[发明专利]耐热烃类弹性体组合物

说明书

技术领域

本发明涉及具备增强的热老化性能的可固化烃类弹性体组合物，以及通过所述方法产生的热固性制品。

背景技术

乙烯共聚物弹性体通过乙烯与α-烯烃(诸如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或类似物)进行聚合。所述共聚单体破坏了乙烯在室温下的结晶度，否则其可产生刚性并且非弹性的聚合物。通常乙烯共聚物弹性体包含低于约75重量％的乙烯，从而在热固性应用中获得低模量和良好的弹性回复率。

对于需要对超过约70℃的温度的抗性的弹性体应用，必须交联所述乙烯共聚物弹性体。可通过将所述弹性体与过氧化物进行复合或将制品暴露于诸如电子束这样的高能辐射来实现自由基交联。可通过将不饱和固化位点单体与乙烯和α-烯烃进行共聚来获得针对自由基固化的改善的反应性。所述不饱和固化位点单体还允许了通过硫、酚醛树脂或硅氢化反应对乙烯共聚物弹性体的固化。

乙烯共聚物弹性体包含乙烯和α-烯烃，其具有或不具有非共轭二烯固化位点单体。包含乙烯、丙烯和非共轭二烯单体(诸如亚乙基降冰片烯)的乙烯共聚物弹性体是广泛可获得的并且称为EPDM橡胶。在未交联的状态下，这些聚合物统称为乙烯共聚物弹性体树胶或乙烯共聚物弹性体生胶。可商购获得的可交联乙烯共聚物弹性体树胶包括和(来自The Dow Chemical Company，Midland Michigan，USA)以及和(来自Exxon-Mobil Corp，Irving，TX，USA)。所得的交联制品具有良好的耐热和耐水性，以及理想的电气性能，使其适用于线缆护套以及广泛的汽车应用，包括软管、点火电缆护套和靴座、减振器、挡风雨条和密封件。

在用于某些线缆护套应用的橡胶零件以及用于汽车机罩下的众多零件(例如，软管、垫圈和密封件)中，耐热老化性是尤为可贵的性能。因为这类零件可暴露于超过150℃的温度下一段时间(包括经常性地长达数小时)，所以可通过氧化性脆化而发生物理性能的劣化。在乙烯共聚物弹性体中，经常导致所述交联制品强度和延展性的降低。此类效应公开于，例如，出版演示文稿“A New Grade of EPDM with Improved Processing Characteristics for Automotive Hose”，其由M.Welker等人于2011年10月在ACS Rubber Division技术会议上提交报告。增强交联的乙烯共聚物弹性体化合物的耐热老化性的方法涉及提高所述化合物中的乙烯含量以及降低化合物中的炭黑含量以维持恒定的硬度，但是高乙烯含量提高了聚合物的结晶度并且劣化了弹性性能。更有效的抗氧化剂亦在探寻之中。然而，对于改善来自乙烯共聚物弹性体化合物的交联制品的高温耐性仍有需求。

乙烯共聚物弹性体化合物通常包含强化填料和增塑剂。强化填料提高经固化的化合物的硬度和强度，而增塑剂降低了所述化合物的粘度以及该固化制品的硬度和强度。在可固化乙烯弹性体化合物中调整填料和增塑剂含量使得经固化的制品满足多种应用需要，但是通过这些工艺仅能轻度调节热空气老化。

现已发现，通过使用相对所述组合物中其它组分而言小量的分散于乙烯共聚物弹性体树胶中的聚酰胺来产生具有优异的热空气耐热老化性的固化乙烯弹性体组合物是可能的。该聚酰胺含量低至足以使该聚酰胺化合物硬度、强度、弹性和其它性能诸如可加工性作为包含入该聚酰胺的后果而基本不变。

美国专利3,965,055公开了通过橡胶与2％至10％的成晶体纤维热塑性塑料的共混物来制备的硫化橡胶，其中所述热塑性塑料散布于微粒的橡胶组分中，所述微粒横截面不超过0.5微米，长度直径比高于2。所述纤维热塑性塑料提高了所述化合物的生坯强度，由此而降低了在低压制固化期间海绵化的趋势。所述橡胶可以是EPDM，并且所述热塑性塑料可以是聚酰胺。

美国专利4,966,940公开了包含乙烯α-烯烃共聚物橡胶的硫化橡胶组合物、包含不饱和羧酸或其衍生物的乙烯α-烯烃共聚物橡胶，以及5至100phr的聚酰胺树脂。