一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用，其化学结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用
本专利技术涉及一种轮胎官能团双封端结构的添加剂领域，尤其是涉及一种官能团双封端结构的添加剂的官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用。
技术介绍
轮胎工业中希望提高用于胎面基层组合物和轮胎钢丝覆盖胶的胶料的模量。为了提高上述胶料的模量，通常的做法是像这些胶料中加入大量的补强填料，如炭黑和二氧化硅，或者提高这些胶料的硫化程度。然而，这两种技术产生的效果并不理想。例如，向橡胶组合物中加入大量的炭黑会一般会导致高度的迟滞损失，因此在轮胎中使用这类胶料会造成过量的积热和抗撕裂性能变差。又例如，向橡胶组合物中加入大量的硫磺一般会导致配方的抗老化性能变差，此外，仅仅通常提高硫化程度来实现高模量是非常不切实际的。基于上述原因，开发一种轮胎官能团双封端结构的添加剂，向橡胶组合物中少量加入后既能提高胶料模量又不至于导致胶料其他性能的明显下降，在轮胎工业中具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种官能团双封端结构的添加剂，其化学结构式为：其中，n是金属元素M的氧化态，n＝2，3或4；A为如下原子中的一种：氧、硫、碳、氮、磷、硅，0≤x≤10；B为如下原子中的一种：氧、硫、碳、氮、磷、硅，0≤y≤10；x与y不同时取0；(AxBy)m表示原子以化学键相连，0≤m≤10；z≤50)；R1和R2为碳原子数0至50的脂肪链，脂环烃或芳香化合物；F1和F2为带有官能团的有机基团封端结构，F1和F2具有不同的结构。作为上述方案的优选，所述的官能团双封端结构的化学结构式两端可带有多种类型的官能团，例如，F1和F2可带有酚羟基，醇羟基，氨基，双键中的一种或多种。更优选的，所述的F1和F2的结构式为或中的一种，其中，R3，R5为碳原子数0至50的饱和或不饱和脂肪链或脂环烃，R4为碳原子数0至50的脂肪链或芳香化合物，a＝0或正整数,b＝0或正整数，羟基(-OH)和氨基(-NH2)可接在R3，R4或R5上,当羟基连接在R4上时，双封端结构带有酚羟基，当羟基连接在R3或R5上时，双封端结构带有醇羟基。若R4为碳原子数0至50的芳香化合物，优选的-R3-基团、-R5-基团均与-R4-基团中的苯环连接。连接方式优选为间位或对位连接。更优选的，为对位连接。作为上述方案的优选，所述的芳香化合物为苯、苯环多聚体或杂环化合物。常用的苯环多聚物有萘、蒽等，还可以是富勒烯或石墨烯等结构；所述的杂环化合物之中组成环的原子不仅包括碳，还包括氮、氧或硫等原子；例如，常用的含氮杂环化合物有吡咯、吡啶、喹啉、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、噁唑、异噁唑、噻唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-甲基咪唑、3-甲基吡啶或3-甲基吡唑。优选的，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅡA至ⅥA族的金属；更优选的，所述的金属M选自钙、铁、镁、钛、铝或钒中的一种；进一步更优选的，所述的金属M选自钙，镁和铝中的一种。一种官能团双封端结构的添加剂的制备方法，包括以下步骤：(1)：取双羧酸和碱，或直接取双羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到双羧酸盐产物的溶液A；(2)：取带官能团羧酸和碱，或带官能团羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到带官能团羧酸盐产物的溶液B；(3)：在搅拌条件下，将溶液A、溶液B与配置好的金属M盐溶液混合，反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物官能团双封端结构的添加剂；例如，所述的双羧酸的结构式可以为：HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH；例如，所述的带官能团羧酸的结构式可以为：F1-COOH或F2-COOH。作为上述方案的优选，双羧酸盐溶液A中双羧酸盐产物为符合结构式HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH的一种或多种双羧酸的盐产物；带官能团羧酸盐产物为符合结构式F1-COOH或F2-COOH的一种或多种带官能团羧酸的盐产物。所述溶液A，溶液B和金属M盐溶液的混合顺序可具体为：取溶液A，在搅拌条件下，倒入金属M盐溶液，得到溶液C，在搅拌条件下，向溶液C倒入溶液B,将反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物添加剂。当然，也可以不限于上述描述，以任意顺序混合，只要能得到最终固体产物即可。所述的金属M盐可以为无水氯化钙、十二水硫酸铝钾、硫酸铝、三氯化铝、无水氯化镁、硫酸镁、三氯化铁、四氯化钛、硫酸钛、三氯化钒中一种。作为上述方案的优选，所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠或氨水中的一种；所述的极性溶剂选自水、四氢呋喃、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸、正丁醇、异丙醇、丙醇、乙醇或甲醇中一种；作为上述方案的优选，步骤(1)中所述的双羧酸的结构式为：HOOC-R1-(AxBy)m-R2-COOH，A与B优选氮，氧，硫；更优选的A与B均为硫；作为上述方案的优选，步骤(2)中所述的带官能团羧酸选自带有酚羟基羧酸、带有醇羟基羧酸、带有氨基羧酸和带有双键羧酸中的两种或多种。具体可选自4-羟基苯甲酸，3,4-二羟基苯甲酸(原儿茶酸)和3,4,5-三羟基苯甲酸(没食子酸)的同分异构体或衍生物，具体选自2-羟基苯甲酸，3-羟基苯甲酸，4-羟基苯甲酸，2,4-二羟基苯甲酸(β-二羟基苯甲酸)，3,4-二羟基苯甲酸(原儿茶酸)，2,5-二羟基苯甲酸(龙胆酸)，2,6-二羟基苯甲酸(γ-二羟基苯甲酸)，3,5-二羟基苯甲酸(α-二羟基苯甲酸)，2,3-二羟基苯甲酸(2-焦儿茶酸或次没食子酸)，3,4,5-三羟基苯甲酸(没食子酸)，2,4,6-三羟基苯甲酸(间苯三酚羧酸)；11-羟基十六烷酸，16-羟基十七烷酸，12-羟基十八烷酸，6-羟基十九烷酸，11-羟基二十烷酸，2-羟基二十七烷酸，9,18-二羟基十八烷酸，11,18-二羟基十八烷酸，8,19-二羟基十九烷酸，9,19-二羟基十九烷酸，10-羟基癸酸，反-10-羟基-2-癸烯酸或葡萄糖酸；甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、酪氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、4-氨基苯甲酸、5-氨基戊酸、5-氨基-3-甲基戊酸、5-氨基-4-甲基戊酸、3-氨基己酸、5-氨基己酸、6-氨基己酸、6-氨基-2-丙基己酸、2-氨基庚酸、3-氨基庚酸、6-氨基庚酸、7-氨基庚酸、DL-2-氨基辛酸、3-氨基辛酸、8-氨基辛酸、9-氨基壬酸、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、12-氨基十二烷酸；辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、豆蔻酸、十五烷酸、十六烷酸(软脂酸)、十七烷酸、硬脂酸、十九烷酸、二十烷酸、二十一烷酸、二十二烷酸、二十三烷酸、二十四烷酸(木蜡酸)、二十五烷酸、二十本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种官能团双封端结构的添加剂，其特征在于，其化学结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种官能团双封端结构的添加剂，其特征在于，其化学结构式为：



其中，n是金属M的氧化态，n＝2，3或4，所述的金属M为钙、铁、镁、钛、铝或钒；
A为氧、硫、碳或氮中的一种，0≤x≤10；
B为氧、硫、碳或氮中的一种，0≤y≤10；
(AxBy)m表示原子以化学键相连，x与y不同时取0；
0≤m≤10；z＝1；
R1和R2为碳原子数不超过50的脂肪链，脂环烃或芳香化合物；
F1和F2为带有官能团的有机基团，且F1和F2具有不同的结构；
F1和F2中所带官能团为酚羟基、醇羟基、氨基或双键中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的一种官能团双封端结构的添加剂，其特征在于，F1和F2的结构式为以下结构中的一种：



其中，R3，R5为碳原子数0至50的饱和或不饱和脂肪链或脂环烃，R4为碳原子数不超过50的脂肪链或芳香化合物，a、b均为自然数，

表示羟基(OH)a-和氨基(NH2)-接在R3，R4或R5上。


3.如权利要求1或2所述的官能团双封端结构的添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)：取双羧酸和碱，或直接取双羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到双羧酸盐产物的溶液A；
(2)：取带官能团羧酸和碱，或带官能团羧酸的盐置于极性溶剂中，加热，直至溶液完全透明，得到带官能团羧酸盐产物的溶液B；
(3)：在搅拌条件下，将溶液A、溶液B与配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文韬，王琳，夏斌，王小荣，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31