官能化聚合物、橡膠組合物和充氣輪胎的制作方法
【專利摘要】公開了一種式I的官能化彈性體，其中R1、R2和R3獨(dú)立地為C1-C8烷基或C1-C8烷氧基，但是R1、R2和R3中至少兩個(gè)為C1-C8烷氧基；R4為C1-C8亞烷基、C1-C8亞芳基、C1-C8烷基亞芳基、C1-C8芳基亞烷基或者共價(jià)鍵；R5為C2亞烷基；Si為硅；X為硫或氧；P為二烯基彈性體，且n為1或者2。
【專利說明】官能化聚合物、橡膠組合物和充氣輪胎
[0001]發(fā)明背景
元素周期表第I和II族的金屬通常被用于引發(fā)單體聚合形成聚合物。例如鋰、鋇、鎂、鈉和鉀是經(jīng)常用于這樣的聚合中的金屬。這種類型的引發(fā)劑體系在商業(yè)上是很重要的，因?yàn)樗鼈兛梢杂糜谏a(chǎn)立體有規(guī)的聚合物。例如鋰引發(fā)劑可以用于引發(fā)異戊二烯的陰離子聚合形成合成聚異戊二烯橡膠或者引發(fā)1，3- 丁二烯的聚合形成具有期望的微觀結(jié)構(gòu)的聚丁二烯橡膠。
[0002]在這樣的聚合中形成的聚合物在它們的聚合物鏈的生長端具有該用于引發(fā)聚合的金屬，并且有時(shí)候被稱作活性聚合物。它們被稱作活性聚合物，因?yàn)樗鼈兊木酆衔镦?其包含了端部金屬引發(fā)劑)持續(xù)生長或者存活，直到全部的可利用單體耗盡為止。利用這樣的金屬引發(fā)劑所制備的聚合物通常具有基本線性的并且通常不含可測出量的支化的結(jié)構(gòu)。
[0003]通過活性聚合技術(shù)制造的橡膠狀聚合物典型地復(fù)合有硫、加速劑、抗降解劑、填料(如炭黑、二氧化硅或者淀粉)和其他期望的橡膠化學(xué)品，然后隨后硫化或者固化成有用的制品形式，例如輪胎或者功率傳輸帶。已經(jīng)確定的是這樣的固化橡膠的物理性能取決于填料在整個(gè)橡膠中的均勻分散程度。這順序又與填料對(duì)具體的橡膠狀聚合物的親合程度有關(guān)。這在改進(jìn)使用這樣的橡膠組合物所制造的橡膠制品的物理特性中具有實(shí)際重要性。例如輪胎的滾動(dòng)阻力和牽引特性可以通過改進(jìn)炭黑和/或二氧化硅對(duì)用于其中的橡膠狀聚合物的親合性來改進(jìn)。所以非常令人期望的是改進(jìn)給定橡膠狀聚合物與填料(如炭黑和二氧化硅)的親合性。
[0004]在輪胎胎面配方中，填料和橡膠狀聚合物之間的更好相互作用導(dǎo)致了更低的滯后，因此用這樣的橡膠配方制造的輪胎具有更低的滾動(dòng)阻力。在60°C的低tanS值是低滯后性的指示，因此用這樣的在60°C具有低tan δ值的橡膠配方制造的輪胎通常表現(xiàn)出更低的滾動(dòng)阻力。輪胎胎面配方中填料和橡膠狀聚合物之間的更好相互作用也典型地導(dǎo)致在0°c更高的tan δ值,其是更好的牽引特性的指示。
[0005]橡膠和炭黑之間的相互作用被歸因于炭黑表面上的含氧官能團(tuán)與橡膠之間的物理吸附(范德華力)和化學(xué)吸附的組合(參見D.Rivin, J.Aron,和A.Medalia, RubberChem.& Technol.41, 330(1968)和 A.Gessler, W.Hess,和 A Medalia, Plast.RubberProcess, 3,141 (1968) )0還描述了將各種其他化學(xué)改性技術(shù)，特別是用于通過溶液聚合制造的丁苯橡膠(S-SBR)的，用于通過改進(jìn)聚合物-填料相互作用來降低滯后損失。在這些技術(shù)之一中，溶液橡膠鏈末端被用氨基二苯甲酮改性。這顯著改進(jìn)了聚合物與炭黑表面上的含氧基團(tuán)之間的相互作用(參見N.Nagata,Nippon Gomu Kyokaishi, 62,630 (1989))。陰離子溶液聚合物的錫偶聯(lián)是另一種常用的鏈末端改性方法，其據(jù)推測通過提高與炭黑表面上的醌基的反應(yīng)而有助于聚合物-填料相互作用。這種相互作用的影響是減少炭黑粒子之間的聚集，順序這又改進(jìn)了分散性并最終降低了滯后。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種低成本的用于橡膠狀活性聚合物的端基官能化以改進(jìn)它們對(duì)填料(如炭黑和/或二氧化硅)的親合性的手段。這種官能化的聚合物可以有益地用于制造其中期望改進(jìn)的聚合物/填料相互作用的輪胎和其他橡膠產(chǎn)品。在輪胎胎面膠料(treadcompounds)中，這會(huì)產(chǎn)生更低的聚合物滯后，其順序又可以提供更低水平的輪胎滾動(dòng)阻力。
[0007]本發(fā)明更具體地涉及式I的官能化彈性體
【權(quán)利要求】
1.一種式I的官能化彈性體
2.權(quán)利要求1的官能化彈性體，其中P衍生自異戊二烯和丁二烯中的至少一種，和任選地衍生自苯乙烯。
3.權(quán)利要求1的官能化彈性體，其中X為硫，R1> R2和R3為乙氧基，R4為CO且R5為亞乙基。
4.一種橡膠組合物,其包含權(quán)利要求1的官能化彈性體。
5.權(quán)利要求4的橡膠組合物，其進(jìn)一步包含二氧化硅。
6.一種充氣輪胎，其包含權(quán)利要求5的橡膠組合物。
7.—種制造官能化彈性`體的方法，包括步驟 Α)使金屬封端的二烯基彈性體活性聚合物與選自環(huán)硫乙烷或環(huán)氧乙烷的第一終止劑反應(yīng)，以形成第一封端的聚合物；和 B)使所述第一封端的聚合物與式III的第二終止劑反應(yīng)
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述第一終止劑為環(huán)硫乙烷。
9.權(quán)利要求7的方法，其中所述第二終止劑為三乙氧基氯硅烷。
10.權(quán)利要求7的方法，其中所述二烯基彈性體衍生自異戊二烯和丁二烯中的至少一種，和任選地衍生自苯乙烯。
【文檔編號(hào)】C08F2/42GK103724541SQ201310472320
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】L.內(nèi)巴尼 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司