[发明专利]含有马来酐及可选的纳米粘土的丁基黏合剂

说明书

技术领域

本发明涉及包括具有出人意料的黏合性的马来酐(顺丁烯二酐)接枝的丁基聚合物的聚合物、聚合物复混物(polymer compound)以及由它们制成的复合制品。更具体的说，本发明涉及在溶液中制备的马来酐接枝的丁基聚合物及由此所制备的含有蒙脱土纳米粘土的聚合物复混物，它们都表现出出人意料的黏合强度。

背景技术

聚(异丁烯-共-异戊二烯)或IIR是一种合成的弹性体，通常被称为丁基橡胶，自从20世纪40年代以来，丁基橡胶可通过异丁烯与少量的异戊二烯(1-2摩尔％)间的无规阳离子共聚来制备。由于其分子结构，IIR具有优良的气密性、高的损耗模量、氧化稳定性以及长期的耐疲劳性。

丁基橡胶作为共聚单体可以被理解为是一种异烯烃与一种或多种作为共聚单体多烯烃、优选共轭的多烯烃的共聚物。商业化的丁基橡胶含有大部分的异烯烃以及少量的、不多于2.5摩尔％的共轭多烯烃。通常丁基橡胶或丁基聚合物是通过使用氯甲烷作为载体以及弗瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)催化剂作为聚合引发剂部分的淤浆法制备的。这种方法在美国专利第2,356,128号和UllmannsEncyclopedia of Industrial Chemistry，A23卷，1993，288-295页中进一步描述。

现有的丁基橡胶等级在其固有的低透气率是非常重要的多种应用中被用到。丁基橡胶对固体表面的黏合性是导致复合材料形成的一个重要的物理性能。例如，在多层的充气玻璃窗的密封(multi-pane gas filled glass window seal)中，丁基弹性体的低渗透性使得长时间保留低导热率的特殊气体。由于对提高能效的不断增长的要求推动了窗户设计的改善，在窗户密封中要求更好的黏合性能。然而，现有的丁基橡胶聚合物对玻璃表面只表现出中等的黏合性，因此当被用在玻璃-聚合物复合物的应用时，具有不足之处。金属-聚合物和塑料-聚合物复合物的应用存在同样的情况。

在出版物Bayer-Manual for the Rubber industry第2版第512页的表D10-1和第514页的表D10-2以及第515页的表D10-4中突出了丁基弹性体对钢铁、人造丝、聚酰胺和聚酯的较差的黏合性。在热固性橡胶复混物(compound)中，通过用间苯二酚、甲醛、胶乳、异氰酸酯RFL黏合系统来涂布织物/钢铁的烦杂过程，部分地克服了丁基橡胶的差的黏合性。此外，间苯二酚、甲醛、硅基RFS黏合系统(silica RFS bonding system)被结合到热固性橡胶复混物中。即使经过这些努力，对于聚酯薄膜、聚酰胺和等规成品聚酯(regularfinish polyester)所能期待的黏合等级分别为3，2和0(0-5级，5为最佳)。

因此，存在提高丁基橡胶与玻璃、金属和/塑料表面之间的黏合性的需要。

在过去，例如BayerBB 2030等的丁基橡胶聚合物表现出的黏合值(adhesion value)对不锈钢而言小于15psi，对玻璃而言小于10psi，对人造纤维而言小于5psi。人们一直在不断地寻求提高这些黏合值的方法。到目前为止，还没有人尝试表征马来酐接枝的丁基橡胶与玻璃、金属或者塑料表面之间的黏合性。

马来酐接枝的聚合物通常是由干燥的丁基橡胶给料在开炼机(mill)中制备的。接枝反应通常是在超过120℃的温度下，在有热激发的过氧化物引发剂存在下进行的。这一过程通常导致丁基橡胶的分子量比起始原料低得多(通常低于一半)，但是由于所采用的温度，能够发生显著大量的交联和形成凝胶。交联和凝胶的形成不利于进一步的混合操作，尤其不利于无机填充物的添加。因此在填充复混物的形成中，期望采用可生成低分子量、但凝胶含量低于传统已知的材料的替代方法，生产马来酐接枝的丁基橡胶。还期望生产分子量大于传统的马来酐丁基橡胶的橡胶以便为堵缝应用提供更高的粘性。

硅酸盐粘土(硅质粘土，siliceous clay)为无机矿物填料中一个具体例子。每个硅酸盐层的厚度约为1nm，并且由接合(fuse)在两个外部的四面体的二氧化硅层之间的中心八面体的氧化铝层构成。在这些层之间的层间距约为1nm并且被水合阳离子占据。层间的环境为亲水的，因此可阻止疏水性的弹性体链的渗透。硅酸盐粘土通常包含无机阳离子(例如，钠离子)与硅酸盐的配合物。用季鎓离子，例如，磷鎓或铵离子代替无机阳离子，形成了鎓离子取代的硅酸盐粘土。鎓离子的表面性质的性质使得疏水性的弹性体与亲水的层间相互作用，使得聚合物-粘土纳米复合物的形成成为可能。