[发明专利]制备热塑性硫化橡胶材料的方法及其制备的热塑性硫化橡胶材料

说明书

本发明涉及制备热塑性硫化橡胶材料的方法，所述方法包括在热塑性树脂存在下，用固化剂在挤出反应器中动态硫化弹性体，以形成热塑性硫化橡胶材料。工艺油在第一、第二和第三位置添加到挤出反应器中，其中在第一注油位置引入的工艺油的量小于在第二注油位置引入工艺油的量，其中第三注油位置在固化剂引入挤出反应器位置的下游，其中热塑性硫化橡胶材料包含至少25重量％的油，基于所述热塑性硫化橡胶材料的重量。

发明人:Oscar O.Chung,Porter C.Shannon

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年4月2日提交的美国临时申请No.62/142,273的优先权权益，其通过引用并入本文。

发明背景

热塑性硫化橡胶材料(“TPV”)包含动态固化的弹性体和热塑性树脂的共混物，其中弹性体以细分弹性体颗粒分散在热塑性树脂相中。TPV有利地表现出热固性弹性体的许多性能，还像热塑性塑料一样可加工。

通常用于形成TPV的弹性体是乙烯、α-烯烃、二烯橡胶共聚物，例如乙烯，丙烯和二烯单体(“EPDM”)橡胶。使用齐格勒-纳塔催化剂制备的EPDM由于其高分子量(通过其门尼粘度测量)而一直优选用于制备TPV。然而，当加工橡胶时，该高的门尼粘度(例如大于200ML(1+4在125℃下))可能引起困难。因此，通常将增量油添加到聚合物制备过程中以降低表观粘度，并且可商购获得的非常高的分子量的EPDM橡胶通常含有约50-约125phr的增量油。虽然这有助于EPDM的挤出，但通常以捆包形式提供油增量的EPDM。因此在TPV生产中需要这样的额外的步骤来对橡胶进行造粒和分配。这增加了操作的复杂性，并且可能需要添加大量的增量填料和/或分配剂，例如粘土。然而，分配剂如粘土是高密度材料，因此粘土的大量加入导致TPV密度的增加。

已经使用茂金属催化剂体系制备EPDM橡胶，例如WO 2000/26296中所述的。茂金属EPDM可以有利地以粒料形式提供，并且可以含有少量增量油至不含增量油。然而，当使用低油或无油增量的EPDM橡胶制备TPV时，通常需要将大量的工艺油加入到挤出机中以确保TPV成分的适当混合。然而，大量的工艺油可能难以一致地混合和引入到热塑性硫化橡胶材料中，这可导致配混工艺的不稳定性和不期望的TPV性能。

美国专利申请No.2008/0033089描述了包含动态固化橡胶；约20-约300phr的热塑性树脂和约30-约250phr额外的油的TPV组合物。所述橡胶是多峰组合物，其包含10-50phr的增量油，和45-75重量％的门尼粘度大于150ML(1+4在125℃下)的第一聚合物部分和25-55重量％的门尼粘度为20-120ML的第二聚合物部分，其中已经使用齐格勒-纳塔催化剂体系聚合所述聚合物部分。US 2008/0033089中的实施例在Brabender间歇式混合机中进行。

美国专利申请公开NO.2011/0028637描述了使用弹性体制备TPV的方法，所述弹性体不是通过气相聚合方法制备并且具有小于75phr油。该方法包括在引入弹性体之后向挤出机引入固化剂，在引入弹性体之后但是在引入固化剂之前或同时向挤出机中引入油，以及在引入固化剂之后向挤出机中引入额外的油。

美国专利申请公开No.US 2011/0112238描述了使用烯属共聚物橡胶制备TPV的方法，所述烯属共聚物橡胶的特征在于多峰分子量，平均支化指数大于0.8，并且其包含少于10phr的油和少于1phr的非橡胶颗粒，并且其为粒度小于8mm的丸粒形式。将橡胶与热塑性树脂，油和固化体系同时或依次引入挤出反应器。