[发明专利]仿生合成橡胶

说明书

本发明涉及一种组合物，包含：(i)可交联的合成的顺式‑1,4‑聚二烯，其具有至少95％的顺式含量并且在末端位置具有官能团；和(ii)两亲性化合物。

本发明涉及仿生合成橡胶组合物，其具有高的应变结晶度并因此非常适合于制造承受高机械负荷(特别是轮胎或其胎面)或用作特殊医疗制品(例如软管)的橡胶弹性成型体。

由天然或合成橡胶通过交联(“硫化”)获得的弹性体(其也被称为橡胶)由于其弹性特性而可广泛地用于不同领域，例如轮胎、医疗制品(例如防护手套和安全套)或其他工业橡胶制品。

已知的合成橡胶为例如通过1,3-二烯化合物如1,3-丁二烯或异戊二烯(2-甲基丁-1,3-二烯)的聚合获得的聚合物。

在1,3-二烯例如异戊二烯或1,3-丁二烯的聚合中，视使用的催化剂而定，聚合物的重复单元可形成不同的异构体形式(例如，顺式-1,4或反式-1,4形式)。

聚异戊二烯的工业相关形式主要是顺式-1,4-聚异戊二烯(即，具有高比例的以顺式-1,4形式存在的重复单元的聚异戊二烯)。

异戊二烯的阴离子链聚合是已知的，其例如通过有机锂化合物如丁基锂引发。异戊二烯的阴离子聚合通常导致顺式1,4形式的比例小于95％。

还已知在配位催化剂存在下的异戊二烯的配位链聚合(配位聚合)。通过配位聚合可获得具有至少95％或甚至至少97％的顺式含量的聚异戊二烯。

聚丁二烯同样可通过阴离子链聚合或配位聚合来制备，其中具有高顺式含量的顺式1,4-聚丁二烯尤其可以通过配位聚合来获得。

用于针对性地制备具有非常高的顺式含量的顺式-1,4-聚二烯的合适的配位催化剂是例如包含过渡金属或稀土金属并且通常是有机铝化合物的齐格勒-纳塔催化剂。

Z.Zhang等人，Structure and Bonding，第137卷，2010，第49-108页和WO 2011/045393 Al中描述了用于选择性地制备顺式-1,4-聚二烯的配位催化剂。

对于轮胎制造，将弹性体与诸如SiO₂和炭黑的填料混合。在这种情况下，为聚合物提供极性的官能基是已知的。这可例如在聚合之后进行，此时催化活性物质仍存在于聚合物链的末端。加入合适的“改性剂化合物”可使末端官能团(例如酸性或碱性基团)连接到聚合物上。这也称为端基官能化，并且其中因此获得的聚合物是端基官能化的聚合物。

特别地，阴离子聚合非常好地适合于聚合物的端基官能化。然而，对于配位聚合也已知将末端官能团引入聚合物中。

例如EP 1 873 168 A1、EP 1 939 221 A2和EP 2 022 803 A2描述了末端官能团与在配位催化剂存在下通过配位聚合制备的顺式-1,4-聚二烯的连接。为了制备轮胎组合物，将这些端基官能化的聚合物与合适的填料例如炭黑或SiO₂或其他无机添加剂混合。

天然橡胶(或经过交联后获得的弹性体)在一些应用领域中具有卓越的性能，所述性能是迄今为止使用常规的合成橡胶如合成的聚异戊二烯或聚丁二烯所无法实现的。天然橡胶的这种行为(或性能)是由于剪切诱导的结晶或应变结晶(即，在机械应力下材料变形时材料自发可逆地变硬)而引起的，这在合成弹性体中以显著降低的强度发生。

天然橡胶得自橡胶树Hevea brasiliensis(巴西橡胶树)，因此具有数量有限的可用性的缺点。

尤其是在医疗领域，对于天然橡胶，其潜在的致敏性(“乳胶过敏”)也是不利的。这种潜在的致敏性是由于天然橡胶中蛋白质的存在而引起的。