基于[双(三烃基硅烷基)氨基硅烷基]官能化苯乙烯的弹性体共聚物及其用于橡胶制备制造技术

本发明专利技术涉及特定苯乙烯衍生物在弹性体共聚物的生产中的使用。本发明专利技术还涉及一种用于生产弹性体共聚物的方法及弹性体共聚物。此外，本发明专利技术涉及一种包括使弹性体共聚物硫化的用于制备橡胶的方法、及可根据该方法所获得的橡胶。此外，本发明专利技术涉及一种橡胶组合物、包含该橡胶组合物的轮胎部件、及包括该轮胎部件的轮胎。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于[双(三烃基硅烷基)氨基硅烷基]官能化苯乙烯的弹性体共聚物及其用于橡胶制备
本专利技术涉及特定苯乙烯衍生物在弹性体共聚物的生产中的使用。本专利技术还涉及一种用于生产弹性体共聚物的方法及弹性体共聚物。此外，本专利技术涉及一种包括使弹性体共聚物硫化的制备橡胶的方法、及可根据该方法所获得的橡胶。此外，本专利技术涉及一种橡胶组合物、包含该橡胶组合物的轮胎部件、及包括该轮胎部件的轮胎。
技术介绍
对于在轮胎、软管、动力传动带和其他工业产品中所使用的弹性体共聚物而言重要的是具有良好的与填料(如炭黑和二氧化硅)的相容性。为了获得改善的与填料的相互作用，可用各种化合物(如胺类)使这种弹性体共聚物官能化。人们也已认识到，当被用作橡胶配合物中的补强填料时，炭黑应当很好地分散于整个橡胶中从而改善各种物理性质。EP0316255A1公开了一种通过使金属封端聚二烯与封端剂(如卤代腈、杂环芳香族含氮化合物或苯甲酸烷基酯)发生反应而对聚二烯进行封端的工艺。此外，EP0316255A1公开了可以通过使用官能化引发剂(如酰胺锂)而用极性基团将聚二烯链的两端加以封端。US4,894,409公开了一种橡胶组合物；该橡胶组合物包含在橡胶组分中的不少于20重量％的基于含氨基二烯的聚合物、及相对于100重量份的橡胶组分为10至100重量份的作为填料的二氧化硅。US4,935,471A公开了合成基于芳香族N-杂环化合物(如吡咯、咪唑、吡唑、吡嗪基、嘧啶、哒嗪基和邻菲咯啉衍生物)的活性阴离子聚合引发剂的方法、及它们在N-官能化聚丁二烯生产中的使用。在US6,515,087B2、EP0590491A1和WO2011/076377中公开的一种类似的方法，其中将无环胺类和环胺类使用于活性阴离子聚合引发剂的制备并且应用于二-N-官能化丁二烯-苯乙烯共聚物合成中的另一个步骤。在US4,196,154A、US4,861,742A和US3,109,871A中可公开了二-N-官能化丁二烯-苯乙烯聚合物的合成。然而，在用于它们的制备的工艺中，氨基官能化芳基甲基酮类被使用并且也用作官能化终止剂。上述N-改性方法仅允许聚二烯的制备，其中聚合物链可含有不多于两个的具有胺官能基的基团。制备具有不同含量的N-官能基的N-官能化聚合物的另一种方法会是将合适的苯乙烯单体引入聚合物链中，其向反应系统中的受控制添加将会形成具有不同含量的N-官能基并因此表现不同的分散于有机填料中的能力的种类广泛的苯乙烯-丁二烯橡胶。EP1792892A2公开了一种用于制备N-官能化苯乙烯单体的方法，该N-官能化苯乙烯单体进一步用于制备含有不同量的氨基官能基的丁二烯-苯乙烯共聚物橡胶(通过多种无环和环状酰胺锂与1,3-或1,4-二乙烯基苯、1,3-二(异丙烯)苯、或同分异构氯甲基乙烯基苯的混合物的反应)。根据US6,627,722B2，含有被一个或两个亚烷基亚胺烷基(特别是吡咯烷基甲基或六亚甲基亚氨基甲基)取代的乙烯基芳香环的单元的聚合物，可以聚合成具有低滞后及与填料(如炭黑和二氧化硅)的良好相容性的弹性体共聚物。实现了改善的聚合物性能，因为苯乙烯衍生物改善橡胶与填料的相容性。EP2772515A1公开了一种通过使包含共轭二烯组分和含硅乙烯基化合物的单体组分发生聚合而获得的共轭二烯聚合物。含硅的乙烯基化合物可以是硅烷基取代的苯乙烯。然而，与在Org.Lett.2001,3,2729中所公开的N,N-双(三甲基硅烷)2苯胺衍生物相比，根据EP2772515A1的化合物在典型加工条件下是水解不稳定的。因此，本专利技术的目的是克服与现有技术相关的缺点并且提供官能化苯乙烯衍生物，这些衍生物在聚二烯合成中的应用形成了链端和/或链中改性的聚合物组合物；这些组合物具有更好的与通常应用于轮胎生产的两种典型填料(即二氧化硅和炭黑)的亲和性。这些官能化苯乙烯衍生物也应当与EP2772515A1的化合物相比更加水解稳定。此目的是通过使用化学式(I)的[双(三烃基硅烷基)氨基硅烷基]官能化苯乙烯衍生物而实现。优选地将这些苯乙烯衍生物用作弹性体共聚物生产中的共聚单体。可替代地或此外，优选地将它们使用于聚合引发剂的制备。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及可聚合成具有良好的与填料(如二氧化硅和/或炭黑)的相容性的弹性体共聚物的苯乙烯衍生物。本专利技术的苯乙烯衍生物通常是通过与一种或多种共轭二烯单体及任选地(和优选地)可与这些单体发生共聚合的其他单体(如乙烯基芳香族单体)进行共聚合而并入弹性体共聚物中。在任何情况下，实现改善的共聚物性能，因为本专利技术的苯乙烯衍生物改善所形成橡胶与通常使用于橡胶配合物的各类型填料(如二氧化硅和/或炭黑)的相容性。本专利技术更具体地涉及尤其可用于与共轭二烯烃单体和任选地乙烯基芳香族单体的共聚合，用以生产具有更好的与填料的相容性的弹性体共聚物的单体。本专利技术的单体是结构式(I)的苯乙烯衍生物其中R1是选自由下列所组成的组群：(a)单键；(b)-(CH2)n-，其中n代表1至12的整数；(c)-(CH2CH2Y)n-，其中n代表1至12的整数，并且Y可以独立地是氧或硫；(d)-CH2-(CH2CH2Y)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且Y可以独立地是氧或硫；(e)-(CH2CH2NR)n-，其中n代表1至12的整数，并且R可以独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；(f)-CH2-(CH2CH2NR)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且R可以独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；R2、R3可以是相同的或不同的，并且代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；并且R4和R5可以是相同的或不同的，并且R4和R5各自独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基。化学式(I)的化合物是单体的苯乙烯衍生物。在SBR聚合物的合成中采用这些官能化苯乙烯衍生物(在它们的结构中含有基团{(R5)3Si}{(R4)3Si}NSiR3R2-(R1)-)不仅经由非共价键相互作用而提高改性聚合物与常用填料的亲和性，而且由于{(R5)3Si}{(R4)3Si}NSiR3R2-(R1)-基团的反应性因而提供与改性聚合物和填料(尤其是二氧化硅)之间的共价相互作用。出人意料地，发现基于用少量化学式(I)的苯乙烯衍生物进行改性的苯乙烯-丁二烯橡胶的橡胶配合物的制备形成了共聚物，这些共聚物提供与基于非官能化苯乙烯的橡胶组合物相比具有32％的更好湿路抓地性能和27％的更好滚动阻力的橡胶组合物。因此，优选地将根据本专利技术的苯乙烯衍生物用作弹性体共聚物生产中的共聚单体。可替代地或此外，优选地将它们使用于聚合引发剂的制备。此外，已发现在EP2772515A1中所描述的双(三甲基硅烷基)氨基或双(三甲基硅烷基)氨基烷基取代的苯乙烯衍生物具有严重的缺点，因为由于(Me3Si)2N-R-基与水的高反应性因而它们是水解不稳定的，尤其是在酸性或碱性条件(与Org.Lett.2001,3,2729相比)。因此，含有例如基团(Me3Si)2N-R-的分子或大分子化合物的水解导致Me3OSiMe3的形成，并且具有游离H2N-R-基的同时恢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.化学式(I)的苯乙烯衍生物在弹性体共聚物的生产中的使用

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.06 EP 16461560.11.化学式(I)的苯乙烯衍生物在弹性体共聚物的生产中的使用其中R1选自下组：(a)单键；(b)-(CH2)n-，其中n代表1至12的整数；(c)-(CH2CH2Y)n-，其中n代表1至12的整数，并且Y独立地是氧或硫；(d)-CH2-(CH2CH2Y)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且Y独立地是氧或硫；(e)-(CH2CH2NR)n-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；(f)-CH2-(CH2CH2NR)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；其中R2和R3是相同的或不同的，并且代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；并且R4和R5是相同的或不同的，并且R4和R5各自独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基。2.根据权利要求1所述的使用，其中除了来源于化学式(I)的苯乙烯衍生物的单元外，所述共聚物还包含来源于一种或多种二烯单体和任选地一种或多种乙烯基芳香族单体的单元；优选地其中所述二烯单体是共轭二烯单体。3.根据权利要求1或权利要求2所述的使用，其中将化学式(I)的苯乙烯衍生物的碱金属盐衍生物用作(i)一种或多种共轭二烯单体和任选地(ii)一种或多种乙烯基芳香族单体的共聚合的引发剂；其中所述碱金属选自锂、钠和钾。4.根据前述权利要求中任一项所述的使用，其中将化学式(I)的苯乙烯衍生物用作共聚单体；优选地其中将化学式(I)的苯乙烯衍生物用作x)共聚单体、以及用作y)化学式(I)的苯乙烯衍生物的碱金属盐衍生物以作为所述共聚合的引发剂这两者。5.一种用于制备包含偶联共聚物和末端改性共聚物的共聚物组分的工艺，所述工艺包括下列步骤：(1)提供包含一种或多种化学式(I)的苯乙烯衍生物的碱金属盐衍生物的引发剂组分其中R1选自下组：(a)单键；(b)-(CH2)n-，其中n代表1至12的整数；(c)-(CH2CH2Y)n-，其中n代表1至12的整数，并且Y独立地是氧或硫；(d)-CH2-(CH2CH2Y)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且Y独立地是氧或硫；(e)-(CH2CH2NR)n-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；(f)-CH2-(CH2CH2NR)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；其中R2和R3是相同的或不同的，并且代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；并且R4和R5是相同的或不同的，并且R4和R5各自独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；(2)使包含(iii)一种或多种共轭二烯单体和(iv)任选地一种或多种乙烯基芳香族单体的单体组分与所述引发剂组分接触，以引发阴离子共聚合；(3)继续进行共聚合，以形成共聚物；(4)任选地，在一种或多种官能化单体的存在下，继续进行所述共聚物的共聚合，以形成官能化共聚物；(5)利用一种或多种偶联剂使一部分的步骤(3)的共聚物或步骤(4)的官能化共聚物发生偶联，以形成偶联的共聚物；和(6)用一种或多种末端修饰剂，对一部分的步骤(3)的共聚物或步骤(4)的官能化共聚物进行末端修饰，以形成末端改性的共聚物，优选地，其中在步骤(2)中的单体组分包含一种或多种化学式(I)的苯乙烯衍生物。6.一种用于生产弹性体共聚物的工艺，包括使-一种或多种二烯单体，-任选地一种或多种乙烯基芳香族单体，和-一种或多种化学式(I)的苯乙烯衍生物经历阴离子聚合条件，其中R1选自下组：(a)单键；(b)-(CH2)n-，其中n代表1至12的整数；(c)-(CH2CH2Y)n-，其中n代表1至12的整数，并且Y独立地是氧或硫；(d)-CH2-(CH2CH2Y)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且Y可以独立地是氧或硫；(e)-(CH2CH2NR)n-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；(f)-CH2-(CH2CH2NR)n-CH2-，其中n代表1至12的整数，并且R独立地代表含有1至约10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；其中R2和R3是相同的或不同的，并且代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基；并且R4和R5是相同的或不同的，并且R4和R5各自独立地代表含有1至10个碳原子的烷基、或者含有6至10个碳原子的芳基或芳烷基，优选地，其中所述阴离子聚合条件包括引发与化学式(I)的苯乙烯衍生物的碱金属盐衍生物的聚合。7.一种包含重复单元的弹性体共聚物，所述重复单元是来源于：(A)共聚物的20重量％至99.95重量％的一种或多种二烯单体；(B)共聚物的0重量％至60重量％的一种或多种乙烯基芳香族单体；和(C)共聚物的0.05重量％至50重量％的一种或多种化学式(I)的苯乙烯衍生物其中R1选自下组：(a)单键；(b)-(CH2)n-，其中n代表1至12的整数；(c)-(CH2CH2Y)n-，其中n代表1至12的整...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴特洛姆·杰诺沃斯基，拉多斯劳·科扎克，芭芭拉·罗巴克，雅罗斯瓦夫·罗戈扎，玛尔戈泽塔·沃伦尼，帕韦尔·韦德，
申请(专利权)人：西索斯公司，
类型：发明
国别省市：波兰,PL