低渗透性纳米复合材料制造技术

本发明专利技术是热塑性工程树脂和在一个实施方案中Ｃ４－Ｃ７异单烯烃，对－甲基苯乙烯和对－（卤代甲基苯乙烯）的互聚物的共混物，所述互聚物已与剥落粘土共混，整个共混物形成一种纳米复合材料。该树脂在与互聚物共混之前可以或可以不具粘土。互聚物／粘土混合物在本发明专利技术的纳米复合材料共混物中形成不同的相。本发明专利技术共混物具有改进的空气阻挡性能并适用作空气阻挡层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术提供作为热塑性材料和硫化或未硫化的弹性体的共混物的低渗透性纳米复合材料，其中弹性体组分包含纳米填料如粘土。背景纳米复合材料是包含具有在纳米范围内的至少一个尺度的无机颗粒的聚合物体系。这些的一些例子公开于US 6,060,549；6,103,817；6,034,164；5,973,053；5,936,023；5,883,173；5,807,629；5,665,183；5,576,373；和5,576,372。用于纳米复合材料的普通种类的无机颗粒是叶硅酸盐，一种来自所谓″纳米粘土″或″粘土″种类的无机物质。理想地，插层应该发生在纳米复合材料中，其中聚合物插入粘土表面之间的空间或通道。最终，希望具有剥落作用，其中聚合物与各个纳米尺寸粘土片完全分散。由于在存在粘土时各种聚合物共混物的空气阻挡质量的总体提高，需要有一种具有低空气渗透性的纳米复合材料；尤其如用于制造轮胎的动态硫化热塑性纳米复合材料。包含聚酰胺和各种弹性体的动态硫化热塑性组合物是已知的。参见，例如，US 4,173,556；US 4,197,379；US 4,207,404；US 4,297,453；US4,338,413；US 4,348,502；US 4,419,499，和US 6,028,147。本文所用的术语″动态硫化″是指硫化工艺，其中共混物的组分在高剪切条件下硫化。结果，可硫化弹性体同时交联和分散成在树脂基质内的″微凝胶″。动态硫化通过在处于或高于聚合物的固化温度的温度下在用于提供高剪切的设备如辊磨机，BanburyTM混合器，连续混合器，捏合机或混合挤出机，例如，双螺杆挤出机中混合，例如，弹性体和热塑性材料而进行。动态固化组合物的独有特性在于，尽管聚合物组分可以是完全固化的，该组合物可通过常规橡胶处理技术如挤塑，注塑，吹塑，压塑等而处理或再处理。边角料或溢料可被再利用和再处理。已知采用剥落粘土填充的尼龙作为高冲击塑料基质，这些例如公开于US 6,060,549(Li等)。尤其是，Li等公开了热塑性树脂如尼龙和C4-C7异单烯烃和对-甲基苯乙烯和对-(卤代甲基苯乙烯)的共聚物的共混物，所述共混物还包括用作高冲击材料的包含剥落粘土的尼龙。另外，日本未审申请P2000-160024(Yuichi等)公开了一种可用作空气阻挡层的热塑性弹性体组合物。Yuichi等中的纳米复合材料包括一种类似于公开于Li等文献的共混物。其它公开内容包括US 6,036,765和EP 1055706 A。获得适用于空气阻挡层，尤其是，引入C4-C7异单烯烃和对-甲基苯乙烯和对-(卤代甲基苯乙烯)的共聚物的空气阻挡层的纳米复合材料仍存在问题。尽管增加塑料如聚酰胺的抗冲击性能和耐磨性，该共聚物与单独的聚酰胺或其它低渗透性塑料基质相比往往是不好的空气阻挡层。所需的是热塑性树脂如尼龙与共聚物的共混物以形成适用作空气阻挡层的纳米复合材料。本专利技术的综述本专利技术的一个实施方案包括热塑性工程树脂和已与粘土预混的C4-C7异单烯烃，对-甲基苯乙烯和对-(卤代甲基苯乙烯)的互聚物的共混物，所述共混物形成一种纳米复合材料。树脂在与互聚物共混之前可以或可以不存在粘土。在另一实施方案中，互聚物不与粘土预混。互聚物/粘土混合物在本专利技术的纳米复合材料共混物中形成不同的相。本专利技术的共混物具有改进的空气阻挡层性能。本专利技术的一个实施方案是一种包含具有至少两种相的纳米复合材料，其中a)一相是至少一种热塑性工程树脂；和b)另一相是烷基胺剥落的粘土和包含最高20摩尔％沿着聚合物链无规间隔的以下芳族单体单元的C4-C7异单烯烃的互聚物的共混物 其中R和R1独立地是氢，C4-C7烷基或伯或仲烷基卤和X是氢，或选自以下的官能团卤素；羧基酸；羧酸盐；羧酸酯，酰胺和酰亚胺；羟基；醇盐；酚盐；硫醇盐；硫醚；黄原酸盐(酯)；氰化物；氰酸盐；氨基和其混合物。本专利技术的详细描述适用于本专利技术的热塑性工程树脂可单个或组合使用和是包含氮，氧，卤素，硫或能够与芳族官能团如卤素或酸性基团相互作用的其它基团的树脂。树脂在纳米复合材料中的存在量是纳米复合材料的30-90wt％(在一个实施方案中)，和40-80wt％(在另一实施方案中)，和50-70wt％(在另一实施方案中)。在另一实施方案中，树脂的存在量大于纳米复合材料的40wt％，和大于60wt％(在另一实施方案中)。合适的工程树脂包括选自聚烯烃(聚丙烯，聚乙烯，等)，聚酰胺，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚酯，聚砜，聚内酯，聚缩醛，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)，聚苯醚(PPO)，聚苯硫(PPS)，聚苯乙烯，苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)，苯乙烯马来酸酐树脂(SMA)，芳族聚酮(PEEK，PED，和PEKK)和其混合物的树脂。在另一实施方案中，合适的工程树脂包括选自聚酰胺，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚酯，聚砜，聚内酯，聚缩醛，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)，聚苯醚(PPO)，聚苯硫(PPS)，聚苯乙烯，苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)，苯乙烯马来酸酐树脂(SMA)，芳族聚酮(PEEK，PED，和PEKK)和其混合物的树脂。合适的热塑性聚酰胺(尼龙)包含结晶或树脂状高分子量固体聚合物(包括在聚合物链内具有重复酰胺单元的共聚物和三元聚合物)。聚酰胺可通过一种或多种ε内酰胺如己内酰胺，吡咯烷酮，月桂基内酰胺和氨基十一酸内酰胺，或氨基酸的聚合反应，或通过二元酸和二胺的缩合而制成。成纤和模塑级尼龙都是合适的。这些聚酰胺的例子是聚己内酰胺(尼龙-6)，聚月桂基内酰胺(尼龙-12)，聚六亚甲基己二酰二胺(尼龙-6，6)聚六亚甲基壬二酰二胺(尼龙6，9)，聚六亚甲基癸二酰二胺(尼龙-6，10)，聚六亚甲基间苯二甲酰二胺(尼龙-6，IP)和11-氨基-十一酸(尼龙-11)的缩合产物。令人满意的聚酰胺(尤其软化点低于275℃的那些)的其它例子描述于16化学技术百科全书1-105(John Wiley & Sons 1968)，聚合物科学和工程简明百科全书748-761(John Wiley & Sons，1990)，和10聚合物科学和技术百科全书392-414(John Wiley & Sons 1969)。市售热塑性聚酰胺可有利地用于本专利技术，其中具有软化点或熔点160-260℃的线性结晶聚酰胺是优选的。可以使用的合适的热塑性聚酯包括酸酐的脂族或芳族多羧酸酯之一或混合物和二醇之一或混合物的聚合物反应产物。令人满意的聚酯的例子包括聚(反式-1，4-环亚己基)，C2-6烷烃二羧酸酯如聚(反式-1，4-环亚己基琥珀酸酯)和聚(反式-1，4-环亚己基己二酸酯)；聚(顺式或反式-1，4-环己烷二亚甲基)烷烃二羧酸酯如聚(顺式-1，4-环己烷-二-亚甲基)草酸酯和聚-(顺式-1，4-环己烷-二-亚甲基)琥珀酸酯，聚-(C2-4亚烷基对苯二甲酸酯)如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸四亚甲基酯，聚(C2-4亚烷基间苯二甲酸酯如聚间苯二甲酸乙二醇酯和聚间苯二甲酸四亚甲基酯和类似材料。优选的聚酯衍生自芳族二羧酸如萘二甲酸或邻苯二甲酸和C2-C4二醇，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。优选的聚酯具有熔点160℃-260℃。可用于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少第一和第二相的纳米复合材料，所述第一相包括包含Ｃ↓［４］－Ｃ↓［７］异单烯烃衍生单元、对－甲基苯乙烯衍生单元和对－（卤代甲基苯乙烯）衍生单元的互聚物与烷基胺剥落的粘土的混合物；和所述第二相包括至少一种热塑性工程树脂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AH苏，AJ迪亚斯，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]