[发明专利]从粒状弹性体混合物制备可硫化弹性胶料的方法以及由此制备的弹性制品

说明书

本专利申请要求保护的是于1995年11月22日提出的美国临时专利申请60/007,448的利益。

本发明涉及一种从弹性体混合物制备可硫化弹性胶料的方法。本发明还涉及由该方法得到的弹性胶料制备的弹性制品。

在用干充气轮胎的不同部件(例如，胎体、皮带、轮胎面、内衬、轮胎胎侧、胎圈)的弹性胶料的配方中，经常使用两种或更多种弹性体混合物而不是单独一种弹性体。使用弹性体混合物的主要原因是对于局部轮胎部件能达到最佳性能。一个众所周知的例子是在轻轮胎胎面内使用了丁苯橡胶(SBR)/聚丁二烯橡胶(BR)的混合物。它给轮胎面提供了来自SBR优异的耐湿滑和来自BR的优异的抗磨损这两种混合起来的性能，单独使用其中任意一个弹性体都不能获得这种效果。另一个例子是在轮胎的胎侧使用了天然橡胶(NR)与乙丙二烯橡胶(EPDM)的混合物。EPDM使轮胎胎侧能抵卸来自大气中臭氧的腐蚀，而NR能耐磨损和抗挠性破裂，还与使用于其它轮胎部件(例如，胎体)的弹性体相容。

无论什么对于在轮胎部件中使用弹性体混合物的原因，一般可以发现使用中的部件的性能随着弹性体内分散度的增长而增长。内分散度是指混合物的弹性体之间的总界面面积与弹性体总体积的比率。

遗憾地是，如果可能，当从普通弹性体混合物制备素炼胶料时实现高内分散度是困难的，这是因为普通弹性体是以固体包的形式提供的。这些进入素炼工序的胶包，具有低的表面/体积比率，即低的内分散度。因此，要创造混合物中弹性体之间大的总界面面积，要做非常大量的素炼工作。在一般素炼周期相对短的持续时间内对弹性体完成如此数量的工作，而没有由于应力或加热使弹性体降解是非常困难的，由此使得高内分散度的益处消除。

因此，能够从两种或更多种弹性体制备素炼可硫化弹性胶料的方法就成为一种长期的需要，它能使弹性体经混合后在短时间内达到高的内分散度，且没有显著降解。

本发明提供一种由两种或更多种弹性体混合物制备可硫化弹性胶料的方法，使得弹性体一经混合在短时间内达到高的内分散度而没有显著的降解。该方法包括(a)将两种或更多种粒状弹性体结合成粒状purblind，其中每种弹性体是由平均直径约5mm或更小的颗粒组成的；(b)选择性地加入添加剂；(c)加入至少一种硫化剂；及(d)素炼得到一种可硫化弹性胶料。

本发明还提供由上述方法得到的可硫化弹性胶料制备的硫化弹性制品。

另外，提供了一种成形弹性体在相互接触中的界面共硫化方法，它包括(i)将上述制得的可硫化弹性化合物制成成型弹性体；(ii)组合所述成型弹性体，使之与另一个高不饱和橡胶占大多数比例的成形弹性体接触以制成一种组合体；以及(iii)在一定条件下硫化该组合体，以便于经成形弹性体之间界面实现显著的交联。用于该界面共硫化方法的优选的高不饱和橡胶选自天然橡胶，聚丁二烯橡胶，聚异戊二烯橡胶，聚(丁-二烯-苯乙烯)橡胶，聚(异戊二烯-苯乙烯)橡胶，聚戊烯橡胶，氯丁橡胶，聚(异戊二烯-丙烯腈)橡胶，聚(丁二烯-丙烯腈)橡胶，聚(丁二烯-异戊二烯)橡胶，聚(丁二烯-异戊二烯-苯乙烯)橡胶，和其混合物。

最近的专利例如美国专利US4,994,534；US5,304,588，US5,317,036和US5,453,471介绍了在流化床反应器中制造在气相中的弹性聚合物的方法。通过这些方法制备的弹性体是平均直径是约5mm或更小的颗粒，优选每种弹性体是由平均直径约2mm或更小的颗粒构成的，最优选是1mm或更小。一般地，这些弹性聚合物是在聚合物的胶粘或软化温度或高于该温度条件下进行聚合的。根据本发明可以进行混合的可以用气相法制备的颗粒状弹性体的例子，如下所示：

IR (聚异戊二烯)

BR (聚丁二烯)

SBR(丁二烯与苯乙烯共聚的聚合物)ABS(丙烯腈，丁二烯和苯乙烯的聚合物)

腈(Nitrile)(丁二烯与丙烯腈共聚的聚合物)

丁基(Butyl)(异丁烯与异戊二烯共聚的聚合物)

EPR(乙烯与丙烯共聚的聚合物)

EPDM(乙烯与丙烯和例如己二烯，二聚环戊二烯或亚乙基降冰片烯之类的二烯共聚的聚合物)

乙烯与具有3至12个碳原子的α烯烃的共聚物

乙烯与具有3至12个碳原子的α烯烃，及二烯(优选非共轭的)的三元共聚物

氯丁二烯橡胶(聚氯丁二烯)

硅氧烷(聚二甲基硅氧烷)

乙烯与乙烯基三甲氧基硅烷的共聚物

乙烯与丙烯腈，马来酸酯，乙酸乙烯，丙烯酸酯和异丁烯酸酯等其中的一个或多个的共聚物

丁二烯和异戊二烯的共聚物