官能化聚合物、橡胶组合物和充气轮胎制造技术

本发明专利技术公开了官能化聚合物、橡胶组合物和充气轮胎。本发明专利技术涉及包含活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物的官能化弹性体

【技术实现步骤摘要】
官能化聚合物、橡胶组合物和充气轮胎
本专利技术涉及官能化聚合物、橡胶组合物和充气轮胎。
技术介绍
近年来，对官能化聚合物的需求与日俱增。官能化聚合物可以通过各种活性/受控聚合技术来合成。在基于活性碳负离子中心的活性聚合法中，来自周期表的第I和II族的金属通常用于引发单体聚合成聚合物。例如，锂、钡、镁、钠和钾是常常用于此类聚合的金属。这种类型的引发剂体系具有商业重要性，因为它们可用于制备立构规整的聚合物。例如，锂引发剂可用于引发异戊二烯阴离子聚合成合成聚异戊二烯橡胶，或引发1,3-丁二烯聚合成具有所需微观结构的聚丁二烯橡胶。此类聚合中形成的聚合物具有用于在其聚合物链的生长末端处引发聚合的金属，并且有时被称为活性聚合物。它们被称为活性聚合物是因为它们的含有末端金属引发剂的聚合物链持续生长或存活，直到所有可用单体耗尽。通过使用此类金属引发剂制备的聚合物通常具有基本上线性的结构，并且通常不含有明显量的支化。本专利技术详述了官能化聚合物的合成以及它们在橡胶配制物和轮胎材料中的用途。通常，为了实现最佳的轮胎性能性质，官能化聚合物是高度合意的。为了降低轮胎的滚动阻力和改善轮胎的胎面磨损特性，具有高回弹物理性质（低滞后）的官能化弹性体已经用于轮胎胎面橡胶组合物。然而，为了提高轮胎胎面的抗湿滑性，有时将具有相对较低的回弹物理性质（较高滞后）从而经受较大能量损失的橡胶态聚合物用于此类胎面橡胶组合物。为了使轮胎胎面橡胶组合物获得这些所需的粘弹性质，可以在轮胎胎面中使用各种类型的合成橡胶和天然橡胶的共混物（混合物）。通常将通过活性聚合技术制备的官能化橡胶态聚合物与硫、促进剂、抗降解剂、填料（如炭黑、二氧化硅或淀粉）和其它所需橡胶化学品混炼。这些随后硫化或固化成可用制品的形式，如轮胎或传动带。已经确定此类固化橡胶的许多物理性质取决于填料在整个橡胶中均匀分散的程度。这进而与填料对特定橡胶态聚合物所具有的亲和力水平相关。这在改善使用此类橡胶组合物制造的橡胶制品的物理特性方面可具有实践重要性。例如，可以通过改善炭黑和/或二氧化硅对其中所用的橡胶态聚合物的亲和力来改善轮胎的滚动阻力和牵引特性。因此，高度合意的是改善给定橡胶态聚合物对填料（例如炭黑和二氧化硅）的亲和力。在轮胎胎面配制物中，填料与橡胶态聚合物之间更好的相互作用导致更低的滞后，因此用此类橡胶配制物制造的轮胎具有较低的滚动阻力。在60℃下的低tanδ值是低滞后的指示，因此使用此类具有在60℃下的低tanδ值的橡胶配制物制造的轮胎通常表现出较低的滚动阻力。在轮胎胎面配制物中填料与橡胶态聚合物之间更好的相互作用通常还导致更高的在0℃下的tanδ值，这指示更好的牵引特性。橡胶与炭黑之间的相互作用归因于炭黑表面上的含氧官能团与橡胶之间的物理吸收（范德华力）和化学吸附的结合（参见D.Rivin,J.Aron,andA.Medalia,RubberChemical&Technology41,330(1968)andA.Gessler,W.Hess,andAMedalia,PlasticRubberProcess,3,141(1968)）。还描述了各种其它化学改性技术，尤其对于通过溶液聚合制得的苯乙烯-丁二烯橡胶（S-SBR），以便通过改善聚合物-填料相互作用来减少滞后损失。在这些技术之一中，用氨基二苯甲酮来改性溶液橡胶链末端。这极大地改善了聚合物与炭黑表面上的含氧基团之间的相互作用（参见N.Nagata,NipponGomuKyokaishi,62,630(1989)）。阴离子溶液聚合物的锡偶联是另一种常用的链末端改性方法，该方法据推测通过增加与炭黑表面上的醌基团的反应而有助于聚合物-填料相互作用。这种相互作用的效果是减少了炭黑粒子之间的聚集，这进而改善了分散并最终减少了滞后。
技术实现思路
本专利技术提供了用于橡胶态活性聚合物的端基官能化以改善它们对填料（如炭黑和/或二氧化硅）的亲和力的低成本方法。此类官能化聚合物可以有益地用于制造其中需要改善的聚合物/填料相互作用的轮胎和其它橡胶产品。在轮胎胎面胶料中，这可以导致较低的聚合物滞后，这进而可以提供较低水平的轮胎滚动阻力。本专利技术涉及包含活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物的官能化弹性体其中R1是C1至C4直链烷二基、或C1至C4支链烷二基；X1、X2、X3独立地为O、S或式（II）或（III）的基团其中R2是C1至C18直链或支链烷基；且Z是-R3-CH=CH-R4，其中R3是共价键或C1至C18直链或支链烷二基，且R4是氢或C1至C18直链或支链烷基。本专利技术进一步涉及包含该官能化弹性体的橡胶组合物，以及包含该橡胶组合物的充气轮胎。本专利技术公开了以下实施方案：方案1.官能化弹性体，其包含活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物其中R1是C1至C4直链烷二基、或C1至C4支链烷二基；式I中的X1、X2、X3可独立地为O、S、式II的基团、或式III的基团；其中R2是C1至C18直链或支链烷基；且Z是-R3-CH=CH-R4，其中R3是共价键或C1至C18直链或支链烷二基，且R4是氢或C1至C18直链或支链烷基。方案2.方案1的官能化弹性体，其中所述活性阴离子弹性体衍生自至少一种二烯单体和任选的至少一种乙烯基芳族单体。方案3.方案1的官能化弹性体，其中所述活性阴离子弹性体衍生自异戊二烯和丁二烯中的至少一种，和任选衍生自苯乙烯。方案4.方案1的官能化弹性体，其中所述活性阴离子弹性体衍生自丁二烯和苯乙烯。方案5.方案1的官能化弹性体，其中所述式I的聚合终止剂具有以下结构：。方案6.橡胶组合物，其包含方案1的官能化弹性体。方案7.方案6的橡胶组合物，其进一步包含二氧化硅。方案8.充气轮胎，其包含方案7的橡胶组合物。附图说明图1显示了几种橡胶样品的扭矩vs.固化时间的图。图2显示了几种橡胶样品的G'vs.应变百分比的图。图3显示了几种橡胶样品的tanδvs.应变百分比的图。具体实施方式本专利技术公开了一种官能化弹性体，其包含活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物其中R1是C1至C4直链烷基、或C1至C4支链烷二基；X1、X2、X3独立地为O、S或式（II）或（III）的基团其中R2是C1至C18直链或支链烷基；且Z是-R3-CH=CH-R4，其中R3是共价键或C1至C18直链或支链烷二基，且R4是氢或C1至C18直链或支链烷基。本专利技术进一步公开了包含该官能化弹性体的橡胶组合物，以及包含该橡胶组合物的充气轮胎。本专利技术提供了用于橡胶态活性聚合物的端基官能化以改善它们对填料（如炭黑和/或二氧化硅）的亲和力的方法。本专利技术的方法可用于官能化用周期表的第I或II族的金属封端的任何活性聚合物。这些聚合物可以采用本领域技术人员所熟知的技术来生产。可以用根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.官能化弹性体，其特征在于活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物/n

【技术特征摘要】
20181220 US 16/2269201.官能化弹性体，其特征在于活性阴离子弹性体聚合物与式I的聚合终止剂的反应产物



其特征在于R1是C1至C4直链烷二基、或C1至C4支链烷二基；式I中的X1、X2、X3可独立地为O、S、式II的基团、或式III的基团；



其中R2是C1至C18直链或支链烷基；且Z是-R3-CH=CH-R4，其中R3是共价键或C1至C18直链或支链烷二基，且R4是氢或C1至C18直链或支链烷基。


2.权利要求1的官能化弹性体，其特征在于所述活性阴离子弹性体衍生自至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立清，SC恩塞恩，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：美国;US