[发明专利]制备固化的聚合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物的固化，具体而言涉及在不存在实质量固化剂下的聚合物固化。

背景技术

丁基橡胶和相关的聚合物通常衍生于至少一种异烯烃单体和至少一种可共聚的单体。商用丁基橡胶包括异烯烃主要部分和少量的共轭多烯烃。丁基橡胶的一个实例是聚(异丁烯-共-异戊二烯)，或IIR，其自从20世纪40年代以来一直通过异丁烯与少量异戊二烯进行无规阳离子共聚制备。IIR的骨架结构，其主要由聚异丁烯链段构成，赋予了这种材料卓越的气密性、氧化稳定性和优异的耐疲劳性(参见，例如，Chu，C.Y.and Vukov，R.，Macromolecules，18，1423-1430，1985)。

在生产由橡胶制成的制品中，固化剂用于增韧或硬化橡胶。为了获得适当的机械性能，固化剂，常是以小分子、金属氧化物或金属离子的形式，加入到未固化的橡胶(这个过程也称为复混(compounding))，接着在升高的温度下压制成型。在压制成型过程期间，固化剂发生反应而在橡胶的聚合物链之间生成交联，导致固化的橡胶制品具有有意义的机械性能。这些属性包括良好的拉伸强度，结合高伸长率和合适的压缩永久变形。

常规的固化体系包括硫固化、氧化锌固化和过氧化物固化。在所有这三种体系中，固化剂、或其副产物，都留在固化的橡胶制品中。固化剂、或其副产物，会潜在地沥滤出制品而污染固化橡胶制品的用户或环境。例如，硫固化的橡胶制品含有有机或无机硫化物而过氧化物固化的橡胶制品含有醇或酮(以及潜在的未反应助剂)，这都构成了浸出而污染相邻介质的风险。这种风险特别涉及到固化的橡胶制品的各种药物和消费品应用(即，紧邻药物塞子或注射器止行器件的无菌溶液；紧邻半开盖密封环的婴儿食品)。

因此，仍需要用于固化丁基橡胶的“干净”的工艺，减少或消除固化系统中固化剂的使用，从而降低污染物浸出的潜在风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备固化的聚合物的方法。在一种实施方式中，提供了一种制备热固化橡胶的方法，其包括以下步骤：将包含衍生于至少一种异烯烃单体的重复单元和衍生于至少一种烯烃单体的重复单元的共聚物与叠氮化试剂反应而生成叠氮化的共聚物并随后在合适的温度下加热叠氮化的共聚物。

在一种实施方式中，叠氮化的共聚物具有一种或多种重复单元，该一种或多种重复单元具有一种或多种通过C-N键连接的叠氮基。

附图说明

总结本发明，其实施方式现在将参照附图进行介绍，其中：

图1涉及加热至200℃的BB2030(Lanxess Inc.)和在不同温度下加热的叠氮丁基9的移动模流变仪(Moving Die Rheometer)(MDR)图；

图2涉及200℃下实施例9、12、14和15的移动模流变仪(MDR)图；

图3显示了实施例20的反应图解方案；和

图4显示了实施例21的反应图解方案。

具体实施方式

本发明涉及固化丁基橡胶型聚合物的方法。本发明的方法始于将包含衍生于至少一种异烯烃单体的重复单元和衍生于至少一种烯烃单体的重复单元的共聚物与叠氮化试剂反应而用至少一种叠氮基官能化共聚物。叠氮化的共聚物随后在合适的温度下加热而实现共聚物的固化。

出人意料地发现，在无任何固化剂存在下加热叠氮化的共聚物，会导致共聚物固化成商业上有用的形式。在固化工艺过程中的省略固化剂意味着固化的聚合物制品已无污染物浸出的风险。

正如本文所用的术语“固化剂”涵盖聚合物链之间实施交联的任何非聚合物物质或试剂。

本发明方法进一步的优点是，由于没有使用固化剂，固化在无添加剂如助剂、固化促进剂和固化延迟剂存在下就能够实现。

任何本领域技术人员已知适于加热未固化的聚合物、橡胶或橡胶复混物的加热方法和/或设备都能够用于本发明中加热叠氮化的共聚物。在一种实施方式中，叠氮化的共聚物在约100～约250℃的温度下进行加热。在一种实施方式中，叠氮化的共聚物在约130～约220℃的温度下进行加热。在一种实施方式中，叠氮化的共聚物在约160～约200℃的温度下进行加热。

在一种实施方式中，叠氮化的共聚物进行加热至少5分钟的时间。