[发明专利]一种基于EVOH的高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于EVOH的高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法。高气体阻隔性热塑性硫化胶的主要原料组成为卤化丁基橡胶、乙烯‑乙烯醇共聚物、增容剂、抗氧剂、增塑剂和硫化剂。其中，增容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA‑g‑GMA)、马来酸酐接枝乙烯‑辛烯共聚物(POE‑g‑MAH)或中低分子量聚异丁烯接枝马来酸酐。本发明的热塑性硫化胶具有精细的微观相态结构，优异物理力学性能，气体阻隔性能优良，硬度低等特点，可应用于汽车轮胎气密层、冰箱软管或阻气材料衬里等领域。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种基于EVOH的高气体阻隔性热塑性硫化胶及其制备方法。

背景技术

热塑性硫化胶是一种通过动态硫化反应加工技术得到的特殊的热塑性弹性体。当少量的塑料相与大量的橡胶熔融共混时，橡胶在交联剂作用下发生化学交联，粘度增大，故而在强的机械剪切作用下破碎成微米级的橡胶颗粒，最终形成以橡胶为分散相和以塑料为连续相的特殊相态结构。这种特殊结构使得热塑性硫化胶兼具了传统橡胶的高弹性和柔软性，还具有塑料的可热塑加工和可回收利用的性能。将高气体阻隔性的橡胶和树脂共混通过动态硫化制备的热塑性硫化橡胶具有优异的气密性能，可应用于轮胎气密层、冰箱软管或阻气材料衬里等，并可回收再利用，减少环境污染和资源浪费。

专利CN105255026A、CN101376730A报道IIR/PA、IIR/PP热塑性硫化橡胶。然而，作为轮胎气密层材料，需要具有一定的力学性能，硬度不能过高，最重要的是要有优异的气体阻隔性能，以减少轮胎气密层的厚度和重量，提高轮胎的耐久性。EVOH树脂又名乙烯-乙烯醇共聚物简称(Ethylene Vinyl Silane，亦称作EVAL)是一种具有链式分子结构的结晶性聚合物，它与聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚酰胺(PA)并称为三大阻隔材料，其阻气性比PE、PP高1万倍，比PA高100倍，比PVDC高10倍以上。卤化丁基橡胶和乙烯-乙烯醇共聚物都是气密性非常优异的材料，两者通过动态硫化工艺制备得到的热塑性硫化胶具有更优异的气密性能。然而卤化丁基橡胶与乙烯-乙烯醇共聚物相容性较差，因此，对于卤化丁基橡胶/乙烯-乙烯醇共聚物体系而言，提高二者的相容性并降低硬度是难点所在。通常在丁基橡胶/乙烯-乙烯醇TPV的制备过程中，我们会加入增容剂来改善两者相容性，以获得性能良好的制品。专利CN103012971A公布了一种EPDM/EVOH-MAA动态硫化热塑性弹性体及其制备方法和用途，其将EPDM与EVOH-MAA在密炼机中动态硫化，以三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)作为增容剂，但是其只是解决了相容性问题，所得的热塑性硫化胶仍存在气密性差的问题。专利CN102390142A公布了一种具有轮胎气密层复合材料及其制备方法，该复合材料由阻隔层聚乙烯醇PVOH和基层橡胶组成的交替多层结构，得到了性能良好的热固性气密层橡胶。虽然在气体阻隔性能方面稍有改进，但是疲劳耐久性差，且制品不可回收重复利用。

发明内容

为了解决以上问题，本发明以甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA-g-GMA)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、或中、低分子量聚异丁烯接枝马来酸酐作为反应性增容剂，增容剂中的环氧基团或酸酐能够与乙烯-乙烯醇共聚物中的羟基发生反应，解决了卤化丁基橡胶与乙烯-乙烯醇共聚物的相容性问题。同时，进一步通过多步动态硫化技术，制备得到了具有精细的微观相态结构，优异物理力学性能、气密性，硬度较低的卤化丁基橡胶/乙烯-乙烯醇共聚物热塑性硫化胶。

发明的目的之一是提供一种基于EVOH的高气体阻隔性热塑性硫化胶，由包含以下组分的原料制备而得，以重量份计：

所述卤化丁基橡胶为溴化聚异丁烯-对甲基苯乙烯基橡胶、氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶中的至少一种。

所述乙烯-乙烯醇共聚物中的乙烯含量为20-60％、乙烯醇含量为40-80％。