[发明专利]用于内衬层的混炼胶

说明书

技术领域

本发明涉及用于内衬层的混炼胶，和特别地，涉及用于无内胎轮胎的内衬层的混炼胶。

背景技术

众所周知的是，通常有两种类型的轮胎结构来保持含气轮胎的内压，即由轮胎和不与轮胎构成整体的内胎组成的结构，和其中轮胎本身用作空气的容器的无内胎结构。

不必说，内胎的作用是防止漏气，因此不仅在内胎和气阀的接合部需要气密性，而且内胎本身的壁的透气性(相反地，气密性)是一个重要因素。

气体渗透性是所使用聚合物的固有性能。具体地说，没有任何聚合物优于丁基橡胶(异丁烯-异戊二烯橡胶，IIR)。甚至现在，通常使用IIR作为主要组分生产内胎。

“内衬层”是粘附于轮胎的内表面的材料，从而保持气密性和代替内胎。在早期阶段中，天然橡胶和SBR用作内衬层，但是当长时间使用时，透过内衬层的空气也会透过胎体和据此发生了与耐久性有关的各种问题。

然而，众所周知的是，很难将良好气密性的丁基橡胶粘附于天然橡胶和类似物上，因此，丁基橡胶不易用作内衬层。为了克服该问题，曾经使用了改性的丁基橡胶，即，卤化丁基橡胶。这一聚合物具有基本上类似于丁基橡胶的透气性，而且，能够粘附于天然橡胶和SBR上。所以，该卤化丁基橡胶是用作无内胎轮胎的内衬层的最佳材料。

由于内压的保持对用作客车轮胎、卡车轮胎和公共气车轮胎和自行车胎的含气轮胎是非常重要，包含卤化丁基橡胶作为主要组分的混炼胶一般是作为内衬层设置在轮胎的内部，以便保持内压。

丁基橡胶是异烯烃和作为共聚用单体的一种或多种多烯烃的共聚物。商购的丁基橡胶包括主要部分的异烯烃和较少量，不超过2.5wt％的多烯烃。优选的异烯烃是异丁烯。

合适的多烯烃包括异戊二烯、丁二烯、二甲基丁二烯、1，3-戊二烯等，其中异戊二烯是优选的。

卤化丁基橡胶是具有Cl和/或Br基团的丁基橡胶。

丁基橡胶通常是通过使用氯代甲烷作为介质和弗瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)催化剂作为聚合引发剂在淤浆方法中制备的。氯代甲烷提供的优点是，AlCl₃，一种不太昂贵的弗瑞德-克来福特催化剂，与异丁烯和异戊二烯共聚用单体一样，可溶于其中。另外，该丁基橡胶聚合物不溶于氯代甲烷中和作为微粒从溶液中沉淀出来。该聚合通常是在约-90℃至-100℃的温度下进行的。参见US专利No.2,356,128和乌氏工业化学大全(Ullmanns Encyclopedia ofindustrial Chemistry)，23卷，1993年，288-295页。

需要低的聚合温度，为的是获得足够高的分子量以便用于橡胶应用中。

然而，更高的不饱和度将是与在轮胎中存在的其它高度不饱和的二烯烃橡胶(BR、NR或SBR)进行更高效交联所需要的，因此改进在内衬层组合物中的卤化或非卤化共聚物的性能。

提高反应温度或增加在单体原料中异戊二烯的量将导致更差的聚合物性能，尤其具有低分子量。多烯烃类共聚用单体的分子量压制效应原则上可通过更低的反应温度来抵消。然而，对于副反应来说，它将在更大程度上导致凝胶化。在-120℃左右的反应温度下的凝胶化以及减少凝胶化的可供选择的方案已经有人描述过了(参见W.A.Thaler，D.J.Buckley Sr.，橡胶分会(Meeting of the RubberDivision)，ACS，Cleveland，0hio，1975年5月6-9日，出版：橡胶化学与工艺(Rubber Chemistry & Technology)49，960-966(1976))。用于此目的的辅助溶剂如CS₂不仅难以处理，而且必须在较高浓度下使用，这会干扰在内衬层中的最终丁基橡胶的性能。

从EP-A1-818 476中已知在较低温度和在稍高于常规浓度(在原料中大约2mol％)的异戊二烯浓度下使用钒引发剂体系，但是与在-120℃下、在＞2.5mol％的异戊二烯浓度下的AlCl₃催化共聚合反应一样，将会甚至在-70℃的温度下导致凝胶化。

卤化的丁基橡胶是在现有技术中为大家所熟知的，并具有突出的性能，如耐油和抗臭氧性能和对空气有改进的不渗透性。商购的卤化丁基橡胶是异丁烯和多至大约2.5wt％的异戊二烯的卤化共聚物。由于更高量的异戊二烯会导致凝胶化和/或太低分子量的常规丁基橡胶是卤化丁基橡胶的起始原料，具有大于2.5mol％的共聚用单体含量、大于240kg/mol的分子量Mw和低于1.2wt％的凝胶含量的无凝胶、卤化丁基橡胶还是未知的。

发明内容