聚合物组合物及其模制品的制作方法
【专利说明】聚合物组合物及其模制品
[0001] 本发明涉及一种聚合物组合物，包含由乙烯单体单元和α-烯烃单体单元构成的 共聚物，及填料。本发明还涉及由该组合物通过硫化形成的硫化橡胶和由全部或部分上述 硫化橡胶构成的模制品。
[0002] 一种包含乙烯和α -烯烃单体单元的共聚物（EPM)和乙烯，α -烯烃和非共轭二烯 的单体单元共聚物（EPDM)的聚合物组合物通常与填料和添加剂（例如增塑剂，增强填料， 颜料）及硫化系统混合，以形成聚合物组合物。这样的组合物通常用于生产模制品，在该生 产过程中，聚合物组合物是由EP(D)M的硫化转化为最终硫化的EP (D)M橡胶。由全部或部 分硫化的EP(D)M橡胶构成的模制品的典型例子是密封型材，其用于汽车和建筑物的窗户， 屋顶膜和输送带，轮胎等。
[0003] EP (D)M还特别适合用于制造小汽车或其它车辆的柔性车身部件，诸如柔性空气导 向装置。US7, 055, 891Β2中描述了一种柔性空气导向装置。所述空气引导装置包括扰流唇 (spoiler lip)和一个操作元件。扰流唇附着在保险杠的底部，并可以通过操作元件移进 (move-in)或移出（move-out)。在移进式非工作位置，扰流唇和保险杠之间的弹性连接件 支持空气引导装置。操作元件可以以一种可充气腔室的形式设置在扰流唇的后面。当可充 气腔室被充气时，扰流唇向前移动，从移进位置变成移出位置。当可充气腔室被放气时，扰 流唇向后移动，从移出位置变成移进位置。一个沿着车辆宽度方向延伸并设置在扰流唇的 自由端的塑料杆或类似物可被设置以提供侧向引导。
[0004] 空气导向装置的扰流唇的移出和移入的动作引起其相对保险杆连接部的挠曲。尽 管硫化的EP (D)M橡胶具有良好的耐臭氧，耐热和抗氧化和良好的机械性能，但被证明当其 以循环方式以小半径多次弯曲时，EP(D)M橡胶会产生一些问题。提供更好的挠曲性能，特 别是在低温下，这将是让人期待的。目前已经提出混合不同的弹性体聚合物，以获得改进的 性能。然而，混合往往是以牺牲某些性质为代价的，例如对于EP (D)M，其良好的耐候性可能 会受到损害。
[0005] 因此，本发明的目的在于提供一种聚合物组合物，其既具有良好的耐候性，并且在 低温下具有较好的弯曲行为。
[0006] 这一或其他目的通过一种聚合物组合物被实现，该聚合物组合物包含：60~99质 量份的第一共聚物，所述第一共聚物由乙烯单体单元和α -烯烃单体单元构成，其中，所述 乙烯单体单元的含量范围为45~56重量％ ;1~20质量份的第二共聚物，所述第二共聚 物由乙烯单体单元和α -烯烃单体单元构成；及〇~20质量份的天然橡胶。第一共聚物中 的相对较低的乙烯单体单元含量，优选与给定的相对量的天然橡胶的配合，导致组合物不 仅表现出在低温下的良好的弯曲行为，而且提供了一个良好的耐候性和机械性能。这是令 人惊奇的，因为在乙烯和α-烯烃的单体单元的共聚物中相对低的乙烯含量通常被认为会 降低机械性能，特别是抗拉强度。一个更为优选的聚合物组合物包含第一和/或第二共聚 物，其中乙烯单体单元的含量范围为48~54重量％。
[0007] 根据本发明，上述聚合物组合物的另一个优点是，获得了一种低滞后 (hysteresis)的硫化橡胶，其具有良好的抗循环载荷的能力，特别是在低温下。本发明的聚 合物组合物可有利地用于低温下，即温度低于〇°C度，优选低于-KTC度，更优选低于-20°c 度。
[0008] 根据本发明的一个实施例，第一共聚物与第二共聚物不同。根据本发明另一个实 施例，提供了一种聚合物组合物，其中，乙烯单体单元在第二共聚物中的含量范围相对较 低，即为45~56重量％。在一个优选的实施例中，提供了一种聚合物组合物，其中所述第 一共聚物和所述第二共聚物是相同的。因此，这样的组合物包括：80~100重量份的乙烯 和α -烯烃的单体单元的共聚物，其中乙烯单体单元的含量范围为45~56重量％，及0~ 20重量份的天然橡胶。
[0009] 在一个优选的实施例中，组合物包括60~98质量份的所述第一共聚物，所述第 一共聚物由乙烯单体单元和α -烯烃单体单元构成，其中所述乙烯单体单元的含量范围为 45~56重量％ ;1~20质量份的所述第二共聚物；及1~20质量份的天然橡胶。
[0010] 在另一个实施例中，所述聚合物组合物包括80~95质量份的所述第一共聚物； 2. 5~10质量份的所述第二共聚物；及2. 5~10质量份的天然橡胶，或，在一个实施例中， 第二共聚物和所述第一共聚物是相同的，所述聚合物组合物包括90~97. 5质量份的由乙 烯单体单元和α -烯烃单体单元构成的共聚物，其中所述乙烯单体单元的含量范围为45~ 56重量％ ;及2. 5~10质量份的天然橡胶。
[0011] 尽管根据权利要求1的聚合物组合物已经得到了良好的耐候性及改进的弯曲特 性，当提供一实施例的聚合物组合物，其进一步包含非共轭二烯时，更进一步的性能能够达 到。
[0012] 尽管非共轭二烯单体单元在第一和/或第二共聚物中的含量在0~15重量％之 间变化，非共轭二烯单体单元的含量在〇~12重量％之间是优选的，且在5~10重量％之 间是特别优选的。
[0013] 在本发明的共聚物使用的α -烯烃可包括例如具有3~10个碳原子的α -烯烃。 适合的α-烯烃的例子是丙烯，丁烯，己烯，辛烯等。优选地，所述α-烯烃单体包括丙烯。
[0014] 非共轭二烯单体单元可以选自本领域中已知的化合物。可被应用在共聚物的实 施例的非共轭二烯的非限制性例子可以是：亚乙烯基降冰片烯，亚乙基降冰片烯，二环戊二 烯和1. 4己二烯，或其共混物，但二环戊二烯，特别是亚乙基降冰片烯是优选的二烯单体单 J Li 〇
[0015] 根据本发明的聚合物组合物中使用的共聚物可以通过本领域已知的任何方法来 制备，例如通过聚合（polymerisation)，并采用辅助齐格勒-纳塔（Ziegler-Natta)催化剂 或金属茂催化剂作为辅助。
[0016] 一种非常理想的聚合物组合物包含90~97. 5质量份的共聚物，该共聚物由乙烯 单体单元，α -烯烃单体单元，和亚乙基降冰片烯单体单元构成，其中乙烯单体单元的含量 范围为48至54重量％，亚乙基降冰片烯单体单元的含量范围为3-10重量％;还包含2. 5~ 10质量份的天然橡胶。
[0017] 本发明的聚合物组合物可进一步包含填料。合适的填料包括碳黑，粘土，硅石，滑 石，白垩和颜料，添加剂，如硫化剂，促进剂，加工助剂，如脂肪酸酯，醇和油，以及类似物。
[0018] 在本发明的一个实施例的聚合物组合物中，每100重量份的共聚物和天然橡胶则 对应添加40~100重量份的填料。在另一个本发明的聚合物组合物的实施方案中，所述填 料包括炭黑，由此所述聚合物组合物优选包含40~100重量份的炭黑，更优选为50~90 重量份的碳黑，和最优选为60~80重量份的炭黑。
[0019] 根据本发明的聚合物组合物可以通过本领域中已知的任何方式来制备。混合聚合 物，填料和其它添加剂的任何已知的方法是在原则上适用于这个目的。因此，使用密炼机 (internal mixer)或班伯里混合机（Banbury mixer),单或双螺杆挤出机装置，桨叶捏合 机，Buss共捏合机（Buss Co-kneader)，双棍开炼机（two-roll mill)等来混合共聚物，添 加剂和/或其它弹性体聚合物（如果需要），这是可能的。合适的混合温度基本上都是由所 述聚合物组合物的组分的流变性质决定的。
[0020] 本发明还涉及由根据本发明的所述聚合物组合物的硫化形成的硫化橡胶。虽然不 是必要的，本发明的所述聚合物组合物还可以包含另一个除第一、第二共聚物及天然橡胶 之外的弹性体聚合物。弹性体聚合物的合适的例子可以从公知的橡胶聚合物，优选不饱和 橡胶聚合物来选择。