充气内衬的制备方法

著录项
  • CN201080052173.8
  • 20101021
  • CN102695603A
  • 20120926
  • 埃克森美孚化学专利公司
  • P·C·香农;J·K·科恩
  • B29D30/00
  • B60C1/00 B29D30/00 B29B13/02

  • 美国得克萨斯
  • 美国,US
  • 20091119 US61262594
  • 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
  • 杨立芳
  • 20101021 PCT/US2010/053502
  • 20110526 WO/2011/062724
  • 20120518
摘要
本申请公开内容涉及用于充气内衬的连续弹性体段的制备方法,包括提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段;在所述增塑剂的闪点以上不高于15℃的温度下加热所述连续弹性体段持续停留时间;和将所述段冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量低的经热处理的连续弹性体段。在某些实施方案中,可以首先切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续弹性体段的层压体以形成充气内衬单元,和将所述充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬。可以将所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续弹性体段的层压体切割成套管形式以形成充气内衬套管,并将所述套管结合到轮胎中。
权利要求

1.用于充气内衬的连续弹性体段的制备方法,包括:

提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段;

在所述增塑剂的闪点以上不高于15℃的温度下加热所述连续弹性体 段持续停留时间;和

将所述段冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含 量低的经热处理的连续弹性体段。

3.权利要求1或2的方法,其中所述经热处理的连续弹性体段中的增 塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量低至少10%。

5.权利要求1‑4中任一项的方法,其中所述连续弹性体段呈连续套管 形式或呈连续基本上平的片材形式。

6.权利要求1‑5中任一项的方法,其中所述经热处理的连续弹性体段 的空气渗透率比所述连续弹性体段的空气渗透率低至少10%。

7.权利要求1‑6中任一项的方法,其中所述连续弹性体段在所述加热 步骤期间暴露于氧气中。

8.权利要求1‑7中任一项的方法,其中所述连续弹性体段包含基于异 丁烯的弹性体。

9.权利要求1‑8中任一项的方法,其中所述连续弹性体段包含工程树 脂和官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)的动态硫化合金。

10.权利要求1‑9中任一项的方法,其中通过与一个或多个热压延辊、 对流热、一个或多个热空气料流、微波辐射、紫外辐射、红外辐射或它们 的组合接触将所述连续弹性体段加热。

11.权利要求1‑10中任一项的方法,其中当将所述连续弹性体段加热 时在其上维持小于5.0g/cm·μm的张力。

12.权利要求1‑11中任一项的方法,其中所述增塑剂选自烷基或芳基 磺酰胺、烷基或芳基邻苯二甲酸酯、烷基或芳基磷酸酯、己二酸酯、乙醇 酸酯、矿物油、聚烯烃油、石蜡油和它们的组合。

13.权利要求1‑12中任一项的方法,其中所述增塑剂按1‑30wt%存 在于所述连续弹性体段中,按所述连续弹性体段的重量计。

14.权利要求1‑13中任一项的方法,其中所述连续弹性体段不与溶剂 接触。

15.通过权利要求1‑14中任一项的方法制得的充气内衬。

2.充气轮胎的制备方法,包括权利要求1的方法,还包括:

切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续段的 层压体以形成充气内衬单元,和将所述充气内衬单元联接到其自身上以形 成充气内衬,其中除去表面增塑剂的步骤基本上不存在。

4.充气轮胎的制备方法,包括权利要求1‑3中任一项的方法,并且还 包括:

切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续段的 层压体,所述段呈套管形式,以形成充气内衬套管,和将所述充气内衬套 管结合到轮胎中。

16.包含充气内衬的充气轮胎,所述充气内衬基本上由工程树脂和官 能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)的动态硫化合金和少于10或8或6或 4或2或1或0.5wt%的烷基或芳基磺酰胺增塑剂组成,按所述内衬的重 量计。

17.用于充气内衬的连续弹性体片材的制备方法,包括:

提供平均厚度在10‑500μm的范围内的并包含工程树脂和官能化聚 (异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)的动态硫化合金和至少10wt%的烷基或芳基 磺酰胺增塑剂的连续基本上平的片材,按所述连续基本上平的片材的重量 计;

在包含氧气的流动气氛存在下在60℃‑250℃的温度下加热所述连续 基本上平的片材的至少一个表面持续至少30秒,同时所述连续弹性体段 在小于5.0g/cm·μm的张力下;

排出在加热期间产生的反应产物;和

将所述连续片材冷却以形成经加热的连续基本上平的片材,其具有的 增塑剂含量比所述连续基本上平的片材中的增塑剂含量小。

18.权利要求17的方法,其中通过热空气对流加热所述片材。

19.权利要求17或18的方法,其中所述连续基本上平的片材呈卷材 形式,使所述卷材展开穿过烘箱以致所述片材的至少一个表面的至少一部 分被加热持续停留时间,然后将所述第一连续基本上平的片材的经加热部 分输送出所述烘箱以冷却并卷起。

20.充气轮胎的制备方法,包括权利要求17‑19中任一项的方法,并 且还包括:

切割所述经加热的连续基本上平的片材以形成充气内衬单元,和将所 述充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬,其中除去表面增塑剂的 步骤基本上不存在。

说明书

充气内衬的制备方法

优先权声明

本申请要求于2009年11月19日提交的USSN 61/262,594的优先 权和权益。

技术领域

本说明书涉及用于轮胎的充气内衬,尤其涉及基于异丁烯的动态硫 化合金(dynamically vulcanized alloy)内衬和制备它们以便形成轮胎 组件的方法。

背景技术

充气轮胎的内衬对轮胎的总体性能是关键性的。使用具有较低空气 渗透率的材料允许将所述内衬减薄(gauging down),这又改进了燃料效 率。使用动态硫化合金(″DVA″)较新技术能允许这样。DVA吹胀膜是轮胎 内衬技术,它是基于异丁烯的弹性体和热塑性塑料的动态硫化共混物。 这种技术的实例由Tracey和Tsou在RUBBER WORLD(2007年9月1日) 中的″动态硫化合金内衬(Dynami cally Vul cani zed Alloy Innerliners)″中进行了描述。为了制备基础材料,必须将10‑20wt% 增塑剂添加到DVA中。

虽然增塑剂对于形成DVA是必要的,但是它在制备轮胎的大多数后 续步骤中产生问题。增塑剂在成膜过程中冒烟,它在储存时使DVA膜的 表面起霜,它在轮胎固化期间涂布固化设备,和如果没有完全将它从内 衬除去,则它使内衬保持压力的能力降低。将有用的是在DVA用来形成 轮胎之前从它们中减少或消除增塑剂的方法。

一些相关的出版物包括US 2008‑0275187;US 2007‑0106024;US 7,226,962;US 5,407,627;和WO 2009‑048472。

发明内容

发明概述

本申请公开内容的一个方面涉及用于充气内衬的连续弹性体段的 制备方法,包括:提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段(a continuous elastomeric length);在所述增塑剂的闪点以上不高于15 或10或5或0℃的温度下加热所述连续弹性体段持续停留时间;和将所 述段冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量低的 经热处理的连续弹性体段。在某些实施方案中,可以切割所述经热处理 的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续弹性体段的层压体以形成 充气内衬单元,和将所述充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内 衬,其中除去表面增塑剂的步骤基本上不存在。在还有的其它实施方案 中,然后切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续 弹性体段的层压体,所述段呈套管形式,以形成充气内衬套管,和将所 述充气内衬套管结合到轮胎中。

希望地,所述连续弹性体段包含至少一种弹性体,另外,在某些实 施方案中,所述弹性体或全部弹性体在所述加热步骤之前被至少部分地 固化。固化可以通过动态硫化实现,并且可以在下面进一步描述的工程 树脂及其它组分存在下实现。

本申请公开内容的另一个方面涉及用于充气内衬的连续弹性体段 的制备方法,包括提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段;切割所述 连续弹性体段以形成充气内衬单元,在所述增塑剂的闪点以上不高于15 或10或5或0℃的温度下加热所述充气内衬单元持续停留时间;和将所 述充气内衬单元冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑 剂含量低的经热处理的充气内衬。在某些实施方案中,将所述经热处理 的充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬,其中除去表面增塑剂 的步骤基本上不存在。在还有的其它实施方案中,提供所述经热处理的 充气内衬或包含所述经热处理的充气内衬的层压体,所述内衬呈套管形 式,和将所述充气内衬套管结合到轮胎中。

在本发明各方面中的任一方面中,所述经热处理的连续弹性体段的 空气渗透率比所述连续弹性体段的空气渗透率低至少10或30或50或 100或200%。此外,在本申请公开内容的任何方面中,所述经热处理 的连续弹性体段中的增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量 低至少10或20或30或40或50或60或70或80或90%。所述段和构 成所述段的组合物可以通过下面进一步描述的许多其它描述性方面进 行描述。

本文公开的各种描述性元素和数值范围可以与其它描述性元素和 数值范围结合以描述本文描述的组合物、内衬、含内衬轮胎和它们的处 理和制备方法的优选实施方案;此外,可以将元素的任何数值上限与同 样元素的任何数值下限结合以描述优选的实施方案。在这方面,短语″ 在X‑Y的范围内″旨在在所述范围内包括″X″和″Y″值。

附图简述

图1是本文描述的方法的多区烘箱实施方案的示意图,其中在被加 热的同时让弹性体材料的所述连续段(片材或套管)循环通过。

图2是本文描述的方法的多烘箱实施方案的示意图,其中在被加热 的同时让弹性体材料的所述连续段(片材或套管)循环通过,显示了用于 将其它材料的层放置于所述经热处理的段上以形成层压体的任选的挤 出涂布模头。

图3是表1中的数据的图解绘图。

发明详述

本申请公开内容涉及制备可以用作充气内衬,特别是用于轮胎的充 气内衬的弹性体片材或套管。令人希望地,所述方法使得清洁此类片材 和套管的表面的某些步骤不存在,从而简化和改进了轮胎生产。可以包 括从所述片材或套管除去表面增塑剂和/或加工油的清洁步骤通常对于 使所述片材或套管可加工成内衬是必要的。所述清洁消除了在轮胎形成 的加热阶段期间不希望的烟雾和气体形成的机会,和/或还允许更方便 地将弹性体套管或片材联接到它们自身或其它轮胎组件上。

本文所使用的元素周期表″族″的新编号方案如HAWLEY′S CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY(John Wiley&Sons,Inc.1997)中公 开的那样。除非另作说明,全部分子量是重均分子量。

″聚合物″可用来意指均聚物、共聚物、互聚物、三元共聚物等。同 样地,共聚物可以指包括至少两种单体,任选有其它单体的聚合物。当 称聚合物包含单体时,所述单体以单体的聚合形式或单体的衍生物形式 存在于聚合物中。然而,为便于参考,短语″包含所述(相应的)单体″等 用作简写。同样地,当催化剂组分描述为包含所述组分的中性稳定形式 时,本领域技术人员充分理解:所述组分的活性形式是与单体反应以产 生聚合物的形式。

″异烯烃″是指任何在同一个碳上具有两个取代的烯烃单体。″基于 异丁烯的″聚合物是包含至少20wt%异丁烯单体的聚合物,按所述聚合 物的重量计。

本文所使用的″弹性体″是指与ASTM D1566定义一致的任何聚合物 或聚合物的组合物。

″烷基″是指通过从烷烃分子式中夺去一个或多个氢而从所述烷烃 衍生的烷属烃基团,例如,甲基(‑CH3),或乙基(‑CH2CH3)等。

″芳基″是指形成芳族化合物例如苯,萘,菲,蒽等的环结构特性的 烃基,并且典型地在其结构中具有交替的双键(″不饱和″)。芳基因此是 通过从芳族化合物的分子式中夺去一个或多个氢而从所述芳族化合物 衍生的基团,例如,苯基,或‑C6H5

″取代″或″官能化″或″官能团″是指烃结构部分上的至少一个氢基 被至少一个取代基取代,取代基选自例如:卤素(氯、溴、氟或碘)、氨 基、硝基、硫氧基(sulfoxy)(磺酸根或烷基磺酸根)、硫醇、烷基硫醇 和羟基;烷基,含1‑20个碳原子的直链或支链烷基,包括甲基、乙基、 丙基、叔丁基、异丙基、异丁基等;烷氧基,含1‑20个碳原子的直链 或支链的烷氧基,包括例如,甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁 氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、异戊氧基、己氧基、 庚氧基、辛氧基、壬氧基和癸氧基;卤代烷基,其是指被至少一种卤素 取代的含1‑20个碳原子的直链或支链烷基,包括例如,氯代甲基、溴 代甲基、氟代甲基、碘代甲基等。

从本文所述弹性体材料中除去增塑剂的基本方法是通过暴露到热 中以从待用于内衬的弹性体材料的至少表面闪蒸,蒸发,升华和/或氧 化增塑剂。因此,在一个方面中公开了用于充气内衬的连续弹性体段的 制备方法,包括:提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段,在所述增 塑剂的闪点以上不高于15或10或5或0℃的温度下加热所述连续弹性 体段持续停留时间,和将所述段冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性 体段中的增塑剂含量低的经热处理的连续弹性体段。在一个特定的实施 方案中,加热所述段的至少一个表面,并且在更特定的实施方案中加热 所有表面。

所述连续弹性体″段″可以具有任何所希望的几何结构和形式例如 线性、平的、伸长的、管状、锥形、长方形和它们的组合。所谓的″连 续″是指遍及其中包含弹性体的材料的所述段呈以下的形式:它可以在 加热装置之上或之中输送,和然后冷却,其中所述段的一部分正在被加 热,同时早先被加热的部分正在被冷却等诸如此类,所述加热和冷却的 部分都是同一″段″的一部分。在某些实施方案中,所述段呈连续管子或 ″套管″或连续基本上平的片材的形式。连续弹性体段的实例是20英寸 宽的片材,平均厚度300μm,20‑60英尺长。在一个实施方案中,所 述段的弹性体是至少部分固化的,并在另一个实施方案中固化到其最完 全的程度,这是指它固化到以下状态:当结合到充气轮胎中时它将是固 化的。在某些实施方案中,所述连续弹性体段具有10或20或40或50μ m至200或250或300或400或500μm的平均厚度。所述连续弹性体 段可以通过任何合适的方法形成,并且在某些实施方案中,通过铸塑或 吹塑方法,优选吹塑方法形成。

在某些实施方案中,将所述连续弹性体段的至少一个表面加热到在 所述段中最高分解温度(或熔融)组分的分解(或熔融)点以上不高于15 或10或5或0℃的温度。在一个更特定的实施方案中,将所述连续弹性 体段的至少一个表面加热到小于250或220或200或190或185或180 或170或160℃的温度。在还有的更特定的实施方案中,将所述连续弹 性体段的至少一个表面加热到60或80或100或120℃至160或170或 180或185或190或200或220或250℃的范围内。令人希望地,这些 温度测量到在±3或2℃之内,并且对应于所述段周围(优选在所述段的 表面的一英尺内)的停滞或移动的气氛的温度。

在某些实施方案中,所述方法可以由从所述连续弹性体段除去的增 塑剂的量表征。在一个实施方案中,所述经热处理的连续弹性体段中的 增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量低至少10或20或30 或40或50或60或70或80或90%。在另一个实施方案中,所述经热 处理的连续弹性体段的空气渗透率比所述连续弹性体段的空气渗透率 低至少10或20或40或80或100或200%。

令人希望地,所述经热处理的连续弹性体段和/或内衬的渗透系数 小于60或50或40cc·mm/m2·天。在另一个实施方案中,所述经热处理 的连续弹性体段和/或内衬具有小于1.000或0.500或0.100或0.080cc ·mm/m2·天·mmHg的渗透性系数。

本文描述的方法可以进一步包括切割所述经热处理的连续弹性体 段或包含所述经热处理的连续弹性体段的层压体以形成充气内衬单元, 和将所述充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬,其中除去表面 增塑剂的步骤基本上不存在。虽然在加热以除去增塑剂后进行的此种步 骤可能是方便的,但是在某些实施方案中,可以首先切割连续弹性体段, 然后将充气内衬单元加热以形成经热处理的充气内衬。然后可以使用这 些经热处理的充气内衬作为轮胎中的组件。

在某些实施方案中,形成包含所述经热处理的连续弹性体段和一些 其它材料例如热塑性塑料、弹性体、粘合剂或它们的组合的层压体。在 一个特定的实施方案中,由所述经热处理的弹性体段和至少一个粘合剂 材料层形成层压体。所述层压体可以由已经存在的材料膜形成,或可以 通过任何其它方法例如通过直接地在所述经热处理的段之上形成材料 层的挤出涂布方法形成。粘合剂可以包括任何极性官能化聚合物,并且 在特定的实施方案中,选自苯乙烯类共聚物、环氧化的苯乙烯类共聚物、 基于异丁烯的共聚物、环氧化的基于异丁烯的共聚物、马来酸化苯乙烯 类共聚物、马来酸化基于异丁烯的共聚物和它们的组合。极性官能团为 与它们键接的聚合物增加极性程度并且包括结构部分例如,但不限于, 硫酸根、磷酸根、氢氧根、羧酸根、环氧化物、丙烯酸根、乙酸根、马 来酸根和类似物。在某些实施方案中,极性官能团排除卤素。

将所述连续弹性体段加热的步骤可以通过能够将热传送到所述段 的至少一个表面(令人希望地所有表面)以致使增塑剂的至少一部分闪 蒸、升华、蒸发和/或氧化掉的任何合乎需要的加热手段完成。在某些 实施方案中,在加热期间产生产物,通常氧化产物,从所述连续弹性体 段排出所述产物以便进一步处理或处置。所述产物可以呈烟雾或来自加 热的一些其它气态排出物的形式,它们可以经由排气罩及其它负压装置 提取以便相应地处理、储存和/或处置。在某些实施方案中,通过与一 个或多个热压延辊、对流热、一个或多个热空气料流、微波辐射、紫外 辐射、红外辐射或它们的组合接触将所述连续弹性体段加热。

令人希望地,所述连续弹性体段在加热步骤期间暴露于氧气中。在 一个特定的实施方案中,在被加热的同时在所述连续弹性体段上吹送连 续或基本上连续的气流,例如空气、氮气/氧气混合物或含氧化剂的其 它气体。所述加热持续进行适合于从所述段除去所需增塑剂部分的停留 时间。在某些实施方案中,所述停留时间是至少30秒或1或2或5或 10分钟,在更特定的实施方案中,30秒或1或2或5分钟至8或10或 15或20或30或60分钟范围的时间。

所希望的是,在加热所述段的同时,避免颈缩、下垂及其它应力引 起的变形。在某些实施方案中,在加热所述连续弹性体段的同时,在被 加热时,在所述连续弹性体段上维持小于5.0或4.0或3.0或2.0或1.0 或0.5g/cm·μm(归一化到以微米为单位的平均片材厚度)的张力。在特 定的实施方案中,张力在0.05或0.1或0.2至0.5或1.0或2.0或3.0 或4.0或5.0g/cm·μm的范围内。在某些其它实施方案中,在有或者 没有张力的情况下,所述连续弹性体段可以完全被支撑,例如通过基本 上水平的扁平输送机以支撑所述段的重量。在一个特定的实施方案中, 支撑至少所述段的正被加热的部分,同时在张力下或在没有张力下。

用来加热所述连续弹性体段的加热装置可以具有任何形式。在一个 实施方案中,让所述弹性体段的被加热的部分通过烘箱(令人希望地, 对流烘箱),从而提供始终的均匀加热或分区加热段。在另一个特定的 实施方案中,当还存在或仅仅使用压延辊时,所述压延辊是穿孔的以允 许氧气或其它氧化剂穿过并允许所述片材的相对压延机的表面暴露于 氧气中。

在某些实施方案中,在加热后令人希望地允许所述片材冷却到200 或180或160或140或120或100或80℃以下,其中可以卷拢所述经热 处理的连续弹性体段以便运输、储存或可以输送到相同或不同的加热装 置和重复的加热步骤。所述加热步骤可以仅是一个步骤,或两个或三个 或四个或更多加热步骤。在一个特定的实施方案中,所述连续弹性体段 呈卷材,所述卷材在所述连续弹性体段的展开段的至少一部分被加热时 展开。

在一个特定的实施方案中,所述连续基本上平的片材呈卷材形式, 使所述卷材展开穿过烘箱以致所述片材的至少一个表面的至少一部分 被加热持续停留时间,然后将所述第一连续基本上平的片材的经加热部 分输送出所述烘箱以冷却并卷起。

在任何情况下,所述连续弹性体段在合乎需要的实施方案中在从制备所述连续弹性体段(例如,通过铸塑或吹塑或其它手段)直至轮胎形成的步骤中间的任何步骤或任何时候基本上没有与溶剂接触。所谓的″基本上″是指除出于次要原因(例如,清洁所述段的小表面以便将它与牵引所述连续段穿过烘箱的导线连接等等)以外与溶剂没有接触。溶剂是能够溶解增塑剂的任何化合物或组合物例如,丙酮、醚、水、乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、环丁砜、甲苯、苯、二烷、氯仿、二氯甲烷和它们的组合。溶剂不限于在室温下的液体,但是在一个特定的实施方案中是在室温下(20℃)的液体。

通过本文描述的方法,从在片材、管子或将用作内衬的其它形式中 的弹性体组合物除去增塑剂的至少一部分。例如,在某些实施方案中, 增塑剂按1或2或3或4或6wt%至10或15或20或25或30wt%存 在于连续弹性体段中,按所述连续弹性体段的重量计,而经热处理的连 续弹性体段包含少于10或8或6或4或2或1或0.5wt%的增塑剂, 按所述经热处理的连续弹性体段的重量计。

所述连续弹性体段(不论呈套管或片材形式)包含(或基本上由以下 组成)至少一种基于异丁烯的弹性体或卤化基于异丁烯的弹性体和增塑 剂。在本文上下文中,″基本上由以下组成″是指所述段包含基于异丁烯 的弹性体或其卤化型式作为唯一的弹性体,并仅以不改变最终固化性能 的程度包含少量的其它组分。在某些实施方案中,所述弹性体与下文描 述的热塑性塑料一起按55/45至80/20;优选60/40至75/25;更优选 65/35至75/25的弹性体与热塑性塑料的重量比存在于组合物中。

基于异丁烯的弹性体可以描述为C4‑C7异烯烃衍生的单元,例如异 丁烯衍生的单元和至少一种其它可聚合单元例如多烯烃的无规共聚物。 在一个实施方案中,卤化基于异丁烯的共聚物是丁基型弹性体或支链丁 基型弹性体,特别是这些弹性体的溴化型式。适合于所述连续弹性体段 的有用的不饱和基于异丁烯的弹性体例如烯烃或异烯烃的均聚物和共 聚物及其它类型的弹性体是熟知的,其中一些在本文进行了描述。

异烯烃在一个实施方案中是在占总单体混合物的70‑99.5wt%(重 量)范围内,在另一个实施方案中在85‑99.5wt%范围内。在一个实施 方案中,多烯烃组分以30‑0.5wt%的量,在另一个实施方案中,以 15‑0.5wt%存在于单体混合物中。在又一个实施方案中,单体混合物 的8‑0.5wt%是多烯烃。异烯烃优选是C4‑C12化合物,它们的非限制性 实例是化合物例如异丁烯(isobutylene)、异丁烯(isobutene)、2‑甲基 ‑1‑丁烯、3‑甲基‑1‑丁烯、2‑甲基‑2‑丁烯、1‑丁烯、2‑丁烯、甲基乙 烯基醚、茚、乙烯基三甲基硅烷、己烯和4‑甲基‑1‑戊烯。多烯烃是C4‑C14 多烯烃,例如异戊二烯、丁二烯、2,3‑二甲基‑1,3‑丁二烯、月桂烯、 6,6‑二甲基‑富烯、己二烯、环戊二烯和间戊二烯,及其它本领域中已 知的单体。其它可聚合单体例如苯乙烯、取代的苯乙烯和二氯苯乙烯也 适合于丁基弹性体中的均聚或共聚。

基于异丁烯的弹性体的实例是所谓的丁基橡胶或包含异丁烯单体 和异戊二烯单体的丁基弹性体。卤化丁基弹性体是通过将上述丁基弹性 体卤化制备的。卤化可通过任何方式进行,并且本发明在此不受卤化方 法限制。在一个实施方案中,在己烷稀释剂中在4‑60℃下使用溴(Br2) 或氯(Cl2)作为卤化剂将丁基弹性体卤化。卤化丁基弹性体的商业实施方 案包括,但不限于,Bromobutyl 2222和Bromobutyl 2255(ExxonMobil Chemical Company)。

卤化丁基弹性体的另一种有用的实施方案是卤化、支化或”星形支 化”丁基弹性体。在一个实施方案中,星形支化丁基弹性体(″SBB″)是包 含丁基弹性体和聚二烯或嵌段共聚物的组合物。聚二烯、嵌段共聚物或 支化剂(在下文中″聚二烯″)通常是阳离子反应性的并且在丁基或卤化 丁基弹性体的聚合过程中存在,或可与丁基弹性体共混以形成SBB。所 述支化剂或聚二烯可以是任何适合的支化剂。优选地,本文所使用的支 化或”星形支化”丁基弹性体是卤化的。在一个实施方案中,卤化星形支 化丁基弹性体(″HSBB″)包含丁基弹性体(卤化或没有卤化),和聚二烯或 嵌段共聚物(卤化或没有卤化)。聚二烯/嵌段共聚物或支化剂(在下文中 ″聚二烯″)通常是阳离子反应性的并且在丁基或卤化丁基弹性体的聚合 过程中存在或可与丁基或卤化丁基弹性体共混以形成HSBB。HSBB的商 业实施方案是Bromobutyl 6222(ExxonMobil Chemical Company)。

基于异丁烯的弹性体还可以包括官能化互聚物,其中存在于苯乙烯 单体单元上的至少一些烷基取代基含有苄型卤素,例如溴化苯乙烯或溴 化烷基苯乙烯基团,或下面进一步描述的其它官能团。异烯烃共聚物中 合乎需要的苯乙烯类单体包括苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、甲氧基 苯乙烯、茚和茚衍生物和它们的组合。在一个特定的实施方案中,弹性 体是苯乙烯类互聚物。所述互聚物可以是C4‑C7异单烯烃,如异丁烯和 对‑烷基苯乙烯共聚单体如对甲基苯乙烯的无规弹性体共聚物,其含有 至少80wt%,更备选地至少90wt%对位异构体,并且任选地包括官 能化互聚物,其中存在于苯乙烯单体单元中的至少一个或多个烷基取代 基含有苄型卤素(benzylic halogen)或一些其它官能团。它们可以称为 官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)(″FIMS″),具有本文描述的官能 团。

在另一个实施方案中,所述互聚物可以是乙烯或C3‑C6α‑烯烃和对‑ 烷基苯乙烯共聚单体(例如对甲基苯乙烯)的无规弹性体共聚物,其含有 至少80wt%,或者至少90wt%的所述对位异构体,并且所述互聚物 任选地包括官能化互聚物,其中存在于苯乙烯单体单元中的至少一个或 多个烷基取代基含有苄型卤素或一些其它官能团。示例性的材料可表征 为包含以下沿着聚合物链无规间隔的单体单元(1)和(2)的互聚物:

其中R和R1独立地是氢,低级烷基,如C1‑C7烷基和伯或仲烷基卤, X是官能团如卤素。在一个特定的实施方案中,R和R1各自是氢。在某 些实施方案中,官能化结构(2)的量是0.1或0.4到1或5mol%。

官能团X可以是卤素或可通过其它基团如羧酸;羧基盐;羧基酯, 酰胺和酰亚胺;羟基;醇根;酚根;硫醇根;硫醚;黄原酸根;氰根; 氰酸根;氨基和它们的混合物对苄型卤素的亲核取代而被引入的一些其 它官能团。这些官能化异单烯烃共聚物,它们的制备方法,官能化方法 和固化方法在US 5,162,445中进行了更具体地公开,该文献引入本文 供参考。在另一个实施方案中,当在高温下混合聚合物组分时,官能团 经选择使得它可与存在于所希望组合物的基体聚合物中的官能团,例 如,酸,氨基或羟基官能团反应或形成极性键。在一个特定的实施方案 中,所述弹性体是卤化聚(异丁烯‑共聚‑对甲基苯乙烯),在一个更特定 的实施方案中,是溴化聚(异丁烯‑共聚‑对甲基苯乙烯)(″BIMS″)。

在某些实施方案中,所述官能化材料是含0.5‑20mol%对甲基苯乙 烯的异丁烯和对甲基苯乙烯的弹性体无规互聚物,其中至多60或50或 20或10mol%的存在于苄基环上的甲基取代基含有溴或氯原子,如溴 原子(对(溴甲基苯乙烯)),以及其酸或酯官能化的型式。以另一种方式 表示,所述官能化对甲基苯乙烯衍生的单元占所述弹性体重量的4或5 或6至9或11或13或15或17wt%。

在某些实施方案中,所述连续弹性体段包含,或基本上由以下组成: 基于异丁烯的弹性体和热塑性塑料,并且尤其是至少部分固化的组合 物。弹性体和热塑性塑料的组合通常称为″热塑性弹性体组合物″。在一 个特定的实施方案中,弹性体和热塑性塑料是动态硫化的,得到DVA。 在这一上下文中使用的″基本上由以下组成″是指所述组合物仅包括所 要求的弹性体和所要求的热塑性塑料和仅包括少量的不影响其固化性 能的其它添加剂。

有用的热塑性塑料或工程树脂(那些术语可互换地使用)定义为是 具有大于500MPa的杨氏模量和优选170℃‑270℃的熔点的任何热塑性 聚合物、共聚物或其混合物,包括但不限于,以下物质中的一种或多种: a)聚酰胺树脂:尼龙6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙46(N46)、尼龙11(N11)、 尼龙12(N12)、尼龙610(N610)、尼龙612(N612)、尼龙6/66共聚物 (N6/66)、尼龙6/66/610(N6/66/610)、尼龙MXD6(MXD6)、尼龙6T(N6T)、 尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、尼龙66/PPS共聚物;b)聚酯树 脂:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间 苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、PET/PEI共聚物、聚丙烯酸酯(PAR)、聚萘二 甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯、聚氧化烯二酰亚胺二酸/聚丁酸酯对苯 二甲酸酯共聚物及其它芳族聚酯;c)聚腈树脂:聚丙烯腈(PAN)、聚甲 基丙烯腈、丙烯腈‑苯乙烯共聚物(AS)、‑苯乙烯共聚物、甲 基丙烯腈‑苯乙烯‑丁二烯共聚物;d)聚甲基丙烯酸酯树脂:聚甲基丙烯 酸甲酯、聚丙烯酸乙酯;e)聚乙烯基树脂(例如,乙酸乙烯酯(EVA)、聚 乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯 乙烯(PVC)、聚乙烯基/聚乙烯叉基共聚物、聚偏二氯乙烯/甲基丙烯酸 酯共聚物);f)纤维素树脂:乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素;g)氟树脂: 聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚氯氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯 /乙烯共聚物(ETFE);h)芳族聚酰亚胺;i)聚砜;j)聚缩醛;k)聚酮; l)聚苯醚和聚苯硫醚;m)苯乙烯‑马来酸酐;n)芳族聚酮;和o)a)至n) 中任何和所有的混合物(包括a)和n))以及在a)至n)中的每一种内的任 何说明性或示例的工程树脂的混合物(包括a)和n))。对本申请公开内 容来说,工程树脂的这种定义不包括烯烃的聚合物,例如聚乙烯和聚丙 烯。优选的工程树脂包括聚酰胺树脂和其混合物;尤其优选的树脂包括 尼龙6、尼龙6/66共聚物、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612和 它们的共混物。

其它弹性体(或″辅弹性体″)可以与卤化基于异丁烯的弹性体结合 使用。一般而言,可用于连续弹性体段的辅弹性体包括,例如天然弹性 体(NR)、高二烯弹性体、异戊二烯弹性体(IR)、环氧基化天然弹性体、 苯乙烯丁二烯弹性体(SBR)、聚丁二烯弹性体(BR)(包括高顺式‑BR和低 顺式‑BR)、腈丁二烯弹性体(NBR)、氢化NBR、氢化SBR、烯烃弹性体(例 如,乙烯丙烯弹性体(包括EPDM和EPM)、马来酸改性乙烯丙烯弹性体 (M‑EPM)、丁基弹性体(IIR)、异丁烯和芳族乙烯基或二烯单体共聚物、 丙烯酸类弹性体(ACM)、离聚物、其它含卤素弹性体(例如,氯丁二烯弹 性体(CR)、hydrin弹性体(CHR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯化聚乙烯(CM)、 马来酸改性氯化聚乙烯(M‑CM)、硅氧烷弹性体(例如,甲基乙烯基硅氧 烷弹性体、二甲基硅氧烷弹性体、甲基苯基乙烯基硅氧烷弹性体)、含 硫的弹性体(例如,聚硫化物弹性体)、氟弹性体(例如,偏二氟乙烯弹 性体、含氟基于乙烯基醚的弹性体、四氟乙烯‑丙烯弹性体、含氟硅氧 烷弹性体、含氟磷酸肌酸弹性体)、热塑性弹性体(例如,含苯乙烯的弹 性体、烯烃弹性体、酯弹性体、氨基甲酸酯弹性体或聚酰胺弹性体)和 它们的混合物。

如所指出的那样,呈小颗粒形式分散在热塑性基体中的辅弹性体可 以任选地部分、基本上或完全固化、交联或硫化,如对于基于异丁烯的 弹性体或卤化基于异丁烯的弹性体描述的那样。此种交联可以在将辅弹 性体分散在聚酰胺基体的过程中通过使用与应用于卤化弹性体组分的 相同动态硫化方法实现。

其它增容剂包括共聚物例如具有热塑性树脂和弹性体聚合物两者或之一的结构或具有能够与热塑性树脂或弹性体聚合物反应的环氧基、羰基、卤素基团、胺基、马来酸化基团、唑啉基团、羟基等的共聚物的结构的那些。辅弹性体可以基于待混合的热塑性树脂聚合物和弹性体聚合物的类型选择。有用的辅弹性体选自马来酸酐接枝弹性体例如马来酸酐接枝ABS(丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯)、EPDM(乙烯‑丙烯‑二烯弹性体)、SEBS(苯乙烯‑乙烯/丁二烯‑苯乙烯)和类似物和马来酸化乙烯共聚物弹性体例如马来酸化乙烯‑丙烯(EPM)、乙烯‑丁烯、乙烯‑己烯、乙烯‑辛烯、乙烯‑癸烯、乙烯‑丙烯‑二烯(EPDM)、乙烯‑乙酸乙烯酯、乙烯‑丙烯酸甲酯、乙烯‑丙烯酸乙酯、乙烯‑丙烯酸和类似物和它们的混合物。还潜在有用的弹性体包括EPDM/苯乙烯、EPDM/丙烯腈接枝共聚物和它们的马来酸改性形式;苯乙烯/马来酸共聚物;反应性苯氧基热塑性树脂;和它们的混合物。

当存在时,辅弹性体(官能化或没有官能化)的量通常少于20wt%; 优选少于10wt%;一般0.5wt%‑20wt%;例如5wt%‑15wt%;例 如7.5wt%‑12.5wt%。

本文描述的组合物可以具有一种或多种填料组分,例如碳酸钙、粘 土、云母、二氧化硅和硅酸盐、滑石、二氧化钛、淀粉及其它有机填料 例如木粉,和炭黑。适合的填料材料包括炭黑例如槽法炭黑、炉黑、热 裂法炭黑、乙炔黑、灯黑、改性炭黑例如二氧化硅处理或二氧化硅涂布 的炭黑等。增强等级炭黑是优选的。填料还可以包括其它增强或非增强 材料例如二氧化硅、粘土、碳酸钙、滑石、二氧化钛等。填料可以按存 在于组合物中的弹性体的0‑30wt%的含量存在。

剥离、插层或分散的粘土也可以存在于组合物中。这些粘土(也称 为″纳米粘土″)是熟知的。适合于本申请公开内容目的的可溶胀层状粘 土包括天然或合成的页状硅酸盐,尤其是绿土粘土(smecticclay)例如 蒙脱土、绿脱石、贝得石、富铬绿脱石(volkonskoite)、合成锂皂石 (laponite)、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、麦羟硅钠石(magadite)、水 羟硅钠石(kenyaite)、富镁蒙脱石等,以及蛭石、埃洛石、铝酸盐氧化 物、水滑石等。这些层状粘土一般包括含许多具有通常,在一个实施方 案中,4‑20埃,在另一个实施方案中,8‑12埃的厚度的硅酸盐小薄片 的颗粒,所述硅酸盐小薄片粘结在一起并含有存在于层间表面处的可交 换阳离子例如Na+、Ca+2、K+或Mg+2

也可以如下将层状粘土插层和剥离:用能够与存在于层状硅酸盐的层间表面处的阳离子进行离子交换反应的有机分子(溶胀剂)处理。适合的溶胀剂包括阳离子表面活性剂,如脂族、芳族或芳基脂族胺、膦和硫化物的铵(烷基胺或烷基铵(伯、仲、叔和季))、磷或锍衍生物

当存在时,结合到本文描述的组合物中的剥离、插层或分散粘土的 量是足以在所述组合物的机械性能或阻隔性能,例如拉伸强度或空气/ 氧气渗透性方面表现改进的量。所述量通常可以为,在一个实施方案中, 0.5‑15wt%,或在另一个实施方案中,1‑10wt%,在又一个实施方案 中,1‑5wt%,基于所述组合物的聚合物含量。

本文所使用的术语″加工油″是指石油衍生的加工油和合成增塑剂。 加工油或增塑剂油可以存在于空气阻隔性组合物中。此类油主要用来改 进在所述层的制备(例如,混合、压延等)期间所述组合物的加工。适合 的增塑剂油(尤其是对于弹性体组分(一种或多种))包括脂族酸酯或烃 增塑剂油例如链烷或环烷石油。用于标准的含非DVA、非工程树脂的内 衬组合物的优选的增塑剂油是链烷石油;用于此类内衬的适合的烃增塑 剂油包括具有以下一般特性的油。

一般而言,加工油可以选自石蜡油、芳烃油、环烷油和聚丁烯油。 聚丁烯加工油是具有3‑8个碳原子,更优选4‑6个碳原子的烯烃衍生 的单元的低分子量(低于15,000Mn)均聚物或共聚物。在另一个实施方案 中,聚丁烯油是C4残液的均聚物或共聚物。橡胶加工油也具有ASTM名 称,这取决于它们是否落入链烷、环烷或芳族烃质加工油的类别。使用 的加工油的类型将是通常与某类弹性体组分结合使用的并且熟练的弹 性体化学工作者将识别哪类油应该与特定的弹性体用于特定的应用。对 于热塑性弹性体组合物,所述油可以按占总组合物的0或0.5或1wt% 至20或40wt%的含量存在;优选地,不包括油以使组合物的不可渗透 性最大化。

在混合和/或加工期间使弹性体组分和工程树脂之间的粘度差别最 小化提高了均匀混合和精细共混物形态,换言之,硫化弹性体的小的、 分散的颗粒,这显著地提高了良好的共混物机械性能以及所需渗透性 能。然而,由于一些弹性体典型的流动活化和剪切变稀特性。鉴于在高 剪切速率和温度下FIMS的较低粘度,如果将选择尼龙组分的粘度以便 与弹性体的粘度相似,则必须使用具有较低粘度的低分子量等级尼龙或 与增塑剂结合的尼龙,或这两种途径的组合,以便进一步降低粘度。

在某些实施方案中,将增塑剂与基于异丁烯的弹性体和热塑性塑料 共混物结合。适合的增塑剂包括以各种商标,包括SunmideTM(Sanwa Chemical Industry Co.,Ltd.)和Uni‑RezTM(Arizona Chemical)销售的 那些。此类材料通常具有小于20,000道尔顿;例如1,000‑18,000道尔 顿;优选3,000‑17,000道尔顿的分子量并具有大于250℃的闪点,小于 ‑20℃的脆性温度和小于大约180℃的软化温度。

另外,有用的低分子量酰胺显示小于15帕斯卡‑秒(Pa‑s);或者 0.05‑12Pa‑s;优选0.2‑10Pa‑s的200℃粘度。适合的产品是可商购 的,涵盖上面粘度的全部范围,包括:显示0.25Pa‑s至0.60Pa‑s的 在190℃下测得的粘度;和0.4Pa‑s至15Pa‑s在200℃下测得的粘度 的Sunmide产品;以及Uni‑Rez等级2611‑2722,特别包括具有1.1的 粘度的等级2614,具有4.3的粘度的等级2633和具有7.5的粘度的等 级2653,都在200℃下测量。

示例性的增塑剂可以选自邻苯二甲酸酯增塑剂、己二酸酯增塑剂、 磷酸酯增塑剂、乙醇酸酯(glycolate)增塑剂、磺酰胺增塑剂、偏苯三 羧酸酯增塑剂和聚合物增塑剂,尤其是低分子量尼龙。优选的增塑剂选 自邻苯二甲酸酯增塑剂、己二酸酯增塑剂和磺酰胺增塑剂。适合的增塑 剂的实例包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二 乙酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二(2‑乙 基己基)酯、邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸双十一烷基酯、混合邻苯 二甲酸二烷基酯、邻苯二甲酸丁基·苄基酯、邻苯二甲酸苄基酯、己二 酸二(2‑乙基己基)酯、混合己二酸二烷基酯、磷酸三丁氧基乙酯、磷酸 三丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸甲苯·二苯酯、磷酸2‑乙基 己基·二苯基酯、磷酸异癸基·二苯基酯、丁基·邻苯二甲酰基·丁基 乙醇酸酯、甲基·邻苯二甲酰基·乙基乙醇酸酯和混合偏苯三羧酸烷基 酯。磺酰胺增塑剂,例如烷基或芳基磺酰胺,包含用于聚酰胺的优选类 别的增塑剂,包括例如,N‑丁基苄基磺酰胺、N‑环己基‑对甲苯磺酰胺、 邻,对‑甲苯磺酰胺、N‑乙基‑邻,对‑甲苯磺酰胺和N‑乙基‑邻‑甲苯磺酰 胺。在另一个实施方案中,加工油例如环烷、芳族或链烷增量油可以按 1‑5phr存在。在又一个实施方案中,环烷、脂族、链烷和其它芳族油 在组合物中基本上不存在。所谓的″基本上不存在″是指环烷、脂族、链 烷、矿物和其它芳族油可以存在,如果有的话,在组合物中不大于2phr。 在任何情况下,增塑剂可以按0.5或1或2或3或4或5至10或15或 20wt%与所述弹性体一起存在于所述连续弹性体段中,按它共混于其 中的组合物的重量计,或按所述连续弹性体段的重量计。

就本文涉及的弹性体而言,术语″固化(cured)″,″硫化 (vulcanized)″,或″交联″是指包含形成例如在扩链期间的键合或包含 所述聚合物或所述弹性体的聚合物链之间的交联的化学反应达到这样 的程度:即经历所述过程的弹性体能由所述固化反应而提供当使用轮胎 时必要的功能性。一般而言,用于制备本文描述的连续弹性体段的弹性 体组合物在被加热除去增塑剂之前和在被组装到轮胎中之前至少部分 (如果没有完全的话)交联。通过加入固化剂和/或加速剂完成交联或硫 化;上述试剂的整个混合物通常称为固化″体系″。固化剂包括如上所述 促进或影响弹性体固化的那些组分,并且通常包括金属、金属氧化物、 促进剂、硫、过氧化物及其它本领域中的常用试剂。交联剂或固化剂包 括例如硫、氧化锌和脂肪酸及其混合物中的至少一种。也可使用包含过 氧化物的固化体系。一般而言,聚合物组合物可以如下交联:加入例如 硫、金属氧化物(即,氧化锌)、有机金属化合物、自由基引发剂等的固 化剂并加热所述组合物或混合物。

一般而言,术语″动态硫化″用来表示一种硫化方法,其中在高剪切 和升高的温度条件下在用于弹性体(一种或多种)的固化剂或固化体系 存在下混合热塑性塑料或工程树脂和至少一种可硫化弹性体。结果,同 时使弹性体交联并作为颗粒,优选呈微凝胶形式,分散在形成连续基体 的树脂内。所得组合物在本领域中已知为″动态硫化合金″或DVA。通常, 动态硫化如下进行:使用设备例如辊磨机、BanburyTM混合机、连续混合 机、捏合机或混合挤出机(例如,双螺杆挤出机)在等于或大于所述弹性 体的固化温度,且等于或大于所述树脂的熔融温度的温度下混合各成 分。

利用或不利用至少一种促进剂的固化剂(一种或多种)通常在本领 域中称作用于弹性体(一种或多种)的固化″体系″。因为为了有益的效 果,尤其是当使用高二烯弹性体和较低反应性的弹性体的混合物时,通 常使用多于一种固化剂,所以使用固化体系。另外,固化体系的性能可 以适应于混合过程以致可以实现所需连续弹性体段的条件。例如,为了 测定存在于组合物中的特定弹性体(一种或多种)的固化响应,可以通过 本领域技术人员已知的装置,例如,在两辊研磨机、Banbury混合机或 混合挤出机上将弹性体(一种或多种)和固化体系结合。所述混合物的样 品(通常称为″促进的″配混物)可以使用在压机中经历热和压力的模具 在静态条件下固化,例如呈薄片形式。然后试验固化逐渐更长时间和/ 或在更高温度下固化的所述促进的薄片材的样品的应力应变性能和/或 交联密度以测定固化程度(详细描述在美国材料试验协会,标准ASTM D412中)。

或者,可以使用摆动盘固化流变仪试验(详细描述在美国材料试验 协会,标准ASTM D2084中)试验所述促进的配混物的固化程度。此后, 可以调节动态硫化方法的总体时间和温度以致存在于组合物中的可硫 化弹性体充分固化以获得热塑性组合物的所需性能,所述热塑性组合物 是轮胎的一部分,例如,空气或流体保持阻隔层例如内衬。

应当理解,可硫化弹性体,例如卤化异丁烯弹性体例如FIMS或 BIMS(或此类弹性体的混合物)将固化到最高固化度的至少50%(″部分″ 固化),这能够基于固化体系、时间和温度实现,并通常,此类弹性体 的固化程度将超过最大固化的50%。因为第二弹性体也可以包含可硫化 弹性体,所以当使此种第二弹性体硫化时(例如根据本文所述的动态硫 化技术),它也通常将固化到最高固化度的至少50%,这能够基于它的 固化剂或固化体系和加工它的时间和温度实现。这两种弹性体也可以差 别硫化。在任何情况下,如果固化度少于90或80或70或60或50%, 则弹性体仅是部分固化的。或者,如本文论述的那样,此种第二弹性体 也可以在有或者没有使用固化剂的情况下与聚酰胺树脂接枝、连接和/ 或缔合,以致它的固化程度不是限制,只要它以足够小的粒度充分分散 以致提供为所述组合物将付诸的应用所需的性能。

可以如下按适合的浓度将固化体系分散到弹性体组分中,所述弹性 体组分任选地含有一种或多种填料、增量剂和/或增塑剂:例如在将含 弹性体的组合物添加到热塑性塑料中之前使用弹性体工业中常用于此 种目的的任何混合设备例如两辊弹性体研磨机、Banbury混和机、混合 挤出机等在一个工艺步骤中将所述弹性体和固化体系组分混合。此种混 合通常称为使弹性体组合物″加速″。在一个实施方案中,至少一种固化 剂通常以0.1‑15phr;或者以0.5‑10phr存在。可以将固化剂和促进 剂结合,如本领域中熟知的那样。

优选的聚合物组分包含含卤化异丁烯的共聚物作为可硫化组分(一 种或多种),例如,卤化丁基例如氯化丁基或溴化丁基,和溴化聚(异丁 烯‑共聚‑对甲基苯乙烯)(BIMS共聚物),和热塑性聚合物例如尼龙或各 种尼龙聚合物的共混物。尤其优选本文描述的动态硫化组合物包含呈部 分或完全固化的小颗粒分散在连续工程树脂基体中的形式的卤化弹性 体组分。

通过在单螺杆挤出机末端使用T‑成片模头、直线或十字头结构制管 模头、吹胀模塑圆柱模头等或通过压延将所获得的热塑性弹性体组合物 模塑或吹塑成片材、膜或管子(连续弹性体段),可以使用这种组合物作 为空气防渗层,例如,充气轮胎的内衬和作为软管的组件或层等。本文 描述的热塑性弹性体组合物可以通过使用通常用于树脂的单螺杆挤出 机一度卷取成丝条,造粒,然后模塑。

所获得的片材或管状模制品可以有效地用于充气轮胎的内衬层或 低透气软管的管道或管罩。另外,所述组合物的低渗透特性适合于与除 气体以外的流体,例如,液体例如水、液压流体、制动流体、传热流体 等一起使用,只要与所述流体直接接触的层具有适合的耐正被处理的流 体性。

实施例

使用以下材料和程序进行第一组实验,其数据概括在表1和图3中。 在这一实施例中使用的弹性体材料的连续弹性体段是63phr尼龙 6/66(UBE 5033B)和100phr溴化聚(异丁烯‑共聚‑对甲基苯乙烯)(在所 述共聚物中,0.75mol%Br,5wt%对甲基苯乙烯)与27phr丁基‑苄 基磺酰胺(″BBSA″)与10phr马来酸化乙烯‑丙烯酸乙酯、2.5phr SG2000 滑石和少于1phr的IrganoxTM 1098、TinuvinTM622LD、碘化亚铜、氧 化锌、硬脂酸锌和硬脂酸中的每一种的DVA的连续基本上平的片材。

使用60英尺烘箱并保持在180℃,所述连续片材的宽度是20英寸 (510mm),平均厚度是217μm。更具体地说,使用以下程序加热DVA 的连续片材:

1.将烘箱设定点设置到180℃。所述烘箱是顶和底60英尺长的热空 气浮动烘箱。所以,存在六个设定点。

2.使用导线紧扣线路穿过惰轮、烘箱然后到重绕台。

3.将DVA卷材放在展开台上。

4.用丙酮擦拭所述DVA片材表面的端部,将导线接合并固定到DVA 片材上。

5.按表1中指示的速度试验所述DVA片材。

6.以少于1磅/英寸张力重绕所述DVA片材。

7.在重绕台将离开卷材顶部的样品切片。

8.结果记录在表1中。

表1

  样品  速度(fpm)  停留时间(min)   残留BBSA(wt%)

  1  ‑   0   13

  3  24   2.5   4

  4  20   3   4

  5  12   5   1

  6  6   10   0

  2  4   15   0

  7  4   15   0

用共焦拉曼(Confocal Raman)显微术测定残留BBSA的测量值。用 785nm激光和40x,0.6NA Plan Fluor空气物镜获得所有光谱。将膜 样品置于物镜下方并当激光的干涉图案产生最小点尺寸时,表面焦点对 准。虚焦点在所述表面下方大致10μm处以便光谱采集。获得一百个 光谱,每个横向间隔一微米。对于每个记录光谱,获得两个5秒采集并 平均以致能从数据除去宇宙线。在收集后,从每个光谱中减去二阶多项 式以除去偏移和使基线变平。具有使数据模糊的荧光水平的光谱不包括 在平均值中。这假定为有效的步骤,因为上述的四种组分都不显示显著 的荧光。在相似条件下还获得溴化聚(异丁烯‑共聚‑对甲基苯乙烯)、尼 龙6/66、AR201(马来酸化乙烯‑丙烯酸乙酯)和BBSA的纯组分光谱;用 更短的采集仅获得单一光谱并且进入材料的深度不重要。使用在WitecTM Project软件内的线性最小二乘程序将纯组分光谱拟合到100个膜光谱 中的每一个上(每个膜光谱独立地拟合)。用于所述最小二乘分析的光谱 的部分在680‑1800cm‑1之间。将得自所述软件中的最小二乘分析的输 出如下转化成浓度百分率:将得自所述软件的4个输出值相加并用各个 值除以总和。结果是一组四个数据输出,每个是特定组分在100个数据 点中的每一个处的浓度百分率。将这100个数据点平均并报道结果。

使用具有与上述相同组成的连续弹性体段进行第二组实验,并如图 1中描绘那样试验经过烘箱。三个样品(样品A、B和C)顺次在以下条件 下试验,并概括在表2中,″对照样品″是在热处理之前的膜:

条件1:

·使用3.5in圆形模头从膜冲切样品,在160℃下进行。

·非常小的缩幅样品1(5mm)。

·大约3‑4%BBSA残留在膜中。

·膜确实具有一些自粘。

条件2:

·提高温度到180℃

·张力稍微减小

·BBSA仅大约7%

·膜B看起来更暗,并且比A更强

条件3:

·与条件2相同在4fpm。

表2:第二组实验

表2(续):第二组实验

测量样品A、B和C相对于对照样品的各种性能并概括在表3和4中。

表3.第二组实验中所述段的性能

表4.第二组实验中膜在762mmHg和60℃下的渗透性数据

1.每个样品在热处理之前(A′、B′等)和之后测量

当可能时,使用标准ASTM试验测定DVA物理性能(参见表1)。在室 温下使用InstronTM 4204测量应力/应变性能(拉伸强度、断裂伸长率、 模量值、断裂能)。在环境温度下对宽度0.16英寸(0.41cm)、长度0.75 英寸(1.91cm)的试样(狗骨头形状)进行拉伸测量,使用长度(两个翼片 间)。改变试样的厚度并通过Mahr Federal Inc.厚度计手工测量。试样 以20英寸/min.(51cm/mi n.)的十字头速度拉动,并记录应力/应变数据。 报告至少三个试样的平均应力/应变值。在室温下通过使用Zwick硬度 计在15秒缩进后测量肖尔A硬度。用DyniscoTM毛细管流变仪在30/1 L/D(长度/直径)下在220℃和1200l/s下测量LCR粘度。通过差示扫描 量热法以10度/分钟测量熔点。

渗透性试验根据以下说明进行。在缓慢冷却下将所有实施例压塑以 提供无缺陷的垫。将压缩和固化压机用于弹性体样品。压塑垫的典型厚 度大约为0.38mm,使用Arbor压机,然后从模塑垫上轧孔出直径为2 英寸的圆盘用于渗透性试验。在测量之前,在60℃的真空烘箱中将这些 圆盘调理过夜。使用Mocon OX‑TRAN 2/61渗透性测试器在40℃下根据 R.A.Pasternak等人在JOURNAL OF POLYMER SCIENCE第8卷:PART A‑2 467(1970)中描述的原理进行氧气渗透性测量。将所制备的圆盘安装在 模板上并用真空脂密封。在所述圆盘的一面上维持10mL/mi n的稳定的 氧气流,而在所述圆盘的另一面上维持10mL/min的稳定的氮气流。使 用在氮气一侧上的氧气传感器,可以监测在氮气一侧上随时间的氧气浓 度增加。记录氧气渗透过所述圆盘所需要的时间,或在氮气一侧上氧气 浓度达到恒定值所需要的时间,并用来确定氧气渗透性。

虽然已经描述了弹性体段和它们的处理方法,以及形成充气内衬和 轮胎的方法,但是本文以编号实施方案描述的是:

1.用于充气内衬的连续弹性体段的制备方法,包括:

提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段;

在所述增塑剂的闪点以上不高于15或10或5或0℃的温度下加热 所述连续弹性体段持续停留时间;和

将所述段冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂 含量低的经热处理的连续弹性体段。

2.充气轮胎的制备方法,包括实施方案1的方法,还包括:

切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续段 的层压体以形成充气内衬单元,和将所述充气内衬单元联接到其自身上 以形成充气内衬,其中除去表面增塑剂的步骤基本上不存在。

3.实施方案1或2的方法,其中所述经热处理的连续弹性体段中的 增塑剂含量比所述连续弹性体段中的增塑剂含量低至少10或20或30 或40或50或60或70或80或90%。

4.充气轮胎的制备方法,包括实施方案1的方法,并且还包括:

切割所述经热处理的连续弹性体段或包含所述经热处理的连续段 的层压体,所述段呈套管形式,以形成充气内衬套管,和将所述充气内 衬套管结合到轮胎中。

5.用于充气内衬的连续弹性体段的制备方法,包括:

提供包含增塑剂和弹性体的连续弹性体段;

切割所述连续弹性体段以形成充气内衬单元;

在所述增塑剂的闪点以上不高于15或10或5或0℃的温度下加热 所述充气内衬单元持续停留时间;和

将所述充气内衬单元冷却以形成增塑剂含量比所述连续弹性体段 中的增塑剂含量低的经热处理的充气内衬。

6.充气轮胎的制备方法,包括实施方案5的方法,还包括:

将所述经热处理的充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬, 其中除去表面增塑剂的步骤基本上不存在。

7.充气轮胎的制备方法,包括实施方案5的方法,并且还包括:

提供所述经热处理的充气内衬或包含所述经热处理的充气内衬的 层压体,所述内衬呈套管形式,和将所述充气内衬套管结合到轮胎中。

8.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述经热处理的连续弹 性体段的空气渗透率比所述连续弹性体段的空气渗透率低至少10%或 30%或50%或100%或200%。

9.前述编号实施方案中任一项的方法,其中形成包含所述经热处理 的连续弹性体段和至少一个粘合剂材料层的层压体。

10.实施方案9的方法,其中所述粘合剂材料包含极性官能化聚合 物,并且在特定的实施方案中选自苯乙烯类共聚物、环氧化的苯乙烯类 共聚物、基于异丁烯的共聚物、环氧化的基于异丁烯的共聚物、马来酸 化苯乙烯类共聚物、马来酸化基于异丁烯的共聚物和它们的组合。

11.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述经热处理的弹性 体段和/或充气内衬单元或内衬的渗透系数小于60或50或40cc·mm/m2 ·天,或其中所述渗透系数小于1.000或0.500或0.100或0.080cc· mm/m2·天·mmHg。

12.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述连续弹性体段在 所述加热步骤期间暴露于氧气中。

13.前述编号实施方案中任一项的方法,其中在加热期间产生产物, 将所述产物从所述连续弹性体段排出以便进一步处理或处置。

14.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述连续弹性体段包 含基于异丁烯的弹性体。

15.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述连续弹性体段包 含(或基本上由以下组成)工程树脂和官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙 烯)的动态硫化合金。

16.前述编号实施方案中任一项的方法,在被加热的同时在所述连 续弹性体段上吹送连续或基本上连续的气流。

17.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述连续弹性体段呈 卷材,所述卷材在所述连续弹性体段的展开段的至少一部分被加热时展 开。

18.实施方案17的方法,其中当将所述连续弹性体段加热时在其上 维持小于5.0或4.0或3.0或2.0或1.0或0.5(g/cm·μm)的张力。

19.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述增塑剂选自烷基 或芳基磺酰胺、烷基或芳基邻苯二甲酸酯、烷基或芳基磷酸酯、己二酸 酯、乙醇酸酯、矿物油、聚烯烃油、石蜡油和它们的组合。

20.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述增塑剂是烷基或 芳基磺酰胺。

21.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述增塑剂按1或2 或3或4或6wt%至10或15或20或25或30wt%存在于所述连续弹 性体段中,按所述连续弹性体段的重量计。

22.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述经热处理的连续 弹性体段包含少于10或8或6或4或2或1或0.5wt%增塑剂,按所 述经热处理的连续弹性体段的重量计。

23.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述连续弹性体段不 与溶剂接触。

24.前述编号实施方案中任一项的方法,其中所述停留时间是在30 秒或1或2或5分钟至8或10或15或20或30或60分钟内的时间。

25.通过前述编号实施方案中任一项的方法制备的充气内衬。

26.通过前述编号实施方案中任一项的方法制备的充气轮胎。

27.用于充气内衬的连续弹性体片材的制备方法,包括:

提供平均厚度在10或20或40或50μm至200或250或300或400 或500μm的范围内的并包含(或基本上由以下组成)工程树脂和官能化 聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)的动态硫化合金和至少10wt%的烷基或 芳基磺酰胺增塑剂的连续基本上平的片材,按所述连续基本上平的片材 的重量计;

在包含氧气的流动气氛存在下在60℃至190或185或180或170 或160或180或200或220或250℃的温度下加热所述连续基本上平的 片材的至少一个表面持续至少30秒,所述连续弹性体段同时在小于5.0 或4.0或3.0或2.0或1.0或0.5g/cm·μm的张力下;

排出在加热期间产生的反应产物;和

将所述连续片材冷却以形成经加热的连续基本上平的片材,其具有 的增塑剂含量比所述连续基本上平的片材中的增塑剂含量小。

28.实施方案27的方法,其中通过热空气对流加热所述片材。

29.实施方案27和28的方法,其中所述连续基本上平的片材呈卷 材形式,使所述卷材展开穿过烘箱以致所述片材的至少一个表面的至少 一部分被加热持续停留时间,然后将所述第一连续基本上平的片材的经 加热部分输送出所述烘箱以冷却并卷起。

30.充气轮胎的制备方法,包括实施方案27‑29的方法,并且还包 括:

切割所述经加热的连续基本上平的片材以形成充气内衬单元,和将 所述充气内衬单元联接到其自身上以形成充气内衬,其中除去表面增塑 剂的步骤基本上不存在。

31.包含充气内衬的充气轮胎,所述充气内衬基本上由工程树脂和 官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯)的动态硫化合金和少于10或8或6 或4或2或1或0.5wt%的烷基或芳基磺酰胺增塑剂组成,按所述内衬 的重量计。

32.实施方案31的充气轮胎,其中所述内衬具有10或20或40或 50μm至200或250或300或400或500μm的平均厚度。

33.实施方案31的充气轮胎,其中所述工程树脂是尼龙。

34.实施方案31的充气轮胎,其中所述官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷 基苯乙烯)是溴化的聚(异丁烯‑共聚‑对甲基苯乙烯)。

本文还描述了充气内衬用于制备轮胎的用途,所述充气内衬包含, 或基本上由以下组成:工程树脂和官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷基苯乙烯) 的动态硫化合金和少于10或8或6或4或2或1或0.5wt%的烷基或 芳基磺酰胺增塑剂,按所述内衬的重量计。所述内衬的组分可以被进一 步描述,包括其制备方法,如本文公开的那样。

本文还描述了连续弹性体段用于制备轮胎的用途,所述连续弹性体 段包含,或基本上由以下组成:工程树脂和官能化聚(异丁烯‑共聚‑烷 基苯乙烯)的动态硫化合金和至少10wt%的烷基或芳基磺酰胺增塑剂, 按所述段的重量计。所述段的组分可以被进一步描述,包括其后续的热 处理和切割,如本文公开的那样。

本文发布于:2024-09-25 07:14:22,感谢您对本站的认可!

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