Конструкция, включающая соединительный слой

Конструкция, включающая соединительный слой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящее изобретение претендует на приоритет заявки согласно РСТ (договору о патентной кооперации) № (пока отсутствует) (справочный номер от Aoki YR,EXOC-S835-PCT), поданной 29 сентября 2006 года, и заявки PCT/US2005/38705, поданной 27 октября 2005 года, описания которых посредством ссылки включаются в настоящий документ.

Область техники

Данное описание относится к композициям, подходящим для использования в многослойных конструкциях, например в конструкции шины, в особенности в соединительном (связывающем) слое шины между внутренним герметизирующим слоем и каркасом. В частности, данное описание относится к каучуковым композициям, использующим смеси эластомера или каучука с высоким уровнем содержания диена, таких как натуральный каучук (НК) и бутадиен-стирольный каучук (БСК), и эпоксидированного природного каучука.

Уровень техники

Для предотвращения проникновения шинного корда, т.е. состояния, при котором армирующий шинный корд проникает через герметизирующий слой, приводя к утечке воздуха и выходу шины из строя, обычной практикой является добавление промежуточного слоя между слоем каркаса, содержащим текстильный или стальной корды, и герметизирующим слоем. Данный промежуточный слой называют прокладочной резиной, соединительным слоем, подушечной смесью или подслоем герметизирующего слоя, и обычно он содержит смеси природного каучука (НК) и бутадиен-стирольного каучука (БСК). Для целей настоящего изобретения данный компонент шины называют «соединительным слоем». Обычно композиция соединительного слоя подобна композиции каркасной смеси, для того чтобы обеспечить необходимую клейкость при сборке в целях сохранения сцепленной конструкции шины в неотвержденном или «невулканизованном» состоянии, адгезию в отвержденном состоянии и удовлетворительные динамические свойства во время использования шины. Однако обычно используемый соединительный слой на основе НК и БСК не может обеспечить достаточные клейкость и адгезию в отвержденном состоянии, например, между термопластичной эластомерной композицией герметизирующего слоя шины на основе вулканизованных смесей конструкционных смол и галогенированных изобутиленсодержащих эластомеров и слоем каркаса. Настоящее изобретение является подходящим для использования в шинах, использующих обычные композиции герметизирующего слоя на основе компонентов в виде галогенированных изобутиленсодержащих эластомеров, а также термопластичные эластомерные композиции герметизирующего слоя шины на основе вулканизованных смесей конструкционных смол, например полиамидов и БИМС (бромированного сополимера изобутилена и п-метилстирола), полученных, например, при использовании динамической вулканизации, описанной в документе ЕР 0 722 850 В1. Следовательно, настоящее изобретение предлагает соединительный слой, подходящий для использования при соединении слоя на основе динамически вулканизованного сплава полиамида и бромированного сополимера изобутилена-пара-метилстирола, такого как композиция герметизирующего слоя, с каркасом шины без ухудшения улучшенных характеристик проницаемости, достигаемых при помощи герметизирующего слоя. Оно также является подходящим для использования и в других областях применения, в которых используют слои, удерживающие воздух или текучую среду, в комбинации с другим слоем, в частности, тогда, когда другой слой включает армирующие волокна или корды, например, в случае шлангов и других емкостей, от которых требуется удерживание газа или текучей среды.

В патенте США №5738158 описывается пневматическая шина, имеющая слой, предотвращающий проникновение воздуха, или герметизирующий слой, образованный из тонкой пленки композиции смолы, содержащей, по меньшей мере, 20% (мас.) термопластичного эластомерного сложного полиэфира, состоящего из блок-сополимера полибутилентерефталата и полиоксиалкилендиимиддикислоты при массовом соотношении полибутилентерефталат/полиоксиалкилендиимиддикислота, равном 85/15 и менее. Композиция смолы дополнительно может включать диспергированные частицы каучука, где частицы каучука были подвергнуты динамической вулканизации. Концепция использования композиции смолы в качестве герметизирующего слоя была дополнительно разработана различными изобретателями от того же патентообладателя, см., например, патент США №6079465, который заявляет пневматическую шину, которая включает такой герметизирующий слой, и описывает применение различных термопластичных смол, предназначенных для использования в композиции. Данный патент также описывает присутствие соединительного слоя и еще одного слоя для промотирования прочности сцепления или адгезионной прочности герметизирующего слоя в общей конструкции. Дополнительная разработка данной технологии улучшения адгезии герметизирующего слоя в конструкции описывается в патенте США №6062283, где вязкости расплава и параметры растворимости компонентов в виде термопластичных смол и эластомерных компонентов регулируют в соответствии со специальной математической формулой.

Опубликованная заявка США 2002/0066512 описывает пневматическую шину, включающую каркас, включающий слой кордов, определяющий самый внутренний слой армирующих кордов, находящийся между областями закраин, и воздухонепроницаемый слой, расположенный внутри кордов слоя каркаса, вдоль внутренней поверхности шины и покрывающий по существу всю внутреннюю поверхность шины, где воздухонепроницаемый слой изготавливают из воздухонепроницаемого каучука, содержащего в своей каучуковой основе, по меньшей мере, 10% (мас.) галогенированного бутилкаучука и/или галогенированного сополимера изобутилена-пара-метилстирола, а толщина воздухонепроницаемого слоя, измеренная в направлении от внутренней поверхности шины до кордов слоя каркаса, находится в диапазоне от 0,2 до 0,7 мм. Публикация также описывает то, что «воздухонепроницаемый слой», определяемый каучуковым слоем между внутренней поверхностью шины и наиболее внутренними кордами шины или кордами каркаса, может представлять собой двойной слой, включающий внутренний слой воздухонепроницаемой каучуковой смеси и внешний слой каучука на диеновой основе, который не является воздухонепроницаемым. В альтернативном варианте внешний слой может быть образован из той же самой воздухонепроницаемой каучуковой смеси или подобной ей воздухонепроницаемой каучуковой смеси, где данная смесь в публикации дополнительно описывается как содержащая галогенированный бутилкаучук и/или галогенированный сополимер изобутилена-пара-метилстирола и диеновый каучук, а также технический углерод (см. абзацы 28-34).

Другие ссылки, представляющие интерес, включают: WO 2004/081107, WO 2004/081106, WO 2004/081108, WO 2004/081116, WO 2004/081099, JP 2000238188, EP 01424219, US 6,759,136 и US 6,079,465.

Краткое изложение изобретения

Некоторые варианты реализации данного изобретения относятся к вулканизируемой слоистой композиции, включающей, по меньшей мере, два слоя и, по меньшей мере, один соединительный слой, где первый слой из двух слоев включает слой, предотвращающий проникновение текучей среды, второй слой из двух слоев содержит, по меньшей мере, один каучук с высоким уровнем содержания диена, а соединительный слой содержит смесь, состоящую в расчете на 100 массовых частей каучука в смеси, из:

(1) эпоксидированного натурального каучука в количестве от приблизительно 10 до приблизительно 70 массовых частей;

(2) по меньшей мере, одного эластомера с высоким уровнем содержания диена в количестве от приблизительно 30 до приблизительно 90 массовых частей;

(3) по меньшей мере, одного наполнителя в количестве от приблизительно 20 до приблизительно 90 массовых частей;

(4) по меньшей мере, одного агента, придающего клейкость, в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 20 массовых частей; и

(5) системы отверждения для эластомеров и каучуков в количестве, по меньшей мере, от приблизительно 0,2 до приблизительно 15 массовых частей;

где упомянутый слой, предотвращающий проникновение текучей среды, содержит полимерную композицию, характеризующуюся коэффициентом воздухопроницаемости, равным 25×10^-12 куб.·см·см/см²·сек·см ртутного столба (при 30°С) и менее, и модулем Юнга в диапазоне от 1 до 500 МПа, при этом упомянутая полимерная композиция содержит:

(А) по меньшей мере, 10% (мас.), в расчете на совокупную массу полимерной композиции, по меньшей мере, одного компонента в виде термопластичной конструкционной смолы, характеризующегося коэффициентом воздухопроницаемости, равным 25×10^-12 куб.·см·см/см²·сек·см ртутного столба (при 30°С) и менее, и модулем Юнга, большим чем 500 МПа, где компонент в виде термопластичной конструкционной смолы выбирают из группы, состоящей из полиамидных смол, смол сложных полиэфиров, полинитрильных смол, полиметакрилатных смол, поливиниловых смол, целлюлозных смол, фтористых смол и имидных смол, и

(В) по меньшей мере, 10% (мас.), в расчете на совокупную массу полимерной композиции, по меньшей мере, одного эластомерного компонента, характеризующегося коэффициентом воздухопроницаемости, большим чем 25×10^-12 куб.·см·см/см²·сек·см ртутного столба (при 30°С), и модулем Юнга, не большим чем 500 МПа, где эластомерный компонент выбирают из группы, состоящей из диеновых каучуков и продуктов их гидрирования, галогенсодержащих каучуков, силиконовых каучуков, серосодержащих каучуков, фторкаучуков, гидриновых каучуков, акриловых каучуков, иономеров и термопластичных эластомеров, и

где совокупное количество компонента (А) и компонента (В) равно не менее чем 30% (мас.), в расчете на совокупную массу полимерной композиции, где эластомерный компонент (В) в полимерной композиции диспергируют в вулканизованном или частично вулканизованном состоянии в виде дискретной фазы в матрице компонента в виде термопластичной смолы (А); и

где количество и тип упомянутого, по меньшей мере, одного агента, придающего клейкость, эффективны для придания адгезионной прочности в неотвержденном состоянии, достаточной для обеспечения сборки упомянутой многослойной конструкции по существу без отслаивания упомянутого соединительного слоя от примыкающего соседнего слоя до реализации сшивания в степени, обеспечивающей получение достаточной адгезии между упомянутыми слоями, приводящей к получению приемлемой многослойной конструкции.

В предпочтительном аспекте изобретение относится к шине, включающей каркас, герметизирующий слой и соединительный слой между герметизирующим слоем и каркасом, где герметизирующий слой содержит динамически вулканизованный сплав термопластичной конструкционной смолы и галогенированного сополимера изоолефина и пара-алкилстирола, а соединительный слой содержит эпоксидированный натуральный каучук, натуральный каучук и смесь агентов, придающих клейкость. В другом аспекте изобретение относится к шлангу, включающему улучшенную вулканизуемую слоистую конструкцию.

Краткое описание чертежа

Чертеж представляет собой упрощенный вид шины в поперечном сечении, демонстрирующий расположение различных слоев в шине, в том числе и соединительного слоя.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к каучуковой композиции для относительно непроницаемого соединительного слоя между герметизирующим слоем и каркасом, предназначенной для уменьшения массы шины при одновременном сохранении теплостойкости, долговечности и гибкости, необходимых для пневматической шины. Настоящее изобретение также относится к уменьшению проницаемости соединительного слоя с улучшенной долговечностью при одновременном сохранении его превосходной адгезии к каркасу и герметизирующему слою и/или его усталостной прочности.

В соответствии с использованием в настоящем документе применяется новая схема нумерации групп периодической таблицы, описанная в работе CHEMICAL AND ENGINEERING NEWS, 63(5), 27 (1985). Все молекулярные массы являются среднемассовыми, если только не будет указано другого.

Термин «полимер» может использоваться для обозначения гомополимеров, сополимеров, интерполимеров, тройных сополимеров (терполимеров) и тому подобного. Подобным же образом термин «сополимер» может обозначать полимер, содержащий, по меньшей мере, два мономера, необязательно совместно с другими мономерами.

Если полимер называют содержащим мономер, то мономер присутствует в полимере в заполимеризованной форме мономера или в производной форме мономера. Однако для удобства пользования и краткости используют фразу «содержащий (соответствующий) мономер» и тому подобные. Подобным же образом в случае описания компонентов катализатора как содержащих нейтральные стабильные формы компонентов специалист в соответствующей области техники должен понять, что активной формой компонента является форма, которая вступает в реакцию с мономерами с образованием полимеров.

Термин «изоолефин» означает любой олефиновый мономер, имеющий два заместителя на одном и том же атоме углерода.

Термин «мультиолефин» означает любой мономер, имеющий две и более двойные связи. В некоторых вариантах реализации мультиолефином является любой мономер, имеющий две двойные связи, предпочтительно две сопряженные двойные связи, такой как сопряженный диен, подобный изопрену.

В соответствии с использованием в настоящем документе термин «эластомер (эластомеры)» означает любые полимер или композицию полимеров, согласующиеся с определением из документа ASTM D1566. Данные термины вместе с термином «каучук (каучуки)» можно использовать взаимозаменяющим образом.

Термин «алкил» означает парафиновую углеводородную группу, которую можно получить из алкана в результате исключения из формулы одного или нескольких атомов водорода, такую как, например, метильная группа (СН₃) или этильная группа (СН₃СН₂) и тому подобное.

Термин «арил» означает углеводородную группу, которая образует кольцевую структуру, характеристичную для ароматических соединений, таких как, например, бензол, нафталин, фенантрен, антрацен и тому подобное, и обычно имеет в своей структуре чередующуюся двойную связь («ненасыщенность»). Таким образом, арильная группа представляет собой группу, полученную из ароматического соединения в результате исключения из формулы одного или нескольких атомов водорода, такую как, например, фенил или С₆Н₅.

Термин «замещенный» относится, по меньшей мере, к одной группе водорода, замещенной, по меньшей мере, одним заместителем, выбираемым, например, из галогена (хлора, брома, фтора или иода), амино, нитро, сульфокси (сульфоната или алкилсульфоната), тиола, алкилтиола и гидрокси; алкила, с прямой или разветвленной цепью, содержащего от 1 до 20 атомов углерода, который включает метил, этил, пропил, трет-бутил, изопропил, изобутил и тому подобное; алкокси, с прямой или разветвленной цепью, причем группа алкокси содержит от 1 до 20 атомов углерода и включает, например, метокси, этокси, пропокси, изопропокси, бутокси, изобутокси, вторичный бутокси, третичный бутокси, пентилокси, изопентилокси, гексилокси, гептилокси, октилокси, нонилокси и децилокси; галогеналкила, который означает линейный или разветвленный алкил, содержащий от 1 до 20 атомов углерода, который содержит, по меньшей мере, один галоген и включает, например, хлорметил, бромметил, фторметил, иодметил, 2-хлорэтил, 2-бромэтил, 2-фторэтил, 3-хлорпропил, 3-бромпропил, 3-фторпропил, 4-хлорбутил, 4-фторбутил, дихлорметил, дибромметил, дифторметил, дииодметил, 2,2-дихлорэтил, 2,2-дибромметил, 2,2-дифторэтил, 3,3-дихлорпропил, 3,3-дифторпропил, 4,4-дихлорбутил, 4,4-дифторбутил, трихлорметил, 4,4-дифторбутил, трихлорметил, трифторметил, 2,2,2-трифторэтил, 2,3,3-трифторпропил, 1,1,2,2-тетрафторэтил и 2,2,3,3-тетрафторпропил. Таким образом, например, «замещенное стирольное звено» включает п-метилстирол, п-этилстирол и тому подобное.

В различных предпочтительных вариантах реализации настоящее изобретение относится к слоистой конструкции, включающей, по меньшей мере, один слой, содержащий термопластичную конструкционную смолу (также называемую «конструкционной смолой» или «термопластичной смолой») в качестве непрерывной фазы и вулканизованный (или частично вулканизованный) эластомер в качестве дисперсной фазы. Такую композицию получают, например, в результате использования технологии, известной под названием динамической вулканизации, а получающаяся в результате композиция известна под названием динамически вулканизованного сплава (ДВС); подробности в отношении такой композиции и способа ее получения описываются в настоящем документе. Конструкция дополнительно включает слой эластомерной композиции, содержащей (а) каучук с высоким уровнем содержания диена, например натуральный каучук и/или бутадиен-стирольный каучук, дополнительно описываемый в настоящем документе, (b) галогенированный эластомер или смеси (а) и (b). Каждый из данных слоев обычно содержит дополнительные компоненты, такие как армирующие агенты и технологические добавки, например технический углерод и/или расслоенная, интеркалированная или просто диспергированная глина и резиновое технологическое масло соответственно. Слой, содержащий каучук с высоким уровнем содержания диена, обычно получают по стандартным способам составления каучуковых смесей, и он содержит отвердители или систему отверждения для того, чтобы композиция была вулканизируемой. В сэндвичевую структуру, образованную двумя слоями, заключен соединительный слой, называемый так потому, что он соединяет два слоя друг с другом. Предпочтительно им также является вулканизируемая композиция, обычно содержащая, по меньшей мере, один армирующий наполнитель, а также необязательные добавки, такие как технологические добавки и тому подобное, и для целей настоящего изобретения соединительный слой содержит галогенированный изобутиленсодержащий эластомер. Слой термопластичной конструкционной смолы настоящего изобретения может содержать, по меньшей мере, один армирующий наполнитель и другие компоненты, так что он служит для подавления проникновения через него текучих сред. В контексте его использования в пневматических шинах он служит в качестве герметизирующего слоя, располагаясь обычно на самой внутренней поверхности конструкции шины, и в шинной промышленности называется герметизирующим слоем. Его состав и способ получения составитель каучуковых смесей разрабатывает в целях подавления прохождения через слой воздуха или кислорода для того, чтобы поддерживать давление в шине в течение продолжительных периодов времени.

В случае использования слоя, содержащего конструкционную смолу, в качестве слоя (обычно самого внутреннего слоя) конструкции шланга он также будет подавлять прохождение через него текучих сред. Такие текучие среды могут включать воздух, кислород и другие газы, а также жидкости, такие как вода или промышленные текучие среды. Природа вмещаемой текучей среды будет диктовать выбор компонентов слоя, содержащего конструкционную смолу, в том числе выбор вулканизуемого каучука, используемого для получения композиции ДВС. На современном уровне техники такие варианты выбора хорошо известны составителям каучуковых смесей в промышленности по изготовлению шлангов.

В случае использования слоя, содержащего конструкционную смолу, в качестве герметизирующего слоя шины композицию герметизирующего слоя шины настоящего изобретения можно будет использовать при получении герметизирующих слоев для шин автотранспортных средств, таких как шины грузовых автомобилей, шины автобусов, шины пассажирских автомобилей, мотоциклов, шины мопедов, шины транспортных средств повышенной проходимости и тому подобное. Кроме того, такой слой можно использовать в шинах, предназначенных для немоторизованных транспортных средств, таких как велосипеды.

Первый слой или слой, предотвращающий проникновение текучей среды, в конструкции обычно представляет собой композицию динамически вулканизованного сплава (ДВС), подробно описываемую далее, и обычно присутствует в форме листа или пленки, но также может присутствовать и в форме трубчатого слоя конструкции шланга.

Второй слой в конструкции (такой как слой пленки, или листа, или каркаса шины) обычно представляет собой композицию, содержащую каучук с высоким уровнем содержания диена. В альтернативном варианте таким вторым слоем может являться трубчатый слой конструкции шланга. Данный слой также может содержать армирующие волокна, такие как шинные корды, технический углерод или другой пригодный армирующий агент, подходящий для использования в областях применения шин или областях применения шлангов.

Соединительный слой обычно присутствует в виде листа или пленки, которые получают, например, в результате использования способов экструдирования или каландрования.

Галогенированный каучук определяют как каучук, содержащий, по меньшей мере, приблизительно 0,1% (мол.) галогена, при этом такой галоген выбирают из группы, состоящей из брома, хлора и иода. Предпочтительные галогенированные каучуки, подходящие для использования в данном изобретении, включают галогенированные изобутиленсодержащие эластомеры (также называемые галогенированными гомополимерами или сополимерами на основе изобутилена). Данные эластомеры можно описать как статистические сополимеры, состоящие из звена, полученного из С₄-С₇ изомоноолефина, такого как звено, полученное из изобутилена, и, по меньшей мере, одного другого полимеризуемого звена. В одном варианте реализации изобретения галогенированным изобутиленсодержащим эластомером являются каучук, относящийся к типу бутилкаучука, или каучук, относящийся к типу разветвленного бутилкаучука, в особенности бромированные варианты данных эластомеров. (Пригодные ненасыщенные бутилкаучуки, такие как гомополимеры и сополимеры олефинов или изоолефинов, и другие типы эластомеров, подходящих для использования в изобретении, хорошо известны и описываются в работах RUBBER TECHNOLOGY 209-581 (Maurice Morton ed., Chapman & Hall 1995), THE VANDERBILT RUBBER HANDBOOK 105-122 (Robert F. Ohm ed., R. T. Vanderbilt Co., Inc. 1990) и Edward Kresge and H. C. Wang in 8 KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY 934-955 (John Wiley & Sons, Inc. 4th ed. 1993)). Предпочтительные галогенированные гомополимеры или сополимеры на основе изобутилена, подходящие для использования в данном изобретении, включают галогенбутилкаучуки, такие как бромбутилкаучук и хлорбутилкаучук.

Бутилкаучуки обычно получают в результате проведения реакции для смеси мономеров, при этом смесь содержит, по меньшей мере, (1) компонент в виде мономера С₄-С₁₂ изоолефина, такой как изобутилен, и (2) компонент в виде мономера мультиолефина. Уровень содержания изоолефина находится в диапазоне от 70 до 99,5% (мас.) при расчете на совокупную смесь мономеров в одном варианте реализации и от 85 до 99,5% (мас.) в другом варианте реализации. Компонент в виде мультиолефина в смеси мономеров присутствует при уровне содержания в диапазоне от 30 до 0,5% (мас.) в одном варианте реализации и от 15 до 0,5% (мас.) в другом варианте реализации. В еще одном варианте реализации мультиолефин составляет от 8 до 0,5% (мас.) от смеси мономеров. Изоолефином предпочтительно является С₄-С₁₂ соединение, неограничивающими примерами которого являются такие соединения, как изобутилен, изобутен, 2-метил-1-бутен, 3-метил-1-бутен, 2-метил-2-бутен, 1-бутен, 2-бутен, метилвиниловый эфир, инден, винилтриметилсилан, гексен и 4-метил-1-пентен. Мультиолефином является С₄-С₁₄ мультиолефин, такой как изопрен, бутадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, мирцен, 6,6-диметилфульвен, гексадиен, циклопентадиен и пиперилен и другие мономеры, такие как описанные в документах ЕР 0 279 456 и US 5,506,316 и 5,162,425. Подходящими для использования при гомополимеризации или сополимеризации до получения бутилкаучуков также являются и другие полимеризуемые мономеры, такие как стирол и дихлорстирол. Один вариант реализации полимерного бутилкаучука, подходящего для использования в изобретении, получают в результате проведения реакции между изобутиленом в количестве в диапазоне от 95 до 99,5% (мас.) и изопреном в количестве в диапазоне от 0,5 до 8% (мас.) или изопреном в количестве в диапазоне от 0,5% (мас.) до 5,0% (мас.) в еще одном варианте реализации. Бутилкаучуки и способы их получения подробно описываются, например, в документах US 2,356,128, 3,968,076, 4,474,924, 4,068,051 и 5,532,312.

Галогенированный бутилкаучук получают в результате галогенирования продукта в виде бутилкаучука, описанного ранее. Галогенирование можно проводить по любым способам, и изобретение в настоящем документе не ограничивается способом галогенирования. Способы галогенирования полимеров, таких как полимерные бутилкаучуки, описываются в документах U.S. 2,631,984, 3,099,644, 4,288,575, 4,554,326, 4,632,963, 4,681,921, 4,650,831, 4,384,072, 4,513,116 и 5,681,901. В одном варианте реализации бутилкаучук галогенируют в разбавителе гексане при температуре в диапазоне от 4 до 60°С при использовании в качестве галогенирующего агента брома (Br₂) или хлора (Cl₂). Также может быть использован и галогенированный бутилкаучук, подвергнутый последующей обработке, описанный в документе US 4,288,575. Галогенированный бутилкаучук обычно характеризуется вязкостью по Муни в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 70 (ML 1+8 при 125°С); например, от приблизительно 25 до приблизительно 55 в другом варианте реализации. Уровень содержания галогена обычно находится в диапазоне приблизительно от 0,1 до 10% (мас.) при расчете на массу галогенированного бутилкаучука; например, приблизительно от 0,5 до 5% (мас.); в альтернативном варианте от приблизительно 0,8 до приблизительно 2,5% (мас.); например, от приблизительно 1 до приблизительно 2% (мас.).

Коммерческим вариантом реализации галогенированного изобутиленсодержащего эластомера, подходящего для использования в настоящем изобретении, является Bromobutyl 2222 (ExxonMobil Chemical Company). Его вязкость по Муни обычно находится в диапазоне приблизительно от 27 до 37 (ML 1+8 при 125°С, ASTM 1646, modified), а уровень содержания брома в нем находится в диапазоне приблизительно от 1,8 до 2,2% (мас.) в расчете на количество Bromobutyl 2222. Кроме того, характеристики отверждения у Bromobutyl 2222 согласно данным производителя представляют собой следующее: MH в диапазоне приблизительно от 28 до 40 дн·м, ML находится в диапазоне приблизительно от 7 до 18 дн·м (ASTM D2084). Еще одним коммерческим вариантом реализации галогенированного изобутиленсодержащего эластомера, подходящего для использования в настоящем изобретении, является Bromobutyl 2255 (ExxonMobil Chemical Company). Его вязкость по Муни находится в диапазоне приблизительно от 41 до 51 (ML 1+8 при 125°С, ASTM 1646), а уровень содержания брома в нем находится в диапазоне приблизительно от 1,8 до 2,2% (мас.). Кроме того, его характеристики отверждения согласно данным производителя представляют собой следующее: MH находится в диапазоне от 34 до 48 дн·м, ML находится в диапазоне от 11 до 21 дн·м (ASTM D2084).

Еще одним вариантом реализации галогенированного изобутиленсодержащего эластомера является галогенированный, разветвленный или «звездообразно разветвленный» бутилкаучук. Данные каучуки описываются, например, в документах ЕР 0 678 529 В1, US 5,182,333 и US 5,071,913, каждый из которых посредством ссылки включается в настоящий документ. В одном варианте реализации звездообразно разветвленный бутилкаучук («ЗРБ») представляет собой композицию, содержащую бутилкаучук и полидиен или блок-сополимер. Для целей настоящего изобретения способ получения ЗРБ не является ограничением. Полидиены, блок-сополимер или разветвляющие агенты (здесь и далее в настоящем документе «полидиены») обычно являются реакционноспособными по катионному механизму и присутствуют во время полимеризации бутилкаучука или галогенированного бутилкаучука, или их можно смешивать с бутилкаучуком до получения ЗРБ. Разветвляющим агентом или полидиеном может являться любой подходящий для использования разветвляющий агент, и изобретение не ограничивается типом полидиена или разветвляющего агента, использованных для получения ЗРБ.

В одном варианте реализации ЗРБ представляет собой композицию бутилкаучука или галогенированного бутилкаучука, описанных ранее, и сополимера полидиена и частично гидрированного полидиена, выбираемых из группы, состоящей из стирола, полибутадиена, полиизопрена, полипиперилена, натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука, этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), этилен-пропиленового каучука (ЕРМ), стирол-бутадиен-стирольного и стирол-изопрен-стирольного блок-сополимеров. Полидиены могут присутствовать при расчете на совокупный уровень содержания мономеров, при выражении в % (мас.), в количестве, обычно большем чем 0,3% (мас.); в альтернативном варианте, находящемся в диапазоне от приблизительно 0,3 до приблизительно 3% (мас.); или приблизительно от 0,4 до 2,7% (мас.).

Предпочтительно разветвленный или «звездообразно разветвленный» бутилкаучук, используемый в настоящем изобретении, является галогенированным. В одном варианте реализации галогенированный звездообразно разветвленный бутилкаучук («ГЗРБ») включает бутилкаучук, либо галогенированный, либо нет, и полидиен или блок-сополимер, либо галогенированные, либо нет. Способ галогенирования подробно описывается в документах US 4,074,035, 5,071,913, 5,286,804, 5,182,333 и 6,228,978. Настоящее изобретение не ограничивается способом получения ГЗРБ. Полидиен/блок-сополимер или разветвляющие агенты (здесь и далее в настоящем документе «полидиены») обычно являются реакционноспособными по катионному механизму и присутствуют во время полимеризации бутилкаучука или галогенированного бутилкаучука, или их можно смешивать с бутилкаучуком или галогенированным бутилкаучуком до получения ГЗРБ. Разветвляющим агентом или полидиеном может являться любой подходящий для использования разветвляющий агент, и изобретение не ограничивается типом полидиена, использованного для получения ГЗРБ.

В одном варианте реализации ГЗРБ обычно представляет собой композицию, содержащую галогенированный бутилкаучук, описанный ранее, и сополимер полидиена и частично гидрированного полидиена, выбираемых из группы, состоящей из стирола, полибутадиена, полиизопрена, полипиперилена, натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука, этилен-пропилен-диенового каучука, стирол-бутадиен-стирольного и стирол-изопрен-стирольного блок-сополимеров. Полидиены могут присутствовать в расчете на совокупный уровень содержания мономеров, выраженный в % (мас.), в количестве, обычно большем, чем приблизительно 0,3% (мас.), в альтернативном варианте, находящемся в диапазоне приблизительно от 0,3 до 3% (мас.) или приблизительно от 0,4 до 2,7% (мас.).

Коммерческим вариантом реализации ГЗРБ, подходящего для использования в настоящем изобретении, является Bromobutyl 6222 (ExxonMobil Chemical Company), характеризующийся вязкостью по Муни (ML 1+8 при 125°С, ASTM D1646) в диапазоне приблизительно от 27 до 37 и уровнем содержания брома в диапазоне приблизительно от 2,2 до 2,6% (мас.). Кроме того, характеристики отверждения у Bromobutyl 6222 согласно данным производителя представляют собой следующее: MH находится в диапазоне от 24 до 38 дн·м, ML находится в диапазоне от 6 до 16 дн·м (ASTM D2084).

Предпочтительные сополимеры изоолефина/пара-алкилстирола, подходящие для использования в изобретении в настоящем документе в качестве галогенированного изобутиленсодержащего эластомера, включают статистические сополимеры, содержащие С₄-С₇ изоолефин, такой как изобутилен, и галогенметилстирол. Галогенметилстиролом может являться орто-, мета- или пара-алкилзамещенный стирол. В одном варианте реализации галогенметилстиролом является пара-галогенметилстирол, содержащий, по меньшей мере, 80%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90% (мас.) пара-изомера. Группой «галоген» может являться любой галоген, в желательном случае хлор или бром. Сополимер также может включать функционализованные интерполимеры, где, по меньшей мере, некоторые из групп алкильных заместителей, присутствующих в звеньях мономера стирола, содержат бензильный галоген или другую функциональную группу, дополнительно описанную далее. Данные интерполимеры в настоящем документе называются «изоолефиновыми сополимерами, содержащими галогенметилстирол» или просто «изоолефиновым сополимером».

Предпочтительные изоолефиновые сополимеры могут содержать мономеры, выбираемые из группы, состоящей из изобутилена или изобутена, 2-метил-1-бутена, 3-метил-1-бутена, 2-метил-2-бутена, 1-бутена, 2-бутена, метилвинилового эфира, индена, винилтриметилсилана, гексена и 4-метил-1-пентена. Предпочтительные изоолефиновые сополимеры дополнительно также могут содержать мультиолефины, предпочтительно С₄-С₁₄ мультиолефин, такой как изопрен, бутадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, мирцен, 6,6-диметилфульвен, гексадиен, циклопентадиен и пиперилен, и другие мономеры, такие как те, что описываются в документах ЕР 279456 и US 5,506,316 и US 5,162,425. Желательные стирольные мономеры в изоолефиновом сополимере включают стирол, метилстирол, хлорстирол, метоксистирол, инден и производные индена и их комбинации.

Предпочтительные изоолефиновые сополимеры могут быть охарактеризованы как интерполимеры, содержащие следующие мономерные звенья, случайным образом распределенные по полимерной цепи:

где R и R¹ независимо представляют собой водород, низший алкил, предпочтительно С₁-С₇ алкил и первичный или вторичный алкилгалогениды, а Х представляет собой функциональную группу, такую как галоген. Желательными галогенами являются хлор, бром или их комбинации, предпочтительно бром. Предпочтительно каждый из R и R¹ представляет собой водород. Группы -CRR₁H и -CRR₁X могут выступать в роли заместителей в стирольном кольце либо в орто-, либо в мета-, либо в пара-положениях, предпочтительно в пара-положении. Приведенная выше функционализованная структура (2) в одном варианте реализации может составлять вплоть до 60% (моль.) п-замещенного стирола, присутствующего в структуре интерполимера, а в другом варианте реализации величину в диапазоне от 0,1 до 5% (мол.). В еще одном другом варианте реализации количество функционализованной структуры (2) находится в диапазоне от 0,4 до 1% (мол.). Функциональной группой Х могут являться галоген или некоторая другая функциональная группа, которую можно вводить в результате нуклеофильного замещения бензильного галогена другими группами, такими как группы карбоновых кислот; солей карбоновых кислот; сложных эфиров, амидов и имидов карбоновых кислот; гидрокси; алкоксида; феноксида; тиолята; простого тиоэфира; ксантогената; цианида; цианата; амино и их смесей. Данные функционализованные изомоноолефиновые сополимеры, способ их получения, способы функционализации и отверждения более конкретно описываются в документе US 5,162,445.

В особенности подходящими для использования сополимерами изобутилена и п-метилстирола являются те, которые содержат от 0,5 до 20% (мол.) п-метилстирола, где вплоть до 60% (мол.) групп метильных заместителей, присутствующих в бензильном кольце, содержат атом брома или хлора, предпочтительно атом брома (п-бромметилстирол), а также их варианты, функционализованные кислотой или сложным эфиром, где атом галогена был вытеснен функциональностью малеинового ангидрида или акриловой или метакриловой кислоты. Данные интерполимеры называются «галогенированным сополимером изобутилена-п-метилстирола» или «бромированным сополимером изобутилена-п-метилстирола» и коммерчески доступны под наименованием EXXPRO™ Elastomers (ExxonMobil Chemical Company, Хьюстон, Техас). Необходимо понимать то, что использование терминов «галогенированный» или «бромированный» не ограничивается способом галогенирования сополимера, но просто описывает сополимер, который содержит звенья, полученные из изобутилена, звенья, полученные из п-метилстирола, и звенья, полученные из п-галогенметилстирола.

Данные функционализованные полимеры предпочтительно характеризуются по существу однородным распределением ингредиентов композиции, таким что, по меньшей мере, 95% (мас.) полимера характеризуются уровнем содержания п-алкилстирола в пределах 10% от среднего уровня содержания п-алкилстирола в полимере (согласно определению и описанию в документе US 5,162,445). Более предпоч