[发明专利]含异丁烯与对甲基苯乙烯的卤化共聚物和羧基改性弹性体的相容共混物

说明书

本发明涉及在含C₄—C₇的异单烯烃与对烷基苯乙烯的卤化共聚物的共混物中将羧基改性弹性体作为一相容化组分的应用。

异丁烯与约达4mol％的异戊二烯的卤化共聚物(丁基橡胶)是一种熟知的聚合物材料，其硫化物能提供许多其它二烯烃基弹性体所不具备的突出性能。从许多硫化的卤化弹性体制备的制品能提供改善的抗油，抗脂及抗氧和臭氧降解。丁基橡胶硫化物显示出良好的耐磨性，良好的空气，水蒸汽和许多有机溶剂的不透过性及耐老化和耐光照性能。这些性能使这些材料在如水管，有机流体管，轮胎构造组分，橡胶垫圈，空气弹簧，粘合剂组合物及各种模塑制品等一种或多种应用中成为理想的候选材料。

近来，人们发现了一类新型的具有许多与卤化丁基橡胶相同性能，但却具有更好的耐臭氧和耐溶剂及更易硫化性能的卤化弹性共聚物。这些材料是C₄—C₇异烯烃如异丁烯与优选含至少约80％，更优选为至少约90％wt的对位异构体，且其中存在于苯乙烯单体单元的至少某些烷基取代基团含卤素的一种对烷基苯乙烯共聚单体的无规共聚物的卤化产物。优选材料其特征可以是含下列沿聚合物链无规分布的单体单元的异丁烯共聚物：其中R和R′分别为氢，低级烷基，最好是C₁—C₄烷基，且X是溴或氯，及其中该共聚物实际上另外在苯环上或在该聚合物骨架链上没有卤原子。优选R和R′分别为氢原子。约达60mol％的存在于该共聚物结构中的对烷基苯乙烯可为上述的卤化结构(2)。

这种材料中最有用的是异丁烯与含约0.5至约20mol％对甲基苯乙烯，其中约达60mol％键接在芳环上的甲基取代基含一个溴或氯原子，优选为一个溴原子的对甲基苯乙烯的弹性共聚物。这些共聚物实际上具有一均匀的组分分布，以至至少95wt％的聚合物具有在10％该聚合物的平均对烷基苯乙烯含量范围内的对烷基苯乙烯含量。它们的特征还在于具有一低于约5，更优选为低于约2.5的非常窄的分子量分布(Mw/Mn)，一在从约300,000至达约2,000,000范围内的优选粘均分子量及一从约25,000至约500,000范围内的优选数均分子量。

这些共聚物是通过利用路易斯酸催化剂由单体混合物的淤浆式聚合，随后在卤素和自由基引发剂如热和/或光和/或化学引发剂的存在下，在溶液中卤化，优选为溴化而制取。

优选的溴化共聚物通常含有约0.1至约2mol％的溴代甲基，其中大多数为单溴代甲基，而该共聚物中存在的双溴代甲基取代基少于0.05mol％。美国专利5,162,445中更具体地揭示了这些共聚物，它们的制备方法，它们的硫化和接枝方法或由其衍生的官能化聚合物，其全部揭示内容作为参考引入本文。

存在于这种共聚物中的芳香族的卤化甲基可以利用包括通常用于硫化卤化的丁基橡胶的氧化锌或促进的氧化锌硫化体系等各种方式以产生快速的交联。

如上所述，基于异丁烯/对甲基苯乙烯的卤化共聚物(以下简称HI—PMS)的硫化胶的优越性能使它们特别适合应用于那些良好的耐热老化性，耐气候性，耐臭氧，流体，气体和水蒸汽的不透过性，能量吸收，耐挠曲破裂及耐化学腐蚀等重要的场合。这些应用包括皮带和水或有机流体管带，橡胶垫圈，轮胎构造组分，粘合剂，各种模塑制品，传输带，空气弹簧及诸如此类。

而HI—PMS的另一推荐用途是它与其它缺少这些性能中的一种或多种的一种或多种不同的弹性体一起作为共混组分以增强含有这些不同弹性体的组合物的这些性能和/或将这些不同弹性体的一种或多种有利的性能赋予含HI—PMS的组合物。

例如，氯丁(聚氯丁二烯)橡胶(CR)由于其独特的综合性能：耐油，柔韧，动态挠曲寿命，与其它材料良好的粘着性和达100℃的耐热性，因此一直是大多数动力输送带的必选材料。过去，CR带一直满足汽车工业的需要，但最近出现了一种对能满足更多应用要求的新材料的需求。首先，由于不断增加的下限温度(达150℃)，CR带在应用中正遇到更大的热限制。第二，要满足汽车工业的更长的安全周期(“100,000英哩目标”)，即使不遇到高温，该CR带必须具有一较低的破坏率与较高的平均寿命。为满足这些新出现的需要，改善氯丁橡胶带的耐热，耐臭氧和抵抗裂口增长是必要的。