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FR2734269A1 - Caoutchoucs vulcanises modifies par des thermoplastiques - Google Patents

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FR2734269A1
FR2734269A1 FR9505125A FR9505125A FR2734269A1 FR 2734269 A1 FR2734269 A1 FR 2734269A1 FR 9505125 A FR9505125 A FR 9505125A FR 9505125 A FR9505125 A FR 9505125A FR 2734269 A1 FR2734269 A1 FR 2734269A1
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FR
France
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sep
polyamide
pebax
rubber
thermoplastic
Prior art date
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Pending
Application number
FR9505125A
Other languages
English (en)
Inventor
Isabelle Betremieux
Patrick Alex
Philippe Marcq
Christian Dousson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Elf Atochem SA
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Filing date
Publication date
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Priority to FR9515244A priority patent/FR2734270A1/fr
Priority to CA002192857A priority patent/CA2192857A1/fr
Priority to DE69609032T priority patent/DE69609032T2/de
Priority to ES96915077T priority patent/ES2149477T3/es
Priority to AT96915077T priority patent/ATE194158T1/de
Priority to US08/765,607 priority patent/US6133375A/en
Priority to JP8532217A priority patent/JPH10502703A/ja
Priority to PCT/FR1996/000618 priority patent/WO1996034048A1/fr
Priority to EP96915077A priority patent/EP0767813B1/fr
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Abstract

La présente invention concerne un mélange vulcanisé: (i) d'au moins un caoutchouc fonctionnalisé et (ii) d'au moins un thermoplastique en quantité suffisante pour augmenter le module aux faibles allongements mais telle que la contrainte à la rupture n'est pas diminuée de plus de 10%.

Description

CAOUTCHOUCS VULCANISES MODIFIES PAR DES
THERMOPLASTIQUES
La présente invention concerne des caoutchoucs vulcanisés modifiés par des thermoplastiques, et plus particulièrement, des mélanges vulcanisés (i) de caoutchoucs fonctionnalisés et (ii) de thermoplastiques.
Dans le domaine des caoutchoucs, il peut être intéressant pour certaines applications (pneus, bandes transporteuses....) de pouvoir augmenter la contrainte à la rupture aux faibles allongements sans rencontrer des problèmes d'échauffement à la mise en oeuvre ou de vieillissement qui sont générés par les solutions clissiques telles que le renforcement par le noir de carbone ou par un taux de réticulation important.
Le brevet US 5 239 004 explique qu'on peut modifier des caoutchoucs naturels, SBR (styrène-butadiène), X-NBR (nitrile-butadiène carboxylé) ou EPDM (éthylène-propylène-diène) par des dithodiacides et des copolymères à blocs polyéther et blocs polyamide. Cette modification est une augmentation du module à 50, 100 et 300 % d'allongement. Les exemples ne concernent que du caoutchouc naturel qu'on a mélangé avec 1 % en poids d'acide dithiodipropionique. Puis, dans ce caoutchouc, on ajoute 4 % en poids, soit de différents copolymères à blocs polyéther et blocs polyamide, soit de polyamide 12 et ensuite on vulcanise.
On observe un gain sur les modules à 50, 100 et 300 % d'allongement, par contre, on note une chute de 20 à 35 % de la contrainte à la rupture.
Les compositions de la présente invention ont aussi des modules à 50, 100 et 300 % nettement améliorés, mais elles présentent une meilleure contrainte à la rupture.
La présente invention décrit l'amélioration de certaines propriétés du caoutchouc (renforcement, résistance à la déchirure...) sans utiliser de dithiodiacide, tout en ayant une dispersion très fine et homogène du thermoplastique dans le réseau caoutchouc.
EP 40060 décrit des mélanges thermoplastiques de polyamides 6,66 ou 6166, 610 avec des caoutchoucs épichlorhydrine. Ce sont des matrices de polyamide contenant des nodules de caoutchouc épichlorhydrine. Les exemples comparent les mélanges avec les nodules vulcanisés et les mélanges avec les nodules non vulcanisés.
Les produits de l'invention ne sont pas thermoplastiques.
La présente invention concerne la modification de caoutchoucs par un ou plusieurs thermoplastiques. Les thermoplastiques sont choisis de telle sorte qu'ils soient compatibles avec les caoutchoucs. Cette modification permet d'améliorer certaines propriétés du caoutchouc tout en maintenant ses propriétés élastomériques (Déformation Rémanente à la compression, Allongement à la rupture) et sa tenue aux huiles:
- Augmentation du "green strength" ou module aux faibles allongements
du caoutchouc à cru.
- Augmentation du module au faibles allongements du caoutchouc
vulcanisé ou effet renforçant.
- Amélioration de la resistance au déchirement et de la contrainte à la
rupture.
- Augmentation de la dureté.
De plus, dans certains cas, en particulier dans celui du XNBR,
I'incorporation de thermoplastique du type copolymère à blocs polyamides et blocs polyéther, en plus de toutes les améliorations citées ci-dessus, apporte une nette amélioration de l'allongement à froid.
La présente invention est donc un mélange vulcanisé
(i) d'au moins un caoutchouc fonctionnalisé
(ii) et d'au moins un thermoplastique en quantité suffisante pour augmenter le module aux faibles allongements mais telle que la contrainte à la rupture ne soit pas diminuée de plus de 10 %.
A titre d'exemple de caoutchoucs fonctionnalisés, on peut citer les caoutchoucs acryliques, les caoutchoucs épichlorhydrine, les caoutchoucs sur lesquels on a greffé des groupes réactifs tels que des fonctions acide carboxylique, amine ou epoxy, ou les caoutchoucs chlorés ou qu'on a chloré.
On peut aussi utiliser un mélange de l'un des caoutchoucs précédents avec un caoutchouc non fonctionnalisé tel que le styrène-butadiéne (SBR), le caoutchouc naturel ou l'éthylène-prnpylène-diène (EPDM).
Parmi les caoutchoucs acryliques, on peut citer le nitrile-butadiène (NBR) et le nitrile butadiène hydrogéné (HNBR). Les caoutchoucs épichlorhydrine sont décrits dans le KIRK-OTHMER Encyclopedia of Chemical Technology 3ème édition Vol. 8, Chapitre ELASTOMERS pages 568 et suivantes.
Ce sont des polymères à motifs épichlorhydrine et pouvant contenir aussi des motifs oxyde d'éthylène, oxyde de propylène ou oxyde de propylène substitué. Parmi les caoutchoucs greffés, on peut citer les nitriles-butadiène carboxylés (X-NBR). parmi les caoutchoucs chlorés, on peut citer le chloropréne.
De préférence, la quantité de fonctions du caoutchouc est comprise en poids entre 0,3 et 10 % du poids du caoutchouc fonctionnalisé ou de l'ensemble caoutchouc fonctionnalisé-caoutchouc non fonctionnalisé.
Le thermoplastique est défini comme le produit qui augmente le module du caoutchouc fonctionnalisé aux faibles allongements, c'est-à-dire que le module du mélange vulcanisé de l'invention est supérieur au module du caoutchouc fonctionnalisé (i) et vulcanisé. Cette augmentation peut être d'un facteur 1,5 à 3 pour des allongements jusqu'à 300 %.
Simultanément, le thermoplastique n'affecte pas la contrainte à la rupture de plus de 10 %, c'est à dire que la contrainte à la rupture du mélange vulcanisé de l'invention n'est pas inférieure de plus de 10 % par rapport à la contrainte à la rupture du caoutchouc fonctionnalisé (i) vulcanisé. Le plus souvent, cette contrainte est même améliorée.
A titre d'exemple de thermoplastique, on peut citer les copolyétheresters.
Ce sont des copolymères ayant des motifs polyéthers dérivés de polyétherdiols tels que le polyéthylène glycol (PEG), le polypropylène glycol (PPG) ou le polytétraméthylène glycol (PTMG), des motifs diacide carboxylique tels que l'acide téréphtalique et des motifs glycol (éthane diol) ou butane diol, 14.
L'enchaînement des polyéthers et des diacides forme les segments souples alors que l'enchaînement du glycol ou du butane diol avec les diacides forme les segments rigides du copolyétherester.
De tels copolyétheresters sont décrits dans les brevets EP 402 883 et
EP 405 227 dont le contenu est incorporé dans la présente demande.
Comme thermoplastique, on peut encore citer les polyétheruréthannes, par exemple, ceux comprenant des motifs diisocyanates, des motifs dérivés de polyéther diols et des motifs dérivés de l'éthane diol ou du butane diol,14.
On peut encore citer les polyesteruréthannes par exemple ceux comprenant des motifs diisocyanates, des motifs dérivés de polyesters diols amorphes et des motifs dérivés de l'éthane diol ou du butane diol, 14.
Le thermoplastique peut aussi être un polyamide.
On entend par polyamide les produits de condensation:
- d'un ou plusieurs aminoacides, tels les acides aminocaproïques, amino7-heptanoïque, amino-1 1-undécanoïque et amino-1 2-dodécanoique d'un ou plusieurs lactames tels que caprolactame, oenantholactame et lauryllactame;
- d'un ou plusieurs sels ou mélanges de diamines telles l'hexaméthylènediamine, la dodécaméthylènediamine, la métaxylylènediamine, le bis-p aminocyclohexyiméthane et la triméthylhexaméthylène diamine avec des diacides tels que les acides isophtalique, téréphtalique, adipique, azélaïque, subérique, sébacique et dodécanedicarboxylique;
ou des mélanges de ces monomères ce qui conduit à des copolyamides.
On peut utiliser des mélanges de polyamide. On utilise avantageusement le PA-11, le PA 12 et le copolyamide à motifs 6 et motifs 12 (PA-6,12).
Le thermoplastique peut être aussi un mélange de polyamide et de polyoléfines. Le polyamide peut être choisi parmi les précédents.
On entend par polyoléfines des polymères comprenant des motifs oléfines tels que par exemple des motifs éthylène, propylène, butène-1, etc...
A titre d'exemple, on peut citer:
- le polyéthylène, le polypropylène, les copolymères de l'éthylène avec des alphaoléfines. Ces produits pouvant être greffés par des anhydrides d'acides carboxyliques insaturés tels que l'anhydride maléique ou des époxydes insaturés tels que le méthacrylate de glycidyle.
- les copolymères de l'éthylène avec au moins un produit choisi parmi (i) les acides carboxyliques insaturés, leurs sels, leurs esters, (ii) les esters vinyliques d'acides carboxyliques saturés, (iii) les acides dicarboxyliques insaturés, leurs sels, leurs esters, leurs hemiesters, leurs anhydrides (iv) les époxydes insaturés.
Ces copolymères de l'éthylène pouvant être greffés par des anhydrides d'acides dicarboxyliques insaturés ou des époxydes insaturés.
- les copolymères blocs styrène / éthylène-butène / styrène (SEBS) éventuellement maléisés.
On peut utiliser des mélanges de deux ou plusieurs de ces polyoléfines.
On utilise avantageusement:
- le polyéthylène,
- les copolymères de l'éthylène et d'une alpha-oléfine,
- les copolymères de l'éthylène / d'un (méth)acrylate d'alkyle,
- les copolymères de l'éthylène / d'un (méth)acrylate d'alkyle / de l'anhydride maléique, I'anhydride maléique étant greffé ou copolymérisé,
- les copolymères de l'éthylène / d'un (méth)acrylate d'alkyle / du méthacrylate de glycidyle, le méthacrylate de glycidyle étant greffé ou copolymérisé,
- le polypropylène.
II est recommandé, pour faciliter la formation de la matrice de polyamide, et si les polyoléfines ont peu ou pas de fonctions pouvant faciliter la compatibilisation, d'ajouter un agent compatibilisant.
L'agent compatibilisant est un produit connu en soi pour compatibiliser les polyamides et les polyoléfines.
On peut citer par exemple:
- le polyéthylène, le polypropylène, les copolymères éthylène propylène, les copolymères éthylène-buténe, tous ces produits étant greffés par de l'anhydride maléique ou du méthacrylate de glycidyle.
- les copolymères éthylène I (méth)acrylate d'alkyle / anhydride maléique,
I'anhydride maléique étant greffé ou copolymérisé,
- les copolymères éthylène / acétate de vinyle / anhydride maléique,
I'anhydride maléique étant greffé ou copolymérisé.
- les deux copolyméres précédents dans lesquels l'anhydride maléique est remplacé par le méthacrylate de glycidyle,
- les copolymères éthylène / acide (méth)acrylique éventuellement leurs sels,
- le polyéthylène, le propylène ou les copolymères éthylène propylène, ces polymères étant greffés par un produit présentant un site réactif avec les amines ; ces copolymères greffés étant ensuite condensés avec des polyamides ou des oligomères polyamides ayant une seule extrémité amine.
Ces produits sont décrits dans les brevets FR 2 291 225 et EP 342 066 dont le contenu est incorporé dans la présente demande.
La quantité de polyamide formant la matrice peut être comprise entre 55 et 95 parties pour 5 à 45 parties de polyoléfines.
La quantité de compatibilisant est la quantité suffisante pour que la polyoléfine se disperse sous forme de nodules dans la matrice polyamide. Elle peut représenter jusqu'à 20 % du poids de la polyoléfine. On fabrique ces polymères par mélange de polyamide, de polyoléfine et éventuellement de compatibilisant selon les techniques usuelles de mélange à l'état fondu (bi vis,
Buss, monovis).
Avantageusement, le mélange comprend une matrice de polyamide 6 (PA-6) ou 66 (PA-6,6) dans laquelle sont dispersés, soit des nodules d'un mélange de polyéthylène basse densité et de copolymère d'éthylène de (méth)acrylate d'alkyl et d'anhydride maléique ou de méthacrylate de glycidyle, soit des nodules de polypropylène.
De tels produits sont décrits dans les brevets US 5 070 145 et EP 564 338.
Dans le cas du polypropylène, on ajoute un comptabilisant qui est avantageusement un copolymère éthylène I propylène majoritaire en nombre de motifs propylène, greffé par l'anhydride maléique, puis condensé ensuite avec des oligomères mono aminés de caprolactame.
Ces mélanges de polyamide et de polyoléfine peuvent être plastifiés et éventuellement contenir des charges telles que du noir de carbone, etc.
De tels mélanges de polyamide et de polyoléfine sont décrits dans le brevet US 5 342 886.
A titre d'exemple de thermoplastique, on peut encore citer les polymères à blocs polyamide et blocs polyéther.
Les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers résultent de la copolycondensation de séquences polyamides à extrémités réactives avec des séquences polyéthers à extrémités réactives, telles que, entre autres:
1) Séquences polyamides à bouts de chaîne diamines avec des
séquences polyoxyalkylènes à bouts de chaînes dicarboxyliques.
2) Séquences polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des
séquences polyoxyalkylènes à bouts de chaînes diamines obtenues
par cyanoéthylation et hydrogénation de séquences polyoxyalkylène
alpha-oméga dihydroxylées aliphatique appelées polyétherdiols.
3) Séquences polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques avec des
polyétherdiols, les produits obtenus étant, dans ce cas particulier,
des polyétheresteramides.
Les séquences polyamides à bouts de chaînes dicarboxyliques proviennent, par exemple, de la condensation d'acides alpha-oméga aminocarboxyliques de lactames ou de diacides carboxyliques et diamines en présence d'un diacide carboxylique limiteur de chaîne. Avantageusement, les blocs polyamides sont en polyamide-12.
La masse molaire en nombre Mn des séquences polyamides est comprise entre 300 et 15 000 et de préférence entre 600 et 5 000. La masse Mn des séquences polyéther est comprise entre 100 et 6 000 et de préférence entre 200 et 3000.
Les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers peuvent aussi comprendre des motifs répartis de façon aléatoire. Ces polymères peuvent être préparés par la réaction simultanée du polyéther et des précurseurs des blocs polyamides.
Par exemple, on peut faire réagir du polyétherdiol, un lactame (ou un alpha-oméga amino acide) et un diacide limiteur de chaîne en présence d'un peu d'eau. On obtient un polymère ayant essentiellement des blocs polyéthers, des blocs polyamides de longueur très variable, mais aussi les différents réactifs ayant réagi de façon aléatoire qui sont répartis de façon statistique le long de la chaîne polymère.
Ces polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers qu'ils proviennent de la copolycondensation de séquences polyamides et polyéthers préparées auparavant ou d'une réaction en une étape présentent, par exemple, des duretés shore D pouvant être comprises entre 20 et 75 et avantageusement entre 30 et 70 et une viscosité intrinsèque entre 0,8 et 2,5 mesurée dans le métacrésol à 250 C pour une concentration initiale de 0,8 9/100 ml.
Que les blocs polyéthers dérivent du polyéthylène glycol, du polyoxypropylène glycol ou du polyoxytétraméthylène glycol, ils sont soit utilisés tels quels et copolycondensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques, soit ils sont aminés pour être transformés en polyéther diamines et condensés avec des blocs polyamides à extrémités carboxyliques. Ils peuvent être aussi mélangés avec des précurseurs de polyamide et un limiteur de chaîne pour faire les polymères à blocs polyamides et blocs polyéthers ayant des motifs répartis de façon statistique.
Des polymères à blocs polyamides et polyéthers sont décrits dans les brevets US 4 331 786, US 4 115 475, US 4 195 015, US 4 839 441, US 4 864 014, US 4230838 et US 4332920.
Le polyéther peut être par exemple un polyéthylène glycol (PEG), un polypropylène glycol (PPG) ou un polytétra méthylène glycol (PTMG). Ce dernier est aussi appelé polytétrahydrofurane (PTHF).
Que les blocs polyéther soient dans la chaîne du polymère à blocs polyamides et blocs polyéther sous forme de diols ou de diamines, on les appelle par simplification blocs PEG ou blocs PPG ou encore blocs PTMG.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention si les blocs polyéther contenaient des motifs différents tels que des motifs dérivés de l'éthylène glycol C2H4-), du propylène glycol
Figure img00070001

ou encore du tétraméthylène glycol ( < (-CH2)4-)
De préférence, le polymère à blocs polyamides et blocs polyéther comprend un seul type de bloc polyamide et un seul type de blocs polyéther. On utilise avantageusement des polymères à blocs PA-12 et blocs PTMG.
On peut aussi utiliser un mélange de ces deux polymères à blocs polyamides et blocs polyéther.
Avantageusement, le polymère à blocs polyamides et blocs polyéthers est tel que le polyamide est le constituant majoritaire en poids, c'est-à-dire que la quantité de polyamide qui est sous forme de blocs et celle qui est éventuellement répartie de façon statistique dans la chaîne représente 40 % en poids ou plus du polymère à blocs polyamides et blocs polyéther. Avantageusement, la quantité de polyamide et la quantité de polyéther sont dans le rapport (polyamide/polyéther) 1/1 à 3/1 et de préférence:
Ce thermoplastique peut aussi comprendre des plastifiants, des anti oxydants ou des anti U.V.
Le thermoplastique peut être aussi un mélange d'au moins un polymère à blocs polyamides et blocs polyéther et d'au moins une polyoléfine. Cette polyoléfine et éventuellement un agent compatibilisant peuvent être choisis parmi ceux cités plus haut à propos des mélanges de polyamides et de polyoléfines.
Le thermoplastique peut être aussi un mélange de polyamide et de polymère à blocs polyamides et blocs polyéther, ces produits pouvant être choisis parmi les produits déjà cités plus haut.
Le thermoplastique peut être aussi un polymère à blocs polyamide et blocs polyester amorphe. On peut le préparer par condensation de blocs polyamides à extrémités acide carboxylique avec des polyesters diols.
La préparation du caoutchouc modifié de l'invention peut être réalisée en une ou deux étapes, en effet l'incorporation du thermoplastique peut être menée avant ou pendant la formulation du caoutchouc.
1 à 60%, de préférence 5 à 20% de thermoplastique sont incorporés par malaxage dans un des caoutchoucs cités précédemment.
Le thermoplastique est incorporé à une température suffisante pour qu'il soit à l'état fondu.
Le temps de malaxage est compris entre 1 et 10 minutes et de préférence entre 5 à 8 minutes.
L'alliage obtenu est à matrice caoutchouc et peut ensuite être formulé sur cylindres comme un caoutchouc classique, avec l'avantage par rapport au caoutchouc de départ d'une mise en oeuvre plus facile du fait de l'augmentation du green strength ou module aux faibles allongements par l'incorporation de thermoplastiques.
Suivant les applications visées, le caoutchouc peut avantageusement être formulé avec du noir de carbone ou des charges claires, avec des résines tackifiantes, des additifs de type processing aids tels que le polyéthylène glycol,
L'acide stéarique, L'oxyde de zinc..
La vulcanisation de ces formulations peut se faire par des systèmes au soufre en présence d'accélérateurs ou non, par des péroxydes avec ou sans coagent ou encore par des résines formophénoliques. Le choix du système de vulcanisation dépend de la nature du caoutchouc et de la cinétique de vulcanisation souhaitée aux températures de mise en oeuvre.
Une fois vulcanisé, Une augmentation importante du module aux faibles allongements du caoutchouc modifié est constatée. Cet effet renforçant du thermoplastique peut être intéressant dans le domaine des pneus, des bandes transporteuses... où une résistance importante du matériau est recherchée.
Les systèmes de vulcanisation sont connus en eux-mêmes, on peut utiliser par exemple ceux décrits dans le brevet EP 550 346 dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande.
Exemples
Dans les exemples suivants, le caoutchouc ECOT est un polymère à motifs:
Figure img00090001
Le HNBR employé pour réaliser les exemples est le ZETPOL 2000 de chez Nippon Zeon.
Le XNBR est le PX 7439, qualité poudre du NX775 de chez Good Year.
L'ECOT est L'HYDRIE T70 de chez Nippon Zeon.
Le polyamide bloc éther 1 utilisé est constitué de 50% de séquences polyamide 12 (Mn = 1000) et de 50% de séquences polytétraméthylène glycol (Mn = 1000) et est caractérisé par un point de fusion de 147"C et une viscosité intrinsèque de 1,60, mesurée à la concentration de 0,5 9/100 g dans le métacresol à 25"C.
Le polyamide bloc éther 2 utilisé est constitué de 86% de séquences polyamide 12 (Mn = 4000) et de 14% de séquences polytétraméthylène glycol (Mn = 1 000) et est caractérisé par un point de fusion de 1700C et une viscosité intrinsèque de 1,40, mesurée à la concentration de 0,5 9/100 g dans le métacresol à 25 C.
Propriétés mécaniques.
Exemple I
Dans un malaxeur Brabender, on malaxe pendant 7 à 8 minutes à 165"C, 90 parties de caoutchouc HNBR et 10 parties de polyamide bloc éther 1. Le caoutchouc modifié est ensuite formulé à 30"C sur un mélangeur à cylindres selon la composition suivante en parts:
Zetpol 2000 100
Pebax 1 11.1
Kaolin calciné 30
Silane 1
PEG 4000 1
Acide stéarique 0.55
Oxyde de zinc 3.33
Perkadox 1440 6.7
TiO2 5
Exemple 2
On procède de la même façon que dans l'exemple 1 en incorporant 20 parties de Pebax 1 dans l'HNBR lors de la première étape et en suivant la composition ci-dessous pour la deuxième étape de formulation::
Zetpol 2000 100
Pebax 1 25
Kaolin calciné 30
Silane 1
PEG 4000 1
Acide stéarique 0.65
Oxyde de zinc 3.75
Perkadox 1440 7.5
TiO2 5
Les mélanges des exemples 1 et 2 ainsi qu'un témoin ne contenant pas de Pebax 1 ont été vulcanisés en statique sur presse à 1800C sous 90 bars pendant 12 minutes, pour faire des plaques de 2 mm d'épaisseur. les propriétés mécaniques ont été mesurées à 23 C sur des éprouvettes réalisées à partir de ces plaques.
Figure img00100001
<tb>
Echantillon <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Contrainte <SEP> Résistance <SEP> Allongement
<tb> <SEP> 50eh <SEP> MPa <SEP> 100 MPa <SEP> 300XMPa <SEP> rupture <SEP> déchirement <SEP> rupture <SEP> %
<tb> <SEP> MPa <SEP> N/mm
<tb> <SEP> Témoin <SEP> 1.0 <SEP> 1.3 <SEP> 3.7 <SEP> 12.4 <SEP> 28.7 <SEP> 742
<tb> <SEP> sans
<tb> <SEP> Pebaxi <SEP>
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 1 <SEP> 1.3 <SEP> 1.8 <SEP> 4.9 <SEP> 13.1 <SEP> 31.8 <SEP> 726
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 2 <SEP> 1.8 <SEP> 2.4 <SEP> 5.5 <SEP> 14.8 <SEP> 38.4 <SEP> 733
<tb>
Tableau 1:Propriétés du HNBR modifié par du Pebax 1
Exemole 3
Dans un malaxeur Brabender, on malaxe pendant 7 à 8 minutes à 165"C, 90 parties de caoutchouc XNBR et 10 parties de polyamide bloc éther 1. Le caoutchouc modifié est ensuite formulé à 30"C sur un mélangeur à cylindres selon la composition suivante en parts:
XNBR PX7439 100
Pebax 1 11.1
Kaolin calciné 30
Silane I
PEG I
Acide stéarique 0.55
Oxyde de zinc 3.33
Perkadox 1440 0.83
TiO2 5
Exemple 4
On procède de la même façon que dans l'exemple 3 en incorporant 20 parties de Pebax 1 dans l'XNBR lors de la première étape et en suivant la composition ci-dessous pour la deuxième étape de formulation::
XNBR PX7439 100
Pebax 1 25
Kaolin calciné 30
Silane A187 1
PEG 4000 1
Acide stéarique 0.65
Oxyde de zinc 3.75
Perkadox 1440 0.94
TiO2 5
Les mélanges des exemples 3 et 4 ainsi qu'un témoin ne contenant pas de pebax 1 ont été vulcanisés en statique sur presse a 1800C sous 90 bars pendant 12 minutes, pour faire des plaques de 2 mm d'épaisseur. les propriétés mécaniques ont été mesurées à 23"C et -35 C sur des éprouvettes réalisées à partir de ces plaques.
Figure img00120001
<tb> Echantillon <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Contrainte <SEP> Résistance <SEP> Allonge- <SEP> Allonge
<tb> <SEP> 50% <SEP> 100% <SEP> 300eMoM <SEP> rupture <SEP> déchireme <SEP> ment <SEP> ment
<tb> <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> Pa <SEP> MPa <SEP> nt <SEP> N/mm <SEP> rupture <SEP> rupture
<tb> <SEP> % <SEP> a-35 C <SEP> % <SEP> à <SEP> 230C
<tb> <SEP> Témoin2 <SEP> 1.8 <SEP> 2.9 <SEP> 9.8 <SEP> 14.5 <SEP> 33.8 <SEP> 25 <SEP> 492
<tb> <SEP> sans
<tb> <SEP> Pebaxi <SEP>
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 3 <SEP> 2.1 <SEP> 3.4 <SEP> 10.3 <SEP> 13.8 <SEP> 34.2 <SEP> 34 <SEP> 428
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 4 <SEP> 2.8 <SEP> 4.2 <SEP> 10.6 <SEP> 15.7 <SEP> 38.3 <SEP> 64 <SEP> 498
<tb>
Tableau 2: Propriétés du XNBR modifié par du Pebax 1
Exemple 5
La formulation de cet exemple a été réalisée directement sur un mélangeur a cylindres selon la composition suivante en parts qui correspond à une teneur de 95% de HNBR pour 5% de Pebax 2:
Zetpol 2000 100
Pebax 2 5.5
Kaolin calciné 30
Silane A187 I PEG 4000 I
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.5
Oxyde de zinc 3
Perkadox 1440 6
TiO2 5
Exemple 6
On procède de la même façon que dans l'exemple 5 en suivant la composition ci-dessous (90% HNBR 110% Pebax 2)::
Zetpol 2000 100
Pebax 2 11.1
Kaolin calciné 30 Silane A1 I
PEG 4000 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.55
Oxyde de zinc 3.3
Perkadox 1440 6.7
TiO2 5
ExemPle 7
On procède de la même façon que dans l'exemple 5 en suivant la composition ci-dessous (80% HNBR 120% Pebax 2):
Zetpol 2000 100
Pebax 2 25
Kaolin calciné 30 Silane I
PEG 4000 I
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.65
Oxyde de zinc 3.75
Perkadox 1440 7.5
TiO2 5
L'augmentation du green strength et l'aspect processing aid ont été mis en évidence sur les formulations des exemples 5, 6 et 7 par des mesures de module à faibles allongements avant la vulcanisation.
Figure img00130001
<tb>
Echantillon <SEP> ModuleS0% <SEP> Module100% <SEP> Module300K <SEP>
<tb> <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> MPa
<tb> <SEP> Témoin3 <SEP> 0.82 <SEP> 0.85 <SEP> 1.06
<tb> sans <SEP> Pebax2
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 5 <SEP> 0.89 <SEP> 0.87 <SEP> 0.90
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 1.13 <SEP> 1.21 <SEP> 1.58
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 7 <SEP> 2.43 <SEP> 2.84 <SEP> 3.03
<tb>
Tableau 3: Propriétés à cru du HNBR modifié par du Pebax 2
Les mélanges des exemples 5, 6 et 7 ainsi qu'un témoin ne contenant pas de Pebax 2 ont ensuite été vulcanisés en statique sur presse à 180 C sous 90 bars pendant 12 minutes, pour faire des plaques de 2 mm d'épaisseur. les propriétés mécaniques ont été mesurées à 23 C sur des éprouvettes réalisées à partir de ces plaques.
Figure img00130002
<tb>
<SEP> Echantillon <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Contrainte <SEP> Allongement <SEP> Dureté <SEP> DRC
<tb> <SEP> 50% <SEP> MPa <SEP> 100% <SEP> 300 <SEP> %MPa <SEP> rupture <SEP> MPa <SEP> rupture <SEP> % <SEP> shore <SEP> A <SEP> 22h. <SEP> iOO"C <SEP>
<tb> <SEP> MPa
<tb> <SEP> Témoin <SEP> 1.06 <SEP> 1.32 <SEP> 3.63 <SEP> 12.92 <SEP> 641 <SEP> 56 <SEP> 32
<tb> sans <SEP> Pebax2
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 5 <SEP> 1.21 <SEP> 1.64 <SEP> 5.85 <SEP> 12.55 <SEP> 592 <SEP> 60 <SEP> 31.5
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 6 <SEP> 1.47 <SEP> 2.09 <SEP> 7.16 <SEP> 14.23 <SEP> 541 <SEP> 65 <SEP> 30.5
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 2.35 <SEP> 3.41 <SEP> 9.53 <SEP> 13.90 <SEP> 442 <SEP> 75 <SEP> 32
<tb>
Tableau 4: Propriétés du HNBR modifié par du Pebax 2
Exemple 8
La formulation de cet exemple a été réalisée directement sur un mélangeur à cylindres selon la composition suivante en parts qui correspond à 95% de XNBR pour 5% de Pebax 2:
XNBR PX7439 110
Pebax 2 5.5
Kaolin calciné 20 Silane I
PEG 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.5
Oxyde de zinc 3
Perkadox 1440 0.8
TiO2 5
Exemple 9
On procède de la même façon que dans l'exemple 8 en suivant la composition ci-dessous (90% XNBR / 10% Pebax 2)::
XNBR PX7439 110
Pebax 2 11.1
Kaolin calciné 20 Silane I
PEG 4000 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.55
Oxyde de zinc 3.3
Perkadox 1440 0.83
TiO2 5
Exemple 10
On procède de la même façon que dans l'exemple 8 en suivant la composition ci-dessous (80% XNBR / 20% Pebax 2):
XNBR PX7439 110
Pebax 2 25
Kaolin calciné 20
Silane A187 I
PEG 4000 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 0.65
Oxyde de zinc 3.75
Perkadox 1440 0.94
TiO2 5
Les mélanges des exemples 8, 9 et 10 ainsi qu'un témoin ne contenant pas de pebax 2 ont été vulcanisés en statique sur presse à 180 C sous 90 bars pendant 12 minutes, pour faire des plaques de 2 mm d'épaisseur. les propriétés mécaniques ont été mesurées à 23 C sur des éprouvettes réalisées à partir de ces plaques.
Figure img00150001
<tb>
Echantillon <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Contrainte <SEP> Allonge- <SEP> Dureté <SEP> DRC
<tb> <SEP> 50% <SEP> 100% <SEP> 300% <SEP> rupture <SEP> ment <SEP> shore <SEP> A <SEP> 22h, <SEP>
<tb> <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> rupture <SEP> 100 C <SEP>
<tb> <SEP> Témoin4 <SEP> 1.08 <SEP> 1.51 <SEP> 4.36 <SEP> 11.51 <SEP> 611 <SEP> 65 <SEP> 27.5
<tb> sans <SEP> Pebax2
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 8 <SEP> 1.33 <SEP> 1.99 <SEP> 6.00 <SEP> 12.74 <SEP> 566 <SEP> 68 <SEP> 1 <SEP> 30
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 9 <SEP> 1.77 <SEP> 2.84 <SEP> 8.30 <SEP> 15.05 <SEP> 534 <SEP> 70 <SEP> 34
<tb> Exemple <SEP> 10 <SEP> 2.85 <SEP> 4.63 <SEP> 10.87 <SEP> 17.58 <SEP> 492 <SEP> 75 <SEP> 36
<tb>
Tableau 5:Propriétés du XNBR modifié par du Pebax 2
Exemple il
La formulation de cet exemple a été réalisée directement sur un mélangeur à cylindres selon la composition suivante en parts qui correspond à 95% d'ECOT pour 5% de Pebax 2:
HYDRIN T70 100
Pebax 2 5.5
Kaolin calciné 30
Silane A1 1
PEG 4000 I
Naugard 445 2
Acide stéarique 1
Maglite D 3
Zisnet F 1.2
CaC03 5
TiO2 5
ExemPle 12
On procède de la même façon que dans l'exemple 11 en suivant la composition ci-dessous (90% ECOT Il 0% Pebax 2)::
HYDRIN T70 100
Pebax 2 11.1
Kaolin calciné 30
Silane 1
PEG 4000 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 1
Maglite D 3
Zisnet F 1.5
CaC03 5
TiO2 5
Exemple 13
On procède de la même façon que dans l'exemple 11 en suivant la composition ci-dessous (80% ECOT / 20% Pebax 2)::
HYDRIN T70 100
Pebax 2 25
Kaolin calciné 30
Silane A187 1
PEG 4000 1
Naugard 445 2
Acide stéarique 1
Maglite D 3
Zisnet F 1.7
CaC03 5
TiO2 5
Les mélanges des exemples 11,12 et 13 ainsi qu'un témoin ne contenant pas de pebax 2 ont été vulcanisés en statique sur presse à 1800C sous 90 bars pendant 12 minutes, pour faire des plaques de 2 mm d'épaisseur. les propriétés mécaniques ont été mesurées à 23 C sur des éprouvettes réalisées à partir de ces plaques.
Figure img00160001
<tb>
Echantillon <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Module <SEP> Contrain <SEP> Allonge- <SEP> Dureté <SEP> DRC <SEP> %
<tb> <SEP> 50% <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 300 <SEP> % <SEP> te <SEP> ment <SEP> shore <SEP> A <SEP> 22h, <SEP>
<tb> <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> rupture <SEP> rupture <SEP> % <SEP> 1oooc <SEP>
<tb> <SEP> MPa
<tb> <SEP> Témoin <SEP> 5 <SEP> 0.89 <SEP> 1.50 <SEP> 4.97 <SEP> 5.74 <SEP> 337 <SEP> 49 <SEP> 8
<tb> sansPebax <SEP> 2
<tb> Exemple <SEP> 11 <SEP> 1.24 <SEP> 2.29 <SEP> - <SEP> 5.54 <SEP> 225 <SEP> 57 <SEP> 13
<tb> Exemple <SEP> 12 <SEP> 2.00 <SEP> 3.80 <SEP> - <SEP> 6.59 <SEP> 183 <SEP> 65 <SEP> 23
<tb> Exemple <SEP> 13 <SEP> 3.05 <SEP> 5.27 <SEP> - <SEP> 7.62 <SEP> 166 <SEP> 77 <SEP> 32.5
<tb>
Tableau 6:Propriétés de l'ECOT modifié par du Pebax 2
Tenue aux huiles
La tenue aux huiles a été mesurée selon le principe de la norme ASTM
D471 en plongeant les mélanges des exemples 5,6,7,8,9,10,11,12,13 ainsi que leur témoin dans de l'huile ASTM 3 pendant 7 jours à 100 C et en mesurant leur % de gonflement.
Figure img00170001
<tb>
<SEP> Référence <SEP> Composition <SEP> % <SEP> de <SEP> gonflement
<tb> <SEP> Témoin <SEP> 3 <SEP> 100% <SEP> HNBR <SEP> 21
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 5 <SEP> 95% <SEP> HNBR <SEP> i <SEP> 5% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 20
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 6 <SEP> 90% <SEP> HNBR <SEP> / <SEP> 10% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 19
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 7 <SEP> 80% <SEP> HNBR <SEP> / <SEP> 20% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 17
<tb> <SEP> Témoin <SEP> 4 <SEP> 100% <SEP> XNBR
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 8 <SEP> 95% <SEP> XNBR <SEP> I <SEP> 5% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 18
<tb> <SEP> Exemple <SEP> 9 <SEP> 90% <SEP> XNBR <SEP> / <SEP> 10% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 17.5
<tb> Exemple <SEP> 10 <SEP> 80% <SEP> XNBR <SEP> / <SEP> 20% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 16
<tb> <SEP> 15
<tb> <SEP> TémoinS <SEP> 100% <SEP> ECOT <SEP> 11 <SEP>
<tb> Exemple <SEP> 11 <SEP> 95% <SEP> ECOT <SEP> / <SEP> 5% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 10.5
<tb> Exemple <SEP> 12 <SEP> 90% <SEP> ECOT <SEP> / <SEP> 10% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 10
<tb> Exemple <SEP> 13 <SEP> 80% <SEP> ECOT <SEP> / <SEP> 20% <SEP> Pebax <SEP> 2 <SEP> 9
<tb>
Tableau 7 : tenue aux huiles des caoutchoucs modifiés.

Claims (5)

Revendications
1. Mélange vulcanisé:
(i) d'au moins un caoutchouc fonctionnalisé et
(ii) d'au moins un thermoplastique en quantité suffisante pour
augmenter le module aux faibles allongements mais telle que la
contrainte à la rupture n'est pas diminuée de plus de 10 %.
2. Mélange selon la revendication 1 dans lequel le caoutchouc
fonctionnalisé est le H-NBR, le X-NBR ou le caoutchouc
épichlorhydrine.
3. Mélange selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le
thermoplastique est un polymère à blocs polyamides et blocs
polyéther.
4. Mélange selon l'une quelconque des revendications précédentes
dans lequel la quantité de thermoplastique est de 5 à 20 % en poids
du mélange de caoutchouc fonctionnalisé et de thermoplastique.
5. Procédé de fabrication du mélange selon l'une quelconque des
revendications précédentes dans lequel on mélange le caoutchouc
fonctionnalisé et le thermoplastique jusqu'à obtenir un mélange
homogène, puis on procède à la vulcanisation.
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