[发明专利]热塑性硫化橡胶组合物及其生产工艺

说明书

本公开涉及一种包含聚丙烯和共聚物的热塑性硫化橡胶。共聚物可具有乙烯内容物、丙烯内容物和α,ω‑二烯内容物。热塑性硫化橡胶具有的肖氏硬度为约20Shore A或更大。可替代地，热塑性硫化橡胶可包含聚丙烯和弹性体聚合物，并具有约50MPa或更大的肖氏硬度、约18MPa或更大的屈服拉伸强度和约15％增重率或更少的油溶胀。另外，本公开涉及用于生产热塑性硫化橡胶的工艺。一种工艺可包括将催化剂和丙烯引入第一反应器以形成第一聚合物，和将第一聚合物、乙烯、至少一种α,ω‑二烯和任选地额外的丙烯引入第二反应器以形成抗冲共聚物。该工艺还可包括使抗冲共聚物交联。

发明人：Antonios K.Doufas、Krishnan Anantha Narayana Iyer、Zerong Lin、Ranadip Ganguly

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月22日提交的USSN 62/924,395的优先权，通过引用将其并入本文。

技术领域

本公开涉及具有改进的物理性能的热塑性硫化橡胶组合物。本公开还涉及用于生产热塑性硫化橡胶组合物的简化工艺。

背景技术

热塑性硫化橡胶(TPV)和抗冲共聚物(ICP)是非均相聚合物共混物，常用在工业和消费品中。例如，TPV和ICP可用作汽车部件，如仪表板和保险杠、风道、防风雨密封件、流体密封件和机罩应用的其他密封件；作为机器的齿轮和轮齿、车轮和传动带；作为电子装置的外壳和绝缘体；作为地毯、衣物和床上用品的织物和作为枕头和床垫的填料；以及作为建筑物的伸缩缝。TPV和ICP还广泛用于消费品，易于加工，能够像其他塑料一样着色，并提供弹性性能，使多组分层压板中的基底材料或其部分(例如硬塑料或金属)具有类似橡胶的“软触感”或回弹性能。

通常，ICP不会通过交联转化为TPV，因为二次共聚物的分子量可能会受携带进入共聚物聚合的氢的限制。

TPV通常包括精细分散的交联弹性体颗粒，在连续热塑性相中形成分散相。TPV具有弹性体相提供的弹性体性能，以及热塑性塑料的可加工性的优点。非均相聚合物共混物具有多相形态，其中热塑性塑料(如等规聚丙烯)形成连续基质相，弹性体组分(通常源自含乙烯的共聚物)形成分散组分。聚丙烯基质赋予TPV拉伸强度和耐化学性，而乙烯共聚物则赋予柔韧性和抗冲击性。

TPV的不均匀性意味着基质相和弹性体组分赋予的性能之间存在平衡。在许多情况下，改进一个会对另一个产生有害影响。因此，持续需要开发增强的机械性能的平衡，更具体地说，改进的硬度、拉伸强度、弹性恢复和油溶胀的平衡的热塑性硫化橡胶组合物。

TPV的生产通常包括基质和弹性体组分的单独生产。弹性体组分通常为乙烯/丙烯/二烯共聚物(EPDM)。将EPDM成捆放置并制成颗粒，然后在挤出机中与基质聚合物混合。由于EPDM的储存和制粒成本高且能耗大，因此多步法没有成本和能量效益。抗冲共聚物的形成通常作为反应器共混物完成，避免了与单独生产和后续共混相关的成本和能源要求。然而，ICP通常不会转化为TPV，因为在反应器中与基质一起生产二次共聚物可能会生成具有低分子量的弹性体组分，这是因为反应器中从一次聚合到下一次聚合携带的氢所致。另外，TPV的反应器共混物已被寻求作为物理共混的替代品，这是因为反应器共混物通过硬相和软相之间更紧密的混合、通过生成硬/软交联产物以及较低的生产成本，提供了改进的机械性能的可能性。有必要简化形成TPV的工艺，例如，通过(1)减少制剂中各成分的数量以提高复合效率，(2)减少或消除在将橡胶捆供料至挤出机之前对橡胶捆制粒的需要，和/或(3)开发允许基质和弹性体组分的反应器共混物的工艺。

根据(37C.F.R.1.97(h))在信息披露声明中引用的参考文献包括：美国专利号4,622,193；4,822,545；4,970,118；7,915,345；8,022,142；8,101,685；8,106,127；8,481,646；9,068,034；和申请号WO 2012112259A3。

发明内容