官能化聚合物、橡膠組合物和充氣輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種官能化彈性體。本發(fā)明還涉及包含該官能化彈性體的橡膠組合 物，W及包含該橡膠組合物的充氣輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002] 元素周期表第I和II族的金屬常用于引發(fā)單體聚合形成聚合物。例如，裡、頓、鎮(zhèn)、 軸和鐘是經(jīng)常用于該樣的聚合的金屬。該種類型的引發(fā)劑體系具有商業(yè)重要性，因?yàn)樗鼈?能夠用于生產(chǎn)具有不同聚合物微結(jié)構(gòu)，從而玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)和聚合物組成也有所不同 的聚合物。例如，裡引發(fā)劑可用于引發(fā)異戊二帰形成合成聚異戊二帰橡膠的陰離子聚合，或 引發(fā)1，3-下二帰形成具有期望的微結(jié)構(gòu)的聚下二帰橡膠的聚合。
[0003] 在該樣的聚合中形成的聚合物在其聚合物鏈的生長末端具有用于引發(fā)聚合的金 屬，并且有時(shí)候被稱為活性聚合物。它們之所W被稱為活性聚合物是因?yàn)樗鼈兊木酆衔镦?包含端部金屬引發(fā)劑，所述聚合物鏈持續(xù)生長或處于活性，直到所有可利用的單體耗盡為 止。通過使用該樣的金屬引發(fā)劑制備的聚合物通常具有基本上為直鏈的結(jié)構(gòu)，并且通常不 包含可感知量的支化。
[0004] 通過活性聚合技術(shù)制造的橡膠狀聚合物通常與硫、促進(jìn)劑、抗降解劑、填料，如炭 黑、二氧化娃或淀粉，W及其他期望的橡膠化學(xué)品配合，并隨后硫化或固化形成實(shí)用性制品 的形式，例如輪胎或動(dòng)力傳輸帶。已經(jīng)確定的是該種固化橡膠的物理性能取決于填料在整 個(gè)橡膠中均勻分散的程度。該進(jìn)而涉及到填料對(duì)于具體的橡膠狀聚合物所具有的親和性水 平。該在改進(jìn)利用該樣的橡膠組合物制造的橡膠制品的物理特性方面會(huì)具有實(shí)際的重要 性。例如，輪胎的滾動(dòng)阻力和牽引特性可W通過改進(jìn)炭黑和/或二氧化娃對(duì)將其使用在其 中的橡膠狀聚合物的親和性得到改進(jìn)。因此，改進(jìn)給定的橡膠狀聚合物對(duì)于填料，如炭黑和 二氧化娃的親和性是非常令人期望的。
[0005] 在輪胎胎面組合物中，填料和橡膠狀聚合物之間更好的相互作用會(huì)導(dǎo)致較少的滯 后現(xiàn)象，且由此用該種橡膠組合物制造的輪胎具有較小的滾動(dòng)阻力。低的在6(TC下的損耗 角正切值（tan 5 )表示滯后現(xiàn)象少，并且因此使用該種具有低的在6(TC下的損耗角正切值 (tan 5 )的橡膠組合物制造的輪胎通常表現(xiàn)出較小的滾動(dòng)阻力。
[0006] 在輪胎胎面組合物中填料和橡膠狀聚合物之間更好的相互作用通常還會(huì)產(chǎn)生在 較高的〇°C下的損耗角正切值（tan 5 )，該表示更好的牽引特性。橡膠和炭黑之間的相互 作用可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 結(jié)合。（參見 D.化 vin，J.Aron 和 A.Medalia，RiAber Chem.& Technol.41,330(1968)和 A. Gessler，W. Hess 和 A Medalia，Plast. Rut)ber Process，3，141(1968))。各種其它化學(xué)改 性技術(shù)，特別是用于通過溶液聚合制造的苯己帰-下二帰橡膠（S-SBR)的化學(xué)改性技術(shù)，也 已經(jīng)被記述用于通過改進(jìn)聚合物-填料相互作用來降低滯后損耗。在該些技術(shù)的其中之一 中，溶液橡膠鏈末端是用氨基二苯甲麗來改性的。該極大地改進(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.^gata,Nippon Gomu Kyokaishi,62,630(1989))。陰離 子溶液聚合物的錫偶合是另一種常用的鏈端改性方法，其可能是通過與炭黑表面上的釀基 團(tuán)的增強(qiáng)的反應(yīng)來促進(jìn)聚合物-填料相互作用。該種相互作用的效果是減少炭黑粒子間的 團(tuán)聚，該進(jìn)而改進(jìn)了分散性并最終降低了滯后現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種低成本的手段，用于橡膠狀活性聚合物的端基官能化W改進(jìn)它 們對(duì)于填料，如炭黑和/或二氧化娃的親和性。該樣的官能化聚合物可W有益地用于制造 輪胎和其他橡膠產(chǎn)品，其中，改進(jìn)的聚合物/填料相互作用是令人期望的。在輪胎胎面配合 物中，該會(huì)導(dǎo)致更低的聚合物滯后現(xiàn)象，其進(jìn)而可W提供較低水平的輪胎滾動(dòng)阻力。
[0008] 本發(fā)明更具體地涉及一種官能化彈性體，其包含下述（1)和（2)的反應(yīng)產(chǎn)物： (1)活性陰離子彈性體聚合物，其包含衍生自二己帰基苯和包含異戊二帰的單體的單 元；和（2)下式的聚合終止劑 Q-(CH2)xSi(〇Ri)YR23_Y， 其中Q為R3CH=N-或（的,N- ;R3表示選自具有6至18個(gè)碳原子的芳基或取代芳基，或 者具有3至18個(gè)碳原子的雜環(huán)或雜芳基的基團(tuán)；R4獨(dú)立地表示具有1至6個(gè)碳原子的焼 基；Ri和R2各自獨(dú)立地表示具有1至18個(gè)碳原子的基團(tuán)，選自烷基、環(huán)烷基、帰丙基和芳基； X為1至20的整數(shù)；和Y為1至3的整數(shù)；其中，衍生自所述終止劑的單元排他地位于與衍 生自二己帰基苯的單元相鄰之處。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含官能化彈性體的橡膠組合物，和包含所述橡膠組合物的充 氣輪胎。
[0010] 本發(fā)明更具體地涉及W下技術(shù)方案： 1. 一種官能化彈性體，其包含下述（1)和（2)的反應(yīng)產(chǎn)物： (1)活性陰離子彈性體聚合物，包含衍生自二己帰基苯和包含異戊二帰的單體的單元； 和（2)下式的聚合終止劑9-畑2)掛(ORI)yRVy，其中Q為R3CH=N-或（的2N- ;R3表示選自 具有6至18個(gè)碳原子的芳基或取代芳基，或者具有3至18個(gè)碳原子的雜環(huán)或雜芳基的基 團(tuán)；R 4獨(dú)立地表示具有1至6個(gè)碳原子的烷基；R1和R2各自獨(dú)立地表示具有1至18個(gè)碳原 子的基團(tuán)，選自烷基、環(huán)烷基、帰丙基和芳基；X為1至20的整數(shù)；和Y為1至3的整數(shù)；其 中，衍生自所述終止劑的單元排他地位于與衍生自二己帰基苯的單元相鄰之處。
[0011] 2.技術(shù)方案1的官能化彈性體，其中在所述官能化彈性體中至少90%的衍生自所 述終止劑的單元與所述衍生自二己帰基苯的單元相鄰。
[0012] 3.技術(shù)方案1的3官能化彈性體，其中單體與二己帰基苯的重量比為0. 04至0. 4。 [001引 4.技術(shù)方案1的官能化彈性體，其中Y為3且Ri為己基。
[0014] 5.技術(shù)方案1的官能化彈性體，其中R為苯基。
[0015] 6.技術(shù)方案1的官能化彈性體，其中X為3。
[0016] 7.技術(shù)方案1的官能化彈性體，其中所述終止劑具有下式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種官能化彈性體，其特征在于包含下述（1)和（2)的反應(yīng)產(chǎn)物： (1)活性陰離子彈性體聚合物，包含衍生自二乙烯基苯和包含異戊二烯的單體的單元； 和（2)下式的聚合終止劑 Q- (CH2)xSi(OR1)yRVy, 其中Q為R3CH=N-或（R4)2N- ;R3表示選自具有6至18個(gè)碳原子的芳基或取代芳基，或 者具有3至18個(gè)碳原子的雜環(huán)或雜芳基的基團(tuán)；R4獨(dú)立地表示具有1至6個(gè)碳原子的烷 基；R1和R 2各自獨(dú)立地表不具有1至18個(gè)碳原子的基團(tuán)，選自烷基、環(huán)烷基、稀丙基和芳基； X為1至20的整數(shù)；和Y為1至3的整數(shù)；其中，衍生自所述終止劑的單元排他地位于與衍 生自二乙烯基苯的單元相鄰之處。
2. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于在所述官能化彈性體中至少90%的衍生自 所述終止劑的單元與所述衍生自二乙烯基苯的單元相鄰。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的3官能化彈性體，其特征在于單體與二乙烯基苯的重量比為0. 04 至 0. 4。
4. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于Y為3且R 1為乙基。
5. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于R為苯基。
6. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于X為3。
7. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于所述終止劑具有下式
8. 權(quán)利要求1的官能化彈性體，其特征在于所述單體進(jìn)一步包括苯乙烯和1，3-丁二烯 中的至少一種。
9. 一種橡膠組合物，其特征在于包含權(quán)利要求1的官能化彈性體和二氧化硅。
10. -種充氣輪胎，其特征在于包含權(quán)利要求9的橡膠組合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種官能化彈性體，包含下述（1）和（2）的反應(yīng)產(chǎn)物：（1）活性陰離子彈性體聚合物，包含衍生自二乙烯基苯和包含異戊二烯的單體的單元；和（2）下式的聚合終止劑：Q-(CH2)XSi(OR1)YR23-Y，其中Q為R3CH=N-或(R4)2N-；R3表示選自具有6至18個(gè)碳原子的芳基或取代芳基，或者具有3至18個(gè)碳原子的雜環(huán)或雜芳基的基團(tuán)；R4獨(dú)立地表示具有1至6個(gè)碳原子的烷基；R1和R2各自獨(dú)立地表示具有1至18個(gè)碳原子的基團(tuán)，選自烷基、環(huán)烷基、烯丙基和芳基；X為1至20的整數(shù)；和Y為1至3的整數(shù)；其中，衍生自所述終止劑的單元排他地位于與衍生自二乙烯基苯的單元相鄰之處。本發(fā)明還公開了包含該官能化彈性體的橡膠組合物，以及包含該橡膠組合物的充氣輪胎。
【IPC分類】C08F212-36, B60C1-00, C08L9-06, C08K3-36, C08F236-10, C08F236-08, C08F2-38
【公開號(hào)】CN104672380
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410433189
【發(fā)明人】王騰康, 李炳潮, C.A.威爾特
【申請(qǐng)人】固特異輪胎和橡膠公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年8月28日
【公告號(hào)】EP2860199A2, EP2860199A3, US20150065647