TW201538624A - 具有障壁性質之彈性體組成物，其製備方法及用途，以及氣動物件 - Google Patents

Abstract

本發明係關於具有障壁性質之彈性體組成物，其包含至少一種彈性體、低分子量PIB和至少一種交聯劑。描述一種用於製造該彈性體組成物之方法，其包含下列步驟：(i)在混合機中混合彈性體和低分子量PIB和(ii)添加交聯劑。 此彈性體組成物展現改良的加工性且未損失其機械性質，此為用於氣動應用特別必要者。

Description

具有障壁性質之彈性體組成物，其製備方法及用途，以及氣動物件

本發明係關於具有氣體障壁性質之彈性體組成物，其特別可用於氣動工業。

橡膠複合物與氣動工業特別有關，且在此應用領域中，要求材料具有良好的耐氣體(如氧)穿透性(障壁性)。此技術中，有許多關於改良該性質之研究存在。

最廣為所知的途徑中，使用不同類型的高分子量聚合物(例如，PIB(聚異丁烯)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)、NR(天然橡膠)和CIIR(氯丁基橡膠))之摻合物，及使用具有特定性質的礦物填料(如奈米黏土)。

專利文件US 2012/0141696描述由具有高氣體障壁的熱塑性共聚物製得的彈性體組成物。該組成物包 含形成聚異丁烯鏈段(丁基橡膠)和具有大於或等於100℃的Tg(玻璃轉變溫度)的熱塑性嵌段之嵌段共聚物。此組成物作為可吹脹物件的不可穿透層。該組成物與本發明的不同之處在於其使用高分子量嵌段共聚物以賦予障壁性質。由於該組成物包含溫度範圍有限的熱塑料，所以亦有與應用相關的限制。

專利文件WO 2005/035637描述對於塗覆聚矽 氧零件具有高障壁性質的塗覆組成物。經交聯的聚矽氧物件經含有聚異丁烯聚合物(丁基橡膠)、交聯劑、觸媒和黏著促進劑的即用組成物之層塗覆。該組成物與本發明的不同之處在於涉及塗覆組成物，而非摻入所製得的物件之最終組成物中。此外，塗層藉交聯劑之助而進行交聯方法。因此，該文件所揭示的組成物之施用限於密封方法，不建議用於氣動物件。

專利文件US 7425591描述奈米複合彈性體之 組成物，其包含彈性體、碳黑、奈米黏土、低分子量PIB(低於400道耳頓)。該文件中，提及該組成物具有顯著的氣體障壁結果，但是，據說障壁性質之改良係藉由使用奈米複合物達成(即，物理障壁)。該組成物中所用的PIB油具有較低的分子量(相較於本發明的PIB)並作為流動輔助劑。由於具有低分子量，所以其無法提高氣體障壁性質。

專利文件US 2011/0094645描述用於氣動學 之內襯調合物，其包含官能化的聚-異丁烯-共-對甲基 苯乙烯彈性體、奈米填料和流動輔助劑。該調合物與本發明的不同之處在於彈性體除了經官能化之外，所具有的分子量高於此處所用者。

專利文件JP 2006/328429描述聚烯烴組成 物，其具有較佳的彈性且未損失其作為碳酸氣障壁的性質。除了與α-烯烴共聚的低密度聚丙烯樹脂以外，該組成物由聚丙烯樹脂、丁基橡膠和/或聚異丁烯橡膠(丁基橡膠)所組成，其中，聚乙烯可用於或不用於該組成物中。 該組成物與本發明的不同之處在於其使用的聚異丁烯橡膠的分子量比慣用PIB(低分子量)高得多。

類似地，專利文件US 2004/0161560、JP 2010/189601、US 4857409、KR 2003/094907和US 5153039描述高障壁組成物之溶液，此組成物中，尤其使用聚異丁烯橡膠。但是所列專利案的標的與本發明之組成物不同之處在於所用的聚異丁烯橡膠(丁基橡膠)之分子量高於此處所提出者。

不同於高分子量PIB，藉石化來源的丁烯之 共聚反應得到的低分子量PIB(PIB油)是黏稠、澄清且透明的液體。此材料通常在數種聚合物(如聚乙烯、聚丙烯和橡膠)中作為塑化劑。雖然PIB油的結構與丁基橡膠(IIR)類似，但其分子不像丁基橡膠一樣龐大，且亦為非晶狀寡聚物，因此，未預期該寡聚物之使用具有氣體障壁效果。

本發明試圖提供一種具有障壁性質之彈性體組成物，其特徵在其包含(A)至少一種彈性體，(B)低分子量PIB，以及(C)至少一種交聯劑，其中該PIB具有由500至20,000道耳頓的分子量。

本發明亦試圖提供用於製備該彈性體組成物之方法，其包含下列步驟：(i)在混合機中混合彈性體和低分子量PIB和(ii)添加交聯劑。

此外，本發明試圖提供該具有障壁性質之彈性體組成物之用途及由該彈性體組成物所構成的氣動物件。

藉具有改良的氣體障壁性質且未損失氣動物件應用中之特別重要的加工性和機械性質之彈性體組成物達到本發明之目的。

此外，本發明之組成物中，低分子量PIB可為一般用以提供障壁效果的橡膠部分(例如，含氯的橡膠)的替代品。因此，除了提供環境優點(如因為組成物之較佳的加工性而節省能源)以外，該彈性體組成物得以得到較輕且較薄的內襯。

將基於以下圖式之表示，詳細描述本發明： 圖1-空白複合物和具PIB 1者的扭矩對時間之演變；圖2-空白複合物和具PIB 2者的扭矩對時間之演變；圖3-空白複合物和具PIB 1者之混合物中的能量消耗對時間之演變；圖4-空白複合物和具PIB 2者之混合物中的能量消耗對時間之演變；圖5-添加不同的PIB含量之孟納黏度(Mooney viscosity)之偏差；圖6-對照樣品和含有PIB 1的複合物所得的氣動曲線；圖7-對照樣品和含有PIB 2的複合物所得的氣動曲線；圖8-空白、具PIB 1者和具PIB 2者之樣品的透氧性；圖9-複合物A1、A2、B1和B2的扭矩對時間之演變；以及圖10-複合物A1、A2、B1和B2的混合物中之能量消耗對時間之演變。

本發明之具有改良的障壁性質之彈性體組成物包含(A)至少一種彈性體，(B)低分子量PIB，以及 (C)至少一種交聯劑。

存在於組成物中的PIB賦予彈性體組成物改良 的障壁性質且未損失其機械性質。因此，PIB可作為一般用以提供氣體障壁效果的橡膠部分(例如，CIIR)的替代品，得到相較於使用慣用的彈性體組成物而製得之物件為較輕和/或較薄的物件。

本發明之組成物中，PIB作為調合物中之彈性 體部分，佔據更多氣體可穿透的彈性體的自由空間，藉此形成防止較低尺寸的分子(如氧或大氣的氣體)通過的障壁。

本發明之彈性體組成物的主要組份及其個別 性質如下。

(A)彈性體

本發明之彈性體具有的分子量由1,000至5,000,000道耳頓，硬度由10至70 Shore A且較佳地選自天然橡膠(NR)、聚異戊二烯(IR)、異丁烯-異戊二烯(IIR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚丁二烯(BR)、腈系橡膠(NBR)；聚烯烴橡膠-即，乙烯-丙烯橡膠(EPDM、EPM等)；丙烯酸系橡膠(ACM)、含鹵素的橡膠，即，溴丁基橡膠(BIIR)、氯丁基橡膠(CIIR)、溴化的異丁烯、聚氯丁二烯；聚矽氧橡膠(如，尤其是，甲基乙烯基聚矽氧橡膠、二甲基聚矽氧橡膠)、含硫的橡膠(即，多硫橡膠)；氟化橡膠；熱塑性 橡膠(TR)-即，以苯乙烯、丁二烯、異戊二烯、乙烯和丙烯為基礎的彈性體，如苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、乙烯-丁烯共聚物(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物等；以酯為基礎的彈性體、彈性體聚胺甲酸酯、彈性體聚醯胺、和彼等之混合物。

第一個較佳的具體實施例中，該彈性體選自 NR、IR、SBR、BR、NBR、CIIR、IIR、TR；聚烯烴橡膠(EPDM、EPM)、和彼等之混合物。第二個較佳的具體實施例中、該彈性體選自NR、CIIR、SBR和彼等之混合物。任意地，細粒或粉末狀的硫化橡膠殘餘物可部分或完全取代該彈性體。

相對於該組成物之總重，本發明之彈性體的存在量範圍在60至70%。

(B)PIB

本發明之低分子量PIB的存在量在2至20phr的範圍內。較佳地，PIB的存在量在4至15phr的範圍內。‘phr’是指相對於100份橡膠的份數，或份/100份橡膠。

此外，低分子量PIB具有在500至20,000道耳頓，較佳地，1,000至20,000道耳頓範圍內的分子量。低分子量PIB於25℃的溫度測得的黏度較佳由20至900,000cP，更佳由40至700,000cP。

(c)交聯劑

相對於該組成物之總質量，本發明之交聯劑(固化劑或固化系統)的存在量範圍由0.1至12%，較佳由0.5至8%。此外，交聯劑選自硫或有機過氧化物。這些有機過氧化物較佳地選自過氧基新癸酸3-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新癸酸α-異丙苯酯、過氧基新庚酸2-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新庚酸α-異丙苯酯、過氧基新癸酸三級戊酯、過氧基新癸酸三級丁酯、二(2-乙基己基)過氧基二碳酸酯(di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonate)、二(正丙基)過氧基二碳酸酯、二(二級丁基)過氧基二碳酸酯、過氧基新庚酸三級丁酯、過氧基三級戊酸三級戊酯、過氧基三級戊酸三級丁酯、過氧化二異壬醯基、過氧化二(十二碳醯基)、3-羥基-1,1-二甲基丁基過氧基-2-乙基己酸酯、過氧化二癸醯基、2,2’-偶氮基雙(異丁腈)、過氧化二(3-羰基丙醯基)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧基)己烷、過氧化二苄醯基、2-乙基己酸三級戊基過氧酯、2-乙基己酸三級丁基過氧酯、三級丁基過氧基異丁酸酯(t-butol peroxyisobutyrate)、過氧基-(順-3-羧基)丙烯酸三級丁酯、1,1-二(三級戊基過氧基)環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)環己烷、單過氧基碳酸O-三級戊酯O-(2-乙基己基)酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-異丙酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-(2-乙基己基)酯、聚酯肆(三級丁基過氧基碳酸酯)、2,5-二甲基-2,5-二(苄 醯基過氧基)己烷、過氧基乙酸三級戊酯、過氧基苯甲酸三級戊酯、過氧基異壬酸三級丁酯、過氧基乙酸三級丁酯、過氧基苯甲酸三級丁酯、二過氧基酞酸二-三級丁酯、2,2-二(三級丁基過氧基)丁烷、2,2-二(三級戊基過氧基)丙烷、4,4-二(三級丁基過氧基)三級戊酸正丁酯、3,3-二(三級戊基過氧基)丁酸乙酯、3,3-二(三級丁基過氧基)丁酸乙酯、過氧化二異丙苯基、α,α’-雙(三級丁基過氧基)二異丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷、過氧化二(三級戊基)、過氧化三級丁基α-異丙苯基、過氧化二(三級丁基)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)-3-己烷、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧基壬烷。

本發明的有機過氧化物展現，較佳地，含量為0.1%至30%且於溫度為100℃時的半衰期為1秒至5,000小時的活性氧。

任意地，輔劑可加至交聯系統，其中彼等選自多官能性丙烯酸系單體。

本發明的一個較佳具體實施例中，彈性體組成物包含交聯活化劑和/或固化促進劑。

交聯活化劑較佳地選自硫、有機過氧化物和彼等之混合物，相對於該彈性體組成物之總質量，其量範圍為1至5%。這些有機過氧化物較佳地選自過氧基新癸酸3-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新癸酸α-異丙苯酯、過氧基新庚酸2-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新庚酸α-異丙苯 酯、過氧基新癸酸三級戊酯、過氧基新癸酸三級丁酯、二(2-乙基己基)過氧基二碳酸酯(di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonate)、二(正丙基)過氧基二碳酸酯、二(二級丁基)過氧基二碳酸酯、過氧基新庚酸三級丁酯、過氧基三級戊酸三級戊酯、過氧基三級戊酸三級丁酯、過氧化二異壬醯基、過氧化二(十二碳醯基)、3-羥基-1,1-二甲基丁基過氧基-2-乙基己酸酯、過氧化二癸醯基、2,2’-偶氮基雙(異丁腈)、過氧化二(3-羰基丙醯基)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧基)己烷、過氧化二苄醯基、2-乙基己酸三級戊基過氧酯、2-乙基己酸三級丁基過氧酯、三級丁基過氧基異丁酸酯(t-butol peroxyisobutyrate)、過氧基-(順-3-羧基)丙烯酸三級丁酯、1,1-二(三級戊基過氧基)環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)環己烷、單過氧基碳酸O-三級戊酯O-(2-乙基己基)酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-異丙酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-(2-乙基己基)酯、聚酯肆(三級丁基過氧基碳酸酯)、2,5-二甲基-2,5-二(苄醯基過氧基)己烷、過氧基乙酸三級戊酯、過氧基苯甲酸三級戊酯、過氧基異壬酸三級丁酯、過氧基乙酸三級丁酯、過氧基苯甲酸三級丁酯、二過氧基酞酸二-三級丁酯、2,2-二(三級丁基過氧基)丁烷、2,2-二(三級戊基過氧基)丙烷、4,4-二(三級丁基過氧基)三級戊酸正丁酯、3,3-二(三級戊基過氧基)丁酸乙酯、3,3-二(三級丁基過氧基)丁酸乙酯、過 氧化二異丙苯基、α,α’-雙(三級丁基過氧基)二異丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷、過氧化二(三級戊基)、過氧化三級丁基α-異丙苯基、過氧化二(三級丁基)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)-3-己烷、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧基壬烷。

固化加速劑可選自氧化鋅、硬脂酸和彼等之 混合物，相對於該組成物之總質量，其量範圍為0.5至2%。

除了前述組份(A)、(B)和(C)以外， 在橡膠和塑膠複合物之組成物中常用的其他添加劑中，本發明之彈性體組成物亦任意地包含碳黑、矽石和/或礦物填料、抗氧化劑、相容劑(compatibilizer)。這些添加劑的量可為常用於彈性體組成物中的量，只要不會對本發明之彈性體組成物的機械和障壁性質造成干擾即可。

一個較佳的具體實施例中，用於製備本發明 之組成物的方法包含下列步驟：(i)在混合機中混合彈性體和低分子量PIB和(ii)將交聯劑加至混合物中。該方法發生於70至100℃的溫度範圍內。

應注意到，由於在步驟(i)中製備混合物的 期間內達到的溫度導致彈性體組成物過早事先硫化，所以交聯劑較佳地在方法的步驟(ii)中添加。

本發明之彈性體組成物可以在內部混合機 (如班伯里型)，亦可以在滾筒混合機中製備。

若進行的話，碳黑、矽石、礦物填料、抗氧 化劑、相容劑和/或彼等之混合物之添加發生於方法的步驟(i)。

任意地，在步驟(i)和/或(ii)中，添加交聯活化劑、固化加速劑和/或彼等之混合物。

中止方法的步驟(ii)之後，彈性體組成物可經硫化，此可於高壓釜、加壓機、模具或經由用於所欲目的常用的其他方法進行。

本發明之聚合物組成物可用於要求氣體障壁的應用，特別是用於氣動工業。此外，除了軟管和氣動物件以外，該組成物可用以製造內襯、輪面帶和輪胎側壁。

實例1-彈性體組成物-NR/CIIR 1.1 樣品製備

用於以天然橡膠(NR)和以CIIR為基礎的內襯之典型複合物藉由以兩種類型的聚丁烯(PIB 1和PIB 2)替代CIIR部分作評估，其含量如表1所示者：

以二步驟製備彈性體組成物。第一步驟中，添加活化劑、填料和加工輔助劑，在內部混合機中使用班伯里型轉子進行。第二步驟中，使用滾筒混合機添加固化系統。由於如果在單一步驟中添加組成物的所有組份，則第一步驟的組成物所達到的溫度會造成組成物過早事先硫化，所以使用此程序。

在密閉混合機中使用以下方法條件：

- 混合槽的填充因子：75%

- 轉子的旋轉速率：60rpm

- 所用轉子類型：正切

- 臼壓：6公斤力/平方公分；

- 複合物之混合物的初始溫度：85℃

- 大約的排放溫度：90-100℃

在開放的混合機中，使用下列條件：

- 滾筒的初溫度：50℃

- 最終溫度：70℃

- 摩擦比：1：1.2

- 總混合時間：30分鐘。

測試具有耐氣體穿透性且適合製造氣動人工製品之典型已知的橡膠複合物之調合物(彈性體複合物)。在這些複合物中，添加分子量約由1,000至2,000道耳頓(PIB 1)和3,000至5,000道耳頓(PIB 2)的PIB。

表2和3出示經測試的調合物：

以上組成物物中的PIB濃度範圍由測試樣品的 0%(空白)至20質量%。測試與複合物之加工、機械性質和透氣性相關的特點。如ASTM D 3182：07描述地製備試樣。於165℃的溫度進行壓縮硫化。

1.2 加工試驗

此試驗中，測試製得的複合物的扭矩、總能 量和Mooney黏度，其中黏度是樣品以固定的角速率在具有界定和固定體積及溫度的槽內部繞著軸旋轉時，轉子所須的扭矩(強度)。Mooney黏度係根據Mooney Alpha MV 2000黏度計中得到的ASTM D 1646：07中所述者以1分鐘預熱測定。

以表4所述者進行混合方法的第一步驟(在密 閉混合機中)。空白混合物、具PIB 1和PIB 2的混合物之扭矩對時間的演變之評估示於圖1和2。

由曲線(圖1和2)可注意到當添加PIB時，扭矩值降低，顯示此複合物的較低黏度。

在製得的複合物所消耗的總能量之分析(圖3和4)中，注意到PIB含量越高，混合物所消耗的總能量越低。

因此，圖5中，注意到含有PIB二者之複合物的黏度降低甚於空白樣品。此行為可能是因為具有較高 PIB含量的複合物之黏度降低之故。因此，可注意到添加了PIB的調合物之加工性獲改良。

1.3 固化試驗

用於測定橡膠複合物之黏彈性質及測定未經硫化的彈性體複合物之硫化曲線之分析。就PIB對於組成物的固化反應之影響而言，評估固化性質有其重要性。

所用設備是RPA 2000流變計，此如自Alpha Technologies得到的ASTM D 5289：2007a中所描述者。使用以下參數：‧振盪弧：±0.5°；‧溫度：165℃；‧時間：15分鐘；‧頻率：100cpm。

圖6和7，表5和6揭示在評估的複合物中得到的流變曲線的結果。

注意到所有複合物的固化速率(曲線斜率) 類似，顯示PIB對於固化速率沒有影響。關於扭矩值，注意到隨著添加PIB而降低，由於添加的PIB之黏度較CIIR橡膠為低，藉此降低複合物的黏度和耐變形性，所以預期到此行為。

1.4 物理-機械性質

物理性質評估CIIR橡膠以PIB取代所造成的影響程度。進行以下分析：

‧Shore A硬度：分析以界定材料的剛性，所用設備是Shore A型數位硬度計。藉硬度試驗台之助，進行測定。根據ASTM D2240：05Reap.2010，讀取時間為1秒。製造商：Bareiss。

‧破裂時的拉力和拉長率及100%處的模數：分析以界定材料的抗拉強度、破裂時的拉長率和彈性模數；所用試樣為類型C，如ASTM D 412：06aÎ2中所述者。設備：EMIC Universal Testing Machine，夾具的分離速 率為500±50毫米/分鐘。

‧撕裂強度：分析以定出經硫化的彈性體的撕裂強度。根據ASTM D624-00(2007)類型C分析。所用設備：EMIC Universal Testing Machine，夾具的分離速率為500±50毫米/分鐘。

表7至10展現含有PIB 1和PIB 2之各橡膠複合物的物理-機械性質的結果。添加PIB對於複合物的Shore A硬度和於100%處的模數沒有影響。

1.5 穿透性試驗

穿透性分析用以評估PIB對於複合物的穿透性 之影響。此分析測定膜、積層物、共壓出物形式之聚合物的透氧率，尤其，根據ASTM F1927測定。藉設備感測器以自動模式測定穿透率。所用設備是Oxtran 2/21 Mocon Oxygen Transmission Rate System。

表11和12及圖8出示具有和不具有PIB的樣品之透氧率分析的結果。

相較於標準樣品，添加了低分子量PIB的彈性 體組成物展現改良的氣體障壁性質。所記錄的值證實由於添加5%聚丁烯，所觀察到的結果中，穿透值降低至高至標準品的50%。

相較於標準調合物，添加了20份PIB(總質量 之約10.5%)的調合物之透氧率的降低程度較高。

1.6 撓性疲勞強度

當在De Mattia撓度計設備中連續彎曲時，觀察裂縫之形成和變大，分析以評估硫化的彈性體複合物。此方法可估計撓性彈性體複合物耐受動態疲勞的能力，此與即時人工製品無確切的關聯。此試驗係根據ASTM D430：2006 Method B-Assessment of slit appearance進行。所用設備：Maqtest。

表13揭示測試的樣品之De Mattia撓性強度分 析的結果。500,000次撓曲循環之後，在任何測試的樣品中未見到破裂或裂縫。

基於在用於輪胎內襯的典型複合物中進行的分析，添加PIB 1和PIB 2，可獲得以下結論：‧具有PIB的複合物在混合方法期間內展現消耗的能量降低的結果；‧添加PIB使得硫化曲線的最大扭矩降低，未造成固化速率的任何損失或改變；‧添加PIB造成硬度性質、於100%處的模數之些微改變或無改變；‧使用高至5phr PIB作為CIIR的替代品不會造成抗拉和拉長強度的損失，但較高PIB含量造成這些性質的損失；‧撕裂強度分析中，僅20phr的PIB的值造成此性質之損 失；‧熱老化分析中，添加PIB造成材料於100%處的模數及破裂時的應力提高，此行為可以PIB之可能的殘餘固化或其損耗、移動或揮發解釋：‧透氧率隨著添加不同的PIB含量而降低；‧在含PIB的樣品中未見到損失彎曲疲勞性質的情況。

實例2-彈性體組成物-NR/CIIR/SBR 2.1 樣品製備

製造指定為“樣品A1”、“樣品A2”、“樣品B1”和“樣品B2”的四個複合物以評估取代CIIR及添加PIB 2(3,000至5,000道耳頓)之影響，此根據表14中所列之各聚合物的比。

此評估中，70phr的CIIR，其常用於內襯調合物，經SBR替代，如下：- 20phr的CIIR和50phr的SBR；- 45phr的CIIR和25phr的SBR；除了此替代之外，5phr的PIB加至複合物中以評估此聚合物對於終產物的穿透性之影響。

表15列出所製得的4個樣品中所用的各成分之比。

以二步驟製備組成物。第一步驟中，添加活 化劑、填料和加工輔助劑，此在班伯里型密閉混合機中，使用正切轉子進行。第二步驟中，在實驗室用開放混合機中，添加固化系統。由於如果在單一步驟中添加組成物的所有組份，則第一步驟的複合物所達到的溫度會造成複合物過早事先硫化，所以使用此方法。

在密閉混合機中使用以下方法條件：- 混合槽的填充因子：75%；- 轉子的旋轉速率：60rpm；- 所用轉子類型：正切；- 臼壓：6公斤力/平方公分；- 複合物之混合物的初始溫度：85℃；- 大約的排放溫度：120-130℃

在開放的混合機中，使用下列條件：- 滾筒的初溫度：50℃- 最終溫度：70℃- 摩擦比：1：1.4- 總混合時間：30分鐘。

混合方法(在密閉的混合機中進行)的第一步驟述於表16。

如ASTM D 3182：07中所描述地製備試樣。於165℃進行壓縮硫化。

2.2 流變學和加工

混合物A1、A2、B1和B2在加工期間內的扭矩對時間和能量消耗的演變之評估示於圖9和10。由曲線，可注意到當添加PIB時，扭矩值降低，顯示此複合物的黏度較低。

在製得的複合物消耗的總能量之分析中(圖10)，注意到添加PIB降低了混合物消耗的總能量。此行為可能源自於具有5%PIB的複合物之黏度降低。

2.3 固化性質

用於評估PIB對於複合物的固化反應之影響，固化性質有其重要性。藉流變曲線分析定出此性質，此分析用以測定橡膠複合物的黏彈性，及測定未經硫化的彈性體複合物之硫化曲線。所用設備是RPA 2000流變計，此如得自Alpha Technologies的ASTM D 5289：2007^a中所述者。

表17中所列的結果使用以下參數：‧振盪弧：±0.5°；‧溫度：165℃；‧時間：30分鐘；‧頻率：100cpm。

存在於此二調合物中的PIB降低了最小和最大扭矩值，未干擾預硫化時間和最適固化時間。

2.4 透氧性

穿透性分析用以測定膜、積層物、共壓出物形式之聚合物的透氧率，尤其，根據ASTM F1927測定。藉設備感測器以自動模式測定穿透率。所用設備是Oxtran 2/21 Mocon Oxygen Transmission Rate System。

表18列出樣品A1、A2、B1和B2中之透氧性分析的結果。基於所得的結果，注意到具有25phr的SBR、45phr的CIIR和5phr的PIB2之複合物所展現的穿透率低於未添加PIB的複合物。當添加PIB時，具有50phr的SBR和20phr的CIIR之複合物的穿透率未降低。

PIB2存在於以NR/SBR/IIR為基礎的調合物中，降低了複合物的黏度並因此，降低了扭矩和能量值。添加PIB2降低了具有45phr的CIIR和25phr的SBR之複合物中的穿透性，有利於得到障壁性質。

實例1中，以20phr的NR和80phr的CIIR及55phr的N660製得的空白複合物，展現的透氧係數為3.7E-15莫耳/(平方米．秒．Pa)。據此，複合物B2(透氧係數為2.87E-15)展現優於標準品或含有CIIR的對照複合物之優良的非穿透性。

在描述較佳具體實施例的例子之後，應理解本發明之範圍涵蓋其他可能的變化，僅受限於所附的申請專利範圍之內容，包括其可能的對等物。

Claims (30)

1. 一種具有障壁性質之彈性體組成物，其特徵在於其包含(A)至少一種彈性體，(B)低分子量PIB，以及(C)至少一種交聯劑，其中該PIB具有由500至20,000道耳頓的分子量。
2. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中相對於該組成物之總質量，該彈性體(A)的存在量範圍在60至70%。
3. 如申請專利範圍第1或2項之組成物，其中該彈性體(A)具有介於1,000和5,000,000道耳頓之間的分子量，和10至70 Shore A的硬度。
4. 如申請專利範圍第1或2項之組成物，其中該彈性體(A)係選自天然橡膠(NR)、聚異戊二烯(IR)、異丁烯-異戊二烯(IIR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚丁二烯(BR)、腈系橡膠(NBR)、聚烯烴橡膠；丙烯酸系橡膠(ACM)、含鹵素的橡膠；聚矽氧橡膠、含硫的橡膠；氟化橡膠；熱塑性橡膠(TR)；以酯為基礎的彈性體、彈性體聚胺甲酸酯、彈性體聚醯胺、和彼等之混合物。
5. 如申請專利範圍第3項之組成物，其中該彈性體(A)係選自天然橡膠(NR)、聚異戊二烯(IR)、異丁烯-異戊二烯(IIR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、聚 丁二烯(BR)、腈系橡膠(NBR)、聚烯烴橡膠；丙烯酸系橡膠(ACM)、含鹵素的橡膠；聚矽氧橡膠、含硫的橡膠；氟化橡膠；熱塑性橡膠(TR)；以酯為基礎的彈性體、彈性體聚胺甲酸酯、彈性體聚醯胺、和彼等之混合物。
6. 如申請專利範圍第4項之組成物，其中該彈性體(A)較佳係選自NR、IR、SBR、BR、NBR、CIIR、IIR、TR；聚烯烴橡膠(EPDM、EPM)、和彼等之混合物。
7. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該彈性體(A)較佳係選自NR、IR、SBR、BR、NBR、CIIR、IIR、TR；聚烯烴橡膠(EPDM、EPM)、和彼等之混合物。
8. 如申請專利範圍第4項之組成物，其中該彈性體(A)可以部分或全數經細粒或粉末狀的硫化橡膠殘餘物取代。
9. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該彈性體(A)可以部分或全數經細粒或粉末狀的硫化橡膠殘餘物取代。
10. 如申請專利範圍第6項之組成物，其中該彈性體(A)可以部分或全數經細粒或粉末狀的硫化橡膠殘餘物取代。
11. 如申請專利範圍第7項之組成物，其中該彈性體(A)可以部分或全數經細粒或粉末狀的硫化橡膠殘餘物 取代。
12. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該低分子量PIB(B)的存在量在2至20phr、較佳在4至15phr的範圍內。
13. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該低分子量PIB(B)較佳具有在1,000至20,000道耳頓範圍內的分子量。
14. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該低分子量PIB(B)具有於25℃的溫度測得之20至900,000cP、較佳由40至700,000cP的黏度。
15. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中相對於該組成物之總質量，該交聯劑量範圍為0.1至12%，較佳為0.5至8%，並選自硫或有機過氧化物。
16. 如申請專利範圍第1項之組成物，其任意地包含至少一種固化加速劑，相對於該組成物之總質量，其量範圍為0.5至2%，選自氧化鋅、硬脂酸和彼等之混合物。
17. 如申請專利範圍第1項之組成物，其任意地包含至少一種交聯活化劑，相對於該組成物之總質量，其量範圍為1至5%，選自硫、有機過氧化物和彼等之混合物。
18. 如申請專利範圍第15或17項之組成物，其中該有機過氧化物選自過氧基新癸酸3-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新癸酸α-異丙苯酯、過氧基新庚酸2-羥基-1,1-二甲基丁酯、過氧基新庚酸α-異丙苯酯、過氧基新癸酸三級戊酯、過氧基新癸酸三級丁酯、二(2-乙基己基)過氧基二 碳酸酯(di(2-ethylhexyl)peroxydicarbonate)、二(正丙基)過氧基二碳酸酯、二(二級丁基)過氧基二碳酸酯、過氧基新庚酸三級丁酯、過氧基三級戊酸三級戊酯、過氧基三級戊酸三級丁酯、過氧化二異壬醯基、過氧化二(十二碳醯基)、3-羥基-1,1-二甲基丁基過氧基-2-乙基己酸酯、過氧化二癸醯基、2,2’-偶氮基雙(異丁腈)、過氧化二(3-羰基丙醯基)、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧基)己烷、過氧化二苄醯基、2-乙基己酸三級戊基過氧酯、2-乙基己酸三級丁基過氧酯、三級丁基過氧基異丁酸酯(t-butol peroxyisobutyrate)、過氧基-(順-3-羧基)丙烯酸三級丁酯、1,1-二(三級戊基過氧基)環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(三級丁基過氧基)環己烷、單過氧基碳酸O-三級戊酯O-(2-乙基己基)酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-異丙酯、單過氧基碳酸O-三級丁酯O-(2-乙基己基)酯、聚酯肆(三級丁基過氧基碳酸酯)、2,5-二甲基-2,5-二(苄醯基過氧基)己烷、過氧基乙酸三級戊酯、過氧基苯甲酸三級戊酯、過氧基異壬酸三級丁酯、過氧基乙酸三級丁酯、過氧基苯甲酸三級丁酯、二過氧基酞酸二-三級丁酯、2,2-二(三級丁基過氧基)丁烷、2,2-二(三級戊基過氧基)丙烷、4,4-二(三級丁基過氧基)三級戊酸正丁酯、3,3-二(三級戊基過氧基)丁酸乙酯、3,3-二(三級丁基過氧基)丁酸乙酯、過氧化二異丙苯基、α,α’-雙(三級丁基過氧基)二異丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁 基過氧基)己烷、過氧化二(三級戊基)、過氧化三級丁基α-異丙苯基、過氧化二(三級丁基)、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)-3-己烷、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧基壬烷。
19. 如申請專利範圍第18項之組成物，其中該有機過氧化物包含活性氧，其含量為0.1%至30%且於溫度為100℃時的半衰期為1秒至5,000小時。
20. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該交聯劑(C)任意地包含至少一種輔劑，其選自多官能性丙烯酸系單體。
21. 如申請專利範圍第1項之組成物，其任意地包含添加劑，其選自碳黑、矽石、礦物填料、抗氧化劑、相容劑(compatibilizer)和彼等之混合物。
22. 一種製備如申請專利範圍第1至21項中任一項之彈性體組成物之方法，其特徵在於其包含下列步驟：(i)在混合機中混合彈性體和低分子量PIB和(ii)將交聯劑加至混合物中。
23. 如申請專利範圍第22項之方法，其任意地包含在步驟(i)中添加碳黑、矽石、礦物填料、抗氧化劑、相容劑和彼等之混合物。
24. 如申請專利範圍第22項之方法，其在步驟(i)和/或(ii)中，任意地包含添加交聯活化劑、固化加速劑和/或彼等之混合物。
25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該混合機選 自內部混合機、班伯里型混合機和滾筒混合機。
26. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該方法發生於70至100℃的溫度範圍內。
27. 如申請專利範圍第22項之方法，其中在步驟(ii)之後，彈性體組成物經硫化。
28. 一種如申請專利範圍第1至21項中任一項之彈性體混合物之用途，其特徵在於其用以製造氣動物件。
29. 如申請專利範圍第28項之用途，其用於製造內襯、輪面帶和輪胎側壁及氣動軟管。
30. 一種氣動物件，其特徵在於其包含如申請專利範圍第1至21項中任一項之彈性體組成物。