[发明专利]用于弹性体制品的反应性碳酸盐

说明书

本公开描述了含有结合到反应性化合物的金属碳酸盐的反应性碳酸盐的制备和用途，其中所述反应性化合物包含由联结基团连接在一起的矿物结合基团和聚合物反应性基团。这样的反应性碳酸盐在制造结合矿物的弹性体材料的方法中及在减少弹性体材料中的空化的方法中可用作试剂。

优先权要求

本PCT国际申请要求2017年10月11日提交的美国临时申请号62/571,035的优先权权益，其主题通过全文引用并入本文。

技术领域

本申请总体涉及材料技术，更具体而言，涉及能够赋予聚合物材料某些特性的反应性碳酸盐的制备和用途。本申请公开了制备结合矿物的弹性体材料的方法，其中金属碳酸盐经由包含矿物结合基团和联结基团的聚合物基质单元结合到聚合物基质。本文公开的反应性碳酸盐也可含有结合到反应性化合物的金属碳酸盐，所述反应性化合物包含矿物结合基团、聚合物反应性基团和联结基团。这样的反应性碳酸盐可用在例如减少弹性体材料中的空化的方法中。

背景技术

天然橡胶胶乳在一个多世纪以来一直被广泛用作防护性材料。例如，近年来，部分归因于传染病如HIV和AIDS的传播，橡胶乳胶手套的使用已变得广泛。

矿物如碳酸钙被广泛用在弹性体材料中作为填充剂材料，其可改变弹性体制品的性质，并还可减少更昂贵的粘结剂材料的使用。碳酸钙被广泛用于天然弹性体制品如手套中，并且在合成橡胶制品如丁腈手套中的使用越来越多。在最重要的填充剂中，碳酸钙拥有最大的市场量并主要用于塑料领域。

在一些情况下，碳酸钙和其他矿物会在包括弹性体聚合物在内的聚合材料中产生薄弱点或空化部位，特别是当矿物不良地分散在聚合物基质中时。空化是可在半结晶聚合材料的变形(如拉伸)期间观察到的现象。在聚合物的变形期间将在非晶相内部形成许多内含物(inclusion)(空隙或空洞)。弹性体制品中由空化形成的不希望有的内含物的存在会导致使用过程中逐渐或甚至灾难性的失效。

例如，在由天然或合成橡胶形成的防护性手套中——其中常希望在橡胶基质中包含矿物如碳酸钙以改善性质如灵巧性——常见的失效模式包括在反复变形点(例如，指尖)处的泄漏或灾难性的失效。这些薄弱点常常由空化部位的出现引起，空化部位的出现归因于填充剂如碳酸钙的存在，这些填充剂往往抵抗弹性体的变形并可因此导致内含物。

虽然已对矿物进行了表面改性以改善与弹性体材料的相容性，但仍需要更多的改进以增强经受反复拉伸和其他变形过程的弹性体材料的耐久性。

发明内容

需要发现用于改善包含矿物材料的弹性体制品的性质的方法和材料。例如，需要发现能够减少弹性体制品中的空化，从而改善弹性体制品如防护性橡胶手套的性质和耐久性的方法和材料。

以下公开内容描述了能够将矿物和其他无机填充剂材料牢固地键合到天然或合成弹性体的聚合物基质的反应性矿物的制备和用途。矿物和其他无机填充剂材料的这种牢固键合可通过降低弹性体制品中出现薄弱点和空化部位的频率和严重性来改善弹性体材料的性质。

本文描述以使得本领域普通技术人员可进行和使用的本公开实施方案包括以下：

(1) 一些实施方案涉及结合矿物的弹性体材料，其包含：弹性聚合物；包含至少一个连接基团和矿物结合基团的聚合物基质单元；和经由矿物结合基团结合到聚合物基质单元的金属碳酸盐内含物，其中所述弹性聚合物经由联结基团共价结合到聚合物基质单元；

(2) 一些实施方案涉及制备弹性体组合物的方法，所述方法包括在反应性碳酸盐和任选地偶联剂的存在下使单体混合物、预聚物或两者反应以获得结合矿物的弹性体组合物，其中：所述反应性碳酸盐包含结合到反应性化合物的金属碳酸盐，所述反应性化合物包含由联结基团连接在一起的矿物结合基团和聚合物反应性基团；且所述结合矿物的弹性体组合物包含聚合物基质，所述金属碳酸盐经由矿物结合基团结合到所述聚合物基质；