用於改進填料相互作用的共軛三烯單體共聚物的製作方法

2023-06-02 17:19:36

專利名稱：用於改進填料相互作用的共軛三烯單體共聚物的製作方法
用於改進填料相互作用的共軛三烯單體共聚物本申請要求2010年8月31日提交的美國臨時專利申請序號No. 61/378，894的權益。美國臨時專利申請序號No. 61/378，894的教導全文經此引用併入本文。
背景技術：
用於製造橡膠製品的橡膠組合物通常用炭黑和/或二氧化矽填充以達到所需物理和化學特性。此類橡膠組合物中橡膠和填料之間的相互作用對硫化產品的物理性質具有顯著作用。實際上，橡膠和填料之間的相互作用調節填料的分散程度、彈性體-填料界面和填料-填料網絡的形成。所有這些相互作用顯著影響硫化橡膠組合物的物理性質，如應力-應變性質、在循環載荷下的能量損耗、耐磨性和抗撕裂傳播性。提高的聚合物填料相互作用能使填料分散至更細程度以實現更高增強程度。其還允許加入更高量的填料和/或加入無法適當分散到常規橡膠中的填料。多年來已認識到實現更好橡膠/填料相互作用的重要性，並且是橡膠工業和學術領域內的許多研究項目的主題。實現改進的橡膠/填料相互作用對橡膠產品，如輪胎、軟管、傳動帶、傳送帶、風擋刮水片和大量其它工業橡膠產品和消費品的製造商特別有意義。 實現橡膠聚合物和填料之間的更好相容性的一種公認途徑是用改進與填料的相互作用的部分將橡膠聚合物官能化。例如，橡膠聚合物可以用胺官能化以實現更好的與炭黑和二氧化矽的相互作用。美國專利4，935，471公開了製備對炭黑具有高親合力的聚二烯的方法，包括使金屬封端的聚二烯與選自(a)具有結構式X-A-C ε N的滷化腈，其中X代表滷素原子且其中A 代表含有1至20個碳原子的亞烷基，(b)雜環芳族含氮化合物和(c)苯甲酸烷基酯的封端劑反應。美國專利4，935，471公開的封端劑與金屬封端的聚二烯反應並將金屬替換成末端氰基、雜環芳族含氮基團或衍生自苯甲酸烷基酯的端基。例如，如果該金屬封端的聚二烯被腈封端，其產生被氰基封端的聚二烯鏈。使用雜環芳族含氮化合物作為封端劑可導致聚二烯鏈被吡咯基、咪唑基、吡唑基、批啶基、批嗪基、嘧啶基、噠嗪基、Π引嗪基、異吲哚基、3-H-吲哚基、噌啉基、蝶啶基(pteridinyl)、β -咔啉基、萘嵌間二氮雜苯基(perimidinyl )、菲咯啉基(phenanthrolinyl )等封端。美國專利4，935，471還公開，氨基化鋰是非常優選的引發劑，因為它們可用於製備在它們的聚合物鏈的兩端都被極性基團封端的聚二烯。由氨基化鋰提供的額外極性官能導致提高的與炭黑的相互作用，從而實現更好的聚合物-炭黑分散。美國專利4，935，471 公開的氨基化鋰包括吡咯化鋰。美國專利4，935，471還指出，優選引發劑包括下列結構式的氨基烷基鋰化合物
權利要求
1.具有重複單元的橡膠聚合物，該重複單元以包括(1)選自共軛二烯烴單體和單烯烴單體的烯烴單體和(2)共軛三烯單體為特徵。
2.如權利要求1中所述的橡膠聚合物，其特徵在於該共軛三烯單體是別羅勒烯，且其中至少大約10%的別羅勒烯重複單元是2，3-別羅勒烯單元和/或6，7-別羅勒烯重複單元。
3.如權利要求2中所述的橡膠聚合物，其特徵在於至少大約10%的別羅勒烯重複單元是2，7-別羅勒烯重複單元。
4.如權利要求1中所述的橡膠聚合物，其特徵在於所述橡膠聚合物具有至少50，000的數均分子量且其中所述橡膠聚合物是至少95%可溶於甲苯溶劑的。
5.橡膠組合物，其特徵在於包括權利要求1中所述的橡膠聚合物和富勒烯的反應產物。
6.橡膠組合物，其特徵在於包括權利要求1中所述的橡膠聚合物和親二烯體和/或被能與選自炭黑、二氧化矽、澱粉和纖維素的填料反應的基團官能化的親二烯體的反應產物。
7.具有重複單元的橡膠聚合物，該重複單元以包括(1)至少一種共軛二烯烴單體和 (2)具有選自下列的結構式的反應性重複單元為特徵
8.聚合物組合物，其特徵在於包括橡膠聚合物和二氧化矽，其中該二氧化矽通過具有選自下列式的重複單元結合到橡膠聚合物上其中η是代表該聚合物中鍵合到二氧化矽上的重複單元數的整數且其中(^) 代表二氧化矽粒子。
9.製造填充聚合物組合物的方法，其特徵在於(1)使權利要求1中所述的橡膠聚合物與親二烯體反應，其中該親二烯體含有三烷氧基矽烷基團，以產生反應性聚合物和(2)使該反應性聚合物與二氧化矽反應以產生填充的聚合物組合物。
10.子午線輪胎，其特徵在於包括具有外周胎面的大致環形胎體、至少兩個間隔胎圈、 至少一個從胎圈延伸至胎圈的帘布層、和從所述胎面延伸至所述胎圈並將所述胎面與所述胎圈連接的胎側，其中所述胎面適合地面接觸，且其中所述胎面包括權利要求6中所述的橡膠組合物。
全文摘要
本發明通過在橡膠聚合物的聚合物鏈中無規引入或在橡膠聚合物的鏈端引入少量(每條橡膠聚合物鏈幾個單元)共軛三烯單體，如別羅勒烯來實現提高的填料相互作用。共軛三烯單體的引入導致形成含有高反應性共軛二烯單元的聚合物。這些共軛二烯單元可與炭黑化學反應以實現優異補強。本發明更具體公開了具有包括(1)選自共軛二烯烴單體和單烯烴單體的烯烴單體和(2)共軛三烯單體的重複單元的橡膠聚合物。本發明進一步揭示了包括(I)具有包括(1)選自共軛二烯烴單體和單烯烴單體的烯烴單體和(2)共軛三烯單體的重複單元的橡膠聚合物和(II)親二烯體和/或被能與選自炭黑、二氧化矽、澱粉和纖維素的填料反應的基團官能化的親二烯體的反應產物的橡膠組合物。
文檔編號B60C1/00GK102432757SQ20111025439
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者卡薩斯 G., J. 庫利希 J., 羅德沃德 S. 申請人:固特異輪胎和橡膠公司