[发明专利]一种宽分布、高弹性及官能化的溶聚丁苯橡胶及其制备方法和在轮胎胎面胶中的应用

说明书

本发明公开了一种宽分布、高弹性及官能化的溶聚丁苯橡胶及其制备方法和在轮胎胎面胶中的应用，其制备方法如下：在阴离子聚合溶液体系中先加入二乙烯基苯和共轭二烯及烷基锂引发剂，进行聚合反应；再依次加入重氮试剂和苯乙烯/丁二烯混合单体，进行无规共聚反应；最后加入极性封端剂进行封端反应后，水解，凝聚，即得具有宽分子量质量分布(D≧1.8)，及长短支化链、宽分子级份和高熔体弹性，且分子链末端官能基团“首‑尾”封闭，封端率大于75％的溶聚SSBR，该橡胶替换现有的常规SSBR用于轮胎胎面胶可以明显改善加工性能，降低轮胎滚动阻力。

技术领域

本发明涉及一种弹性体材料，特别涉及一种宽分布、高弹性及官能化的溶聚丁苯橡胶，还涉及其在轮胎胎面胶中的应用，属于轮胎胎面胶弹性材料制备领域。

背景技术

由于溶聚丁苯橡胶(SSBR)采用阴离子聚合方法，产品结构易于调节，品牌丰富。SSBR与乳聚丁苯橡胶(ESBR)相比，SSBR可使轮胎的滚动阻力减少20-30％，抗湿滑性能改善率提高30-40％。SSBR用作轮胎的主材料的发展趋势是加工时具有智能化，轮胎行驶时具有安全、舒适、节能的高性能化。官能化是实现SSBR高性能化的最为有效方法。即当今SSBR的发展之趋势是分子中的乙烯基单元含量控制在57～75％，分子量分布指数D大于1.90，聚合物分子链具有长链支化、高缠结度、高熔体弹性、冷流低、分子链中具有官能基团或分子末端极性封端率为75～100％。

在加工性性能方面，ESBR为连续性的乳液聚合，聚合物的分子量分布指数呈现拖尾的单峰宽分布，其分子质量分布指数D可达3.0以上，分子分布极宽；聚合物生胶熔体弹性在合成橡胶中为最大，故加工性能仅次于天然橡胶。然而，现有的特别是传统的间断聚合制备的SSBR相比于ESBR和连续法制备SSBR，间断法SSBR在轮胎的加工单元过程中，如混炼、挤出、压延、压片、胎面贴合、胎胚成型等方面远远不及ESBR，特别是采用白碳黑填充的“硅配方”的复合组份的加工行为尤为欠缺。索尔特曼在《立构橡胶》一书中明确提出：SSBR之所从加工性能差，究其根源在于SSBR分子量分布过窄，分子极分过低，熔体弹性偏低所至。提出了在SSBR合成中在链增长阶段将其分子链进行长链和短链支化，提高聚合物的重均分子量MW，加宽聚合物的分子量分布，同时提高聚合物的熔体弹性，可提高聚合物的加工性能。但文中没有具体描述制作工艺和条件。现有的市售的连续聚合法制备的SSBR如VSL-5025、SSBR2560、SSBR2557S、T3830、T3835分子量分布指数也不到1.80，而间断法聚合的SSBR2563、HPR-850、Y-031、F-1204等D≤1.5。这类橡胶较难满足“全白碳黑填充的配方”制备更低滚动阻力级别轮胎的发展之需。如“US4451576(1984)，US4424323(1984)”，Fireston/Lohr.D.F.Moldifier wight distribution and microstreture modifier forelastomers”中介绍了在丁二烯-苯乙烯聚合中加入适量的二氮类化合物，如在二氮试剂/活性锂＝(1～2)/1(摩尔比)的调节剂作用下，可以将聚合物的分子量分布指数提高至2.0～5.0。然而这类聚合物生胶分子级份虽然较大，并体现出了良好的熔体流变性，但聚合物生胶分子链为线性分子从而体现出熔体弹性更低，相对密度和缠结度低；另外，聚合物中分子中的乙烯基单元含量也不到45.0％，这类聚合物只能用通用碳黑填充制作橡胶制品，其综合指标不适合用作智能化密炼工艺，也不达不到高性能轮胎材料的要求，同时现有专利对重氮试剂在聚合反应中用量介定的范围较宽，即0.2～2.0m mol/100g聚合物，对苯乙烯-丁二烯的共聚转化率为80.4％，这对SSBR的合成制备是无实际意义。