通过含有甲阶段酚醛树脂的交联体系交联羧基化丁腈橡胶的制作方法_2

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,丙烯腈含量必须调 整到,例如,约28%。与具有33%丙烯腈的丁腈橡胶类型相比,这导致在非极性介质中的更 高的膨胀。因为,如以上所描述,在典型的XNBR特性特征曲线的背景下,甚至在仅非常低的 羧基含量下获得了具有优异的机械特性的固化橡胶,由此得出丙烯腈含量是/可以保持高 的并且因此,与现有技术的固化橡胶相比,优异的膨胀特性仍然与保持适当的玻璃化转变 温度共存。
[0045] 除了以上提及的优点,氧化锌/硫交联体系的交联的积极的"双重"效果仍然得以 保持。使用甲阶段酚醛树脂,存在经由羧基化丁腈橡胶的主聚合物链中的双键以产生氧杂 环己烷衍生物,和经由羧基通过与该甲阶段酚醛树脂的羟基酯化并且经由相对于腈基团的 α -氢原子以产生醚的两种交联。因为这些甲阶段酚醛树脂是至少双官能的,这形成比ZnO 簇和硫桥更加热稳定且氧化稳定的共价交联桥。与使用ZnO/硫体系的常规交联相比,本发 明混合物的固化产生具有更好的稳定性-例如关于在相对高温下的压缩形变的固化橡胶。 因为热氧化稳定性基本上是由聚合物链中的双键确定的,这是处于标准的丁腈橡胶固化橡 胶的水平。
[0046] 这些改进可以在还包括硅酸盐填充剂以及甲阶段酚醛树脂作为交联剂的可固化 混合物中实现的事实是出人意料的,因为使用硅酸盐填充剂可导致络合条件,因为不仅甲 阶段酚醛树脂与羧酸的所希望的相互作用,而且甲阶段酚醛树脂与二氧化硅的不希望的相 互作用(以甲阶段酚醛树脂的不希望的接枝的形式)以及由此导致的甲阶段酚醛树脂的失 活可能发生。此外,二氧化硅与XNBR经由氢键的相互作用也可能导致不希望的效果。然而, 通过添加特定的硅烷,有可能避免这些不希望的副作用。
[0047] 含有羧基的丁腈橡胶(组分1):
[0048] 在本发明的可固化组合物中使用的含有羧基的丁腈橡胶是具有衍生自至少一种 共轭二烯、至少一种α,β-不饱和腈和至少一种含有羧基的可共聚三单体的重复单元的 三聚物。在本申请的上下文中它们还简称为"XNBR"。
[0049] 可以使用任何共轭二烯。优选使用(C4-C6)共轭二烯。特别优选的是1,2-丁二 烯、1,3- 丁二烯、异戊二烯、2, 3-二甲基丁二烯、戊间二烯或它们的混合物。尤其优选的是 1,3- 丁二烯和异戊二烯或它们的混合物。甚至更优选的是1,3- 丁二烯。
[0050] 所使用的α,β -不饱和腈可以是任何已知的α,β -不饱和腈,优选的是 (C3-C5)-a,β-不饱和腈,诸如丙稀腈、甲基丙稀腈、乙基丙稀腈(ethacrylonitrile)或它 们的混合物。特别优选的是丙烯腈。
[0051] 优选地,含有羧基的丁腈橡胶含有衍生自至少一种(C4-C6)共轭二烯,优选地 1,2-丁二烯、1,3-丁二烯、异戊二烯、2, 3-二甲基丁二烯、戊间二烯或其混合物的重复单 元,和至少一种(C3-C5)-Ci,β-不饱和腈,优选地丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈或其混 合物的重复单元。
[0052] 所使用的含有羧基的可共聚三单体可以是α,β -不饱和一元羧酸、α,β -不饱 和二羧酸、α,β-不饱和二羧酸的酸酐类以及α,β-不饱和二羧酸的单酯类。
[0053] 所使用的α,β -不饱和一元羧酸可以优选地是丙烯酸和甲基丙烯酸。
[0054] 优选的α,β-不饱和二羧酸是马来酸、富马酸、巴豆酸、衣康酸、柠康酸以及中康 酸。
[0055] 另外可能使用α,β-不饱和二羧酸的酸酐类,优选马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸 酐以及中康酸酐。
[0056] 另外可能使用α,β -不饱和二羧酸的单酯类。
[0057] 这些α,不饱和二羧酸的单酯类可以是,例如,烷基,优选地C1-Cltl-烷基,尤其 是乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基或正己基,烷氧基烷基,优选地C2-C12-烷氧 基烷基,更优选地C3-C8-烷氧基烷基,羟烷基,优选地C1-C 12-羟烷基,更优选地C2-C8-羟烷 基,环烷基,优选地C5-C12-环烷基,更优选地C6-C12-环烷基,烷基环烷基,优选地C 6-C12-烷 基环烷基,更优选地C7-Cltl -烷基环烷基,芳基,优选地C6-C14-芳基单酯类。
[0058] α,β -不饱和二羧酸单酯类的实例包括
[0059] ?马来酸单烷基酯类,优选马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸单丙酯以及马来 酸单正丁酯;
[0060] ?马来酸单环烷基酯类,优选马来酸单环戊基酯、马来酸单环己基酯和马来酸单 环庚基酯;
[0061] ?马来酸单烷基环烷基酯类,优选马来酸单甲基环戊基酯和马来酸单乙基环己基 醋;
[0062] ?马来酸单芳基醋类,优选马来酸单苯基醋;
[0063] ?马来酸单苄基酯类,优选马来酸单苄基酯;
[0064] ?富马酸单烷基酯类,优选富马酸单甲酯、富马酸单乙酯、富马酸单丙酯以及富马 酸单正丁酯;
[0065] ?富马酸单环烷基酯类,优选富马酸单环戊基酯、富马酸单环己基酯和富马酸单 环庚基酯;
[0066] ?富马酸单烷基环烷基酯类,优选富马酸单甲基环戊基酯和富马酸单乙基环己基 醋;
[0067] ?富马酸单芳基酯类,优选富马酸单苯基酯;
[0068] ?富马酸单苄基酯类,优选富马酸单苄基酯;
[0069] ?柠康酸单烷基酯类,优选柠康酸单甲酯、柠康酸单乙酯、柠康酸单丙酯和柠康酸 单正丁酯;
[0070] ?柠康酸单环烷基酯类,优选柠康酸单环戊基酯、柠康酸单环己基酯和柠康酸单 环庚基酯;
[0071] ?柠康酸单烷基环烷基酯类,优选柠康酸单甲基环戊基酯和柠康酸单乙基环己基 酯;
[0072] ?梓康酸单芳基醋类,优选梓康酸单苯基醋;
[0073] ?柠康酸单苄基酯类,优选柠康酸单苄基酯;
[0074] ?衣康酸单烷基酯类,优选衣康酸单甲酯、衣康酸单乙酯、衣康酸单丙酯和衣康酸 单正丁酯;
[0075] ?衣康酸单环烷基酯类,优选衣康酸单环戊基酯、衣康酸单环己基酯和衣康酸单 环庚基酯;
[0076] ?衣康酸单烷基环烷基酯类,优选衣康酸单甲基环戊基酯和衣康酸单乙基环己基 醋;
[0077] ?衣康酸单芳基酯类,优选衣康酸单苯基酯;
[0078] ?衣康酸单苄基酯类,优选衣康酸单苄基酯;
[0079] ?中康酸单烷基酯类,优选中康酸单乙酯。
[0080] 在本发明的组合物中使用的含有羧基的丁腈橡胶含有:
[0081] -至少一种共轭二烯的重复单元,以按重量计40%至89. 9%、优选地按重量计 45 %至84. 8%、更优选地按重量计49 %至80 %的量,
[0082] -至少一种不饱和腈的重复单元,以按重量计10%至59. 9%、优选地按重量计 15 %至54. 8%、更优选地按重量计19 %至50%的量,以及
[0083] -至少一种含有羧基的可共聚三单体的重复单元,以按重量计0. 1 %至20%、优选 地按重量计0. 2 %至10 %、更优选地按重量计1 %至8 %的量存在,其中所有重复单元总计 为按重量计100%。
[0084] 此类含有羧基的丁腈橡胶是例如从朗盛德国有限公司(Lanxess Deutschland GmbH)以Krynac?商标可商购的(例如具有按重量计7%的羧酸单体的Krynac?X 750和 Krynac? X 740 ;具有按重量计1%的羧酸单体的Krynac? X 146以及具有按重量计1% 的羧酸单体的Krynac ? X 160)。
[0085] 可替代地,此类含有羧基的丁腈橡胶是通过本领域技术人员已知的方法通过在乳 液中的三元共聚可制备的。
[0086] 甲阶段酚醛树脂(组分2):
[0087] 本发明的组合物包括至少一种甲阶段酚醛树脂。典型地,所使用的甲阶段酚醛树 脂是一种基于对烷基酚的树脂。此类甲阶段酚醛树脂是通过相应的对烷基酚与甲醛在碱性 条件下的缩合可获得的。
[0088] 典型地,该甲阶段酚醛树脂含有一种或多种具有通式(II)的化合物
[0089]
[0090] 其中
[0091] 1^是 H、-CH 3、-CH2OH 或-CHJr,
[0092] Rb是-CH 20H 或-CH2Br 并且
[0093] Re是直链或支链的C ^C15-烷基,并且
[0094] η和m是相同或不同的并且各自是在从0至25的范围内的整数。
[0095] 在一个优选的实施例中,该甲阶段酚醛树脂含有一种或多种具有通式(II)的化 合物其中
[0096] 1^是!1、-〇13、-〇120!1或-〇12&·,
[0097] Rb是-CH 20H 或-CHJr 并且
[0098] 1^是直链或支链的C 4_C8-烷基,并且
[0099] η和m是相同或不同的并且各自是在从0至15的范围内的整数。
[0100] 特别优选的是含有一种或多种具有通式(II)的化合物的甲阶段酚醛树脂,其中:
[0101] 1^是!1、-〇13、-〇120!1或-〇1281·,
[0102] Rb是-CH 20H 或-CHJr 并且
[0103] Re是叔辛基或叔丁基,并且
[0104] η和m是相同或不同的并且各自是在从0至15的范围内的整数。
[0105] 尤其优选的是含有一种或多种具有通式(II)的化合物的甲阶段酚醛树脂,其中:
[0106] Ri^H 或-CH20H,
[0107] Rb是-CH2OH,并且
[0108] Re是直链或支链的C4-C8-烷基,尤其是叔辛基,并且
[0109] η和m是相同或不同的并且各自是在从0至15的范围内的整数。
[0110] 可商购的甲阶段酚醛树脂典型地含有基于该甲阶段酚醛树脂的总重量按重量计 4%-20%的羟甲基。如果使用溴改性的甲阶段酚醛树脂,并且因此存在具有通式(II)其 中1^是-CH2Br的化合物,甲阶段酚醛树脂的溴含量典型地基于该甲阶段酚醛树脂的总重 量是在按重量计4%-5%的范围内。具有通式(II)的甲阶段酚醛树脂具有良好的与XNBR 的相容性以及非常好的可分散性的均匀性,因为熔化或软化温度是相对较低的。
[0111] 如果不使用溴改性的甲阶段酚醛树脂,在一个优选的实施例中已经发现附加地使 用卤化的添加剂作为本发明组合物的活化剂是有用的,但这些必须不是多价金属的衍生 物。如果使用具有式(II)的溴改性的甲阶段酚醛树脂,此卤化的添加剂的添加是不必要 的。
[0112] 在本发明的组合物中可使用的甲阶段酚醛树脂是可商购的,例如从斯克内克塔迪 国际有限公司(Schenectady Internat
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