[发明专利]基于至少一种EPDM和一种相变材料的橡胶组合物、含有所述橡胶组合物的管以及制备所述组合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于至少一种乙烯/丙烯/二烯烃三元聚合物类型（EPDM）的弹性体、以及基于至少一种相变材料（PCM）的交联橡胶组合物，涉及一种制备所述组合物的方法以及涉及一种含有所述组合物的多层管。

背景技术

将诸如脂肪酸、盐或石蜡等PCM材料组合入聚合物基材，尤其是通过以熔融潜热的方式进行热量的释放或吸收——这是PCM材料的特征，长时间来已为人所知，尤其是，这些PCM具有从液态向固态转变的同时在结晶过程中释放热量、及相反地从固体向液体转变的同时在熔融过程中吸收热量的优点。伴有分散于热塑型或弹性体基材内结节、或者封装进微球——例如塑性微球中、或者通过接枝到载体上，以不受限制的方式使用粉末状的这些PCM是已知的。

文献US-A-4617332在其实施例3中讲授了一种基于EPDM的交联橡胶组合物的制备，其中，分散其中的源自石蜡型PCM的粉末的量为33至66phr范围（phr：每一百重量份弹性体时的重量份数）。该组合物主要缺陷是相对低含量的PCM，这不能够提供充分的物态质量焓变△H以吸收和恢复必要热能来控制通过管输送的流体的温度。

文献EP-A1-0412021讲授了大于或等于500phr的、与EPDM组成的聚合物粘合剂组成的粉末状石蜡PCM以液态混合的方法，以得到交联组合物，其中，PCM不是分散相，而是连续相，因为其在所述组合物中非常高的含量、以及会造成相转变的超过100°C的混合和交联温度。

作为相转变所带来的后果，PCM基组合物不具有用于涉及大的操作变形的多层管所必须的柔韧性以及弹性机械性能。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种基于至少一种EPDM、并包括至少100phr的至少一种PCM的交联橡胶组合物，虽然是非常大用量PCM，但是克服了相转变的缺陷，同时，提供了令人满意的机械性能和热性能的折中，使得所述组合物能够用于构建输送所要加热或冷却流体的多层管的中间层。

为此目的，根据本发明的一种组合物为：至少一种PCM分散其中，并采用能够阻止所述至少一种PCM在超过熔点（即在所述或每一种PCM熔融态）的温度下在交联组合物中扩散的保护手段来提供，交联组合物具有高于3MPa的断裂强度和/或超过100%的断裂伸长率，这些性能根据ASTM D 412标准（即根据等同标准ISO37）在23°C条件下测得。

应当注意的是，保护PCM的这些手段使其能够在混合过程中以非常大用量的复合（高于或等于100phr，有益的是高于或等于150phr，甚至更有益的是高于或等于200phr或甚至225phr），同时控制它们在所述组合物加工和交联之后转变为非连续相，通过在基于EPDM的连续相中形成分散的PCM形成的结节来进行保护。上述PCM构建成含有EPDM结节的连续相的不期望的相转变因此被避免。

还应当注意的是，在所述组合物中，PCM的使用量非常大，这有利于使得可能给予所述组合物的物态质量焓变△H大于80J/g，甚至更有益的是大于120J/g，并复合有所述组合物能够达到的高的断裂强度和断裂伸长率值，证明本发明组合物在热性能和机械性能之间有令人满意的折中。尤其是，本发明组合物不仅具有高的吸收或回复储存热能的能力，还具有能够接受的弹性性能，尽管有非常大用量的PCM，这使得所述组合物尤其适用于构建多层硬管或软管。

甚至更有益的是，根据本发明的所述组合物，具有的断裂强度可以是大于或等于5MPa（甚至大于或等于7MPa）、和/或具有的断裂伸长率可以是大于或等于200%（甚至大于300%），这些性能根据ASTM D412 标准在23°C下测得。

还优选地，所述组合物具有的断裂强度可以是大于或等于1MPa（甚至大于或等于3MPa）、和/或具有的断裂伸长率可以是大于或等于500%（甚至大于700%），这些性能根据ASTM D412 标准在100°C下测得。

根据本发明的另一特征，所述保护手段包括封装所述至少一种PCM胶囊和/或吸收或接枝至少一种PCM的载体。优选地，所述至少一种PCM包括石蜡，第一种情况下，石蜡被封装入塑料微球，塑料微球形成胶囊、并且具有的熔点高于所述组合物的交联温度，在第二种情况下，石蜡被吸收或者接枝到微颗粒状（即颗粒平均横向尺寸在大约1μm和400μm之间）无机填料形成的载体上。

应当注意的是，这些保护PCM的手段还可以使得改善本发明所述组合物抗热老化性能成为可能，因此，比上述文献中含有非封装或负载PCM的组合物，能够更长的保持其性能。