聚丁二烯聚合物和用于低温应用的掺入其的橡胶组合物制造技术

技术编号:18606892 阅读:55 留言:0更新日期:2018-08-04 22:15
提供在低温下有用的1,4‑聚丁二烯橡胶组合物的实施方案,其中掺入其中的1,4‑聚丁二烯包含至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量,并且其中如通过差示扫描量热法(DSC)测量,1,4‑聚丁二烯具有约5J/g℃至约25J/g℃的熔融焓ΔHm。

Polybutadiene polymers and rubber compositions incorporated into cryogenic applications

An implementation scheme for the useful 1,4 polybutadiene rubber composition at low temperatures is provided, in which 1,4 polybutadiene contains at least 85% to about 92% CIS content, about 1% to about 5% of the vinyl content, and about 3% to about 12% trans content, and such as by differential scanning calorimetry (DSC) measurement, 1,4 5J/g polybutadiene has a melting enthalpy of about Hm from about 25J/g to C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚丁二烯聚合物和用于低温应用的掺入其的橡胶组合物相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月7日提交的美国临时专利申请62/263,821的优先权,其全文以引用方式并入本文。
本公开的实施方案通常涉及1,4-聚丁二烯橡胶组合物,并且具体涉及特别适合用于低温轮胎应用的1,4-聚丁二烯橡胶组合物。
技术介绍
在轮胎制造中,由于其优异的机械性质,通常使用高顺式1,4-聚丁二烯(例如具有95%或更高的顺式-1,4键含量的聚合物)。但是,在-30℃及以下的较低温度下,这些组合物易于结晶。在这些较低的温度下,结晶可能会使轮胎变硬,从而阻止轮胎在下雪和结冰的条件下与道路保持期望的接触。因此,对改进的1,4-聚丁二烯橡胶组合物存在持续需要,其耐低温结晶,同时保持合适的强度和耐磨性。
技术实现思路
本公开的实施方案涉及在低温轮胎和非轮胎应用中表现良好的1,4-聚丁二烯橡胶组合物。例如但不作为限制,这些橡胶组合物可用于冬季轮胎的轮胎胎面中。此外,本专利技术的1,4-聚丁二烯橡胶组合物不仅在低温下具有柔韧性,而且与类似或更高的顺式聚丁二烯橡胶组合物相比,还表现出优异的耐磨性和优异的机械性质。根据一个实施方案,提供一种聚合物,其中该聚合物包含1,4-聚丁二烯,该1,4-聚丁二烯由至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量定义。如通过差示扫描量热法(DSC)测量,该聚合物具有约5J/g℃至约25J/g℃的熔融焓ΔHm。根据另一个实施方案,提供了一种橡胶组合物,该橡胶组合物包含1,4-聚丁二烯聚合物、硫化剂和增强填充剂。根据又一个实施方案,提供了一种生产1,4-聚丁二烯的方法。该方法包括聚合包含1,3-丁二烯的溶液以产生1,4-聚丁二烯橡胶,该1,4-聚丁二烯橡胶具有至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量,其中聚合用包含镧系元素金属络合物的催化剂催化。本文描述的实施方案的另外的特征和优点将在下面的详细描述中阐述,并且对于本领域的技术人员来说,该描述或者通过实践本文描述的实施方案包括以下详细描述、权利要求书以及附图而认识到的部分将是显而易见的。附图说明当结合附图阅读时可最好地理解本公开的具体实施方案的以下详细描述。图1是描绘根据本公开的一个或多个实施方案的本专利技术1,4-聚丁二烯橡胶组合物的一个实施方案相对于其它比较1,4-聚丁二烯橡胶组合物在低温下的储能模量的图。图2是描绘根据本公开的一个或多个实施方案的本专利技术1,4-聚丁二烯橡胶组合物的一个实施方案相对于其它比较1,4-聚丁二烯橡胶组合物在室温下的拉伸性质的图。在附图中阐述的实施方案本质上是说明性的,并且不旨在限制由权利要求限定的实施方案。此外,考虑到详细描述,附图的各个特征将更加充分显而易见并且被理解。具体实施方式本公开的实施方案涉及在低温(例如-30℃或更低)下具有改善的耐结晶性的1,4-聚丁二烯橡胶组合物。如上所述,在低温下结晶是不期望的,因为它使轮胎硬化并防止轮胎适应道路的轮廓,特别是在潮湿或下雪的情况下。因此,降低结晶在低温下是期望的,并且通过本公开的1,4-聚丁二烯橡胶组合物实现。具体地,本专利技术的1,4-聚丁二烯橡胶组合物可为冬季轮胎,特别是冬季轮胎胎面提供改进的益处。1,4-聚丁二烯橡胶组合物可包含1,4-聚丁二烯聚合物,该1,4-聚丁二烯聚合物具有至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量。如本文所用,“顺式含量”是指1,4-聚丁二烯中顺式-1,4键的百分比。类似地,“反式含量”是指1,4-聚丁二烯中反式-1,4键的百分比。最后,“乙烯基含量”是指1,4-聚丁二烯中1,2-乙烯基键的百分比。如本文所用,“1,4-聚丁二烯聚合物”可指在与其它橡胶添加剂共混以生产用于轮胎应用和非轮胎应用的橡胶组合物之前的聚二烯。如本文所用,“1,4-聚丁二烯橡胶组合物”或“橡胶组合物”是指聚合物(例如1,4-聚丁二烯)和与其共混的用于轮胎和非轮胎应用的另外的填充剂和添加剂。不受理论束缚,该乙烯基含量范围阻碍结晶,并且意外地显示出在较低温度下,诸如在-30℃和更低温度下降低结晶的能力。结果,本专利技术的1,4-聚丁二烯橡胶组合物提供了改进的低温性能,并且因此当被掺入冬季轮胎胎面胶中时在冰或雪上提供改进的性能。如上所述,该1,4-聚丁二烯橡胶的顺式含量介于约85%至约92%之间。令人惊奇的是,本公开的1,4-聚丁二烯橡胶组合物在低温下不会像其它具有类似顺式含量但用不同聚合催化剂体系制备的1,4-聚丁二烯橡胶那样变硬。因此,本公开的组合物在低温下(例如像-80℃一样低)比具有类似或更高顺式含量的其它聚丁二烯橡胶更加柔性。在另外的实施方案中,1,4-聚丁二烯聚合物可具有约85%至约90%、或者约86%至约89%的顺式含量。此外,1,4-聚丁二烯橡胶可具有约1%至约3%的乙烯基含量、以及约7%至约10%的反式含量。另外,1,4-聚丁二烯聚合物可具有约2至约2.5、或者约2.1至约2.25的窄分子量分布(MWD),其中MWD定义为Mw/Mn,其中Mw是重均分子量并且Mn是数均分子量。在另外的实施方案中,1,4-聚丁二烯聚合物可具有约200,000g/mol至约300,000g/mol、或者约200,000g/mol至约250,000g/mol的重均分子量。此外,1,4-聚丁二烯聚合物可具有约80,000g/mol至约150,000g/mol、或者约100,000g/mol至约120,000g/mol的数均分子量。此外,1,4-聚丁二烯聚合物可具有约250,000g/mol至约350,000g/mol、或者约250,000g/mol至约300,000g/mol的峰值分子量(Mp)。预期各种聚合方法适用于制备本公开的1,4-聚丁二烯组合物。在一个实施方案中,1,4-聚丁二烯组合物通过配位聚合制备,其中单体(例如共轭二烯单体)通过使用配位催化剂体系聚合。本文使用的共轭二烯单体是指具有至少两个被单键分开的双键的单体组合物。本文讨论的方法可使用至少一种含有少于20个碳原子(即,4至19个碳)的共轭二烯单体。共轭二烯单体的示例包括1,3-丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯和2,4-己二烯。两种或更多种共轭二烯的混合物也可以用于共聚作用中。尽管所有单体都被认为是合适的,但是本讨论将集中在1,3-丁二烯单体上。配位催化剂(也称为齐格勒-纳塔催化剂)可包含镧系元素化合物(例如镧系元素金属络合物)、烷基化剂(例如有机铝化合物)和卤素化合物。通过配位聚合生产的1,4-聚丁二烯是立体选择性的,并且特别适用于轮胎部件,诸如侧壁和胎面。各种程序可以用于制备配位催化剂。在一个或多个实施方案中,可通过将催化剂组分以逐步或同时的方式单独添加到待聚合的单体中来原位形成配位催化剂。在其它实施方案中,可预先形成配位催化剂。也就是说,在不存在任何单体的情况下或在存在少量单体的情况下,在聚合体系外预混合催化剂组分。如果需要,所得预形成的催化剂组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物,包含:1,4‑聚丁二烯,所述1,4‑聚丁二烯具有至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量,其中如通过差示扫描量热法(DSC)测量,所述聚合物具有约5J/g℃至约25J/g℃的熔融焓ΔHm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.07 US 62/263,8211.一种聚合物,包含:1,4-聚丁二烯,所述1,4-聚丁二烯具有至少85%至约92%的顺式含量、约1%至约5%的乙烯基含量、以及约3%至约12%的反式含量,其中如通过差示扫描量热法(DSC)测量,所述聚合物具有约5J/g℃至约25J/g℃的熔融焓ΔHm。2.根据权利要求1所述的聚合物,其中所述顺式含量为约85%至约90%,所述乙烯基含量为约1%至约3%,并且所述反式含量为约5%至约10%。3.根据权利要求1所述的聚合物,其中所述1,4-聚丁二烯具有约-20℃至约-40℃的熔融温度(Tm)。4.根据权利要求1所述的聚合物,其中所述1,4-聚丁二烯具有介于约250,000g/mol至约350,000g/mol之间的峰值分子量。5.根据权利要求1所述的聚合物,其中如通过差示扫描量热法(DSC)测量,所述熔融焓ΔHm为约10J/g℃至约20J/g℃。6.一种橡胶组合物,包含:根据权利要求1所述的聚合物;增强填充剂;以及硫化剂。7.根据权利要求6所述的橡胶组合物,其中所述橡胶组合物在-30℃下具有约10,000,000Pa至约20,000,000Pa的复数模量G*。8.根据权利要求6所述的橡胶组合物,其中所述增强填充剂包含硫并且所述硫化剂包含炭黑。9.根据权利要求6所述的橡胶组合物,还包...

【专利技术属性】
技术研发人员:金贤在约书亚·S·迪克斯坦丹尼斯·R·布伦博秦增全
申请(专利权)人:株式会社普利司通
类型:发明
国别省市:日本,JP

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