[发明专利]纤维素酯/弹性体组合物

说明书

相关申请

本申请是2011年6月28日提交的美国专利申请13/170606的部分延续申请，其要求现在期满的2010年6月29日提交的美国临时申请61/359,582的优先权；并且本申请要求2011年12月7日提交的美国临时申请61/567,948、61/567,950、61/567,951和61/567,953的优先权，其公开内容通过引用在它们不与本文的陈述相矛盾的程度上并入本文。

发明领域

本发明属于纤维素酯化学领域，特别涉及包含相容剂和任选的增塑剂的纤维素酯。本发明还属于纤维素酯/弹性体组合物领域，该组合物包含至少一种弹性体和至少一种添加剂，其中该添加剂为选自由相容剂和增塑剂组成的组中的至少一个。还提供了制备纤维素酯组合物和纤维素酯/弹性体组合物的方法。

发明背景

本发明涉及纤维素酯作为小颗粒在弹性体中的分散，以改善弹性体的机械和物理性能。极性的纤维素酯（CE）与非极性的弹性体是不相容的。此外，熔点高的纤维素酯在弹性体的典型熔融加工温度下不熔融。这些因素使得纤维素酯很难通过大多数工业上采用的熔融混合过程分散到弹性体中。由于上述问题，纤维素酯并不是作为非极性弹性体的添加剂的明显选择。

本发明可以通过必要时使用增塑剂帮助降低纤维素酯的熔融温度，并通过使用相容剂帮助改善纤维素酯和弹性体的混合和相容性，来克服这些困难。虽然不希望被理论所束缚，据信，所用相容剂通过改善纤维素酯和弹性体之间的界面相互作用/键合，还可以提高纤维素酯/弹性体组合物的机械和物理性能。这些纤维素酯/弹性体组合物，可用于橡胶/弹性体应用，包括轮胎、软管、皮带、垫片、汽车部件等。

将纤维素酯分散到弹性体中的一种方法涉及熔融或软化纤维素酯使得纤维素酯可以流动并且随后在剪切加工下分裂成小颗粒（分散）。在分散之后，纤维素酯可以在冷却至室温时再固化以增强橡胶。因此，将纤维素酯并入到弹性体组合物中可以降低门尼粘度，这可以有助于通过设备例如混合器、砑光机、挤出机和成型设备对组合物的加工。其还可以提供更长的焦烧安全性，这提供了在加工期间更长的安全时间。还可以获得较短的固化时间，这允许在固化模具和压机中更快的周转时间。将纤维素酯加入到弹性体中还可以提供更高的断裂应力/应变，更高的低应变模量和更高的撕裂强度，提供更韧和更硬的组合物。最后，加入纤维素酯可以提供较低的在30℃的tanδ，这允许较低的热量聚集和较低的滞后。

发明概述

在本发明的一个实施方案中，提供了纤维素酯组合物，包含至少一种纤维素酯、至少一种相容剂和任选地，和至少一种增塑剂。

在本发明的另一个实施方案中，提供了一种纤维素酯/弹性体组合物，包含至少一种弹性体，至少一种纤维素酯和至少一种添加剂；其中添加剂为选自相容剂和增塑剂的至少一种。

在本发明的另一个实施方案中，提供了制备纤维素酯组合物的方法，包括使至少一种纤维素酯、至少一种相容剂和任选地至少一种增塑剂接触。

在本发明的另一个实施方案中，提供了用于制备纤维素酯/弹性体组合物的方法，包括将至少一种弹性体、至少一种纤维素酯和至少一种添加剂混合足够的时间和温度以将纤维素酯分散而制备纤维素酯/弹性体组合物，其中所述添加剂为选自相容剂和增塑剂的至少一种。

在另一个实施方案中，提供了一种包含所述纤维素酯/弹性体组合物的制品。

在本发明的另一个实施方案中，提供了一种轮胎部件，包含至少一种弹性体、至少一种填料、至少一种纤维素酯和至少一种添加剂，所述添加剂选自至少一种相容剂和至少一种增塑剂。

涉及在弹性体中使用纤维素酯的其它发明已经在Eastman Chemical Company于2011年12月7日提交的名称为“在充气轮胎中的纤维素酯(Cellulose Esters in Pneumatic Tires)”、“在高度填充的弹性体系统中的纤维素酯(Cellulose Esters in Highly Filled Elastomeric Systems)”和“用于将纤维素酯分散到弹性体组合物中的方法(Process for Dispersing Cellulose Esters into Elastomeric Compositions)”的临时申请中提交，其公开内容通过引用以它们不与本文的陈述相矛盾的程度并入本文。

发明详述