包含玻璃泡和增韧剂的母料组合物和橡胶组合物以及相关方法技术

本发明专利技术公开了一种包含在间规1,2‑聚丁二烯和顺式‑1,4‑聚丁二烯的共混物中的玻璃泡和增韧剂的母料组合物。所述玻璃泡以基于所述母料组合物的总重量计至少25重量％的量存在。公开了一种由所述母料组合物制备橡胶组合物的方法，以及由所述母料组合物制成的橡胶组合物和硫化橡胶。也公开一种橡胶组合物，所述橡胶组合物包含间规1,2‑聚丁二烯、顺式‑1,4‑聚丁二烯、包括氟塑料或者有机纤维或陶瓷纤维中的至少一种的增韧剂、以及基于所述橡胶组合物的总重量计至多25重量％的玻璃泡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含玻璃泡和增韧剂的母料组合物和橡胶组合物以及相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月9日提交的美国临时申请62/239,304的优先权，其公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
平均直径小于约500微米的玻璃泡，也常被称为“玻璃微泡”、“中空玻璃微球”、“中空玻璃珠”或“玻璃气球”，被广泛用于工业中，例如作为聚合物组合物的添加剂。在许多工业中，玻璃泡可用于例如降低聚合组合物的重量以及改善聚合物组合物的加工、尺寸稳定性和流动性。一般而言，期望玻璃泡足够强以避免在特定聚合物化合物的加工期间被压碎或破坏。已将玻璃泡掺入到橡胶组合物中。例如，已将玻璃泡掺入到用于鞋外底的橡胶组合物中，以降低该橡胶组合物的重量。参见例如于2009年4月22日公布的韩国专利100894516；于2009年11月17日公布的韩国专利100868885；和于2013年1月2日公布的韩国专利101217692以及于2014年1月3日公布的国际专利申请公布WO2014/00445。
技术实现思路
虽然在聚合物组合物中包含玻璃泡能够提供许多益处，但是在制造过程中将玻璃泡添加到聚合物中的工艺可能提出一些挑战。处理玻璃泡可能类似于处理轻粉末。玻璃泡可能不容易被包含在且难以用于清洁的环境中。向聚合物中添加精确量的玻璃泡也可能是困难的。本公开提供了可用于例如将玻璃泡掺入到最后的最终使用橡胶组合物中的母料组合物。在母料组合物中递送玻璃泡可以消除在制造期间遭遇的处理困难中的至少一些。然而，制备母料组合物也提出了挑战。期望母料组合物具有相对高的玻璃泡装载量和最低的玻璃泡破损，以在最后的最终使用组合物中实现最大益处。还期望母料组合物易于掺入到多种宿主树脂中，以提供配制最后的最终使用组合物的灵活性。国际专利申请公布WO2014/00445(2014年1月3日公布)公开了一种母料组合物，该母料组合物包含间规1,2-聚丁二烯和顺式-1,4-聚丁二烯以及相对高水平的玻璃泡。该母料组合物可与多种橡胶树脂相容，该橡胶树脂包括用于使该母料组合物稀释(lettingdown)的天然橡胶和/或聚丁二烯，以为组合物提供可用于例如鞋的外底的最终特性。韩国专利101217692(2013年1月2日公布)报道了间规1,2-聚丁二烯可用于补偿当向橡胶组合物中添加中空填料时观察到的机械特性和耐磨性的降低。尽管有这样的教导，我们发现即使在间规1,2-聚丁二烯的存在下，玻璃泡也会降低某些橡胶制剂的耐磨性。我们现在已经发现，可以将某些增韧剂添加到母料组合物和橡胶组合物中以提供轻质耐磨产品。在一个方面，本公开提供了包含在间规1,2-聚丁二烯和顺式-1,4-聚丁二烯的共混物中的玻璃泡和增韧剂的母料组合物。在一些实施方案中，增韧剂为氟塑料、硅橡胶、有机纤维或陶瓷纤维或者它们的组合。在另一个方面，本公开提供了一种方法，该方法包括将本文公开的母料与聚异戊二烯或聚丁二烯中的至少一者混合以提供橡胶组合物。在另一个方面，本专利技术提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物包含间规1,2-聚丁二烯、顺式1,4-聚丁二烯、玻璃泡、增韧剂和任选的聚异戊二烯以及二氧化硅。增韧剂为氟塑料或纤维中的至少一种。玻璃泡可以基于橡胶组合物的总重量计5重量％至20重量％的范围存在。间规1,2-聚丁二烯与顺式-1,4-聚丁二烯的比率通常在50:50至10:90的范围内。在另一个方面，本公开提供了由该橡胶组合物制备的硫化橡胶。在另一个方面，本公开提供了由该橡胶组合物制成的鞋底。对于本文公开的橡胶组合物，玻璃泡的存在能够通过增强流动性并降低比热以使得冷却时间或固化时间可以缩短，而提供生产率的改善。此外，最终的包含玻璃泡的硫化橡胶组合物通常比不包含玻璃泡的产品重量更轻、易燃性更低、尺寸稳定性更强，并具有比后者更佳的热绝缘特性(这可用于，例如，消防员的靴子)。在本申请中，术语诸如“一个”、“一种”和“该”并非旨在仅指单一实体，而是包括可用于例示的具体示例的一般类别。术语“一个”、“一种”和“该”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“......中的至少一个(种)”和“包含......中的至少一个(种)”是指列表中项目中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。术语“氟塑料”包含任何分子量的结晶氟化聚合物，并且包括原纤化氟塑料和非原纤化氟塑料。氟塑料的一个子集是可熔融加工的氟化热塑性塑料。术语“氟塑料”被理解为排除含氟弹性体，其为无定形材料。除非另外指出，否则所有数值范围都包括其端值以及端值之间的非整数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。本公开的上述概述并非旨在描述本公开的每个公开实施方案或每种实现方式。以下描述更为具体地举例说明了例示性实施方案。因此，应当理解，以下描述不应被理解为是对本公开范围的不当限制。具体实施方式根据本公开的母料组合物和橡胶组合物包含增韧剂。用于橡胶的增韧剂是能够改善橡胶的磨耗、磨损和撕裂特性的材料。各种增韧剂可以通过一种或多种机制提供此类改善。第一种类型的增韧剂包括可在基体中提供网状结构以防止穿过本体树脂的磨损或裂纹传播的纤维或原纤化材料。第二种类型的增韧剂包括比本体组合物硬但具有类似弹性特性以提供更耐用的本体材料的材料。主要集中于磨耗和磨损的第三种类型的增韧剂包括比本体材料具有更低表面能以减少本体材料与研磨表面的界面处的摩擦的材料。尽管可用于实施本公开的增韧剂可落入这些类别中的一个或多个中，但可用的增韧剂不限于这些机制。在一些实施方案中，根据本公开的母料组合物和/或橡胶组合物中的增韧剂为纤维或原纤化材料。可用作增韧剂的纤维包括有机纤维(例如，尼龙纤维、氟塑料纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、木质纤维素纤维和其它聚合物纤维)和无机纤维(例如，陶瓷纤维、矿物纤维和玻璃纤维)。在一些实施方案中，增韧剂为原纤化氟塑料。原纤化氟塑料可以在使组合物配混的剪切应力下原纤化的细粉形式添加到母料组合物或橡胶组合物中。原纤化氟塑料通常具有高分子量(例如，每摩尔大于106克)和高结晶度。然而，如果施加足够高的剪切力，具有相对较低分子量或结晶度的氟塑料的等级可原纤化。在一些实施方案中，增韧剂为原纤化聚四氟乙烯(PTFE)。也可用作原纤化增韧剂的其它氟塑料包括四氟乙烯(TFE)与六氟丙烯(HFP)、全氟乙烯基醚(例如，全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚和全氟烷氧基烷基乙烯基醚，如美国专利6,255,536(Worm等人)和6,294,627(Worm等人)中所述的)、偏二氟乙烯、氯三氟乙烯、氟乙烯、乙烯或丙烯中的至少一种的共聚物。也可用作原纤化增韧剂的其它氟塑料包括聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物和聚氟乙烯。可选择共聚物的组成以保持足够的结晶度，以使氟塑料在所需剪切速率下原纤化。通常使用少量(例如至多一摩尔％)的任何共聚单体。当以细粉提供时，原纤化氟塑料的平均粒度可在0.001微米至1微米的范围内。在一些实施方案中，粉末的粒子结构可包括平均粒度在200微米至800微米的范围内的次级粒子，该粒子由尺寸小于500纳米的初级粒子构成。可用的原纤化粒子的示例包括例如可以商品名“3MDYNEONTFM”改性的PTFE细粉(例如，等级“TFM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种母料组合物，所述母料组合物包含在间规1,2‑聚丁二烯和顺式‑1,4‑聚丁二烯的共混物中的玻璃泡和增韧剂，其中所述玻璃泡以基于所述母料组合物的总重量计至少25重量％的量存在。。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.09 US 62/239,3041.一种母料组合物，所述母料组合物包含在间规1,2-聚丁二烯和顺式-1,4-聚丁二烯的共混物中的玻璃泡和增韧剂，其中所述玻璃泡以基于所述母料组合物的总重量计至少25重量％的量存在。。2.根据权利要求1所述的母料组合物，其中所述增韧剂为氟塑料、硅橡胶、有机纤维或陶瓷纤维或者它们的组合。3.根据权利要求1所述的母料组合物，其中所述增韧剂为氟塑料粒子、氟塑料纤维或它们的组合。4.根据权利要求1所述的母料组合物，其中所述增韧剂为原纤化或经原纤化的氟塑料粒子。5.根据权利要求1所述的母料组合物，其中所述母料组合物不含二氧化硅填料，或包含基于所述母料组合物的总重量计至多5重量％的二氧化硅填料。6.根据权利要求1所述的母料组合物，其中满足以下条件中的至少一个：其中所述玻璃泡的平均真密度在每立方厘米0.35克至每立方厘米0.6克的范围内；其中使10体积％的多个第一玻璃泡坍塌所处的流体静压为至少约20兆帕斯卡；其中所述玻璃泡是经偶联剂处理的。7.根据权利要求1所述的母料组合物，所述母料组合物为薄片形式、丸粒形式或颗粒形式。8.一种方法，所述方法包括将根...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴大淳，林成旭，斯蒂芬·E·阿莫斯，佩尔·M·纳尔逊，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US