[发明专利]包含侧链乙烯基的磷离子交联聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可固化的丁基橡胶衍生物。具体地，本发明涉及包含至少一个侧链乙烯基的离子交联聚合物。

背景技术

聚(异丁烯-共-异戊二烯)或IIR，是一种俗称丁基橡胶（或丁基聚合物）的合成弹性体，它已在二十世纪四十年代通过异丁烯与少量异戊二烯（通常不超过2.5mol%）的随机阳离子共聚反应制备出来。作为其分子结构的结果是，IIR具有优良的气密性，高损耗模量，氧化稳定性和延长的耐疲劳性。

丁基橡胶被认为是异烯烃和一种或多种，优选共轭的，多烯烃（作为共聚单体）的共聚物。商用丁基包括主要部分的异烯烃和少量的，通常不超过2.5mol%的共轭多烯烃。通常在淤浆法中使用氯甲烷作为稀释剂，以及Friedel-Crafts（傅-克反应）催化剂作为聚合引发剂的一部分，来制备丁基橡胶或丁基聚合物。在美国专利号2,356,128和乌尔曼工业化学百科全书（Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry）1993，第A23卷，第288-295页中进一步说明该过程。

在弹性体内，这种丁基橡胶的卤化产生活性的烯丙基卤化物官能基。例如，在乌尔曼工业化学百科全书（Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry）（第五完全修订版，第A231卷，编者Elvers，等）和/或Maurice Morton的“橡胶技术”（Rubber Technology）（第三版）第10章（Van Nostrand Reinhold 1987），具体地，第297-300页中描述了常规丁基橡胶卤化过程。

卤化的丁基橡胶（卤化丁基橡胶）的开发，通过提供高得多的固化速率，并能够与通用橡胶如天然橡胶和苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）共硫化，大大扩展了丁基橡胶的实用性。丁基橡胶和卤化丁基橡胶是高价值的聚合物，由于它们独特的多种特性的组合（就卤化丁基橡胶来说，优良的抗渗性，良好的柔性，良好的耐候性，与高不饱和橡胶共硫化性），使得它们成为各种应用的首选材料，例如，它们用于制造轮胎内胎及轮胎内衬。

烯丙基卤化物官能基的存在允许亲核烷基化反应。最近已表明，用基于氮和/或磷的亲核试剂（在固体状态下）处理溴化丁基橡胶（BIIR），导致生成具有令人感兴趣的物理和化学性质的基于IIR的离子交联聚合物（参见：Parent,J.S.;Liskova,A.;Whitney,R.A;Resendes,R.Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry43,5671-5679,2005;Parent,J.S.;Liskova,A.;Resendes,R.Polymer45,8091-8096,2004;Parent,J.S.;Penciu,A.;Guillen-Castellanos,S.A.;Liskova,A.;Whitney,R.A.Macromolecules37,7477-7483,2004）。通过基于氮或磷的亲核试剂和卤化丁基橡胶中的烯丙基卤化物位点的反应生成离子交联聚合物官能基，从而分别产生铵或鏻离子基团。

像其他橡胶一样，对于大多数应用，丁基橡胶必须被混合和硫化（化学交联）从而产生有用的、耐用的终端产品。多种级别的丁基橡胶已被开发用来满足特定的加工和性能需要，以及一定范围的分子量、不饱和度和固化速率。最终使用属性和加工设备两者，在确定用于特定应用的丁基橡胶的正确等级中是很重要的。合适的填料、加工助剂，稳定剂和固化剂的选择和比例，在如何处理化合物以及最终产品如何运行两者中也起着至关重要的作用。

过氧化物可固化丁基橡胶化合物提供了超出传统的硫磺固化系统的一些优点。典型地，这些化合物表现出极快的固化速率，而且得到的固化制品倾向于具有优良的耐热性。此外，可固化的过氧化物制剂被认为是“干净”的，因为它们不包含任何可提取的无机杂质（例如，硫）。因此这些清洁的橡胶制品可用于，例如冷凝器盖、生物医学设备、制药设备（含有药物的小瓶中的止动件，注射器活塞），并有可能用于燃料电池的密封件。

一种用于获得过氧化物可固化的丁基类制剂的方法，在于与乙烯基芳族化合物（如二乙烯基苯（DVB））和有机过氧化物相结合使用传统的丁基橡胶（参见日本公开号06-107738）。代替DVB，也可以使用包含吸电子基团的多官能性单体（二甲基丙烯酸乙二醇酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，N,N'-间亚苯基二马来酰亚胺）（日本公开号06-172547）。