[发明专利]一种部分氢化的三元共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种部分氢化的三元共聚物及其制备方法和应用，该共聚物可广泛地用于各种橡胶制品中，尤其适用于轮胎胎面胶。

背景技术

随着汽车工业的日趋发展，对适用于汽车轮胎胎面胶的橡胶各方面的要求越来越高，不仅要有良好的耐磨性能，还要具有高抗湿滑性和低滚动阻力，这样才能满足安全行驶及节能的需求。一般来说，橡胶的性能可以由它的动态粘弹谱曲线表现出来。众所周知，具有较宽的动态粘弹谱峰的橡胶可以拥有优良的综合性能，如高防滑、低生热、降低动态生成的滚动阻力、高耐磨性等。在过去的众多尝试提高橡胶品质的研究中，为了平衡高抗湿滑性、低滚动阻力和高耐磨之间的矛盾，多采用不同橡胶的混合物应用于汽车轮胎胎面胶中，然而共聚物不同的结构和化学性质使得共混物的呈现不同的微区，为了使不同橡胶达到微观上的统一，Nordsiek提出了将具有不同橡胶的结构链引入到一个分子链上，即集成橡胶的概念（参见K.H.Nordsiek,The “integral rubber”concept-an approach to an ideal tire tread rubber,Kautschuk Gummi Kunststoffe，1985，38（3）：178-185），这是一种动态粘弹谱具有宽峰分布的苯乙烯、丁二烯和异戊二烯三元共聚橡胶，由于其同时具有异戊橡胶、聚丁二烯橡胶和丁苯橡胶的结构链锻，所以它将会把这三种通用橡胶的优点集于一身，同时具有良好的高抗湿滑性，低滚动阻力和高耐磨性。

US4,673,709报道了一种动态粘弹谱图呈现宽峰分布的橡胶混合物，它是由二种不同橡胶通过物理混合而成，其中一种橡胶是1,3-丁二烯通过齐格勒催化剂聚合得到，且1,2-聚合单元小于等于10%重量，另一种橡胶是苯乙烯、丁二烯及异戊二烯通过阴离子聚合得到SIB-SB-B三嵌段共聚物。该橡胶混合物特别适宜用作轮胎胎面胶，但这种橡胶混合物通过物理混合得到，没有化学反应得到的橡胶聚合物混合均匀，不能充分发挥各自橡胶的优越性。另外在通过阴离子聚合制备SIB-SB-B三嵌段共聚物时采用条件渐变工艺，这种条件渐变工艺条件在工业化上很难准确控制，使每批次的成品胶质量不稳定，从而影响产品性能。

US4,814,386报道了通过分步加料工艺得到动态粘弹谱图呈宽峰分布的三元嵌段共聚物，用作轮胎胎面胶。可见具有宽分布的动态粘弹谱的橡胶拥有良好的综合性能，适宜用作轮胎胎面胶。但此工艺通过控制第一步单体转化率来判断下一步加料，在工业化上难以实现，且分步加料对溶剂及单体的纯度要求极高，如果对溶剂及单体中杂质处理不当很容易产生中间过渡产品从而对最终产品性能产生不利影响。

Gawai等（Yuichi Kita Gawai等著.王名东编译，轮胎用新型聚合物[J].轮胎工业,1997,6(17):353-356.）开发了一种节油的高性能新型聚合物,它是在溶聚丁苯橡胶的基础上引入了新的结构单元。这种新的结构单元是通过对聚丁二烯链段上的1,2-结构单元进行选择性的氢化反应而得到的1-丁烯。这种新型聚合物的硫化胶具有较好的粘弹性，亦即它的滞后损失在高温下较小，而在低温下又较大，耐老化性能也较好。但由于该聚合物中只有苯乙烯和丁二烯二种结构单元，没有异戊二烯结构单元，对聚合物的结构调节能力有限，致使其低温滞后损失虽然较加氢前有所增加，但低温滞后损失仍然较小，使该聚合物用作轮胎胎面胶时的安全性仍受到一定程度的限制。

随着橡胶工业尤其是轮胎工业的发展，对轮胎用橡胶材料提出了更高的要求，这种具有宽分布的动态粘弹谱图的同时，兼具好的耐老化性能、低温下的抗湿滑性能、低滚动阻力的橡胶是轮胎胎面胶的研究与开发方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中提供的三元共聚物存在耐老化性能、低温下的抗湿滑性能、低滚动阻力偏差的不足，提供一种部分氢化的三元共聚物及其制备方法和应用，该三元共聚物可广泛地用于各种橡胶制品中，尤其适用于轮胎胎面胶。