PL201635B1 - Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca - Google Patents

Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca

Info

Publication number
PL201635B1
PL201635B1 PL351105A PL35110501A PL201635B1 PL 201635 B1 PL201635 B1 PL 201635B1 PL 351105 A PL351105 A PL 351105A PL 35110501 A PL35110501 A PL 35110501A PL 201635 B1 PL201635 B1 PL 201635B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
group
molecular weight
rubber
isoolefin
copolymer
Prior art date
Application number
PL351105A
Other languages
English (en)
Other versions
PL351105A1 (en
Inventor
Gerhard Langstein
Martin Bohnenpoll
Anthony Sumner
Marc Verhelst
Original Assignee
Lanxess Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanxess Deutschland Gmbh filed Critical Lanxess Deutschland Gmbh
Publication of PL351105A1 publication Critical patent/PL351105A1/xx
Publication of PL201635B1 publication Critical patent/PL201635B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/18Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms
    • C08L23/20Homopolymers or copolymers of hydrocarbons having four or more carbon atoms having four to nine carbon atoms
    • C08L23/22Copolymers of isobutene; Butyl rubber ; Homo- or copolymers of other iso-olefins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D30/00Producing pneumatic or solid tyres or parts thereof
    • B29D30/06Pneumatic tyres or parts thereof (e.g. produced by casting, moulding, compression moulding, injection moulding, centrifugal casting)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C08L23/28Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with halogens or compounds containing halogen
    • C08L23/283Halogenated homo- or copolymers of iso-olefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L7/00Compositions of natural rubber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest mieszanka gumowa na wyk ladziny wewn etrzne opon, sposób jej wytwarzania i wyk ladzina wewn etrzna opon j a zawieraj aca. Bardziej szczegó lowo, jest to mieszanka gumow a na wyk ladzin e wewn etrzn a opony bezd etkowej. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201635 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 351105 (51) Int.Cl.
C08L 23/22 (2006.01) C08L 23/28 (2006.01) B60C 1/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 10.12.2001
Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca
(73) Uprawniony z patentu: LANXESS DEUTSCHLAND GmbH,
(30) Pierwszeństwo: Leverkusen, DE
12.12.2000,EP,00126551.1 (72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: Gerhard Langstein, ^rten, DE
17.06.2002 BUP 13/02 Martin Bohnenpoll, Leverkusen, DE Anthony Sumner, Koln, GB Marc Verhelst, Schoten, BE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2009 WUP 04/09 (74) Pełnomocnik:
Agnieszka Jakobsche, PATPOL Sp. z o.o.
(57) Przedmiotem wynalazku jest mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca. Bardziej szczegółowo, jest to mieszanka gumową na wykładzinę wewnętrzną opony bezdętkowej.
PL 201 635 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca. Bardziej szczegółowo, mieszanka gumowa na wykładzinę wewnętrzną opony bezdętkowej.
Wiadomo, że zwykle istnieją dwa typy budowy opon do utrzymywania ciśnienia wewnętrznego w oponie zawierają cej powietrze, to znaczy budowa skł adają ca się z opony i dę tki nie zintegrowanej z oponą oraz budowa bezdętkowa, w której sama opona spełnia rolę pojemnika dla powietrza.
Należy stwierdzić, że rolą dętki jest zapobieganie ucieczki powietrza, tak więc, ważnym czynnikiem jest nie tylko szczelność dla powietrza w obszarze połączenia dętki i zaworu, lecz także przepuszczalność gazów samej ścianki dętki (inaczej mówiąc, szczelność dla powietrza).
Przepuszczalność gazów stanowi wewnętrzną własność stosowanego polimeru. Mówiąc praktycznie, nie ma lepszego polimeru niż kauczuk butylowy (kauczuk izobutyleno-izoprenowy, IIR). Nawet obecnie, dętki wytwarza się zwykle, stosując IIR, jako główny składnik.
„Wewnętrzna wykładzina” stanowi materiał przylegający do powierzchni wewnętrznej opony w taki sposób, ż eby utrzymywał a szczelność dla powietrza i zastę pował a dę tkę. We wczesnym okresie, jako wykładziny wewnętrzne stosowano kauczuk naturalny i SBR, lecz gdy są one używane przez długi czas, powietrze przepuszczane przez wykładzinę, przepuszczane jest też przez osnowę opony czyli karkas, przez co występują różnorodne problemy związane z trwałością.
Jednak, jak wiadomo, trudno jest uzyskać adhezję dobrego kauczuku butylowego szczelnego dla powietrza do kauczuku naturalnego i podobnych kauczuków, a zatem gumy butylowej nie można łatwo stosować jako wykładziny wewnętrznej. W celu obejścia tego problemu zastosowano modyfikowany kauczuk butylowy, to znaczy chlorowcowany kauczuk butylowy. Polimer ten wykazuje przepuszczalność gazów zasadniczo podobną do kauczuku butylowego, a ponadto może być łączony z naturalnym kauczukiem i SBR. Zatem, chlorowcowany kauczuk butylowy jest jednym z najlepszych materiałów na wewnętrzne wykładziny dla opon bezdętkowych.
Ponieważ utrzymywanie ciśnienia wewnętrznego gra istotną rolę dla opon zawierających powietrze, stosowanych jako opony samochodów osobowych, opony ciężarówek i autobusów oraz opony rowerów, mieszanka gumowa zawierająca chlorowcowany kauczuk butylowy, jako główny składnik, nakładana jest generalnie we wnętrzu opony jako warstwa wykładziny wewnętrznej, w celu utrzymywania ciśnienia wewnętrznego.
Kauczuk butylowy jest kopolimerem izoolefiny i jednej lub więcej wieloolefin, jako komonomerów. Kauczuki butylowe, znajdujące się w handlu, zawierają główny udział izoolefiny i niewielki udział, nie większy niż 2,5% wagowych wieloolefiny. Korzystną izoolefiną jest izobutylen.
Odpowiednie wieloolefiny obejmują izopren, butadien, di-metylobutadien, piperylen itd, przy czym izopren stanowi składnik korzystny.
Chlorowcowany kauczuk butylowy stanowi kauczuk butylowy zawierający grupy Cl i/lub Br.
Kauczuk butylowy wytwarzany jest generalnie sposobem w zawiesinie, z zastosowaniem chlorku metylu, jako nośnika i katalizatora Friedl'a-Crafts'a, jako inicjatora polimeryzacji. Chlorek metylu zapewnia taką korzyść, że AlCl3, stosunkowo niedrogi katalizator Friedl'a-Crafts'a, jest rozpuszczalny w tym rozpuszczalniku, jak też rozpuszcza on komonomery w postaci izobutylenu i izoprenu. Ponadto, polimer kauczuku butylowego nie jest rozpuszczalny w chlorku metylu i strąca się z roztworu w postaci drobnych czą stek. Polimeryzację generalnie prowadzi się w temperaturach od około -90°C do -100°C. Patrz - opis patentowy USA 2 356 128 oraz dzieło encyklopedyczne Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry, tom A23, strony 288-295. Niskie temperatury polimeryzacji potrzebne są do uzyskania wystarczająco wysokich ciężarów cząsteczkowych, aby produkt nadawał się do zastosowań dla gumy.
Jednak dla bardziej skutecznego sieciowania z innymi, wysoce nienasyconymi kauczukami dienowymi (BR, NR lub SBR) zawartymi w oponie, a zatem dla polepszenia działania polimerów chlorowcowanych lub niechlorowcowanych w kompozycji wykładziny wewnętrznej pożądany byłby wysoki stopień nienasycenia.
Podwyższenie temperatury polimeryzacji lub zwiększenie ilości izoprenu we wsadzie monomerów prowadzi do uzyskania gorszych własności polimeru, w szczególności obniżenia ciężaru cząsteczkowego. Efekt obniżenia ciężaru cząsteczkowego komonomerów wieloolefinowych można zrównoważyć, w zasadzie, przez dalsze obniżenie temperatury reakcji. Jednak w tym wypadku w dużym stopniu zachodzą reakcje uboczne, które prowadzą do żelowania. Żelowanie w temperaturach reakcji
PL 201 635 B1 w zakresie około -120°C i moż liwe sposoby postępowania w celu jego zmniejszenia, opisane zostały w materiałach (porównaj W.A. Thaler, D.J. Buckley Sr., Meeting of the Rubber Division ACS) Spotkanie Zespołu Gumowego Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego, Cleveland, Ohio, 6-9 maj 1975, opublikowanych w Rubber Chemistry & Technology 49, 960-966 (1976)). Rozpuszczalniki pomocnicze, takie jak CS2, wymagane do tego celu, są nie tylko trudne w obchodzeniu się, lecz także muszą być stosowane w stosunkowo dużych stężeniach, co zakłóca zachowanie się uzyskanego kauczuku butylowego w warstwie wykładziny wewnętrznej.
Z opisu EP-A1-818 476 znane jest stosowanie układu inicjatora wanadowego w stosunkowo niskich temperaturach i w obecności stężeń izoprenu nieco wyższych niż zwykle (około 2% molowych we wsadzie), lecz i tu, tak jak w przypadku kopolimeryzacji katalizowanej AlCl3 w temperaturze -120°C w obecnoś ci stęże ń izoprenu > 2,5% molowych wystę puje ż elowanie nawet w temperaturze -70°C.
Chlorowcowane kauczuki butylowe są dobrze znane w technice i wykazują wyjątkowe własności, takie jak odporność na oleje i ozon oraz polepszoną nieprzepuszczalność dla powietrza. Handlowy kauczuk chlorowcobutylowy stanowi chlorowcowany kopolimer izobutylenu i do około 2,5% wagowych izoprenu. Wyższa ilość izoprenu prowadzi do żelowania i/lub do zbyt niskiego ciężaru cząsteczkowego typowego kauczuku butylowego, stanowiącego materiał wyjściowy dla chlorowcowanego kauczuku butylowego, tak że nie są znane chlorowcowane kauczuki butylowe nie zawierające żelu, o zawartości komonomeru wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych.
Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie mieszanki gumowej na wykładzinę wewnętrzną, a w szczególnoś ci mieszanki gumowej na wykł adzinę wewnę trzną opony bezdę tkowej, sposobu jej wytwarzania, a także dostarczenie opony z wykładziną wewnętrzną, zawierającej wspomnianą mieszankę gumową.
Przedmiotem wynalazku jest mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, zawierająca kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartoś ci żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub mieszanin ę wspomnianego nie-bromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny, przy czym izoolefina zawiera 4-16 atomów węgla, wielolefina stanowi dien, zaś zawartość bromu wynosi 4-30% wagowych, a zawartość chloru wynosi 2-15% wagowych.
Korzystnie, mieszanka gumowa według wynalazku zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartoś ci ż elu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmującej chlorostyren, styren, alfametylostyren, p-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen i/lub bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmują cej chlorostyren, styren, alfametylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen lub mieszaninę wspomnianego niebromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny z wieloolefiną.
Korzystnie zawiera ona dodatkowo kauczuk wybrany z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM i ich mieszanin.
Korzystnie, mieszanka gumowa według wynalazku zawiera dodatkowo napełniacz wybrany z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu oraz talk lub ich mieszanin.
Korzystnie, mieszanka gumowa według wynalazku zawiera dodatkowo żywicę kumaronową i/lub środek wulkanizujący wybrany z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
Szczególnie korzystnie, mieszanka gumowa według wynalazku zawiera jedynie środki sieciujące, nie zawierające nitrozoamin, wybrane z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
Drugim przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powyższej mieszanki gumowej, polegający na tym, że kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub bromowany i/lub chloro4
PL 201 635 B1 wany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub mieszaninę wspomnianego niebromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny miesza się z jednym lub wię cej zwią zków wybranych z grupy skł adają cej się z kauczuku wybranego z grupy skł adającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM i ich mieszanin, napełniacza wybranego z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmują cej krzemionkę , krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu i talk lub z ich mieszanin, środka wulkanizującego wybranego z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki, żywicy kumaronowej i dodatków wybranych z grupy obejmującej 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
Korzystnie wspomniany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartoś ci ż elu i wspomniany bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości ż elu wytwarza się sposobem obejmującym następujące etapy:
a) polimeryzacji przynajmniej jednej izoolefiny zawierającej 4-16 atomów węgla, przynajmniej jednego dienu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmujących chlorostyren, styren, alfa-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen, w obecności katalizatora wybranego z grupy składającej się z ze związków wanadu, halogenków cyrkonu, halogenków hafnu, mieszaniny dwóch lub trzech spośród nich i mieszaniny jednego, dwóch lub trzech spośród nich z AlCl3 i układów katalizatora pochodnych AlCl3, chlorku dietyloglinu, chlorku etyloglinu, tetrachlorku tytanu, tetrachlorku cyny, trifluorku boru, trichlorku boru lub metyloalumoksanu i organicznego związku nitrowego o wzorze ogólnym (I):
R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmują cej H, C1-C18-alkil, C3-C18-cykloalkil lub C6-C24-cykloaryl i ewentualnie
b) kontaktowania uzyskanego kopolimeru w warunkach chlorowcowania, w temperaturze 20-90°C, z przynajmniej jednym środkiem wybranym z grupy obejmującej brom lub chlor cząsteczkowy.
Korzystnie stężenie wspomnianego organicznego związku nitrowego w ośrodku reakcji wynosi w zakresie od 1 do 1000 ppm.
Trzecim przedmiotem wynalazku jest wykładzina wewnętrzna opony zawierająca mieszankę gumową według wynalazku.
Wyrażenie izoolefina zawierająca 4 do 16 atomów węgla, korzystnie oznacza izobuten.
Jako dieny, szczególnie korzystnie stosuje się izopren.
Zawartość wieloolefiny wynosi więcej niż 2,5% molowych, korzystnie więcej niż 3,5% molowych, bardziej korzystnie więcej niż 5% molowych, a jeszcze bardziej korzystnie więcej niż 7% molowych.
Ciężar cząsteczkowy Mw jest większy niż 240 kg/mol, korzystnie większy niż 300 kg/mol, bardziej korzystnie większy niż 350 kg/mol, a jeszcze bardziej korzystnie większy niż 400 kg/mol.
Zawartość żelu wynosi mniej niż 1,2% wagowych, korzystnie mniej niż 1% wagowych, bardziej korzystnie mniej niż 0,8% wagowych, a jeszcze bardziej korzystnie mniej niż 0,7% wagowych.
Polimeryzację prowadzi się korzystnie w odpowiednim rozpuszczalniku, takim jak chloroalkany w taki sposób, ż e:
• w przypadku katalizy wanadem, katalizator styka się tylko ze związkiem nitroorganicznym w obecnoś ci monomeru, • w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem, katalizator styka się tylko ze zwią zkiem nitroorganicznym bez monomeru.
Związki nitro stosowane w niniejszym sposobie są szeroko znane i ogólnie dostępne. Nitrozwiązki stosowane korzystnie według wynalazku ujawnione zostały w równoległym zgłoszeniu DE 100 42 118.0, który niniejszym zostaje włączony jako materiał odniesienia i, jak podano powyżej, są one określone wzorem ogólnym (I)
R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmują cej H, C1-C18-alkil, C3-C18-cykloalkil lub C6-C24-cykloaryl.
PL 201 635 B1
Przyjmuje się, że C1-C18-alkil oznacza dowolną liniową lub rozgałęzioną resztę alkilową o 1 do 18 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak metyl, etyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, i-pentyl, neopentyl, heksyl i dalsze homologi, które same z kolei mogą być podstawione, takie jak benzyl. Podstawniki, które można brać pod uwagę w związku z tym, stanowią w szczególnoś ci alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak benzoil, trimetylofenyl, etylofenyl. Korzystne są metyl, etyl lub benzyl.
C6-C24-aryl oznacza dowolną mono- lub policykliczną resztę o 6 do 24 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak fenyl, naftyl, antracenyl, fenantracenyl i fluorenyl, które same z kolei mogą być podstawione. Podstawniki, które można brać pod uwagę w związku z tym, stanowią w szczególności alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak toluil i metylofluorenyl. Korzystny jest fenyl.
C3-C18-cykloalkil oznacza dowolną mono- lub policykliczną resztę o 3 do 18 atomach węgla, znaną fachowcom, taką jak cyklopropyl, cyklobutyl, cyklopentyl, cykloheksyl, cykloheptyl, cyklooktyl i dalsze homologi, które same z kolei mog ą być podstawione. Podstawniki, które moż na brać pod uwagę w związku z tym, stanowią w szczególności alkil lub alkoksyl i cykloalkil lub aryl, takie jak benzoil, trimetylofenyl, etylofenyl. Korzystne są cykloheksyl i cyklopentyl.
Stężenie organicznego nitrozwiązku w ośrodku reakcji wynosi korzystnie w zakresie od 1 do 15000 ppm, bardziej korzystnie w zakresie od 5 do 500 ppm. Stosunek związku nitrowego do wanadu korzystnie jest rzędu 1000:1, bardziej korzystnie rzędu 100:1 a najbardziej korzystnie rzędu od 10:1 do 1:1. Stosunek związku nitrowego do cyrkonu/hafnu korzystnie jest rzędu 100:1, bardziej korzystnie rzędu 25:1, a najbardziej korzystnie rzędu od 14:1 do 1:1.
Monomery polimeryzuje się korzystnie kationowe w temperaturach w zakresie od -120°C do +20°C, korzystnie w zakresie od -100°C do -20°C, pod ciśnieniem w zakresie od 0,1 do 4 x 105 Pa.
Obojętne rozpuszczalniki lub rozcieńczalniki znane dla fachowców z zakresu polimeryzacji butylowej mogą być uważane jako rozpuszczalniki lub rozcieńczalniki (medium reakcyjne). Obejmują one alkany, chlorowcoalkany, cykloalkany lub aromaty, które często także są mono- lub wielopodstawione chlorowcami. W szczególności można tu wspomnieć mieszaniny heksan/chloroalkany, chlorek metylu, dichlorometan lub ich mieszaniny. W sposobie według niniejszego wynalazku stosuje się korzystnie chloroalkany.
Odpowiednie związki wanadu są znane fachowcom z opisu EP-A1-818 476, który niniejszym włączamy, jako materiał związany. Korzystnie stosuje się chlorek wanadu. Może on być korzystnie stosowany w postaci roztworu w bezwodnym i nie zawierającym tlenu alkanie lub chlorowcoalkanie lub ich mieszaninie, przy stężeniu wanadu poniżej 10% wagowych. Może być korzystne przechowywanie (starzenie) roztworu V w temperaturze pokojowej lub niższej przez kilka minut do 1000 godzin przed zastosowaniem. Może być korzystne przeprowadzenie takiego starzenia z wystawieniem na światło.
Odpowiednie halogenki cyrkonu i halogenki hafnu ujawnione zostały w opisie DE 100 42 118.0, który niniejszym włącza się jako materiał odniesienia. Korzystne są dichlorek cyrkonu, trichlorek cyrkonu, tetrachlorek cyrkonu, dichlorek tlenek cyrkonu, tetrafluorek cyrkonu, tetrabromek cyrkonu i tetrajodek cyrkonu oraz dichlorek hafnu, trichlorek hafnu, tetrachlorek hafnu, dichlorek tlenek hafnu, tetrafluorek hafnu, tetrabromek hafnu i tetrajodek hafnu i tetrachlorek hafnu. Mniej odpowiednie są generalnie halogenki cyrkonu i/lub hafnu z podstawnikami przeszkadzającymi sterycznie, np. cyrkonocenodichlorek, lub dichlorek bis(metylocyklopentadienylo)cyrkonu. Korzystny jest tetrachlorek cyrkonu.
Halogenki cyrkonu i halogenki hafnu stosuje się korzystnie w postaci roztworu w bezwodnym i nie zawierającym tlenu alkanie lub chlorowcoalkanie lub ich mieszaninie w obecnoś ci organicznych nitrozwiązków, przy stężeniu cyrkonu/hafnu poniżej 4% wagowych. Może być korzystne przechowywanie (starzenie) roztworu V w temperaturze pokojowej lub niższej przez kilka minut do 1000 godzin (starzenie) przed zastosowaniem. Może być korzystne przechowywanie go z wystawieniem na światło.
Polimeryzację można prowadzić zarówno w sposób ciągły jak i okresowy. W przypadku polimeryzacji ciągłej proces prowadzi się korzystnie zasilając reaktor następującymi trzema strumieniami materiałów wsadowych:
I) rozpuszczalnik/rozcieńczalnik + izoolefina (korzystnie izobuten),
II) wieloolefina (korzystnie dien, izopren) (+ organiczny związek nitro w przypadku katalizy wanadem)
III) katalizator (+ organiczny związek nitro w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem).
PL 201 635 B1
W przypadku pracy okresowej proces można prowadzić następująco.
Reaktor schłodzony do temperatury reakcji ładuje się rozpuszczalnikiem lub rozcieńczalnikiem, monomerami i, w przypadku katalizy wanadem, związkami nitrowymi. Inicjator, w przypadku katalizy cyrkonem/hafnem wraz ze związkami nitro, pompuje się następnie w postaci rozcieńczonego roztworu w taki sposób, żeby można było usunąć bez problemu ciepło reakcji polimeryzacji. Przebieg reakcji można sprawdzać na podstawie wydzielania się ciepła.
Wszystkie operacje prowadzi się w atmosferze gazu ochronnego. Po ukończeniu polimeryzacji reakcję zakończa się antyutleniaczem fenolowym, takim jak, na przykład, 2,2'metylenobis(4-metylo-6-t-butylo-fenol), rozpuszczonym w etanolu.
Z wykorzystaniem sposobu opisanego powyż ej, moż liwe jest wytworzenie kopolimerów izoolefin o wysokim ciężarze czą steczkowym, o zwię kszonej zawartoś ci podwójnych wią zań i równocześ nie wykazujących niewielką zawartość żelu. Zawartość wiązań podwójnych oznacza się metodą spektroskopii rezonansowej protonu.
Sposób ten dostarcza kopolimerów izoolefin o zawartości komonomeru większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych, które są użyteczne do wytwarzania mieszanki według wynalazku.
W innej postaci wykonania kopolimery te stanowią materia ł wyjś ciowy do procesu chlorowcowania, w którym uzyskuje się chlorowcowane kopolimery użyteczne także do wytwarzania mieszanki według wynalazku.
Kopolimery chlorowcowane wykazują własność utrzymywania wyższego ciśnienia wewnętrznego niż inne kauczuki dienowe, lecz ich własności przeciwskurczowe są gorsze, a zatem, gdy zwiększa się udział chlorowcowanego kauczuku butylowego w mieszance, w celu polepszenia efektu utrzymywania ciśnienia wewnętrznego, odpowiednio zwiększa się także stopień skurczu.
Jednak tę wadę można znacznie ograniczyć przez dodatek żywic i dokładny wybór napełniacza o niskiej powierzchni BET.
Chlorowcowany kauczuk izoolefinowy, zwłaszcza kauczuk butylowy, można wytwarzać z wykorzystaniem stosunkowo łatwych reakcji jonowych, przez kontaktowanie polimeru, korzystnie rozpuszczonego w rozpuszczalniku organicznym, ze źródłem chlorowca, np., bromem lub chlorem cząsteczkowym i ogrzewanie mieszaniny do temperatury wahającej się od około 20°C do 90°C, przez czas wystarczający do wprowadzenia wolnego chlorowca z mieszaniny reakcyjnej do szkieletu polimeru.
Inny ciągły sposób przedstawia się następująco. Zimną zawiesinę kauczuku butylowego w chloroalkanie (korzystnie chlorku metylu) z reaktora do polimeryzacji przesyła się do mieszanego roztworu znajdującego się w zbiorniku, zawierającego ciekły heksan. Gorące opary heksanu wprowadzane są do głowicy odparowalnika dla rozcieńczalnika w postaci chlorku alkilu i nieprzereagowanych monomerów. Szybko zachodzi rozpuszczanie drobnych cząstek zawiesiny. Uzyskany roztwór odparowuje się w celu usunięcia śladów chlorku alkilu i monomerów i doprowadza do stężenia pożądanego dla chlorowcowania metodą odparowywania rzutowego. Heksan odzyskany z etapu zatężania rzutowego skrapla się i zawraca do zbiornika do rozpuszczania. W procesie chlorowcowania kauczuk butylowy w roztworze kontaktuje się z chlorem lub bromem w seriach etapów intensywnego mieszania. Podczas etapu chlorowcowania wywiązuje się kwas chlorowodorowy lub bromowodorowy i musi on być neutralizowany. Co się tyczy bardziej szczegółowego opisu procesu patrz opisy patentowe USA Nr 3 029 191 i 2 940 960 oraz opis USA Nr 3 099 644, w których opisano sposób ciągłego chlorowcowania oraz opisy EP-A1-0 803 518 czy EP-A1-0 709 401, z których wszystkie włącza się niniejszym jako materiał związany.
Inny sposób nadający się dla obecnego wynalazku ujawniony został w opisie EP-A1-0 803 518, w którym opisano ulepszony sposób bromowania polimeru C4-C6-izoolefina/sprzężona diolefina-C4-C6, który obejmuje wytworzenie roztworu wspomnianego polimeru w rozpuszczalniku, dodanie do tego roztworu bromu i poddanie reakcji bromu ze wspomnianym polimerem w temperaturze od 10°C do 60°C i oddzielenie bromowanego polimeru izoolefina/sprzężony dien, przy ilości bromu wynoszącej od 0,30 do 1,0 mola na mol sprzężonej diolefiny w polimerze, przy czym sposób odznacza się tym, że rozpuszczalnik obejmuje obojętny węglowodór zawierający chlorowiec, przy czym wspomniany węglowodór zawierający chlorowiec obejmuje węglowodór parafinowy C2 do C6 lub chlorowcowany węglowodór aromatyczny i zawiera ponadto do 20 procent objętościowych wody lub do 20 procent objętościowych wodnego roztworu środka utleniającego rozpuszczalnego w wodzie i zdolnego do utleniania bromowodoru do bromu w procesie, zasadniczo bez utleniania łańcucha polimeru, który także zostaje włączony jako materiał odniesienia dla praktyki patentowej w Stanach Zjednoczonych Ameryki.
PL 201 635 B1
Fachowcy będą świadomi wielu dodatkowych odpowiednich sposobów chlorowcowania, lecz dalsze wyliczanie odpowiednich sposobów chlorowcowania nie wydaje się pomocne dla dalszego polepszenia zrozumienia niniejszego wynalazku.
Korzystnie zawartość bromu wynosi w zakresie 4-20% wagowych, bardziej korzystnie 6-17, szczególnie korzystnie 6-12,5%, a zawartość chloru wynosi korzystnie w zakresie 2-15% wagowych, bardziej korzystnie 3-8 a szczególnie korzystnie 3-6%.
Jest zrozumiałe dla fachowców, że może być zawarty albo brom albo chlor lub mieszanina obu pierwiastków.
Typowa mieszanka na wykładzinę wewnętrzną składa się z 100-60 części wagowych kopolimeru chlorowcowanego (zwykle chlorowcobutylowego, korzystnie bromobutylowego) i 0-40 części wagowych nie chlorowcowanego kopolimeru (regularnego kauczuku butylowego) i/lub kauczuku dienowego.
Jednak wyższy stopień nienasycenia kopolimerów według wynalazku umożliwia zastąpienie droższego kauczuku chlorowcobutylowego całkowicie lub przynajmniej częściowo przez polimer niechlorowcowany.
Korzystnie część kauczukowa mieszanki gumowej składa się całkowicie z jednego lub więcej nie-chlorowcowanego, wysokocząsteczkowego kopolimeru izoolefina-wieloolefina o niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych, lub zawiera 80 części wagowych lub więcej jednego ze wspomnianych nie-chlorowcowanych kopolimerów. Może być korzystne zmieszanie wspomnianego nie-chlorowcowanego kopolimeru izoolefiny z jednym lub więcej kopolimerem izoolefina/wieloolefina, korzystnie z chlorowcowanymi kopolimerami izoolefiny o zawartości komonomeru większej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw większym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych.
Korzystne syntetyczne kauczuki dienowe, które mogą także znajdować się we wspomnianej kompozycji są ujawnione w publikacji I.Franta, Elastomers and Rubber Compounding Materials, wyd.: Elservier, Amsterdam 1989 i obejmują one:
BR polibutadien
ABR Kopolimery butadien/akrylany alkilowe-C1-C4
CR Polichloropren
IR Poliizopren
SBR Kopolimery styren/butadien o zawartości styrenu w zakresie 1 do 60, korzystnie 20 do 50% wagowych
NBR Kopolimery butadien/akrylonitryl o zawartości akrylonitrylu w zakresie 5 do 60, korzystnie 10 do 40% wagowych
HNBR Częściowo lub całkowicie uwodorniony kauczuk NBR
EPDM Kopolimery etylen/propylen/dien
FKM/FPM Fluoropolimery lub kauczuki fluorowe oraz mieszaniny podanych polimerów.
Mieszanka zawiera ponadto korzystnie w zakresie 0,1 do 20 części wagowych organicznego kwasu tłuszczowego, korzystnie nienasyconego kwasu tłuszczowego z jednym, dwoma lub więcej nienasyconymi wiązaniami podwójnymi w cząsteczce, który bardziej korzystnie zawiera 10% wagowych lub więcej kwasu ze sprzężonego dienu, zawierającego przynajmniej jedno sprzężone wiązanie podwójne węgiel-węgiel w cząsteczce.
Korzystnie te kwasy tłuszczowe zawierają 8 do 22 atomów węgla, bardziej korzystnie 12-18 atomów. Przykłady obejmują kwas stearynowy, kwas palmitynowy i kwas oleinowy oraz ich sole wapniowe, magnezowe, potasowe i amonowe.
Korzystnie mieszanka zawiera ponadto 20 do 140, bardziej korzystnie 40 do 80 części wagowych na sto części wagowych kauczuku (=phr) napełniacza aktywnego lub nieaktywnego.
Napełniacz może składać się z:
- silnie zdyspergowanych krzemionek, wytwarzanych np., przez strą canie z roztworów krzemianów lub hydrolizę płomieniową halogenków krzemu, o powierzchniach właściwych 5 do 1000, korzystnie 20 do 400 m2/g (powierzchnia właściwa BET) i pierwszorzędowych wymiarach cząstek 10 do 400 nm; przy czym krzemionki mogą ewentualnie występować w postaci tlenków mieszanych z innymi tlenkami metali, takimi jak tlenki Al, Mg, Ca, Ba, Zn, Zr i Ti;
PL 201 635 B1
- syntetycznych krzemianów, takich jak krzemian glinu i krzemiany metali ziem alkalicznych, takie jak krzemian magnezu czy krzemian wapnia o powierzchniach właściwych BET 20 do 400 m2/g i pierwszorzędowych średnicach cząstek 10 do 400 nm;
- naturalnych krzemianów, takich jak kaolin i inne krzemionki wystę pują ce naturalnie;
- wł ókien szklanych i produktów z włókien szklanych (kamień, wytł oczki) lub mikrokulek szklanych;
- tlenków metali, takich jak tlenek cynku, tlenek wapnia, tlenek magnezu i tlenek glinu;
- wę glanów metali, takich jak wę glan magnezu, wę glan wapnia i wę glan cynku;
- wodorotlenków metali, np., wodorotlenku glinu i wodorotlenku magnezu;
- sadzy, przy czym sadze do stosowania w niniejszym rozwiązaniu są wytwarzane jako sadze lampowe, sadze piecowe lub sadze gazowe i wykazują korzystnie powierzchnie właściwe BET (DIN 66 131) w zakresie 20 do 200 m2/g, np. sadze SAF, ISAF, HAF, SRF, FEF lub GPF;
- żeli kauczukowych, szczególnie żeli opartych na poli-butadienie, kopolimerach butadien/styren, kopolimerach butadien/akrylonitryl i polichloropren;
lub ich mieszanin.
Napełniacze mineralne obejmują krzemionkę, krzemiany, glinki, takie jak bentonit, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu, talk ich mieszaniny i podobne. Te cząsteczki mineralne wykazują na swej powierzchni grupy hydroksylowe nadające im własności hydrofilowe i oleofobowe. Pogarsza to trudności uzyskania dobrego współdziałania między cząsteczkami napełniacza i elastomeru butylowego. Dla wielu celów, korzystnym napełniaczem mineralnym jest krzemionka, szczególnie krzemionka wytwarzana przez strącanie z krzemianu sodowego za pomocą dwutlenku węgla.
Wysuszone cząsteczki bezpostaciowej krzemionki nadające się do stosowania według wynalazku mogą wykazywać przeciętny wymiar aglomeratów między 1 a 100, korzystnie między 10 a 50, a najbardziej korzystnie między 10 a 25 mikrometrów. Korzystne jest, żeby mniej niż 10 procent objętościowych cząsteczek aglomeratu wykazywało rozmiary poniżej 5 mikrometrów lub ponad 50 mikrometrów. Odpowiednia bezpostaciowa suszona krzemionka wykazuje ponadto pole powierzchni BET mierzone zgodnie z DIN (Niemiecka norma przemysłowa) 66131 wynoszące między 50 a 450 metrów kwadratowych na gram i absorbcję DBP (ftalanu dwubutylu) mierzoną zgodnie z DIN 53601 wynoszącą między 150 a 400 gram na 100 gramów krzemionki oraz utratę masy podczas suszenia mierzoną zgodnie z DIN ISO 787/11 wynoszącą 0 do 10 procent wagowych. Odpowiednie napełniacze krzemionkowe są dostępne pod nazwami handlowymi HiSil 210, HiSil 233 i HiSil 243 z firmy PPG Industries Inc. Nadają się także Vulkasil S i Vulkasil N z firmy Bayer AG.
Może być korzystne zastosowanie kombinacji sadzy i napełniacza mineralnego w mieszance według wynalazku. W takiej mieszance stosunek napełniacza mineralnego do sadzy wynosi zwykle w zakresie od 0,05 do 20, korzystnie 0,1 do 10.
Korzystne jest, aby mieszanka gumowa według wynalazku zawierała sadzę w ilości 20 do 140 części wagowych, korzystnie 45 do 80 części wagowych a bardziej korzystnie 48 do 70 części wagowych.
W celu polepszenia własności przeciwskurczowych można stosować korzystnie żywicę kumaronową. Żywica kumaronowa może być nazywana żywicą kumaronowo-indenową i stanowi ogólne określenie żywicy termoplastycznej składającej się z mieszanych polimerów nienasyconych związków aromatycznych, takich jak inden, kumaron, styren i podobne, które zawarte są zwykle w smole węglowej z solwentnafty. Korzystnie stosuje się żywice kumaronowe o temperaturze mięknienia 60°C-120°C. Ilość żywicy kumaronowej wprowadzanej do mieszanki gumowej na wykładziny wewnętrzne wynosi zwykle 0-25 części wagowych, korzystnie 5-20 części wagowych na 100 części mieszanki gumowej składającej się z samego kauczuku naturalnego lub samego zwykłego kauczuku syntetycznego lub mieszaniny kauczuku naturalnego z kauczukiem poliizoprenowym, polibutadienowym i podobnymi.
Ilość żywicy kumaronowej wprowadzanej do mieszanki gumowej składającej się ze 100-60 części wagowych chlorowcowanego kopolimeru według wynalazku i 0-40 części wagowych kauczuku dienowego wynosi zwykle 0-20 części wagowych, bardziej korzystnie 5-16 części wagowych na 100 części wyżej wymienionej mieszanki gumowej.
Mieszanki kauczukowe według wynalazku zawierają ewentualnie także środki sieciujące. Środki sieciujące, które można stosować, obejmują siarkę i nadtlenki, przy czym siarka jest szczególnie korzystna. Sieciowanie siarką może być realizowane w znany sposób. W tym celu patrz, na przykład, rozdział 2 „The Compounding and Vulcanization of Rubber (Sporządzanie mieszanek i wulkanizacja
PL 201 635 B1 gumy” w podręczniku „Rubber Technology/Technologia gumy”, wyd. trzecie, publikowane przez Capman & Hall, 1995.
Wyższy stopień nienasycenia kopolimeru izoolefiny umożliwia zastosowanie dodatków nie zawierających nitrozoamin. Te dodatki nie zawierają nitrozoamin a tym samym nie prowadzą do tworzenia nitrozoamin podczas lub po wulkanizacji. Korzystnie stosuje się 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
Mieszanka gumowa według wynalazku może zawierać dalsze substancje pomocnicze dla gumy, takie jak przyspieszacze reakcji, przyspieszacze wulkanizacji gumy, środki pomocnicze przyspieszające wulkanizację, antyutleniacze, środki spieniające, środki przeciwstarzeniowe, stabilizatory na działanie ciepła, stabilizatory na działanie światła, stabilizatory na działanie ozonu, środki ułatwiające przetwórstwo, plastyfikatory, środki poprawiające kleistość, środki porujące, barwniki, pigmenty, woski, obciążacze, kwasy organiczne, inhibitory, tlenki metali i aktywatory, takie jak trietanoloamina, poli(glikol etylenowy), heksantriol itd., które znane są w przemyśle gumowym.
Środki pomocnicze dla gumy stosuje się w typowych ilościach, które zależą między innymi od zamierzanego zastosowania. Konwencjonalne ilości wynoszą np. od 0,1 do 50% wagowych w stosunku do kauczuku.
Kauczuk/kauczuki i ewentualnie jeden lub więcej składników wybranych z grupy składającej się z napeł niacza/napeł niaczy, jednego lub więcej ś rodka wulkanizują cego, silanów i dalszych dodatków, miesza się razem, odpowiednio w podwyższonej temperaturze, która może wynosić w zakresie od 30°C do 200°C. Korzystne jest, aby temperatura wynosiła więcej niż 60°C a szczególnie korzystna jest temperatura w zakresie 90 do 130°C. Zwykle czas mieszania nie przekracza jednej godziny a wystarczają zwykle czasy w zakresie od 2 do 30 minut. Mieszanie prowadzi się odpowiednio w mieszalniku wewnętrznym, takim jak mieszalnik Banbury lub mieszalnik Haake lub też miniaturowy mieszalnik Brabendera. Walcarki dwuwalcowe także zapewniają dobre rozprowadzenie dodatków w elastomerze. Dobre mieszanie zapewnia także wytłaczarka, umożliwiając równocześnie skrócenie czasu mieszania. Możliwe jest realizowanie mieszania w dwu lub więcej etapach, przy czym może być ono realizowane w róż nych aparatach, na przykład jeden etap w mieszalniku wewnętrznym i jeden etap w wytłaczarce.
Wulkanizację mieszanki prowadzi się zwykle w temperaturach w zakresie 100 do 200°C, korzystnie 130 do 180°C (ewentualnie pod ciśnieniem w zakresie 10 do 200 x 105 Pa).
Odnośnie sporządzania mieszanki i wulkanizacji patrz także: „Encyclopedia of Polymer Science and Engineering/Encyklopedia nauki o polimerach i ich przetwórstwie” tom 4, strona 66 i następne (Compounding/Sporządzanie mieszanek) i tom 17 strona 666 i następne (Vulcanization/Wulkanizacja).
Dla zilustrowania wynalazku przytacza się następujące przykłady.
P r z y k ł a d y
Dane doświadczalne
Zawartość żelu oznacza się w toluenie po czasie rozpuszczania 24 godzin w 30°C, przy stężeniu próbki 12,5 g/l. Frakcje nierozpuszczalne oddziela się przez ultrawirowanie (1 godzina przy 20000 obrotów na minutę w 25°C) .
Lepkość roztworu η frakcji rozpuszczalnej oznacza się lepkościomierzem kapilarnym Ubbelohde'a w toluenie w 30°C. Ciężar cząsteczkowy Mv oblicza się zgodnie z następującym wzorem:
In (MV) = 12,48 + 1,565 · In η
Analizę GPC (chromatografia żelowa) prowadzi się przez kombinację czterech kolumn o długości 30 cm, firmy Polymer Laboratories (PL-Mixed A). Średnica wewnętrzna kolumny wynosi 0,75 cm).
Wtryskiwana objętość wynosi 100 μ|. Wymywanie prowadzi się za pomocą THF z szybkością 0,8 ml/min. Wykrywanie prowadzi się za pomocą detektora UV (260 nm) i refraktometru. Porównanie prowadzi się wykorzystując równanie Mark'a/Houvink'a dla izobutylenu (dn/dc = 0,114; α = 0,6; K = 0,05).
Lepkość Mooney'a mierzy się w 125°C w całkowitym czasie 8 minut (ML 1+8) 125°C).
Stężenia monomerów w polimerze i „punkty rozgałęzień” wykrywa się za pomocą NMR.
Izobuten (firmy Gerling+Holz, Niemcy, jakość 2,8) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę napełnioną sodem na tlenku glinu (zawartość Na 10%).
Izopren (firmy Acros, 99%) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę napełnioną wysuszonym tlenkiem glinu i destylowano pod argonem znad wodorku wapnia. Zawartość wody wynosiła 25 ppm.
Chlorek metylu (firmy Linde, jakość 2,8) oczyszczano przez przedmuchiwanie przez kolumnę z węglem aktywnym i drugą kolumnę napełnioną materiałem Sicapent.
PL 201 635 B1
Chlorek metylenu (firmy Merck, jakość: do analizy ACS, ISO) destylowano pod argonem znad pięciotlenku fosforu.
Heksan oczyszczano przez destylację pod argonem znad wodorku wapnia.
Nitrometan (firmy Aldrich, 96%) mieszano przez 2 godziny z pięciotlenkiem fosforu przepuszczając gazowy mieszający argon przez mieszaninę. Nitrometan destylowano następnie w próżni (około 20 kPa).
Tetrachlorek wanadu (firmy Aldrich) sączono przez filtr szklany w atmosferze argonu przed stosowaniem.
1 J.L.White, T.D. Shaffer, C.J. Ruff, J.P. Cross: Macromolecules (1995), 28, 3290.
P r z y k ł a d 1
300 g (5,35 moli) izobutenu wprowadzono początkowo razem z 700 g chlorku metylu i 27,4 g (0,4 mola) izoprenu w temperaturze -90°C w atmosferze argonu i bez dostępu światła. Do roztworu monomeru przed rozpoczęciem reakcji dodano 0,61 g (9,99 mmoli) nitrometanu. Do tej mieszaniny dodawano powoli kroplami roztwór tetrachlorku wanadu w heksanie (stężenie 0,62 g tetrachlorku wanadu w 25 ml n-heksanu) (czas dodawania około 15-20 minut), aż reakcja rozpoczęła się (wykrywanie poprzez wzrost temperatury roztworu reakcyjnego).
Po czasie reakcji około 10-15 minut, zakończono reakcję egzotermiczną przez dodanie schłodzonego roztworu 1 g 2,2'-metylenobis(4-metylo-6-t-butylofenolu) (Vulkanox BKF firmy Bayer, Leverkusen) w 250 ml etanolu. Po zdekantowaniu cieczy, strącony polimer wymyto 2,5 l etanolu, walcowano do postaci cienkiego arkusza i suszono przez jeden dzień pod próżnią w 50°C.
Wyodrębniono 8,4 g polimeru. Kopolimer wykazywał lepkość graniczną 1,28 dl/g, zawartość żelu 0,8% wagowych, zawartość izoprenu 4,7% molowych, Mn wynoszący 126 kg/mol, Mw wynoszący 412,1 kg/mol i wskaźnik pęcznienia w toluenie w 25°C wynoszący 59,8.
P r z y k ł a d 2
100 g polimeru z przykładu 1 pocięto na kawałki 0,5x0,5x0,5 cm i spęczniano w kolbie szklanej o pojemności 2 litrów w ciemności przez 12 godzin w temperaturze pokojowej w 933 ml (615 g) heksanu (50% n-heksanu, 50% mieszanina izomerów). Mieszaninę ogrzano następnie do 45°C i mieszano w ciemności przez 3 godziny.
Do tej mieszaniny dodano 20 ml wody. Przy silnym mieszaniu w 45°C dodano w ciemności roztwór 17 g bromu (0,106 mola) w 411 ml (271 g) heksanu. Po 30 sekundach zatrzymano reakcję przez dodanie 187,5 ml wodnego roztworu 1n NaOH. Mieszaninę silnie mieszano przez 10 minut. Zanikł żółty kolor mieszaniny i przekształcił się w mleczno biały kolor.
Po oddzieleniu fazy wodnej mieszaninę myto trzykrotnie 75 ml wody destylowanej. Mieszaninę wylano następnie do wrzącej wody i skoagulowano kauczuk. Koagulat suszono w 105°C na walcarce do gumy. Gdy tylko kauczuk stał się przezroczysty, dodano 2 g stearynianu wapnia, jako stabilizatora, (Dane analityczne patrz tablica 1). Nazewnictwo stosowane w analizie mikrostrukturalnej patrz znany stan techniki. Można je jednak także znaleźć w kanadyjskim opisie CA-2,282,900 na figurze 3 i w treś ci cał ego opisu.
T a b l i c a 1
Wydajność 98%
Zawartość bromu 6,5%
Mikrostruktura według NMR (w % molowych)
1,4-izopren 0,11
1,2-izopren 0,11
egzometylen 2,32
produkty przegrupowania 0,59
sprzężone wiązania podwójne w strukturze endo 0,16
wiązania podwójne w strukturze endo 0,11
całość 3,40
PL 201 635 B1
P r z y k ł a d 3
110,15 g (1,96 moli) izobutenu wprowadzono początkowo razem z 700 g chlorku metylu i 14,85 g (0,22 mola) izoprenu w temperaturze -95°C w atmosferze argonu. Do tej mieszaniny dodawano powoli kroplami w ciągu 30 minut roztwór 0,728 g (3,12 mmoli) tetrachlorku cyrkonu i 2,495 g (40,87 mmoli) nitrometanu w 25 ml chlorku metylenu.
Po czasie reakcji około 60 minut, zakończono reakcję egzotermiczną przez dodanie schłodzonego roztworu 1 g Irganox'u 1010 (CIBA) w 250 ml etanolu. Po zdekantowaniu cieczy strącony polimer wymyto 2,5 l acetonu, walcowano do postaci cienkiego arkusza i suszono przez jeden dzień pod próżnią w 50°C.
Wyodrębniono 47,3 g polimeru. Kopolimer wykazywał lepkość graniczną 1,418 dl/g, zawartość żelu 0,4% wagowych, zawartość izoprenu 5,7%-molowych, Mn wynoszący 818,7 kg/mol, Mw wynoszący 2696 kg/mol i wskaźnik pęcznienia w toluenie w 25°C wynoszący 88,2.
P r z y k ł a d 4
100 g polimeru z przykładu 3 pocięto na kawałki 0,5x0,5x0,5 cm i spęczniano w kolbie szklanej o pojemnoś ci 2 litrów w ciemnoś ci przez 12 godzin w temperaturze pokojowej w 933 ml (615 g) heksanu (50% n-heksanu, 50% mieszanina izomerów). Mieszaninę ogrzano następnie do 45°C i mieszano w ciemnoś ci przez 3 godziny.
Do tej mieszaniny dodano 20 ml wody. Przy silnym mieszaniu w 45°C dodano w ciemności roztwór 17 g bromu (0,106 mola) w 411 ml (271 g) heksanu. Po 30 sekundach zatrzymano reakcję przez dodanie 187,5 ml wodnego roztworu 1n NaOH. Mieszaninę silnie mieszano przez 10 minut. Zanikł żółty kolor mieszaniny i przekształcił się w mleczno biały kolor.
Po oddzieleniu fazy wodnej mieszaninę myto jednorazowo 500 ml wody destylowanej. Mieszaninę wylano następnie do wrzącej wody i skoagulowano kauczuk. Koagulat suszono w 105°C na walcarce do gumy. Gdy tylko kauczuk stał się przezroczysty, dodano 2 g stearynianu wapnia, jako stabilizatora (Dane analityczne patrz tablica 1). Nazewnictwo stosowane w analizie mikrostrukturalnej patrz znany stan techniki. Można je jednak także znaleźć w kanadyjskim opisie CA-2,282,900 na figurze 3 i w treś ci cał ego opisu.
T a b l i c a 2
Wydajność 96%
Zawartość bromu 6,9%
P r z y k ł a d 5
Z produktu wedł ug przykł adu 2 sporzą dzono typową mieszankę na dę tki i zwulkanizowano.
Jako przykład porównawczy przygotowano porównawczą mieszankę z kauczuku POLYSAR
Bromobutyl® 2030 dostępnego z firmy Bayer Inc., Kanada. Składniki podane są w częściach wagowych.
Vulkacit® DM stanowi przyspieszacz merkaptanowy dostępny z firmy Bayer AG, Niemcy. Sunpar stanowi olej parafinowy dostępny z firmy Sunoco Inc.
Przykład 5a 5b 5c
Mieszankę mieszano w mieszalniku Brabendera w 150°C, środki sieciujące dodawano na walcarce w 50°C
Przykład 1 100 100
Bromobutyl® 2030 100
Sadza N660 65 65 65
Sunpar 2280 22 22 22
ZnO RS 5 5 5
Kwas stearynowy 1 1 1
Siarka 0,5 0,5 2
Vulkacit® Merkapto 1,3 1,3 2,0
Vulkacit® Thiuram (TMTD) 1 1
PL 201 635 B1
Własności mieszanki
Własności sieciujące 5a 5b 5c
Na reometrze Monsanto MDR 2000 przy 165°C
MIN DIN 53529 1,3 0,8 1,0
Ts1 DIN 53529 1,1 0,8 1,0
T50 DIN 53529 1,9 1,3 3,0
T90 DIN 53529 5,7 3,7 8,0
MH DIN 53529 11,1 11,1 7,3
W porównaniu ze standardową mieszanką 5b, wysoce nienasycona mieszanka 5a wykazuje bardzo szybkie utwardzanie do tego samego maksymalnego momentu obrotowego. Jednak dla uzyskania tego stanu musi być zastosowany przyspieszacz wytwarzający nitrozoaminę.
Taki sam polimer w przykładzie 5c z przyspieszaczem nie wytwarzającym nitrozoaminy wykazuje prawie takie same własności jak mieszanka standardowa.

Claims (10)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, znamienna tym, że wspomniana mieszanka gumowa zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub mieszaninę wspomnianego niebromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny, przy czym izoolefina zawiera 4-16 atomów węgla, wieloolefina stanowi dien, zaś zawartość bromu wynosi 4-30% wagowych, a zawartość chloru wynosi 2-15% wagowych.
  2. 2. Mieszanka gumowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmującej chlorostyren, styren, alfametylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen i/lub bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu zsyntetyzowany z izobutenu, izoprenu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmującej chlorostyren, styren, alfa-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen lub mieszaninę wspomnianego nie-bromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny z wieloolefiną.
  3. 3. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera dodatkowo kauczuk wybrany z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM i ich mieszanin.
  4. 4. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera dodatkowo napełniacz wybrany z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu oraz talk lub z ich mieszanin.
  5. 5. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera dodatkowo żywicę kumaronową i/lub środek wulkanizujący wybrany z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
  6. 6. Mieszanka gumowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera jedynie środki sieciujące, nie zawierające nitrozoamin, wybrane z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki.
  7. 7. Sposób wytwarzania mieszanki gumowej określonej w zastrz. 1-6, znamienny tym, że kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu, o zawartości wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartoś ci żelu mniejszej niż 1,2 % wagowych lub bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny
    PL 201 635 B1 z wieloolefiną o wysokim ciężarze czą steczkowym i niskiej zawartoś ci ż elu, o zawartoś ci wieloolefiny wyższej niż 2,5% molowych, ciężarze cząsteczkowym Mw wyższym niż 240 kg/mol i zawartości żelu mniejszej niż 1,2% wagowych lub mieszaninę wspomnianego nie-bromowanego i/lub chlorowanego i bromowanego i/lub chlorowanego kopolimeru izoolefiny miesza się z jednym lub wię cej zwią zków wybranych z grupy składającej się z kauczuku wybranego z grupy składającej się z kauczuku naturalnego, BR, ABR, CR, IR, SBR, NBR, HNBR, EPDM, FKM i ich mieszanin, napełniacza wybranego z grupy składającej się z sadzy, napełniacza mineralnego wybranego z grupy obejmującej krzemionkę, krzemiany, glinki, gips, tlenek glinu, dwutlenek tytanu i talk lub z ich mieszanin, środka wulkanizującego wybranego z grupy obejmującej siarkę i nadtlenki, żywicy kumaronowej i dodatków wybranych z grupy obejmują cej 2-merkaptobenzotiazol (MBT) i/lub siarczek dibenzotiazylu.
  8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wspomniany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu i wspomniany bromowany i/lub chlorowany kopolimer izoolefiny z wieloolefiną o wysokim ciężarze cząsteczkowym i niskiej zawartości żelu wytwarza się sposobem obejmującym następujące etapy:
    a) polimeryzacji przynajmniej jednej izoolefiny zawierającej 4-16 atomów węgla, przynajmniej jednego dienu i ewentualnie dalszych monomerów wybranych z grupy obejmujących chlorostyren, styren, alfa-metylostyren, p-metylostyren, p-metoksystyren, 1-winylonaftalen, 2-winylonaftalen i 4-winylotoluen, w obecności katalizatora wybranego z grupy składającej się z ze związków wanadu, halogenków cyrkonu, halogenków hafnu, mieszaniny dwóch lub trzech spośród nich i mieszaniny jednego, dwóch lub trzech spoś ród nich z AlCl3 i ukł adów katalizatora pochodnych AlCl3, chlorku dietyloglinu, chlorku etyloglinu, tetrachlorku tytanu, tetrachlorku cyny, trifluorku boru, trichlorku boru lub metyloalumoksanu i organicznego związku nitrowego o wzorze ogólnym (I):
    R-NO2 (I), w którym R wybrane jest z grupy obejmującej H, C1-C18-alkil, C3-C18-cykloalkil lub C6-C24-cykloaryl i ewentualnie
    b) kontaktowania uzyskanego kopolimeru w warunkach chlorowcowania, w temperaturze 20-90°C, z przynajmniej jednym środkiem wybranym z grupy obejmującej brom lub chlor cz ąsteczkowy.
  9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stężenie wspomnianego organicznego związku nitrowego w ośrodku reakcji wynosi w zakresie od 1 do 1000 ppm.
  10. 10. Wykładzina wewnętrzna opony, znamienna tym, że zawiera mieszankę gumową określoną w zastrz. 1-6
PL351105A 2000-12-12 2001-12-10 Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca PL201635B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00126551 2000-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL351105A1 PL351105A1 (en) 2002-06-17
PL201635B1 true PL201635B1 (pl) 2009-04-30

Family

ID=8170559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL351105A PL201635B1 (pl) 2000-12-12 2001-12-10 Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20020111414A1 (pl)
JP (1) JP4090732B2 (pl)
KR (1) KR100788142B1 (pl)
CN (1) CN1207338C (pl)
BR (1) BR0106108B1 (pl)
CA (1) CA2364678C (pl)
CZ (1) CZ20014426A3 (pl)
DE (1) DE60141678D1 (pl)
HK (1) HK1047950B (pl)
HU (1) HUP0105294A3 (pl)
MX (1) MXPA01012799A (pl)
PL (1) PL201635B1 (pl)
RU (1) RU2001133305A (pl)
SK (1) SK287947B6 (pl)
TW (1) TWI285658B (pl)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050137314A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Spadone Leighton R. Tire with innerliner for prevention of vapor permeation
EP1765930B1 (en) * 2004-06-15 2009-04-08 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Elastomeric compositions, air barriers, and processes for making the same
CN100465217C (zh) * 2004-09-06 2009-03-04 刘灵柱 高弹力轮胎及制备方法
JP4823882B2 (ja) * 2005-12-19 2011-11-24 住友ゴム工業株式会社 インナーライナー用ゴム組成物およびそれを用いたインナーライナーを有するタイヤ
CA2604409C (en) * 2006-12-22 2015-04-07 Lanxess Inc. Butyl rubber ionomer nanocomposites
CN102397963A (zh) * 2010-09-15 2012-04-04 山东玲珑轮胎股份有限公司 轮胎钢丝圈包布缠绕工艺
CA2934725C (en) 2013-12-23 2023-07-25 Arlanxeo Singapore Pte. Ltd. Highly pure halogenated rubbers
KR102356319B1 (ko) 2013-12-23 2022-01-26 아란세오 싱가포르 프라이빗 리미티드 고무 산업을 위한 신규한 응결방지제
EP3087139B1 (en) 2013-12-23 2022-04-13 Arlanxeo Singapore Pte. Ltd. Ultra pure rubber
KR102356318B1 (ko) 2013-12-23 2022-01-26 아란세오 싱가포르 프라이빗 리미티드 엘라스토머 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 위한 신규한 응결방지제
RU2717822C2 (ru) 2014-06-30 2020-03-26 Арланксео Сингапур Пте. Лтд. Новые антиагломеранты для каучуковой промышленности
WO2018189641A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 Reliance Industries Limited Process for preparing halogenated isobutylene isoprene rubber
KR102191484B1 (ko) * 2019-11-13 2020-12-15 넥센타이어 주식회사 타이어 인너라이너 고무 조성물 및 이로부터 제조된 타이어

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4039206A (en) * 1975-02-26 1977-08-02 Harold Nault Attachment for ground-engaging pads of stabilizers
US4288575A (en) * 1978-12-04 1981-09-08 Exxon Research & Engineering Co. Conjugated diene butyl elastomer copolymer
US5071913A (en) * 1987-12-11 1991-12-10 Exxon Chemical Patents Inc. Rubbery isoolefin polymers exhibiting improved processability
JP3070979B2 (ja) * 1991-06-06 2000-07-31 株式会社ブリヂストン インナーライナー用ゴム組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR100788142B1 (ko) 2007-12-21
HK1047950A1 (en) 2003-03-14
HK1047950B (zh) 2006-02-03
BR0106108A (pt) 2002-08-06
JP4090732B2 (ja) 2008-05-28
CZ20014426A3 (cs) 2002-07-17
CA2364678A1 (en) 2002-06-12
CA2364678C (en) 2012-01-24
DE60141678D1 (de) 2010-05-12
KR20020046163A (ko) 2002-06-20
MXPA01012799A (es) 2002-09-18
PL351105A1 (en) 2002-06-17
HU0105294D0 (en) 2002-02-28
SK287947B6 (sk) 2012-06-04
SK18122001A3 (sk) 2002-10-08
HUP0105294A3 (en) 2002-12-28
BR0106108B1 (pt) 2011-06-14
RU2001133305A (ru) 2003-09-10
TWI285658B (en) 2007-08-21
CN1207338C (zh) 2005-06-22
US20020111414A1 (en) 2002-08-15
JP2002234977A (ja) 2002-08-23
HUP0105294A2 (en) 2002-08-28
CN1358793A (zh) 2002-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5063268A (en) Composition for tire treads (E-235)
US5333662A (en) Tire innerliner composition
US20020132904A1 (en) Rubber composition for tire treads
WO1992001575A1 (en) Tire innerliner composition
PL201635B1 (pl) Mieszanka gumowa na wykładziny wewnętrzne opon, sposób jej wytwarzania i wykładzina wewnętrzna opon ją zawierająca
EP0543940B1 (en) Tire sidewall composition
EP1359189B1 (en) Rubber composition for tire treads
US6545100B2 (en) Halogenated, high molecular weight, gel-free isobutene copolymers with elevated double bond contents
KR100788141B1 (ko) 타이어 튜브용 고무 조성물
EP1215242B1 (en) Process for the preparation of a rubber composition for an inner liner
EP1215240A1 (en) Rubber composition for tire treads
EP1215241A1 (en) Rubber composition for tire tube
USH1922H (en) Coating composition
CA2427099A1 (en) Rubber composition for tire treads

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20131210