[发明专利]具有天然橡胶特性的丁腈橡胶制品

说明书

本申请要求美国临时申请No.60/680971(申请日2005年5月13日)的优先权，其内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及由丁腈橡胶配料制成的弹性体制品。特别地，本发明涉及表现出与由天然胶乳橡胶制成的类似制品可相比的物理特性的羧基化丁腈橡胶制品。

背景技术

现代橡胶材料的发展使得广泛的具有不同强度和耐化学品性能的弹性体制品的制造成为可能。随着合成胶乳材料的发展，不同的弹性材料和聚合材料已经适用于制造多种制品。合成的橡胶材料化合物的一种有用的种类包括丁腈橡胶类，其广泛用来制造制品例如手套和耐油密封条。

需要最高伸长和最易于拉伸的弹性体制品，例如外科手术或检查手套、气球和避孕套，传统上是由天然胶乳制成的。尽管丁腈橡胶产品典型的更难以拉伸，但是丁腈橡胶与天然胶乳基质相比的一个优点是丁腈橡胶产品不包含天然胶乳蛋白，天然胶乳蛋白对于某些使用者而言可能产生严重的过敏问题。丁腈材料(nitrile material)比天然胶乳的其它优点包括更好的耐化学品性能，尤其是耐脂肪和油性物质，以及更好的抗刺破性。因此，丁腈橡胶基手套已经成为理想的天然橡胶产品的取代品。

虽然医院、试验室或其它可能使用橡胶手套的工作环境经常希望进行“无胶乳”化来更好保护他们的工人，但是丁腈产品(nitrile product)的高成本通常限制了它们进行这样变化的能力。对于进行这样变化的另外一个障碍是丁腈手套(nitrile glove)通常是较硬的，因此与相似类型的由天然胶乳材料制成的手套相比，穿戴很不舒服。例如，天然胶乳(NRL)检查手套典型地需要大约2.5MPa(58psi)的应力来拉伸到原始尺寸的大约300％的伸长。这个经常被提及为该手套的300％模量。在另一方面，丁腈检查手套典型地需要大于该应力两倍的量(约5MPa，116psi)来达到相同的300％的应变。尽管乙烯基类物质可以作为另外的合成选择，但是乙烯基类物质被视为更低性能的选择。

目前，表现出接近于天然胶乳手套的力-应变性能的合成胶乳检查手套非市售可得，也没有以这些术语提及相似或相同于天然橡胶基手套。力-应变性能指的是材料对所施加的力的响应如何(伸长多少)的直接测量值，而不管该材料的厚度如何。与之对比，应力-应变性能测量了材料的每单位横截面面积上对所施加的力的响应。

丁腈橡胶(一种经常以乳液(胶乳)形式使用来制造医学和工业手套的合成聚合物)是丙烯腈、丁二烯和羧酸例如甲基丙烯酸的无规三元共聚物。它可以通过两个分别的机理交联来改善它的强度和耐化学品性能。所述的第一个交联机理通过使用多价金属离子而将羧酸基团离子键合在一起而发生。这些离子典型的是通过加入氧化锌到乳液中而提供的。通常所述聚合物的强度和硬度/软度对这种类型的交联非常敏感。另一个交联机理是所述聚合物的丁二烯链段的共价交联，使用硫和公知的催化剂作为橡胶促进剂。这个共价交联对耐化学品性能的形成特别重要。手套经常是这样形成的：首先将凝结剂溶液(经常是硝酸钙)放置到陶瓷手套模具上，然后浸入丁腈胶乳中而在模具表面上产生丁腈橡胶的局部凝胶。

几个先前的软化丁腈橡胶制品的方案非常有限地涉及或者完全忽略了氧化锌和其它能够离子交联羧基化丁腈橡胶的材料，例如在美国专利6031042和6451893中所述的那些方案。除了没有产生类似于可相比的天然橡胶产品的力-应变性能之外，这个方法可能产生具有更低强度的材料、需要更高的固化温度、需要格外高用量的其它化学品(这可能引起皮肤刺激)、或者它可能导致加工困难例如在浸渍之前该丁腈胶乳变稠。

其它使丁腈手套更舒适的方案，例如在美国专利5014362和6566435中所述的那些，依赖于随时间变化的应力松弛并且需要恒定应用的应变度来产生该松弛或软化。这样确定的度量是难以保持的并且在真实世界的实践和使用中可能是不切合实际的。

存在对丁腈基聚合物制品的需要，所述制品可以成功地将丁腈材料的益处和天然胶乳更大的柔韧性或软度结合在一起，而无需施加应力松弛产生的软化所需要的条件。需要一种能够将聚合物配料和产品尺寸相结合来模拟与天然胶乳产品相关的舒适和柔软，但同时保持丁腈橡胶的保护性和不过敏性的丁腈手套。所述的手套当用旧时，仍能使所述的弹性体材料表现出与天然橡胶类似的物理应变或应力曲线，而没有暴露出天然橡胶的相关问题。

发明内容