具有低迟滞的弹性体产品的制造方法
【专利说明】具有低迟滞的弹性体产品的制造方法
[0001] 本发明设及一种具有低迟滞化ysteresis)的弹性体产品的制造方法，其能降 低弹性体产品的迟滞。本发明还设及一种具有低迟滞弹性体产品，特别是弹性扰流板 (spoiler)和轮胎，其是通过本发明的方法制备得到的。
[0002] 迟滞设及弹性体产品的一种属性，即从因负载而发生形变后返回到原来的形状的 能力。在重大的迟滞的情况下的，能量在负载-卸载循环中作为热量损失，该由于许多原因 是不希望发生的。
[0003] 例如，轮胎的滚动阻力设及到阻止轮胎和路面之间发生相对运动的力。当轮胎在 车辆的重量下旋转时，它经受着变形和复原的反复循环。当轮胎中的橡胶表现出迟滞现象 时，轮胎将会把迟滞能量在负载-卸载循环中W热量的形式耗散。归因于橡胶的粘弹性特 性，迟滞是与滚动阻力相关的能量损耗的主要原因。
[0004] 在汽车工业，弹性扰流板最近被引入，用W作为调节气流，增加车辆的空气动力学 及提高燃油效率的设备。例如，US7, 055, 891B2中描述了一种用于扰流板的柔性空气导向 装置。该扰流板包括表现出迟滞的橡胶组件。因此，由于所使用的橡胶的粘弹性特性，能量 被流失。
[0005] 在弹性体产品，例如轮胎侧壁或弹性扰流板中的迟滞通常是不希望出现的，且在 弹性体产品的粘弹性应尽可能地低。因此，有必要开发一种具有低迟滞的弹性体产品的制 造方法，特别是低于公知的弹性体产品的迟滞水平。
[0006] 已知的硫化弹性体组合物的方法通常是往弹性体中添加含硫化合物，W实现在弹 性体聚合物链中的不饱和键之间的含硫交联，或添加过氧化物W获得链之间的碳-碳交 联。后者不需要用到链中的不饱和键。在轮胎的硫化过程中，典型的硫化循环包括将弹性 体轮胎组合物保持在压力下约10分钟，反应温度为160°c至170°C的。
[0007] 本发明的目的是开发一种具有低迟滞的弹性体产品的制造方法，特别是低于公知 的弹性体产品的迟滞水平。
[000引本发明的目的是通过一种制造具有低迟滞的弹性体产物的方法得W实现，该方法 包括如下步骤：
[0009] a)提供弹性体材料组合物，所述弹性体材料组合物包括弹性体材料，硫和过氧化 物；及
[0010] b)选择一种反应温度，所述反应温度高于当所述组合物内部形成交联时的温度， 且所述反应温度在当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度和当所述过氧化物的半衰 期为1小时时的温度加50°C之间；
[0011] C)在所述反应温度下硫化所述组合物。
[0012] 根据步骤b)中的硫和过氧化物选择反应温度，并且在该反应温度硫化该组合物， 该样可W得到与由公知的方法得到的弹性体产品相比具有较低迟滞的弹性体产品。
[0013] 根据本发明的方法中所选择的反应温度通常会比在已知的基于过氧化物固化循 环中使用的温度要低。据信，低的迟滞可能是部分由于该样一个事实，即所选择的相对低的 反应温度下首先启动一个硫的硫化反应，从而产生链和多硫网络之间的含硫的交联，由此 延迟或至少减慢过氧化物硫化反应，在相同的反应温度下，其仅在后期开始。其结果是，产 生了一个不同于已知网络的弹性体交联的网络，并且产生相对低的迟滞水平。
[0014] 如果本发明的弹性体组合物，即包括硫和过氧化物的弹性体组合物，在一个高于 当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度加50°c的反应温度被固化，则机械强度和撕裂 强度都被观察到降低。该被认为是由于该样的事实，即该硫硫化反应和过氧化物硫化反应 之间会非常干扰，并产生较少的最佳交联的网络。本发明的方法允许同时实现低水平的迟 滞和良好的机械强度和撕裂强度。
[0015] 选择一个高于该交联在该组合物形成时的温度的反应温度是容易完成的。事实 上，在该交联形成在组合物中的最低温度是合理的（工业的观点来说），可W通过执行一个 流变试验而获得时间量，在该实验中，未硫化的弹性体组合物在恒定的温度和所需的扭矩 被剪切，W保持固定的剪切力或随时间监测的剪切速率。转矩最初将由于该组合物的加热 而减少，但将随后由于硫化而急剧地上升，该是因为粘度和组合物后模量因增加交联的结 果而上升。当扭矩在合理的时间内观察到上升时发生硫化。请注意，在该样的测试里的焦烧 时间（scorchtime)被定义为，直到扭矩水平从最小值上升2个单位W上经过的时间。如 果焦烧时间太有限而过早焦化发生，部分交联的组合物不能很好地在模制产品中流动。该 当然是不希望发生的。
[0016] 在本发明提供的方法中，硫化步骤C)的反应温度优选要低于传统方法中的硫化 温度。本发明采用较低温度所带来的额外优点是，能够得到更好的焦烧安全性（Scorch safety)。焦烧安全性被定义为防止过早硫化的阻力，过早硫化将损害组合物的流变性质。
[0017] 对于本领域技术人员来说，过氧化物的半衰期是公知的，其定义为，在弹性体组合 物中，在一定的反应温度下，分解过氧化物的初始量的一半所需要的时间。半衰期随着反应 温度减少，其对于一个给定的过氧化物和反应温度，其半衰期可W从过氧化物的供应商处 获得。
[001引在本文中，用于数值范围的术语"之间"并不包括所指示范围的端点。
[0019] 在本发明优选的实施例中，一种方法被提供，其中，所述反应温度在当所述过氧化 物的半衰期为1小时时的温度和当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度加30°C之间。 更为优选的，所述反应温度在当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度和当所述过氧化 物的半衰期为1小时时的温度加20°C之间。
[0020] 在本发明更为优选的实施例中，一种方法被提供，其中，选择的所述反应温度高于 当所述组合物内部形成含硫的交联时的温度。优选的，所述反应温度高于当所述组合物内 部形成交联时的温度，且所述反应温度在当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度和当 所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度加50°c之间。更为优选的，所述反应温度高于当 所述组合物内部形成交联时的温度，且所述反应温度在当所述过氧化物的半衰期为1小时 时的温度和当所述过氧化物的半衰期为1小时时的温度加30°C之间，更为优选为加20°C之 间。
[0021] 为进一步提高该方法的效率，减少硫化过程所需时间，固化剂，例如加速器和活化 剂，特别是用于过氧化物引发硫化反应的固化剂，优选添加在本发明的方法中，
[0022] 根据本发明的方法的一个实施例中，固化剂被加入到弹性材料组合物中，其中所 述过氧化物和所述固化剂的比例为1重量份过氧化物比0. 5~1. 5重量份固化剂，更优选 为1重量份过氧化物比1. 2~1. 3重量份固化剂。
[0023] 在一个实施例中，所述固化剂选自含有马来酷亚胺，（甲基）丙締酸醋，締丙 基基团及其组合的有机分子。有机分子的例子适合作为固化剂是二甲基丙締酸己二 醇醋（eth}denedimethac巧late)，对苯二甲酸二丙締醋（diall}dtere地thalate)， 二己締基苯，S締丙基异氯脈酸醋（triallyliso巧anurate)，S締丙基磯酸醋 (triallylphosphate)，S聚氯酸S締丙醋（triall5f]xyanurate)，1, 2-聚了 二締，N， N' -间亚苯基双马来酷亚胺，S哲甲基丙烷S甲基丙締酸醋（trimet的lolpropane trimethacirlate)W及其组合。优选的，所述固化剂为S聚氯酸S締丙醋，1,2-聚了二締， N，N'-间亚苯基双马来酷亚胺，=哲甲基丙烷=甲基丙締酸醋及其组合。最为优选的，所述 固化剂为N，N' -间亚苯基双马来酷亚胺。
[0024] 根据本发明优选的实施例，该方法包括如下步骤；提供弹性体材料组合物，所述弹 性体材料组合物包括弹性体材料，硫和过氧化物；在l〇〇°C至175C的反应温度下硫化所述 组合物，优选为140°C至165°C。
[0025] 应用于本发明的方法的弹性体材料，例如橡胶，可W根据本领域技术人员公知的 方式来制备。任何已知的混合聚合物，填料和其它添加剂的方法是在原则上适用于该个目 的。因此使用密炼机或班伯里混合机，单或双螺杆挤出机，叶片捏合机，Buss共捏合机，二 漉轴机等来混合橡胶聚合物及如果需要的添加剂和/或其他聚合物是可行的。合适的混合 温度基本上是由所述聚合物组合物的组分的流变性质决定的。
[0026] 应用于本发明的方法的弹性体材料选自橡胶聚合物，优选为不饱和橡胶聚合物。 一般来说，该些橡胶具有低于-10°c的玻璃点转化温度Tg，尽管该不是必须的。适合使用 的橡胶是例如选自天然橡胶，异戊二締橡胶，了