[发明专利]一种热塑性丁腈橡胶TPNBR的化学共混法

说明书

1、本发明涉及一种热塑性丁腈橡胶(国际统称TPNBR)的新工艺新方法新技术，尤其是一种以“就地”增容、相间交联和动态共硫化等化学共混反应生产热塑性丁腈橡胶(以下简称TPNBR)的化学共混法。

在全世界热塑性丁腈橡胶TPNBR的生产方法上，本发明首次以丁腈橡胶(以下简称NBR)、聚酰胺(英文名Polyamida又称尼龙：Nylon，以下简称PA)、氯化聚乙烯(以下简称CPE)和三元乙丙橡胶(以下简称EPDM)为共混(并用)组分；以酚醛树脂(以下简称PF)为动态共硫化剂；以一种化学共混法、其化学反应中包括了不同聚合物之间的“就地”增容、相间交联(界面交联)和动态共硫化等新工艺新方法新技术，制得的产品不仅具有热固性丁腈橡胶和聚酰胺(PA)树脂卓越的耐油性和力学性能，还具有低能耗、高性能、无三废、应用广、工艺简单、边角余料可回用等优点，并显著提高了传统丁腈橡胶(NBR)的耐热性、耐候性、耐化学药品性、耐臭氧性和低温柔韧性。

TPNBR是热塑性弹性体TPE(Thermo Plastic Elastomer)的一个种类，又称热塑性丁腈弹性体，兼有塑料和橡胶的双重特性，常温下显示橡胶特性，高温下显示塑性流动，能用注射、挤出、模压等工艺去生产各种耐油类橡胶制品，与硫化法(热固性)丁腈胶不同，TPNBR毋须硫化，边角、余料、付次品均能多次重复使用。

在化学共混法TPNBR中，全部化学共混反应是在机械的高温高剪切下完成的，其中PF是动态共硫化剂，CPE是硫化活性剂，以PF/CPE组成的动态硫化体系有最理想的动态共硫化效果，能使不同橡胶组分NBR/EPDM产生同步硫化，形成相间交联；PF还能在熔混中与EPDM“就地”生成反应性增容物(又称相容剂)EPDM-g-MP；CPE亦可与PA“就地”生成PA-g-CPE接枝物，增强组分的相容性，TPNBR中并用CPE、EPDM还能提高共混物的耐热性、耐臭氧性、耐化学药品性、低温柔韧性和降低成本。

2、目前，公知的世界上所有牌号的热塑性丁腈橡胶TPNBR，包括所有牌号的含有丁腈橡胶(NBR)的共混型热塑性弹性体(TPE)，均不是以NBR/PA/CPE/EPDM为并用(共混)体系、以PF/CPE为动态共硫化体系、采用“就地”增容、动态共硫化与相间交联技术制得的TPNBR，其分散相(橡胶相)也不是具有相间交联(界面交联)的NBR/EPDM。

公知的世界上所有热塑性丁腈橡胶，主要有共混型热塑性丁腈胶/聚氯乙烯(NBR/PVC)弹性体、共混型热塑性丁腈胶/聚丙烯(NBR/PP)弹性体和共混型热塑性丁腈胶/聚酰胺(NBR/PA)弹性体三大类，其中共混型热塑性丁腈胶/聚氯乙烯(NBR/PVC)弹性体有离子交联型、动态硫化型和预交联型，如日本瑞翁(zeon)公司推出的离子交联型NBR/PVC共混物和美国Nippon Zeon公司生产的牌号为ElasterES系列的NBR/PVC弹性体；美国孟山都(Monsanto)公司推出的牌号为Geolast的TPE即是丁腈橡胶/聚丙烯(NBR/PP)的动态硫化共混物，又称热塑性硫化胶(TPV)；此外，还有以机械共混法制得的尼龙(PA)与高腈类丁腈胶的共混物，以及采用马来酰亚胺(HVA-2)等为动态硫化剂制得的NBR/PA动态硫化共混物。

在化学共混法TPNBR中，动态共硫化和相间交联使不同橡胶组分NBR/EPDM处于分相而不分离的统一网络状态，并在机械高剪切下破碎成微细颗粒高度分散于PA树脂相中，形成硫化橡胶的微细颗粒(0.2～1.5μm)为“岛”相(分散相)、聚酰胺(PA)为“海”相(连续相)的“海-岛”结构，这种结构稳定而牢固，它不同于简单的物理机械共混，机械共混法制得的聚合物共混物相畴(微区)形态不稳，易随组分配比的改变而改变。

3、本发明的目的是提供一种高性能热塑性丁腈橡胶TPNBR的化学共混法，与硫化法(热固性)丁腈橡胶相比，TPNBR毋须硫化，可用注塑、挤出和模压等工艺生产各种耐油类橡胶制品，具有投资少、能耗低、应用广、无三废、边角余料可回用、产品质量稳定等优点，与其他热塑性丁腈橡胶相比，化学共混法TPNBR具有更优良的耐热油性能、力学性能和低温柔韧性；以硬度90A的TPNBR为例，其抗张强度≥20Mpa，扯断伸长率≥320％，浸泡ASTM 2#油(100℃×48h)后，其体积变化为0.87％。TPNBR各组分还可在一个较宽的配比范围内调节，可根据用户或用途的需要添加适量的增塑剂(软化剂)、炭黑、碳酸钙等无机填料来调节硬度、降低成本而不损害其基本性能。

4、本发明是这样实现的：