[发明专利]具有主链和端基官能化的橡胶

说明书

本发明公开了具有主链和端基官能化的橡胶。合成了具有低滞后和良好的与填料（如炭黑和二氧化硅）的相容性的新颖的官能化的橡胶。这些官能化的橡胶（包括官能化的聚丁二烯橡胶和官能化的苯乙烯‑丁二烯橡胶）可以有益地用于制造具有增强的物理性质的广泛种类的橡胶产品。在任何情况下，实现了改善的聚合物性质，因为其中的官能化的基团改善了通常用于橡胶胶料的橡胶填料（如炭黑和二氧化硅）的相容性。这些官能化的橡胶包含以下结构式的聚合物链：其中聚二烯代表包含至少一种二烯单体的聚合物链，并且其中R¹和R²可以相同或不同并代表含有1至8个碳原子的烷基。这些橡胶可以用含硅终止剂官能终止。

技术领域

本发明涉及一种端基官能化的橡胶、一种官能化的橡胶、一种合成官能化的橡胶的方法和一种充气轮胎。

背景技术

对用于轮胎、软管、动力传动带和其它工业产品的橡胶聚合物来说重要的是具有与填料，如炭黑和二氧化硅良好的亲和力。为了获得与填料的改善的相互作用，可以用各种化合物如胺对此类橡胶聚合物进行官能化。美国专利4,935,471公开了制备对炭黑具有高亲和力水平的聚二烯的方法，其包括使金属封端的聚二烯与封端剂反应，所述封端剂选自（a）具有结构式X-A-C≡N的卤代腈，其中X代表卤素原子，并且其中A代表含有1至20个碳原子的亚烷基，（b）杂环芳族含氮化合物，和（c）苯甲酸烷基酯。美国专利4,935,471公开的封端剂与金属封端的聚二烯反应，并用封端的氰基（cyanide group）、杂环芳族含氮基团或衍生自苯甲酸烷基酯的端基来替代金属。例如，如果金属封端的聚二烯用腈封端，将导致聚二烯链被氰基封端。使用杂环芳族含氮化合物作为封端剂可以导致聚二烯链被吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚嗪基（indolizinyl group）、异吲哚基、3-H-吲哚基、噌啉基（cinnolinyl group）、吡啶基（pyridinyl group）、β-咔啉基（carbolinylgroup）、㕷啶基、菲咯啉基（phenanthrolinyl group）等等封端。

美国专利4,935,471还公开了氨基化锂类（lithium amides）是高度优选的引发剂，因为它们可以用于制备在聚二烯聚合物链的两端用极性基团封端的聚二烯。由氨基化锂类提供的额外极性官能导致与炭黑的相互作用增加，导致了更好的聚合物-炭黑分散。美国专利4,935,471公开的氨基化锂类包括吡咯烷化锂（lithium pyrrolidide）。美国专利4,935,471还指出，优选的引发剂包括以下结构式的氨基烷基锂化合物：

其中A代表含有1至20个碳原子的亚烷基，并且其中R₁和R₂可以相同或不同，并代表含有1至20个碳原子的烷基。

同样合意的是合成橡胶表现出低滞后水平。这在用于轮胎胎面胶料的橡胶的情况下特别重要。此类聚合物通常与硫、炭黑、促进剂、抗降解剂和其它所需橡胶化学品配混并接着进行随后的硫化或固化成可用制品的形式。已经证实，此类固化橡胶的物理性质取决于炭黑遍布聚二烯橡胶均匀分散的程度。这转而与炭黑对橡胶的亲和力水平有关。这在改善使用聚二烯橡胶制备的橡胶制品的物理特性方面可以具有实际重要性。例如，轮胎的滚动阻力和胎面磨损特性可以通过提高炭黑对其中所使用的橡胶聚合物的亲和力来改善。因此，非常合意的将是改善给定聚二烯橡胶对炭黑和/或二氧化硅的亲和力。这是因为炭黑在用于配混轮胎胎面组合物的聚二烯橡胶中较好地分散导致较低的滞后值，并因此使得由此制成的轮胎具有较低的滚动阻力。还已知的是，滞后的主要根源是由于不能够进行完全的弹性复原的聚合物链末端。因此，改善橡胶链末端与填料的亲和力在降低滞后方面极其重要。

美国专利6,080,835公开了官能化的弹性体，其包含：由下式定义的官能团：

其中R1选自二价亚烷基、氧基-亚烷基、氨基亚烷基和取代的亚烷基，每个基团具有大约6至大约20个碳原子，R₂共价键合到弹性体上并选自直链亚烷基、支链亚烷基和环亚烷基，每个基团具有大约2至大约20个碳原子。