[发明专利]具有改进的耐热性、压缩变形性、以及可加工性的新颖的弹性体组合物

说明书

发明领域

一种弹性体组合物，该弹性体组合物包含一种橡胶聚合物、一种酸受体、以及一种硅烷改性的无机添加剂。与已知的含有氢化的丁腈橡胶的组合物相比，根据本发明的组合物具有优秀的耐热性、耐压缩变形、以及改进的可加工性(较低的化合物门尼粘度)。

发明背景

在汽车和多种工业应用中对于具有改进的热和流体耐受性的弹性体组合物存在着日益增长的需求。在汽车应用中，发动机舱以及罩壳下的零件新的复杂的外观设计以及工程学要求使用可以耐受较高使用温度以及长期老化的弹性体。类似地，多种工业应用遵循相似的趋势，其中希望弹性体在恶劣的条件下具有高性能和功能。

弹性体的耐热性被定义为在该温度下一个给定的弹性体能够工作持续一个延长的时间期间、同时仍然保持其特性的最高温度。暴露于热和/或空气的弹性体的物理和化学特性可以改变并且该改变可以包括：(a)额外的交联导致弹性体的更高的交联密度和脆性，(b)链断裂导致链长度和平均分子量减少，导致该物质的软化；以及(c)通过形成极性的或其他的基团化学改变该聚合物链。

在升高的温度下，分子吸收了导致共价键分裂和物质降解的热能。聚合物链中的不饱和将使该物质对热更敏感，因为需要用于断裂C＝C的第二键以形成活性基的能量是相对低的。这种行为是通过丁基橡胶、丁腈橡胶以及苯乙烯-丁二烯橡胶的低热降解温度来清楚地表明的。

当在设定的温度和压力下使用一种金属催化剂将腈(NBR)氢化为HNBR时，形成了一种新的聚合物，该聚合物具有优异的热和油耐受性并且它的特性可以通过改变丙烯腈水平、残留的双键、以及分子量来进行控制。氢化的腈弹性体具有优异的化学、油、以及溶剂耐受性以及良好的老化和热耐受性。在汽车燃油管线部件中，当暴露于高罩下温度下时就降解而言，HNBR是对NBR的限制的一种改进。它还具有与裂解和降低物理特性相关的减少的问题。逐渐增加氢化水平给出更高的热和臭氧耐受性。HNBR被广泛用于汽车市场中。实例是皮带、软管、静态和动态的密封件。其他应用领域包括用于油田勘探和加工的密封件、以及用于钢材和造纸厂的滚筒。

除了基本的聚合物链结构外，该固化系统还在热稳定性方面起作用。与硫固化的弹性体相比，用过氧化物固化的弹性体(这些过氧化物形成了C-C交联)具有更高的耐热性。这是因为C-C的键能比C-S和多硫化物的键高得多。而且，硫固化的弹性体的耐热性被该硫交联的长度所影响。因为这些弱得多的多硫化物键，具有长的硫交联的固化橡胶在热和氧下对于退化更易受攻击。然而，过氧化物交联要求特别注意配料成分的选择。例如增塑剂、油、和酸性材料的材料可以通过与该聚合物竞争由过氧化物产生的自由基从而降低交联效率。

有很多使用对过氧化物固化具有最小的干扰的抗氧化剂、高pH填充剂以及添加剂、以及酸受体来提高HNBR化合物的耐热性的方法。其他方法包括使用由如美国专利号6,947,526；美国专利号6,451,902；美国专利号7,005,467；美国专利公开号2004/092634；美国专利公开号2005/0143522中所披露的仲胺的金属盐组成的有协同作用的稳定剂系统。

本发明提供了一种新的弹性体组合物，包含一种酸受体、以及一种硅烷改性的无机添加剂。根据本发明的组合物具有在150℃以及更高的温度下优秀的耐热性、耐压缩变形性、以及如由较低的化合物门尼粘度所证实的改进的可加工性，显示在长期老化后优异的热和压缩变形耐受性。本发明的组合物还具有改进的可加工性。

发明概述

一个酸受体、与一种硅烷改性的无机添加剂、与可任选的一种稳定剂系统的组合，导致一种协同作用，该协同作用导致本发明的化合物具有优秀的耐热性、较低的压缩变形、以及较低的化合物门尼粘度。本发明的化合物优于仅含有该稳定剂系统的化合物。它也优于含有该稳定剂和一种本领域已知的用于改善老化的碱性无机添加剂的混合物。

本发明的详细说明

本发明提供了包含一种橡胶聚合物、一种硅烷改性的无机添加剂以及一种酸受体的弹性体组合物。本发明还可以包括一种稳定系统的用途。根据本发明，该橡胶聚合物是优选地选自下组，该组的组成为：腈橡胶和羧基化的橡胶。