用于合成异戊二烯聚合物胶乳的促进剂体系,包含合成异戊二烯聚合物胶乳和所述促进剂体系的组合物,和由所述组合物制成的浸渍物品的制作方法

文档序号:12701120阅读:308来源:国知局
本发明涉及用于合成异戊二烯聚合物胶乳的促进剂体系,包含合成异戊二烯聚合物胶乳和所述促进剂体系的组合物,和由所述组合物制成的浸渍物品。发明背景促进剂体系已经例如被CharlesGoodyear在1839年开发用于天然橡胶。促进剂体系对于它们意图硫化的聚合物是相当专一的。众所周知,被开发用于NR的体系对于基于合成异戊二烯聚合物的胶乳不必然有效。在浸渍物品的合成中,基于异戊二烯聚合物(均聚物和(嵌段)共聚物)的合成胶乳被用作天然橡胶的替代物。浸渍物品包括外科手套和避孕套。例如通过将模具浸入聚异戊二烯的含水分散体中和硫化其来制备这些物品。所述硫化使用促进剂体系进行。复杂的促进剂体系是已知的,但是这些促进剂体系由于逻辑理由和由于监管性质的理由而不是理想的。促进剂体系经常包含硫和/或硫给体。就本发明而言,如本领域常见的,硫给体的定义排除硫的单质形式。US8633268公开和要求保护一种促进剂体系,该促进剂体系包含氨基甲酸盐作为仅有的促进剂。实施例(实施例3)采用二丁基二硫代氨基甲酸钠进行。这是一种水溶性的二硫代氨基甲酸盐。就本发明而言,水溶性的二硫代氨基甲酸盐在水中在25℃具有大于45重量%的溶解度。所述体系另外包含相当高的量的硫或硫/硫给体组合。还包括氧化锌。尽管公开了具有大于3000psi的拉伸强度的制品,仍然希望发现具有改善的拉伸强度的体系。US6527990公开了用于各种橡胶的各种体系。提供的实施例使用硫。这对于天然橡胶可能是有效的。然而应该注意到,合成异戊二烯聚合物的行为与天然橡胶不一样。已发现在该文献的表4中公开的体系不适合合成异戊二烯聚合物。US6828387公开了包含数种促进剂的促进剂体系。然而,复杂的体系由于逻辑理由和由于监管原因而是不理想的。而且,所述体系具有短的适用期。希望有具有改进的适用期的体系。适用期的改善是重要的,因为这允许复配的体系在更长时间内使用。这已经被发现。该文献还包括了其中单一促进剂与硫和氧化锌组合使用的实施例。无硫给体存在。该实施例(即样品7)具有不足的拉伸强度。这因此强烈暗示单一促进剂是无效的。在GB2436566中公开了基于二硫代氨基甲酸盐的促进剂体系,该促进剂体系被在低温下使用,从而使得过早硫化最小化。在实施例中,非常低的量的二丁基二硫代氨基甲酸锌与硫和氧化锌组合使用。无硫给体存在。未提供关于拉伸强度的数据。基于US6828387,人们将预期拉伸强度是低的。US3678135公开了用于低不饱和度的橡胶(特别是EPDM)与高度不饱和的橡胶如SBR、NBR等的共混物的硫硫化的促进剂体系。所述体系不是为基于合成异戊二烯聚合物的胶乳开发的。US3830881公开了用于生产EPDM和二烯橡胶共混物的硫化橡胶的类似体系。所述体系含有实质量的氧化锌。因此希望有用于合成聚合物胶乳的、具有相对简单的组成但实现优异的硫化的促进剂体系。发明概述因此,本发明提供了用于合成异戊二烯聚合物胶乳的促进剂体系,其相对于100重量份的合成异戊二烯聚合物计包含:0.5-10phr的秋兰姆作为硫给体;0.05-2.0phr的氨基甲酸盐或氨基甲酸盐的组合作为仅有的促进剂;和任选地至多5.0phr的硫,和任选地至多2.5phr的活化剂,其特征在于,所述氨基甲酸盐是二烃基二硫代氨基甲酸锌或二烃基二硫代氨基甲酸锌的组合。而且,本发明提供了包含合成异戊二烯聚合物胶乳和所述促进剂体系的组合物,该组合物包含硫给体、作为仅有的促进剂的氨基甲酸盐和任选地硫和任选地活化剂,其特征在于,所述氨基甲酸盐是二烃基二硫代氨基甲酸锌或二烃基二硫代氨基甲酸锌的组合。而且,本发明提供了包含合成异戊二烯聚合物的浸渍物品,该浸渍物品可通过将模具浸入权利要求4-6中任一项所述的组合物中来得到,所述组合物包含合成异戊二烯聚合物胶乳和权利要求1-3中任一项所述的促进剂体系,该促进剂体系包含硫给体、作为仅有的促进剂的氨基甲酸盐或氨基甲酸盐的组合和任选地硫和任选地活化剂,其特征在于,所述氨基甲酸盐是二烃基二硫代氨基甲酸锌或二烃基二硫代氨基甲酸锌的组合。发明的详细描述合成异戊二烯聚合物是已知的。它们包括聚异戊二烯(也被称为异戊二烯橡胶),异戊二烯的共聚物或三元共聚物,和异戊二烯和苯乙烯的嵌段共聚物。所述聚合物可以通过阴离子聚合采用齐格勒-纳塔催化剂或采用钕催化剂制备。其合适的胶乳包括聚(异戊二烯)胶乳,聚(苯乙烯/异戊二烯)胶乳,聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)胶乳。它们可容易地获得,并且可以得自美国的KRATONPolymersInc.和荷兰的KRATONPolymersB.V.。异戊二烯聚合物的共混物也可以被使用。合适的聚(异戊二烯)共混物可以包括例如聚(共轭二烯)和包含苯乙烯的共聚物和热塑性材料如聚氨酯等。优选的异戊二烯聚合物胶乳是KRATONIR-401胶乳。二硫代氨基甲酸盐因它们在硫硫化中的促进活性而是公知的。促进剂体系优选包含二烃基二硫代氨基甲酸盐,其中所述烃基独立地可以是烷基或(取代的)芳基。所述芳基优选(独立地)具有6-12个碳原子。所述烷基优选独立地具有1-6个碳原子。还有,可以使用具有两个不同基团如芳基和烷基的二硫代氨基甲酸盐。而且,表述“烃基”包括还包含一个或多个杂原子的基团。其一个实例是哌啶基团。常见的二硫代氨基甲酸盐是二甲基二硫代氨基甲酸盐,二乙基二硫代氨基甲酸盐,二丁基二硫代氨基甲酸盐,二苄基二硫代氨基甲酸盐,亚戊基二硫代氨基甲酸哌啶和乙基苯基二硫代氨基甲酸盐。优选的二硫代氨基甲酸盐是二乙基二硫代氨基甲酸盐和二丁基二硫代氨基甲酸盐。在氨或碱金属作为阳离子的情况下,所述二硫代氨基甲酸盐是水溶性的。如果多价金属离子(例如Zn2+)是阳离子,所述盐几乎不溶于水。二硫代氨基甲酸钠经常被用作促进剂。本发明人发现,如果氨基甲酸盐或氨基甲酸盐的组合是所述体系中仅有的促进剂,使用具有Zn2+作为阳离子的二硫代氨基甲酸盐或二硫代氨基甲酸盐的组合可以进一步改善拉伸强度。二硫代氨基甲酸锌在25℃几乎不溶于水。也可以有利地使用其它不溶性的二硫代氨基甲酸盐。由于它们的可商购获得性,二烃基二硫代氨基甲酸锌(单一或组合)是优选的。仅二硫代氨基甲酸锌盐与硫给体的组合使用还不是已知的。优选地,使用二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZDBC)或二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZDEC)或ZDBC和ZDEC的组合。本发明因此还涉及包含合成异戊二烯聚合物胶乳和促进剂体系的组合物,所述促进剂体系包含硫给体,作为仅有的促进剂的二硫代氨基甲酸盐(或组合),和任选地包含硫和任选地包含活化剂,其特征在于,所述二硫代氨基甲酸盐是二烃基二硫代氨基甲酸锌(单一或组合)。如上面指出的,也可以使用其它不溶性的二硫代氨基甲酸盐。就本发明而言,水不溶性的二硫代氨基甲酸盐在水中在25℃具有(显著)小于45重量%的溶解度。所述促进剂优选在0.05-2.0phr(份/百份橡胶)的范围内。优选地,所述组合物包含聚异戊二烯胶乳作为橡胶。氧化锌非常经常地被用作硫化活化剂。例如在US3830881中,使用5phr的氧化锌。有趣地,已发现本发明的组合物不需要氧化锌。可以使用极小的量,但是这不是要求。这意味着可以制备具有改进的透明性的浸渍物品。本发明的组合物优选不含有氧化锌或含有小于1.5phr氧化锌,更优选不含有氧化锌或含有小于0.5phr氧化锌。硫给体是秋兰姆。实例包括单硫化物如单硫化四甲基秋兰姆,二硫化物如二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化二(1,5-亚戊基)秋兰姆,和多硫化物如六硫化二(1,5-亚戊基)秋兰姆或四硫化二(1,5-亚戊基)秋兰姆。还可以使用组合。更优选地,所述硫给体是六硫化二(1,5-亚戊基)秋兰姆和四硫化二(1,5-亚戊基)秋兰姆的组合。作为硫给体的秋兰姆的量在0.5-10phr的范围内,更优选在1-5phr的范围内。需要强调,硫给体是含硫化合物,该定义因此排除单质硫。单质硫可以存在,但是它被认为是任选的组分。如果使用的话,优选使用至多2.5phr的单质硫,更优选如果使用的话使用至多2.0phr的单质硫。本发明可用在由合成异戊二烯聚合物胶乳组成的弹性制品的制造方法中。本发明提供了生产紧密模拟由天然橡胶胶乳制成的弹性体制品的物理性能的合成聚(异戊二烯)制品的能力。本发明可以被有利地结合到外科手套、避孕套、探针覆盖物、橡皮障、医用手指套、导管等的制造中。实施方案的描述已经结合各种具体的和优选的实施方案和技术描述了本发明。然而,应该明白,在保持在由下面所述权利要求书所限定的本发明的精神或范围内的情况下,可以做出许多改变和修改。本发明的优选的聚(异戊二烯)胶乳组合物可以通过在合适的温度(约室温)和pH(通常在10和11之间)混合所述组分来制备。所得到的胶乳组合物可以在大约环境温度储存。如此生产的聚(异戊二烯)胶乳组合物在其用在浸渍和硫化方法中之前可以储存长达约8天的时间。作为浸渍物品的一个实例,异戊二烯橡胶手套的通过凝固剂浸渍方法的制备被描述如下。这样,为了制备手套,将手套模型在烘箱中预加热和然后浸没在预先制备的凝固剂组合物中一段时间和然后从中取出。然后,将所述涂覆凝固剂的模型放在干燥烘箱中足以干燥所述凝固剂的时间。将所述涂覆凝固剂的模型从所述烘箱中取出和浸入到所述聚(异戊二烯)胶乳组合物中。将所述涂覆过的模型取出和放在烘箱中。将所述手套和模型从所述烘箱中取出和放入水浸槽。将所述手套和模型从所述浸槽取出和在提高的温度下放置干燥足够的时间以干燥所述手套。这是第一硫化阶段的结束。在第二硫化阶段,将所述手套和模型放在被加热至提高的温度的烘箱中。将所述手套和模型取出和冷却至环境温度。最后,将所述手套从所述模型上剥离下来。可以按照特定的需要进一步处理所述手套,例如使用润滑、涂覆、卤化和杀菌技术,所有这些都是常规的。其它常规的步骤也可以被引入所述通用方法中。当按照本发明制备时,弹性体制品如手套显示以下物理性能:大于约17MPa的拉伸强度,大于约750%的断裂伸长率,和在500%伸长率下小于约7MPa的拉伸模量,按照ASTMD-412测定。通常通过直接浸渍而不使用凝固剂来类似地制备避孕套。可以使用类似于这里描述的那些方法的方法结合本领域中可容易地获得的常规设备和技术制备其它弹性体聚(异戊二烯)制品。例如,呈避孕套形式的弹性体制品可以使用避孕套模型制备。以下实施例进一步举例说明本发明的优点,且不应被解释为限制本发明至这里所描述的实施方案。组合物的制备将胶乳在环境温度下搅拌。添加0.75phr的ManawetTM172(Manawet是ManufacturersChemicals的商标)。将所述胶乳用软化水稀释至30wt%,并且在连续搅拌下添加各种组分(硫给体,二硫代氨基甲酸盐,抗氧剂)。通过添加0.1MKOH将pH调节到介于11和11.5之间的值。将所述组合物在25℃的温度下保持24小时。在表1中规定了复配物的成分和它们各自的量。所有量以份/百份干橡胶表示,除非另外指明。浸渍程序(凝固剂浸渍)的实施例作为浸渍物品的一个实例,描述通过凝固剂浸渍制备异戊二烯橡胶手套。制备15wt%硝酸钙、5wt%碳酸钙和0.1wt%TritionX100在软化水中的凝固剂溶液并加热到60℃。将手套模型在烘箱中预加热至约100℃的温度和然后浸入所述凝固剂溶液约15秒。然后,将所述涂覆凝固剂的模型放在100℃的干燥烘箱中足以干燥所述凝固剂的时间,典型地约2分钟。将所述涂覆凝固剂的模型从所述烘箱中取出和在环境温度(例如约15℃-约30℃范围内的温度)下浸渍在所述聚(异戊二烯)胶乳组合物中。取决于胶乳浓度和所述模型在所述胶乳中的停留时间,所述手套的厚度可以改变。将所述涂覆过的模型取出和放在约100℃的烘箱中约1分钟。将所述手套和模型从所述烘箱中取出和放入约50℃的水浸槽中约5。将所述手套和模型从所述浸槽取出和在130℃的烘箱中交联20分钟。交联可以在更低的温度下进行,但是那样硫化时间必须被调整。将所述手套和模型从所述烘箱中取出和冷却到环境温度。最后,将所述手套从所述模型上剥离下来。物理性能拉伸强度(TS)、断裂伸长率(EB)和在500%和100%伸长率时的拉伸模量(TM500,TM100)按照ASTMD-412测量。所述性能使用配有夹具2713-001和LongTravel(XL)伸长计的Instron5565测定。浸渍的薄膜的透明性使用Byk-GardnerHazeGard测量。实施例使用以下产品。表1组成(以份数/百份橡胶表示)表2在老化1天后的物理性能对比12345678TS(MPa)0.6220.2223.7127.9524.3717.5728.823.3EB(%)1540108396495910588318861055TM100(MPa)0.320.420.540.620.520.530.700.57TM500(MPa)0.261.271.912.031.451.603.701.60表3不同老化时间后样品5的物理性能0天1天2天7天14天21天28天TM100(MPa)0.520.520.480.510.480.530.66TM500(MPa)1.31.451.361.51.351.522.11TS(MPa)18.7424.3722.9623.3522.223.1123.29EB(%)106510581071101710891007923对比实验1制备与US8633268的实施例3相同的促进剂体系。将其与合成聚异戊二烯胶乳(Kraton的IR401)合并。实验2类似于对比实验1,使用ZDBC代替NaDBC进行实验。结果被包括在表2中。在拉伸强度方面发现改进。实验3类似于实验2,但是现在采用更多的ZDBC。得到更好的机械性能。实验4类似于实验3,但是现在不使用ZnO。浸渍物品的机械性能类似于实验3中得到的那些性能,显示ZnO不是必须的。实验5类似于实验4,但是现在不使用硫,并且使用ZDEC代替ZDBC。得到的物理性能类似于实验4的那些性能,显示硫不是必须的。实验6此实验显示,采用此配方,使用齐格勒-纳塔聚异戊二烯胶乳也可以得到好的机械性能。实验7和8类似于实验2,使用嵌段共聚物。在这种情况下,调节所述促进剂体系的量和其它组分。此实验说明了硫给体和ZDEC与嵌段共聚物的可使用性。在表3中显示,所述复配物的适用期是至少28天。为了举例说明透明性差异,如下所述配混两种胶乳样品:首先将胶乳用软化水稀释至60%;在连续搅拌下添加1phrAO、1.35phrDPTH和1phrZDBC;向所述两个样品之一中添加1.5phrZnO。通过将500克Ca(NO3)2·4H2O和0.1克tritonX100溶解在500克水中制备凝固剂溶液。如前所述制备厚的薄膜,但是现在在所述配混的胶乳中的停留时间为10分钟。不含ZnO的、具有1.5mm厚度的薄膜显示82%的透明性,含有ZnO的薄膜具有1.47mm的厚度并具有59%的透明性。当前第1页1 2 3 
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