą materiał bardziej elastomerowy. Jednak taki wyrób wulkanizowany wodą nie zawiera termoplastycznego elastomeru i nie może być zawracany do obiegu. Dla usunięcia tego ograniczenia ujawniono w europejskim opisie patentowym nr EP 0409542 mieszanie EPR (kauczuku etylenowo-propylenowego) lub EPDM z krystalicznym termoplastycznym kopolimerem etylenu z propylenem, z silanem z organicznymi grupami funkcyjnymi i z substancją dostarczającą wolne rodniki. Silan szczepi się na żywicy za pomocą substancji dostarczającej wolne rodniki, a w wyniku reakcji silanu z wodą zachodzi wulkanizacja.
PL 196 185 B1
Udoskonalenie powyższych sposobów ujawniono w europejskim opisie patentowym nr EP 0510559, w którym najpierw szczepiono EPR lub EPDM, następnie mieszano z termoplastycznym PP i z zawierającym wodę dodatkiem wulkanizacyjnym. Taki sam sposób ujawniono przy użyciu polietylenu bardzo małej gęstości lub polietylenu nadzwyczaj małej gęstości (VLDPE lub ULDPE) w celu zmniejszenia kosztów surowców i obniżenia temperatury mieszania. Patrz także niemiecki opis patentowy nr 4402943. Proponuje się także jednoczesne wprowadzenie suchej mieszaniny składnika PP i składnika PE z silanem i z substancją wytwarzającą wolne rodniki, a w następnym etapie wprowadzenie wody i wytwarzanie katalizatora kondensacji. Jednak wprowadzenie wody do wytłaczarki w temperaturze znacznie powyżej temperatury wrzenia wody jest bardzo trudne. Ponadto ilość wody jest tak mała, że konieczne jest zastosowanie skomplikowanego oprzyrządowania, nie odpowiadającego przedmiotowi wynalazku.
Opis patentowy US 4,146,529, dla Yamamoto i innych, ujawnia reakcję modyfikowanego kwasem polipropylenu z amino- lub epoksysilanem, lecz zadaniem takiej reakcji jest zastosowanie grup alkoksylowych do związania ich z napełniaczami i przereagowania z nie szczepionym bezwodnikem kwasu w celu ograniczenia ilości wytwarzanych bezzapachowych i nielotnych produktów, a nie dla wulkanizacji w wyniku reakcji między sobą funkcyjnych grup alkoksylowych. Celem stosowania tych mieszanek jest sprzęganie mineralnych napełniaczy, a nie wytwarzanie termoplastycznych wulkanizatów, lub, w przypadku braku napełniacza, promowanie reakcji amino- lub epoksysilanu z wolnym, lotnym, nie szczepionym kwasem lub bezwodnikiem kwasu.
Niemiecki opis patentowy nr 196 29 429 ujawnia między innymi zastosowanie wstępnych mieszanin zawierających winylosilany, aminosilan i bezwodniki nienasyconych kwasów, które stosuje się odpowiednio do wulkanizacji poliolefin.
Figury 1-5 przedstawiają właściwości fizyczne TPV wytwarzanych w przykładach.
Przedmiotem wynalazku jest wytwarzanie TPV przy użyciu polimerów, bezwodnika kwasu karboksylowego i aminosilanu.
Zadaniem niniejszego wynalazku jest wytwarzanie nowych TPV o szerokim zakresie właściwości, tanich TPV, TPV do malowania, umożliwienie wytwarzania TPV w zwykłych mieszarkach bez potrzeby stosowania dodatkowych drogich urządzeń, uniknięcie stosowania dużych ilości środków wulkanizacyjnych (na przykład związków metaloorganicznych lub nadtlenków) podczas wytwarzania TPV i wytwarzanie trwałych mieszanek TPV.
Według wynalazku termoplastyczna kompozycja wulkanizatu o zawartości od 10 do 50% wagowych żelu, obejmująca zdyspergowaną fazę kauczukową i ciągłą fazę termoplastyczną, charakteryzuje się tym, że zdyspergowana faza kauczukowa obejmuje sieciowany produkt reakcji (a) pierwszego polimeru wybranego z grupy obejmującej kopolimery etylenu z a-olefinami, zwłaszcza kopolimer etylenu z propylenem, terpolimer etylenu z propylenem i dienem, kauczuk butylowy, kauczuk naturalny, chlorowany polietylen, kauczuk silikonowy, kauczuk izoprenowy, kauczuk butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kopolimer etylenu z octanem winylu, kopolimer etylenu z akrylanem butylu, kopolimer etylenu z metakrylanem, kopolimer etylenu z akrylanem etylu, kopolimery etylenu z a-olefinami, liniowy polietylen o małej gęstości, polietylen o bardzo małej gęstości, polietylen o dużej gęstości i kauczuk nitrylowy;
(b) bezwodnika kwasu karboksylowego szczepionego na lub kopolimeryzowanego z pierwszym polimerem; oraz (c) aminosilanu; zaś termoplastyczna faza ciągła jest wybrana z grupy obejmującej polipropylen, polietylen, zwłaszcza polietylen o dużej gęstości, polistyren, terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem, kopolimer styrenu z akrylonitrylem, polil(metakrylan metylu), termoplastyczne poliestry, polietylenotereftalan, polibutylenotereftalan, poliwęglan (PC).
Korzystnie bezwodnik kwasowy jest szczepiony na polimerze w obecności substancji dostarczającej wolne rodniki.
Korzystnie bezwodnik kwasowy jest komonomerem w pierwszym polimerze.
Korzystnie aminosilan zawiera aminę pierwszorzędową.
Korzystnie kompozycja zawiera co najmniej dwa różne aminosilany.
Korzystnie kompozycja zawiera co najmniej dwa różne bezwodniki kwasowe.
Sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje
PL 196 185 B1 (a) mieszanie pierwszego polimeru szczepionego na, lub kopolimeryzowanego z bezwodnikiem kwasu karboksylowego, z drugim polimerem, przy czym pierwszy polimer wybrany jest z grupy obejmującej kopolimery etylenu z a-olefinami, zwłaszcza kopolimer etylenu z propylenem, terpolimer etylenu z propylenem i dienem, kauczuk butylowy (BR); kauczuk naturalny, chlorowany polietylen, kauczuk silikonowy; kauczuk izoprenowy, kauczuk butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kopolimer etylenu z octanem winylu, kopolimer etylenu z akrylanem butylu, kopolimer etylenu z metakrylanem, kopolimer etylenu z akrylanem etylu, kopolimery etylenu z a-olefinami, liniowy polietylen o małej gęstości, polietylen o bardzo małej gęstości, polietylen o dużej gęstości, i kauczuk nitrylowy, zaś drugi polimer wybrany jest z grupy obejmującej polipropylen, polietylen, zwłaszcza polietylen o dużej gęstości, polistyren, terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem (ABS); kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(metakrylan metylu), termoplastyczne poliestry, polietylenotereftalan, polibutyle-notereftalan, i poliwęglan;
(b) poddanie reakcji mieszanki z etapu (a) z amino-silanem; i (c) wulkanizację produktu z etapu (b) do utworzenia termoplastycznego wulkanizatu.
Korzystnie pierwszy polimer szczepi się na bezwodniku nienasyconego kwasu karboksylowego w obecności substancji dostarczającej wolne rodniki.
Korzystnie dwa polimery miesza się ze sobą przed szczepieniem bezwodnika kwasowego.
Korzystnie pierwszy polimer jest kopolimerem bezwodnika nienasyconego kwasu karboksylowego.
Korzystnie dwa polimery miesza się ze sobą po szczepieniu pierwszego polimeru na bezwodniku kwasu karboksylowego.
Korzystnie dwa polimery poddaje się reakcji i miesza ze sobą w jednym etapie w wytłaczarce typu mieszarki.
TPV są mieszanką:
(a) pierwszego polimeru (fazy kauczukowej);
(b) krystalicznego lub częściowo krystalicznego termoplastycznego polimeru (fazy termoplastycznej);
(c) bezwodnika kwasu karboksylowego, wprowadzonego jako komonomer do składnika (a) lub szczepionego na składniku (a); i (d) aminosilanu;
którą poddaje się wulkanizacji.
A. Polimery
Odpowiednimi składnikami kauczukowej fazy poliolefinowej są (a) dowolny polimer, który można poddać reakcji z wytworzeniem polimeru zawierającego bezwodnik kwasu karboksylowego, a więc polimeru takiego, jak przykładowo kopolimer etylenu z propylenem (EPR); terpolimer etylenu z propylenem i dienem (EPDM); kauczuk butylowy (BR); kauczuk naturalny (NR); chlorowane polietyleny (CPE); kauczuk silikonowy; kauczuk izo-prenowy (IR); kauczuk butadienowy (BR); kauczuk styrenowobutadienowy (SBR); kopolimer etylenu z octanem winylu (EVA); kopolimer etylenu z akrylanem butylu (EBA), kopollimer etylenu z metakrylanem (EMA), kopolimer etylenu z akrylanem etylu (EEA), kopolimery etylenu z a-olefinami [przykładowo Exact i Engage, LLDPE (liniowy polietylen małej gęstości)], polietylen dużej gęstości (HDPE) i kauczuk nitrylowy (NBR). Polipropylen nie jest odpowiedni jako ta faza, ponieważ ulega on degradacji podczas wulkanizacji; jeśli jednak polipropylen jest kopolimerem lub kopolimerem polipropylenu szczepionym bezwodnikiem kwasu, to może być użyty. Polimerem jest korzystnie polimer lub kopolimer etylenu zawierający co najmniej 50% etylenu (jako monomeru), a korzystniej co najmniej 70% monomerów stanowi etylen.
Odpowiednimi polimerami termoplastycznymi(b) są: polipropylen (PP); polietylen, zwłaszcza polietylen dużej gęstości (PE); polistyren (PS); terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem (ABS); kopolimer styrenu z akrylonitrylem (SAN); poli (metakrylan metylu) (PMMA); termoplastyczne poliestry (PET, PBT); poliwęglan (PC) i poliamid (PA).
Takie polimery można wytwarzać dowolnymi, znanymi w technice sposobami, między innymi w fazie masowej, w fazie zawiesinowej, w fazie gazowej, w fazie rozpuszczalnikowej, w polimeryzacji na granicy faz; w polimeryzacji rodnikowej, jonowej, inicjowanej metalem (na przykład metalocenem i w polimeryzacji Zieglera-Natty), w polikondensacji, w poliaddycji lub w kombinacjach tych sposobów.
W obu fazach mogą znajdować się te same polimery, przy czym wstępnie wprowadza się bezwodnik kwasowy do jednej części polimeru i ten wstępnie przereagowany polimer działa jako faza kauczukowa w TPV. Takie wstępne wprowadzenie umożliwia zastosowanie bezwodnika kwasowego
PL 196 185 B1 jako komonomeru w polimerze lub wstępną reakcję bezwodnika kwasowego z polimerem. W każdym z tych dwóch przypadków nie jest konieczne oddzielne wprowadzanie bezwodnika kwasowego, ponieważ jest on obecny w polimerze. Ze względu na złożoność tego sposobu jest korzystne, aby oba polimery były różnymi polimerami.
Istnieje też trzecia możliwość, gdy polimer fazy kauczukowej i polimer fazy termoplastycznej mogą być takim samym polimerem, a bezwodnik kwasowy wprowadza się do polimeru jako całości. W przypadku, gdy wprowadza się silan, to część polimeru tworzy fazę kauczukową, podczas gdy inna część nie reaguje (ze względu na stosunkowo małe ilości bezwodnika i silanu). Jest ważne, aby podczas wykonania sposobu uzyskać właściwy stopień podziału fazowego między fazą kauczukową i fazą termoplastyczną. Sposób taki niekoniecznie służy do wytwarzania TPV, ponieważ potrzebną fazę niekoniecznie otrzymuje się bez znacznego skomplikowania sposobu, co nie jest korzystne.
W przypadku dwóch różnych polimerów, polimer bardziej reaktywny z bezwodnikiem kwasowym szczepi się bezwodnikiem kwasowym i jest on fazą kauczukową w TPV.
Polimer, który ma być fazą kauczukową, powinien być wytłaczalny i powinien szczepić się bezwodnikiem kwasowym.
Temperatura topnienia fazy termoplastycznej powinna być poniżej temperatury rozkładu aminosilanu, a także poniżej temperatury rozkładu bezwodnika kwasowego (o ile bezwodnik kwasowy nie jest komonomerem w polimerze).
Polimery mogą mieć monomodalne, bimodalne lub polimodalne rozkłady ciężarów cząsteczkowych. Szybkość płynięcia stopionych polimerów może odpowiadać dowolnej, znanej w technice szybkości formowania termoplastów i kauczuków.
B. Bezwodniki kwasów karboksylowych
Można stosować dowolne bezwodniki kwasów karboksylowych, które można szczepić według dowolnego mechanizmu na polimerze stosowanym jako faza kauczukowa. Dla wykonania szczepienia jest korzystne, aby w polimerze albo korzystniej w bezwodniku kwasowym występowało nienasycenie. Nienasycenie bezwodnika kwasu karboksylowego może być wewnętrzne lub zewnętrzne względem struktury pierścieniowej, o ile ona występuje, dopóki umożliwia ono reakcję z polimerem. Bezwodnik kwasu karboksylowego może zawierać chlorowce. Można stosować mieszaniny różnych bezwodników kwasu karboksylowego. Jako przykłady nienasyconych bezwodników kwasu karboksylowego można wymienić następujące związki: bezwodnik kwasu izobutenylobursztynowego, bezwodnik kwasu (+/-)-2-okten-1-ylobursztynowego, bezwodnik kwasu itakonowego, bezwodnik kwasu 2-dodecen-1-ylobursztynowego, bezwodnik kwasu cis-1,2,3,6-tetrahydroftalowego, bezwodnik kwasu cis-5-norbornenoendo-2,3-dikarboksylowego, bezwodnik kwasu endobicyklo[2.2.2]okt-5-eno-2,3-dikarboksylowego, bezwodnik kwasu metylo-5-norborneno-2,3-karboksylowego, bezwodnik kwasu egzo-3,6-epoksy-1,2,3,6-tetrahydroftalowego, bezwodnik kwasu maleinowego, bezwodnik kwasu cytrakonowego, bezwodnik kwasu 2,3-dimetylomaleinowego, bezwodnik kwasu 1-cyklopenteno-1,2-dikarboksylowego, bezwodnik kwasu 3,4,5,6-tetrahydroftalowego, bezwodnik kwasu bromomaleinowego i bezwodnik kwasu dichloromaleinowego.
Te bezwodniki kwasów mogą występować jako komonomer w polimerze fazy kauczukowej lub mogą być szczepione na polimerze będącym fazą kauczukową.
Stosowana ilość bezwodnika kwasowego wynosi od 0,01 do 1,0% wagowego, w przeliczeniu na całkowitą ilość polimeru.
C. Aminosilany
Aminosilany stosowane według niniejszego wynalazku zawierają co najmniej jedną grupę ulegającą hydrolizie, na przykład grupę alkoksylową, acetoksylową lub chlorowcową, korzystnie grupę alkoksylową. Korzystnie występują co najmniej dwie grupy ulegające hydrolizie, które mogą ulegać reakcji sieciowania kondensacyjnego, dzięki czemu otrzymywany związek może ulegać wulkanizacji. Można też stosować mieszaninę różnych aminosilanów.
Amina powinna mieć dostateczną szybkość reakcji z bezwodnikiem kwasu. Ogólnie, trzeciorzędowe aminy nie reagują właściwie z bezwodnikiem kwasu i należy unikać ich stosowania. Grupa aminowa może tworzyć mostek z atomem krzemu poprzez grupę rozgałęzioną i zmniejszać żółknięcie otrzymanej mieszanki.
Silan można przedstawić wzorem YNHBSi(OR)a(X)3-a, w którym a ma wartość od 1 do 3, korzystnie a jest równe 3, Y oznacza wodór, grupę alkilową, alkenylową, hydroksyalkilową, alkiloarylową, alkilosililową, alkiloaminową. W grupie C(=O)OR lub w grupie C(=O)NR, R oznacza grupę acylową, alkilową lub alkiloarylową, X może oznaczać grupę R lub fluorowiec. B oznacza dwuwartościową gru6
PL 196 185 B1 pę mostkową, którą jest korzystnie grupa alkilenowa i która może być grupą rozgałęzioną (na przykład grupa neoheksylenowa) lub pierścieniową. B może zawierać mostki heteroatomowe, na przykład wiązanie eterowe. B oznacza korzystnie grupę propylenową. R oznacza korzystnie grupę metylową lub etylową. Silany zawierające grupę metoksylową zapewniają lepsze właściwości wulkanizacyjne niż silany zawierające grupy etoksylowe. Y oznacza korzystnie grupę aminoalkilową, wodór lub grupę alkilową. Y oznacza korzystniej wodór lub pierwszorzędową grupę aminoalkilową (na przykład grupę aminoetylową). X oznacza korzystnie Cl i grupę metylową, korzystniej X oznacza grupę metylową. Jako przykłady silanów można wymienić g-aminopropylotrimetoksysilan (Silquest® A-1110 firmy Witco Corp., Greenwich, CT, USA); g-aminopropylotrietoksysilan (Silquest A-1100); g-aminopropylometylodietoksysilan; 4-amino-3,3-dimetylobutylotrietoksysilan, 4-amino-3,3-dimetylobutylometylodietoksysilan, N-b-(aminoetylo)-g-aminopropylotrimetoksysilan (Silquest A-1120); H2NCH2CH2NHCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 (Silquest A-1130) i N-b-(aminoetylo)-g-aminopropylometylodimetoksysilan (Silquest A-2120). Innymi odpowiednimi aminosilanami są następujące związki: 3-(N-alliloamino)propylotrimetoksysilan, 4-amino-butylotrietoksysilan, 4-aminobutylotrimetoksysilan, (aminoetyloaminometylo)fenetylotrimetoksysilan, aminofenylotrimetoksysilan, 3-(1-aminopropoksy)-3,3-dimetylo-1-propenylotrimetoksysilan, bis[(3-trimetoksysililo)propylo]etyleno-diamina, N-metyloaminopropylotrimetoksysilan, bis-(g-tri-etoksysililopropylo)-amina (Silquest A-1170) i N-fenylo-g-aminopropylotrimetoksysilan (Silquest Y-9669).
Gdy aminosilan jest utajonym aminosilanem, to jest ureidosilanem lub karbaminianosilanem, to temperatura przygotowania mieszanki powinna wystarczyć do odszczepienia od aminy odpowiedniej grupy blokującej i powinna umożliwić reakcję aminy z grupą funkcyjną bezwodnika kwasu, a więc powinna być w zakresie od około 150°C do około 230°C. Jako przykłady takich utajonych aminosilanów można wymienić karbaminian tert-butylo-N-(3-trimetoksysililopropylu), ureidopropylotrietoksysilan i ureidopropylotrimetoksysilan. Inne karbaminianosilany, które można stosować, ujawniono w opisie patentowym Stany Zjednoczone Ameryki nr 5,220,047, który włącza się do niniejszego opisu jako odnośnik. Aby uniknąć dodatkowych trudności związanych z odblokowaniem, jako aminosilanu korzystnie nie stosuje się utajonego aminosilanu.
Aminosilan powinien być użyty w ilości od 250 do 25000 ppm, w przeliczeniu na wagę obu polimerów. Powinien być także użyty korzystnie w stosunku molowym do bezwodnika kwasu od około 0,1 do około 10, korzystnie w stosunku od około 0,9do około 1,1 i korzystniej w stosunku około 1:1.
Silan może być naniesiony na taki nośnik, jak porowaty polimer, krzemionka, dwutlenek tytanu lub sadza, który można łatwo wprowadzać do polimeru na etapie mieszania. Jako przykłady takich materiałów można wymienić poliolefinę Accurel (Akzo Nobel), poliolefinę Stamypol (DSM) i poliolefinę Valtec (Montell), poliolefinę Spherilene (Montell), krzemionkę Aerosil (Degussa), Micro-Cel E (Manville) i sadzę Ensaco 350G (MMM Carbon).
E. Ewentualne dodatki
Potrzebna jest substancja dostarczająca wolnych rodników, jeśli bezwodnik kwasu karboksylowego szczepi się na polimerze według mechanizmu wolnorodnikowego, ale nie jest ona potrzebna, jeśli bezwodnik kwasu szczepi się według innego mechanizmu, lub jeśli jest on komonomerem polimeru. Odpowiednie katalizatory wolnorodnikowe można wybrać z grupy rozpuszczalnych w wodzie lub w olejach nadtlenków, takich jak nadtlenek wodoru, nadsiarczan amonu, nadsiarczan potasu; z grupy różnych organicznych katalizatorów nadtlenkowych, takich jak nadtlenki dialkilowe, na przykład nadtlenek diizopropylu, nadtlenek dilaurylu, nadtlenek di-tert-butylu, di(2-tert-butyloperoksyizopropylo)benzen; 3,-3,5-trimetylo-1,1-di(tert-butyloperoksy)cykloheksan; 2,5-dimetylo-2,5-di(tert-butyloperoksyheksan, 2,5-dimetylo-2,5-di(tert-butyloperoksy)heksyn-3; nadtlenek dikumylu, wodoronadtlenki alkilu, takie jak wodoronadtlenek tert-butylu, wodoronadtlenek tert-amylu, wodo-ronadtlenek kumylu, nadtlenki diacylu, na przykład nadtlenek acetylu, nadtlenek lauroilu, nadtlenek benzoilu; peroksyestry, takie jak peroksybenzoesan etylu i związki azowe, takie jak 2-azo-bis(izobutyronitryl).
Substancja dostarczająca wolne rodniki może być obecna w stosunku molowym od 1/100 do 1/1, w przeliczeniu na ilość moli bezwodnika kwasu.
Do TPV można wprowadzać standardowe dodatki, takie jak stabilizatory (stabilizatory UV, świetlne lub przeciwstarzeniowe), przeciwutleniacze, dezaktywatory metali, środki pomocnicze przetwórstwa, woski, napełniacze (krzemionka, TiO2, CaCO3, Mg(OH)2, sadza i tym podobne) i barwniki. Dodatkowo można wprowadzać do polimerów środki spieniające, dzięki czemu polimer podczas wytłaczania tworzy piankę. Przykładami środków spieniających można wymienić lotne węglowodory, wodo-rofluorowęglowodory i chlorofluorowęglowodory. Znany środek spieniający, taki jak azokarboPL 196 185 B1 namid lub dwuwęglan sodu (czyli wodorowęglan sodu) rozkładają się w podwyższonej temperaturze z wytworzeniem produktów gazowych. Wszystkie te sposoby są sposobami spieniania chemicznego. Pianki można wytwarzać także przez wtryskiwanie ciekłego lub gazowego środka spieniającego do stopionego polimeru. Jako przykłady można wymienić butan, CO2, azot, wodę, hel i tym podobne. Ilość takiego środka spieniającego powinna wynosić od 0,1 do 50% wagowych, w przeliczeniu na polimery.
Sposób wytwarzania
W pierwszej reakcji szczepi się bezwodnik kwasu karboksylowego (najkorzystniej według mechanizmu wolnorodnikowego) na kauczukowej fazie polimeru. Wymienioną reakcję można wykonywać na obu polimerach, lub na jednym z dwóch oddzielnych polimerów, chociaż korzystne jest wykonywanie jej na obu polimerach. Jak wspomniano wyżej, można korzystnie wykonać ten etap przez wprowadzenie bezwodnika kwasu karboksylowego jako komonomeru polimeru fazy kauczukowej (w tym przypadku niepotrzebna jest substancja dostarczająca wolne rodniki). Polimer powinien być szczepiony lub kopolimeryzowany z bezwodnikiem kwasu karboksylowego przed reakcją z aminosilanem, ponieważ produkt reakcji bezwodnika kwasu karboksylowego z aminosilanem ma małą wydajność szczepienia. Uprzednia reakcja bezwodnika kwasu karboksylowego z aminosilanem powodowałaby wytwarzanie semi-amidu, który może mieć gorsze właściwości szczepienia. W takim przypadku nie nastąpiłaby wulkanizacja. Natomiast częściowa degradacja polimeru i/lub plastyfikujące działanie semi-amidu może spowodować wzrost wskaźnika płynięcia stopu (MFI).
Korzystne jest wprowadzenie z bezwodnikiem kwasu substancji dostarczającej wolnych rodników podczas etapu szczepienia w celu szczepienia bezwodnika kwasowego na polimerze fazy kauczukowej.
Jeśli podczas szczepienia drugi, termoplastyczny polimer jest nieobecny, to trzeba zmieszać go z fazą szczepionego polimeru kauczukowego przed wprowadzeniem aminosilanu; wadą takiego sposobu jest otrzymywanie TPV o gorszych właściwościach mechanicznych.
Drugim etapem jest wprowadzenie aminosilanu do mieszanki z polimerem termoplastycznym polimeru szczepionego na fazie kauczukowej. Nie potrzeba wprowadzać wody i/lub katalizatora. Zachodzi bardzo szybka reakcja między aminosilanem i szczepionym bezwodnikiem kwasowym. Reakcję ugrupowania szczepionego bezwodnika kwasowego z g-aminopropylosilanem można przestawić wzorem:
Reakcja między silanem a ugrupowaniem szczepionego bezwodnika kwasowego powinna być szybka, aby otrzymać materiał wulkanizowalny i szybsza niż reakcja między grupami alkoksylowymi
PL 196 185 B1 a bezwodnikiem kwasu. Opóźniona reakcja mogłaby zachodzić jednocześnie z wulkanizacją ugrupowań alkoksylowych, co mogłoby uniemożliwić wulkanizację. Reakcja między grupą aminową a bezwodnikim kwasowym jest bardzo szybka w przypadku użycia na przykład pierwszorzędowych grup aminowych. Reakcję można zwolnić przez zastosowanie drugorzędowych grup aminowych. Ponadto etap ten powinien być prowadzony w podwyższonej temperaturze, na przykład w temperaturze od 50°C do 200°C, w zależności od mieszanki polimerowej. Mieszanka polimerowa podczas wprowadzenia aminosilanu do polimeru jest korzystnie w stanie stopionym.
Po zaszczepieniu aminosilanu na jednym polimerze, należy go zwulkanizować w celu wytworzenia żelowej fazy wulkanizowanego polimeru. Nie potrzeba wykonywać oddzielnej wulkanizacji wilgocią. Można zastosować katalizator kondensacji w celu przyspieszenia etapu wulkanizacji, jakkolwiek wystarczającym katalizatorem powinien być semiamid. Taka wulkanizacja powinna nastąpić w ciągu 1do 10 minut w podwyższonej temperaturze od 60°C do 200°C.
Należy zwrócić uwagę, że całkowita ilość dodatków wynosi jedynie 0,4% wagowych w stosunku do całej mieszanki, czyli około 5 razy mniej niż ilość potrzebna w przypadku wulkanizacji nadtlenkiem lub winylosilanem. Jest to podwójna korzyść: zmniejszenie łącznych kosztów i zmniejszenie ilości lotnych nadtlenków stanowiących zagrożenie dla środowiska.
Podczas i po wulkanizacji należy wymieszać dokładnie wszystkie składniki w zamkniętej mieszarce. Mieszarką może być wytłaczarka (wytłaczarka jednoślimakowa, dwuślimakowa i tym podobne), mieszarka typu Buss Ko-Kneader lub zwykła mieszarka typu zamkniętego. Warunki mieszania zależą od polimerów i od stopnia wulkanizacji.
Właściwości
Produktem jest termoplastyczny wulkanizat o doskonałych właściwościach mechanicznych. Wulkanizowane materiały zawierają znaczną ilość żelu i mają wyraźnie mniejsze wartości MFI niż polimery wyjściowe, co powinno poprawiać odporność na pełzanie, zwiększać wytrzymałość na rozciąganie i dawać materiały o twardości większej niż twardość nie wulkanizowanych mieszanek polimerowych. Produkt końcowy ma właściwości elastyczne (to jest wydłużenie przy zerwaniu powyżej 400%) i może być przetwarzany w stanie stopionym sposobami stosowanymi w przetwórstwie termoplastów. Korzystna zawartość żelu w końcowym produkcie (to jest zawartość kauczuku) wynosi od 10 do 50% wagowych, korzystniej od 25 do 35% wagowych. Moduły podczas rozciągania i podczas zginania w kierunku maszynowym i w kierunku poprzecznym są lepsze, a także udarność materiału.
TPV dają się malować i mają lepszą odporność na działanie olejów. TPV można stosować na przykład jako kleje i szczeliwa, izolacje kabli, rury, profile, wyroby prasowane i wyroby spieniane, płyty i tym podobne.
Polimery z fazą kauczukową modyfikowaną aminosilanem są zwykle lepiej mieszalne z termoplastycznym polimerem, co pozwala otrzymywać bardziej wytrzymałe TPV.
Przykłady
Wszystkie stosowane silany omówiono powyżej, z wyjątkiem Silquestu A-186 [g-(3,4-epoksycykloheksylo)-etylotrimetoksysilanu], Silquestu A-187 (g-glicydoksypropylotrimetoksysilanu) i Silquestu A-189 (g-merkaptopropylotrimetoksysilanu). Mieszarka: Brabender, głowica 50 cm3 z nożami Banbury. Parametry wytwarzania mieszanki: Brabender, głowica 50 cm3, temperatura 190°C, 120 obrotów na minutę. Wszystkie procenty są procentami wagowymi, jeśli nie stwierdzono inaczej.
Sposób I: Całkowita ilość składników mieszanki - 55 g. Do głowicy Brabendera wprowadzono wszystkie składniki, z wyjątkiem homopolimeru polipropylenowego Valtec HL003 (+5% silanu). Po 5 minutach (zapisano moment obrotowy Brabendera) wprowadzono do głowicy Brabendera Valtec HL003 (+5% silanu). Zapisano czas i wartość największego momentu obrotowego Brabendera, jako wskaźnik wulkanizacji. Mieszankę wyjęto z Brabendera, gdy moment obrotowy Brabendera obniżył się do poziomu początkowego i gdy uzyskano homogenizację (po około 10 minutach). W prasie prasowano próbkę grubości 1,5 mm w temperaturze 210°C i pod ciśnieniem 2 MPa.
Sposób II: Zastosowano taki sam sposób postępowania, jak w sposobie I, lecz do głowicy Brabendera wprowadzono jednocześnie wszystkie składniki. Czas wytwarzania mieszanki - 15 minut. W prasie prasowano próbkę grubości 1,5 mm w temperaturze 210°C pod ciśnieniem 2 MPa w ciągu 200 sekund.
Przykłady od I do III podano, aby pokazać, że można uzyskać szeroki zakres właściwości w zależności od rodzaju polimerów. Procenty wagowe materiału naniesionego na inny materiał podaje się w przeliczeniu na wagę nośnika oraz wagę materiału pod nośnikiem.
PL 196 185 B1
Przykład I.
Mieszanka: 75% polietylenu bardzo małej gęstości Engage 8452 [DuPont Dow Elastomers, wskaźnik płynięcia stopu (190°C/2,16 kg): 3 g/10 min; gęstość: 0,875 g/cm3], 17% homopolimeru polipropylenowego Valtec HL003 [porowate granulki Spheripol® firmy Montell, wskaźnik płynięcia stopu (230°C/2,16 kg): 0,7 g/10 min, gęstość: 0,900 g/cm3], 1% Valtec HL003 [+5% nasyconego Interox DHBP (2,5-dimetylo-2,5-di-(tert-butyloperoksy)heksanu, Peroxid-Chemie, Monachium], 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego), 5% Valtec HL003 (+ 5% nasyconego A-1100).
Sposób I. Bezwodnik kwasu maleinowego absorbowano w polimerze przez stopienie bezwodnika (temperatura topnienia 53°C), wymieszanie z polimerem i następne ochłodzenie.
Przykład II.
Mieszanka: 75% kauczuku Nordel 2722, z etylenu, propylenu i monomeru dienowego (DuPont Dow Elastomers: gęstość: 0,88 g/cm3, lepkość Mooneya ML 1+4 w temperaturze 121°C: 28), 17% Valtec HL003, 1% Valtec HL003 (+5% nasyconego Interox DHBP), 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego), 5% Valtec HL003 (+ 5% nasyconego A-1100). Sposób I.
Przykład III.
Mieszanka: 75% polietylenu bardzo małej gęstości Engage 8442.00 [DuPont Dow Elastomers, wskaźnik płynięcia stopu (190°C/2,16 kg): 1,0 g/10 min; gęstość: 0,857 g/cm3], 17% Valtec HL003, 1% Valtec HL003 (+5% nasyconego Interox DHBP), 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego), 5% Valtec HL003 (+ 5% nasyconego A-1100). Sposób I.
Przykłady IV -VII przedstawiają wpływ sposobu i składników.
Przykład IV (porównawczy):
Mieszanka: 75 Engage 8452, 25 Valtec HL003. Sposób II.
P r z y k ł a d V (porównawczy):
Mieszanka: 75 Engage 8452, 22% Valtec HL003, 1% Valtec HL003 (+5% nasyconego Interox DHBP), 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego). Sposób I.
P r z yk ł a dVI (porównawczy):
Mieszanka: 75% Engage 8452, 17% Valtec HL003, 1% Valtec HL003 ( + 5% nasyconego Interox DHBP), 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego), 5% Valtec HL003 (+5% nasyconego A-1100). Sposób II.
P r z y k ł a d VII (porównawczy).
Mieszanka: 75% Engage 8452, 17% Valtec HL003, 1% Valtec HL003 (+5% nasyconego Interox DHBP), 2% Valtec HL003 (+5% nasyconego bezwodnika kwasu maleinowego), 5% Valtec HL003 (+5% nasyconej heksadecyloaminy). Sposób I.
Przykłady VIII - XVII przedstawiają wpływ zmiany typu silanu. Przykłady XV -XVII są przykładami porównawczymi. Wszystkie silany wprowadzano w postaci przedmieszki na podstawie Valtec HL003 o stężeniu 5% wagowych. Mieszanki przygotowywano sposobem I.
Właściwości fizyczne
Właściwości fizyczne mierzono według następujących norm:
Wydłużenie i wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu ISO 37 (50 mm/min)
MFI ISO 1972-1, nr 18 T
Twardość Shore'a A ISO 868
Zawartość żelu ISO 6427
Moment obrotowy miernik momentu na mieszarce Brabendera
Wyniki
Zmiana silanów
Tabela 1 przedstawia właściwości materiałów otrzymanych sposobami postępowania wymienionymi w części doświadczalnej. Przykłady porównawcze zawierają: przykład IV - czystą mieszankę zawierającą Engage 8452 (PE) i Valtec HL003 (PP); przykład V - mieszankę zawierającą Engage, Valtec, nadtlenek i bezwodnik kwasu maleinowego; przykład VI - mieszankę zawierającą Engage, Valtec, nadtlenek, bezwodnik kwasu maleinowego i A-1100, lecz wszystkie składniki wymieszano jednocześnie; i przykład VII - mieszankę zawierającą Engage, Valtec, nadtlenek, bezwodnik kwasu maleinowego i heksadecyloaminę.
PL 196 185 B1
P r z y k ł a d IV podaje właściwości czystej mieszanki polimerowej, przykład V ocenia wpływ samego silanu, przykład VI pokazuje wpływ warunków przetwórstwa i przykład porównawczy VII wskazuje na konieczność stosowania silanu w mieszaninie.
Tabela 1. Właściwości mieszanek
Nr przykładu Zawartość żelu, % Wytrzyma. na rozciąganie, MPa Wydłużenie, % MFI (190°C, 5 kg), [g/10 min] Twardość Shore'a A Moment skręcający, Nm
I 35 23 810 1,80 88,00 13
II 36 8 400 0,90 85,00 10
III 32 32 800 0,60 74,00 12
IV (por.) 1 14,53 1005 6,00 83,00 5
V (por.) 2 16,13 909 7,71 84,50 4
VI (por.) 1 15,00 750 7,50 83,00 5
VII (por.) 0 20,94 922 6,75 87.10 4
VIII (A-1100) 30 18,13 739 0,46 88,00 12
IX (A-1110) 32 20,00 762 0,20 87,30 14
X (A-1120) 31 16,51 756 0,65 88,00 13
XI (A-1130) 30 19,30 840 0,70 87,40 13
XII (A-1170) 20 19,04 932 0,62 87,10 7
XIII (A-2120) 27 17,88 810 0,65 86,30 13
XIV (Y-9669) 1 23,53 861 1,91 82,50 5
XV (A-186) 3 23,03 895 4,68 84,30 4
XVI (A-187) 1 17,63 877 4,28 85,00 5
XVII (A-189) 2 20,17 934 4,40 84,50 5
Figura 1 przedstawia zawartości żelu przy stosowaniu różnych silanów.
Figura 2 przedstawia największy moment obrotowy podczas wytwarzania mieszanek.
Dane fig. 1 i 2 pokazują, że wzrost największego momentu obrotowego podczas wytwarzania mieszanek jest związany z reakcją wulkanizacji. Widać, że wszystkie aminy pierwszorzędowe (Silquest A-1100, A-1110, A-1120, A-1130 i A-2120) powodują bezpośrednią wulkanizację podczas mieszania z mieszanką polimerową po szczepieniu bezwodnika kwasu maleinowego.
Natomiast jednoczesne zmieszanie wszystkich materiałów (przykład porównawczy VI) nie powodowało wyraźnej wulkanizacji. Małe różnice stopnia wulkanizacji w porównaniu do silanu A-1100 mogą wynikać albo z różnych molowych ilości, z różnej liczby i/albo z różnego rodzaju grup alkoksylowych i liczby aminowych grup funkcyjnych na jedną cząsteczkę. Tak więc, materiał otrzymany przy użyciu drugorzędowego aminosilanu A-1170 wykazuje stosunkowo duży stopień wulkanizacji, podczas gdy drugorzędowy aminosilan Y-9669 nie powoduje znaczącej wulkanizacji. Zauważono, że ponieważ ciężar cząsteczkowy A-1170 jest znacznie większy od ciężaru cząsteczkowego innych stosowanych silanów, a wszystkie doświadczenia prowadzono przy jednakowych wagowo ilościach silanu,
PL 196 185 B1 to molowa ilość A-1170 jest mniejsza od molowej ilości innych silanów i przy równoważnych molowych ilościach powodowała zwiększane wytwarzanie żelu. To ostatnie także odnosi się zarówno do innych zbadanych silanów, jak i do przypadku, gdy zamiast silanu zastosowano heksadecyloaminę.
Dane fig. 3-5 pokazują, że dla wszystkich przypadków, w których wystąpiła wulkanizacja, obserwuje się znaczną zmianę właściwości materiału w porównaniu do mieszaniny samych tych dwóch polimerów. Wskaźnik płynięcia stopu maleje do około 1/10, a w przypadku silanu A-1110 nawet do 1/30 wartości początkowej. Materiały są więc znacznie twardsze, mają większą wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu i mniejsze wydłużenie przy zerwaniu. Te zmiany właściwości są zgodne z względnym stopniem wulkanizacji tych mieszanin.
Jeśli chodzi o inne stosowane silany, to właściwości otrzymywanych materiałów nie mogą być przypisane dużemu stopniowi wulkanizacji. Jednak wszystkie silany powodują zmniejszenie MFI, co wskazuje na występowanie wydłużenia łańcuchów. Jest to widoczne przy porównaniu ze wszystkimi przykładami porównawczymi, zwłaszcza z przykładem porównawczym V (tylko nadtlenek i bezwodnik kwasu maleinowego), gdzie występuje nawet pewna degradacja. Należy zauważyć, że dużą wartość MFI uzyskano także w przypadku, gdy silan A-1100 zmieszano jednocześnie z innymi składnikami.
Zastąpienie aminosilanu przez heksadecyloaminę (przykład porównawczy VII) daje także materiał o lepszych właściwościach mechanicznych i większej twardości. Poprawa właściwości wynika prawdopodobnie z przyłączenia do głównego łańcucha polimeru długich łańcuchów bocznych („polimery grzebieniowe), ponieważ nie jest możliwa wulkanizacja. Tak więc, nie otrzymano TPV (nie było zawartości żelu).
P r zyk ł a dy XVIII - XXI.
Zmiana aminosilanów
TPV wytwarzano opisanym powyżej sposobem. We wszystkich szarżach użyto takiej samej molowej ilości aminosilanów. Silan A i silan B miały następujące wzory:
Przykład XVIII (A-1100) Przykład XIX (silan A) Przykład XX (silan B) Przykład XXI (A-1170)
Kompozycja: części części części części
1 2 3 4 5
Engage 8452 75,0 75,0 75,0 75,0
Valtec HL003 17,0 17,0 17,0 17,0
Valtec HL003 + 5% DHBP 1,0 1,0 1,0 1,0
PL 196 185 B1 cd. tabeli
1 2 3 4 5
Valtec HL003 + 5% bezwodnika maleinowego 2,0 2,0 2,0 2,0
Valtec HL003 + 5% silanu 5,0 5,0 4,64 7,72
Zawartość żelu, % 26,0 25,0 8,0 23,0
Wygląd (według skali Gardnera) 3,0 2,0 1,0 1-2
Względna adhezja (nakładanie na gorąco) dobra dobra dobra doskonała
Silany A, B i A-1170 dawały produkty trochę mniej żółte od produktu otrzymanego przy użyciu A-1100. Stosowanie A-1170 jako substancji wulkanizacyjnej dawało materiały o znacznie lepszych właściwościach adhezyjnych w porównaniu do innych próbek.
Nakładanie pianek - przykłady XXII-XXV.
Zastosowanie produktów TPV do nakładania pianek oceniono w przykładach XXII i XXIII i porównano z kompozycjami poddanymi reakcji tylko z nadtlenkiem i z bezwodnikiem maleinowym (przykład XXIV), lub tylko z nadtlenkiem (przykład XXV), odpowiednio. Materiały, z wyjątkiem stosowania jako środka spieniającego azodikarbonamidu, poddawano reakcji w temperaturze 180°C w mieszalniku Brabendera (inne parametry wytwarzania TPV-jak wyżej). Po 10 min. kompozycję ochłodzono do temperatury 160°C i wprowadzono środek spieniający. W przykładzie XXIII aminosilan wprowadzono po dodaniu środka spieniającego. Po mieszaniu w ciągu 3 minut przygotowano płytki do badań w warunkach: 170°C/10 MPa/100 sekund. Płytki spieniano w suszarce w temperaturze 200°C w ciągu 3 do 5 minut. Stosowano kompozycje podane niżej:
Kompozycja Części Przykład XXII Przykład XXIII Przykład XXIV Przykład XXV
1) Engage 8452 75 X X X X
2) Valtec HL003 17 X X X X
3) Valtec HL003 + 5% DHBP 1 X X X X
4) Valtec HL003 + 5% MAH 2 X X X
5) Valtec HL003 + 5% A-1100 5 X X
6) środek spieniający GCS2 AC 15 X X X X
Stabilność stopu podczas spieniania1 dobra dobra umiarkowanie zła
Zawartość żelu, % 26 33 1 1
(2 = po spienieniu) (332) (312) (12) (12)
1 wygląd struktury pianki
Odporność pianki była wystarczająca, aby wytrzymała ona temperaturę rozkładu azodikarbonamidu (temperatura 200°C w ciągu kilku minut). Kształtka zachowała początkowe wymiary i nie przywierała do podłoża. Natomiast nie wulkanizowane próbki zmieniały podczas spieniania wymiary, co pogarszało strukturę komórek i powodowało przywieranie do powierzchni podłoża. Wydaje się, że kolejność wprowadzania (silan przed azodikarbonamidem lub po azodikarbonamidzie) nie wpływała znacząco na wygląd pianki lub ilość żelu.
PL 196 185 B1
P r zyk ł a dy XXVI-XXIX. TPV zawierające pojedynczy polimer.
Ogólny sposób postępowania był taki sam, jak podano wyżej, jednak w przykładach XXVII-XXIX zastosowano tylko jeden polimer: w przykładzie XXVII - polietylen, w przykładzie XXVIII - HDPE Lupolen 5031L firmy Elenac, MFI (190°C, 2,16 kg) = 6,5, gęstość 0,952, w przykładzie XXIX - polipropylen.
Przykład XXVI XXVII XXVIIII XXIV
części części części części
Engage 8452 37,5 46,0 0,0 0,0
Lupolen HDPE 0,0 0,0 46,0 0,0
Valtec HL003 8,5 0,0 0,0 46,0
5% DHBP na Valtec HL003 0,5 0,5 0,5 0,5
5% MAH rozpuszczonego w MeOH na Valtec HL003 1,5 1,5 1,5 1,5
Valtec HL003, 5% A-1100 na Valtec HL003 2,5 2,5 2,5 2,5
Zawartość żelu, % 24,0 19,0 20,0 0,0
Układ szczepiony bezwodnik maleinowy/aminosilan można stosować do wulkanizacji samej żywicy Engage, jak również do samego HPDE, ale nie daje on żelu podczas stosowania w polipro-

Claims (12)

1. Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu o zawartości od 10 do 50% wagowych żelu, obejmująca zdyspergowaną fazę kauczukową i ciągłą fazę termoplastyczną, znamienna tym, że zdyspergowana faza kauczukowa obejmuje sieciowany produkt reakcji (a) pierwszego polimeru wybranego z grupy obejmującej kopolimery etylenu z a-olefinami, zwłaszcza kopolimer etylenu z propylenem, terpolimer etylenu z propylenem i dienem, kauczuk butylowy, kauczuk naturalny, chlorowany polietylen, kauczuk silikonowy, kauczuk izoprenowy, kauczuk butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kopolimer etylenu z octanem winylu, kopolimer etylenu z akrylanem butylu, kopolimer etylenu z metakrylanem, kopolimer etylenu z akrylanem etylu, kopolimery etylenu z a-olefinami, liniowy polietylen o małej gęstości, polietylen o bardzo małej gęstości, polietylen o dużej gęstości i kauczuk nitrylowy;
(b) bezwodnika kwasu karboksylowego szczepionego na lub kopolimeryzowanego z pierwszym polimerem; oraz (c) aminosilanu;
zaś termoplastyczna faza ciągła jest wybrana z grupy obejmującej polipropylen, polietylen, zwłaszcza polietylen o dużej gęstości, polistyren, terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem, kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(metakrylan metylu), termoplastyczne poliestry, polietylenotereftalan, polibutylenotereftalan, poliwęglan (PC).
2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że bezwodnik kwasowy jest szczepiony na polimerze w obecności substancji dostarczającej wolne rodniki.
3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że bezwodnik kwasowy jest komonomerem w pierwszym polimerze.
4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że aminosilan zawiera aminę pierwszorzędową.
PL 196 185 B1
5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera co najmniej dwa różne aminosilany.
6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera co najmniej dwa różne bezwodniki kwasowe.
7. Sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu, znamienny tym, że obejmuje (a) mieszanie pierwszego polimeru szczepionego na, lub kopolimeryzowanego z bezwodnikiem kwasu karboksylowego, z drugim polimerem, przy czym pierwszy polimer wybrany jest z grupy obejmującej kopolimery etylenu z a-olefinami, zwłaszcza kopolimer etylenu z propylenem, terpolimer etylenu z propylenem i dienem, kauczuk butylowy (BR); kauczuk naturalny, chlorowany polietylen, kauczuk silikonowy; kauczuk izoprenowy, kauczuk butadienowy, kauczuk styrenowo-butadienowy, kopolimer etylenu z octanem winylu, kopolimer etylenu z akrylanem butylu, kopolimer etylenu z metakrylanem, kopolimer etylenu z akrylanem etylu, kopolimery etylenu z a-olefinami, liniowy polietylen o małej gęstości, polietylen o bardzo małej gęstości, polietylen o dużej gęstości, i kauczuk nitrylowy, zaś drugi polimer wybrany jest z grupy obejmującej polipropylen, polietylen, zwłaszcza polietylen o dużej gęstości, polistyren, terpolimer akrylonitrylu z butadienem i styrenem (ABS); kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(metakrylan metylu), termoplastyczne poliestry, polietylenotereftalan, polibutylenotereftalan, i poliwęglan;
(b) poddanie reakcji mieszanki z etapu (a) z amino-silanem; i (c) wulkanizację produktu z etapu (b) do utworzenia termoplastycznego wulkanizatu.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwszy polimer szczepi się na bezwodniku nienasyconego kwasu karboksylowego w obecności substancji dostarczającej wolne rodniki.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że dwa polimery miesza się ze sobą przed szczepieniem bezwodnika kwasowego.
10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwszy polimer jest kopolimerem bezwodnika nienasyconego kwasu karboksylowego.
11. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że dwa polimery miesza się ze sobą po szczepieniu pierwszego polimeru na bezwodniku kwasu karboksylowego.
12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że te dwa polimery poddaje się reakcji i miesza ze sobą w jednym etapie w wytłaczarce typu mieszarki.
PL338731A 1998-06-22 1999-06-22 Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu PL196185B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10249298A 1998-06-22 1998-06-22
PCT/US1999/014019 WO1999067330A1 (en) 1998-06-22 1999-06-22 Silane vulcanized thermoplastic elastomers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL338731A1 PL338731A1 (en) 2000-11-20
PL196185B1 true PL196185B1 (pl) 2007-12-31

Family

ID=22290137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL338731A PL196185B1 (pl) 1998-06-22 1999-06-22 Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6448343B1 (pl)
EP (1) EP1021486B1 (pl)
JP (2) JP3971574B2 (pl)
KR (1) KR100569053B1 (pl)
CN (1) CN1131880C (pl)
AT (1) ATE277121T1 (pl)
AU (1) AU744802B2 (pl)
BR (1) BR9906549B1 (pl)
CZ (1) CZ302375B6 (pl)
DE (1) DE69920392T2 (pl)
ES (1) ES2228068T3 (pl)
PL (1) PL196185B1 (pl)
TW (1) TW548313B (pl)
WO (1) WO1999067330A1 (pl)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9906549B1 (pt) * 1998-06-22 2009-01-13 composições de elastÈmeros termoplásticos vulcanizados de silano e processo para a preparação das mesmas.
EP1265956B1 (fr) * 1999-12-30 2003-10-22 Société de Technologie Michelin Composition de caoutchouc pour pneumatique comportant un agent de couplage (charge blanche/elastomere dienique) active par un initiateur radicalaire a amor age thermique
DE10033446C5 (de) 2000-07-10 2006-12-14 Dichtungstechnik G. Bruss Gmbh & Co. Kg Wellendichtring
US7485371B2 (en) * 2004-04-16 2009-02-03 3M Innovative Properties Company Bonding compositions
US20050208308A1 (en) * 2001-05-21 2005-09-22 3M Innovative Properties Company Bonding compositions
US20060073754A1 (en) * 2001-09-27 2006-04-06 Teraoka Seisakusho Co., Ltd. Flame retardant pressure-sensitive adhesive tape
US20040126574A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 Teraoka Seisakusho Co., Ltd. Flame retardant pressure-sensitive adhesive tape
WO2004018557A1 (ja) * 2002-08-22 2004-03-04 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. α-オレフィン重合体組成物及びその製造方法
US20040038018A1 (en) * 2002-08-22 2004-02-26 Trexel, Inc. Thermoplastic elastomeric foam materials and methods of forming the same
US7064163B2 (en) * 2002-09-04 2006-06-20 Msi Technology Llc Polyolefin-based adhesive resins and method of making adhesive resins
JP4990624B2 (ja) 2003-05-28 2012-08-01 トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ,インコーポレイティド アルキルオキシシラングラフト化熱可塑性ポリマーに基づくハイブリッド無機−有機ポリマー電解質膜(pem)
IL156870A0 (en) 2003-07-10 2004-02-08 Carmel Olefines Ltd Process for making thermoplastic vulcanizates
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
US7365131B2 (en) * 2004-04-28 2008-04-29 The Goodyear Tire & Rubber Company Thermoplastic vulcanizate composition
DE102004061983A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-06 Rehau Ag + Co. Materialzusammensetzung zur Vernetzung
US20060229399A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-12 General Electric Company Process for making a thermoplastic vulcanizate composition
US20060235156A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Griswold Roy M Silylated thermoplastic vulcanizate compositions
FR2885362B1 (fr) * 2005-05-04 2007-06-08 Saint Gobain Vetrotex Composition d'ensimage pour granules de fils de verre a forte teneur en verre
US20060258796A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 General Electric Company Crosslinked polyethylene compositions
FR2894252B1 (fr) * 2005-12-07 2013-01-04 Arkema Composition reticulee comprenant un copolymere coeur ecorce, son procede d'obtention et ses utilisations
JP2007238533A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Konishi Co Ltd 低黄変性シリル化剤、それを用いたウレタン系樹脂、及びウレタン系樹脂組成物
DE102006014985A1 (de) * 2006-03-27 2007-10-04 Deutsche Gumtec Ag Thermoplastische Vulkanisate
US20070276067A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Kim Balfour Poly(arylene ether) composition, method, and article
US20070276082A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Kim Balfour Poly(arylene ether) composition, method, and article
US20070276096A1 (en) * 2006-05-25 2007-11-29 Wefer John M Functional polyolefins useful as metal adhesion promoters
US20080039576A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 General Electric Company Vulcanizate composition
US20080038549A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 General Electric Company Composite structure
US8158710B2 (en) * 2006-11-27 2012-04-17 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Polyester blends, methods of making, and articles formed therefrom
US8785553B2 (en) * 2007-12-04 2014-07-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Moisture curable propylene-α-olefin copolymers
DE102008041918A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-11 Evonik Degussa Gmbh Silanolkondensationskatalysatoren zur Vernetzung von gefüllten und ungefüllten Polymer-Compounds
DE102010043853A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Tesa Se Haft- oder Schmelzklebmassen für feuchtigkeitsunempfindliche Verklebungen
DE102010043866A1 (de) * 2010-11-12 2012-05-16 Tesa Se Klebmasse und Verfahren zur Kapselung einer elektronischen Anordnung
EP2574635A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-03 Lanxess Inc. Process for continuous production of halogen-free thermoplastic elastomer compositions
US8883921B2 (en) * 2012-02-21 2014-11-11 Fina Technology, Inc. Process for cross-linked polyethylene production
CN102911440B (zh) * 2012-09-18 2015-07-15 铜陵市铜都特种线缆厂 一种航空用绝缘电缆料及其制备方法
PT2942369T (pt) 2014-05-07 2016-08-05 Falcone Specialities Ag Elastómeros termoplásticos vulcanizados de silano
CN106661327B (zh) 2014-06-27 2020-03-27 陶氏环球技术有限责任公司 聚硅氧橡胶/聚烯烃弹性体掺合物通过形成用于冷缩接头的离聚物的原位增容和其制备方法
US10501642B2 (en) * 2014-12-04 2019-12-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Stable star-structured functional polyolefins
CN105157196A (zh) * 2015-08-21 2015-12-16 滁州晨润工贸有限公司 一种耐低温空调面板的制造方法
CN106810832A (zh) * 2016-12-26 2017-06-09 沈阳化工大学 含有稠环结构交联剂的同质异构改性聚对苯二甲酸乙二醇酯及其制备方法
CN107090125A (zh) * 2017-05-10 2017-08-25 天长市通联焊业有限公司 一种高压直流电缆用绝缘材料及其制备方法
US20230051913A1 (en) * 2019-12-31 2023-02-16 Dupont Polymers, Inc. Polymer blend
KR102410590B1 (ko) * 2020-09-17 2022-06-16 디엘케미칼 주식회사 고무배합용 변성 폴리이소부틸렌 중합체 및 이를 포함하는 고무 조성물
CN119955215B (zh) * 2025-04-02 2025-11-07 广州海天塑胶有限公司 一种高刚度高韧性座椅pp复合材料及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4146529A (en) * 1976-03-29 1979-03-27 Toa Nenryo Kogyo Kabushiki Kaisha Process for the production of modified polyolefin
US4555546A (en) * 1983-12-29 1985-11-26 Monsanto Company Compatibilized blends of acrylic ester
JPS62241946A (ja) * 1986-04-14 1987-10-22 Tonen Sekiyukagaku Kk 熱可塑性樹脂組成物
CA1281828C (en) * 1986-04-25 1991-03-19 Akio Daimon Filler-containing polypropylene resin composition and process for producing the same
JP2506399B2 (ja) * 1988-01-13 1996-06-12 株式会社クラレ ポリオレフイン樹脂組成物
GB8927173D0 (en) * 1989-12-01 1990-01-31 Exxon Chemical Patents Inc Thermoplastic resin composition
DE4313290A1 (de) 1993-04-23 1994-10-27 Kempter Werner Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines vernetzten extrudierten Polymerproduktes
DE4402943C2 (de) 1994-02-01 1996-03-28 Rustige Bernhard Gmbh & Co Kg Polymerwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
JPH08104785A (ja) * 1994-10-05 1996-04-23 Idemitsu Kosan Co Ltd 耐衝撃性ポリスチレン系樹脂組成物
BR9906549B1 (pt) * 1998-06-22 2009-01-13 composições de elastÈmeros termoplásticos vulcanizados de silano e processo para a preparação das mesmas.

Also Published As

Publication number Publication date
JP3971574B2 (ja) 2007-09-05
DE69920392T2 (de) 2005-02-24
JP4732958B2 (ja) 2011-07-27
CN1275143A (zh) 2000-11-29
KR20010023109A (ko) 2001-03-26
AU4827599A (en) 2000-01-10
EP1021486B1 (en) 2004-09-22
CZ2000640A3 (cs) 2001-02-14
US6448343B1 (en) 2002-09-10
AU744802B2 (en) 2002-03-07
ATE277121T1 (de) 2004-10-15
DE69920392D1 (de) 2004-10-28
TW548313B (en) 2003-08-21
ES2228068T3 (es) 2005-04-01
BR9906549B1 (pt) 2009-01-13
WO1999067330A1 (en) 1999-12-29
EP1021486A1 (en) 2000-07-26
CN1131880C (zh) 2003-12-24
JP2006233228A (ja) 2006-09-07
JP2002518573A (ja) 2002-06-25
BR9906549A (pt) 2000-08-15
CZ302375B6 (cs) 2011-04-20
HK1031890A1 (en) 2001-06-29
PL338731A1 (en) 2000-11-20
KR100569053B1 (ko) 2006-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL196185B1 (pl) Termoplastyczna kompozycja wulkanizatu i sposób wytwarzania termoplastycznego wulkanizatu
CN102695726B (zh) 改性的聚烯烃
US20060229399A1 (en) Process for making a thermoplastic vulcanizate composition
RU2496797C2 (ru) Модифицированные полиолефины
KR20190009285A (ko) 폴리올레핀 엘라스토머 조성물 및 이의 제조 방법
US20060235156A1 (en) Silylated thermoplastic vulcanizate compositions
CN110268032A (zh) 动态密封件、制造其的组合物和方法
HK1031890B (en) Silane vulcanized thermoplastic elastomers
WO2011083047A1 (en) Modified polyolefins