双甲硅烷基氨基官能化共轭二烯烃、其制备及在橡胶生产中的应用制造技术

本发明专利技术涉及双甲硅烷基氨基官能化共轭二烯烃、它们的制备及它们在橡胶生产中的应用。此外，本发明专利技术涉及橡胶和橡胶组合物以及由该橡胶组合物生产的轮胎。该官能化共轭二烯烃是选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的群组

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双甲硅烷基氨基官能化共轭二烯烃、其制备及在橡胶生产中的应用
本专利技术涉及双甲硅烷基氨基官能化共轭二烯烃、它们的制备以及它们在橡胶生产中的应用。此外，本专利技术涉及橡胶和橡胶组合物、及由该橡胶组合物生产的轮胎。
技术介绍
已知多种共轭二烯单体可以使用于合成橡胶的生产。然而，在本
中，对于可以使用于有利聚合工艺、或者给由这种共轭二烯单体所生产的橡胶赋予有利性能的另外的共轭二烯单体存在着需求。EP3159346A1揭示了氨基硅烷官能化二烯化合物，这些化合物可用作共轭二烯单体聚合中的改性单体，任选地连同芳香族乙烯基单体，从而生产聚合物，特别是弹性聚合物，这些聚合物可以使用于橡胶制品(如轮胎)。WO2016/162473A1和WO2016/162528A1公开了氨基甲硅烷基官能化苯乙烯类和它们的制备方法、以及苯乙烯衍生物在它们的共聚物的制备中的应用。EP3064546A1揭示了乙烯基硅烷类在橡胶生产中的应用。EP2857446A1揭示了一种由共轭二烯、单体单元V1-S1和单体单元V2-A2得到的共轭二烯聚合物，其中V1和V2各自代表含有可聚合碳-碳双键的烃基，S1代表经取代的硅烷基，并且A2是氨基或者含氮杂环基。Leicht等人在JACS2017，139，6823-6826中报道了关于硫和氮官能化烷基二烯类在齐格勒-纳塔条件下的特性。Tavtorkin等人在(聚合物科学，系列B，2018年，第60卷，第6期，699-707页)中公开了月桂烯基单体。本专利技术的目的是提供用于生产合成橡胶的共轭二烯单体。这些共轭二烯单体应是基于容易得到的起始物，并且应是可经过简单的合成路线而得到。此外，这些共轭二烯单体应是普遍适用的，即适用于多种不同的聚合工艺，并且应给橡胶、橡胶组合物及由这些橡胶组组合物生产的轮胎赋予有利的性能。根据本专利技术，目前已出人意料地发现此目的是通过具有双甲硅烷基氨基官能化的特定共轭二烯的使用而达成。本专利技术的官能化共轭二烯烃是选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的群组其中，R是支化的不饱和亚烃基，并且选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的群组的起始共轭二烯(由这些化合物得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的官能化共轭二烯)具有至少10个碳原子，R1是选自(i)单键，(ii)氧原子、硫原子、和基团NR4中的一种或多种；及(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子、和基团NR4中的一个或多个的亚有机基；R2和R3可以是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5可以是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团。这些官能化共轭二烯优选地被用作弹性共聚物的生产中的共聚单体。可替代地或者此外，它们优选地被使用于聚合引发剂的制备。当把本专利技术的官能化共轭二烯作为引发剂和/或作为共聚单体而并入弹性共聚物中时，可减少或者甚至可以完全地省掉其它官能化共聚单体的并入和/或ω官能化。本专利技术的官能化共轭二烯烃，当被使用于例如生产溶液苯乙烯丁二烯橡胶(S-SBR)和齐格勒-纳塔催化的(例如钕)丁二烯橡胶(Nd-BR)的生产时，增加聚合物与填料的相互作用和因此增加填料在聚合物基质中的分散，从而有助于改善轮胎胎面化合物的动态性能和力学性能。本专利技术的官能化共轭二烯烃可由容易得到的起始物通过简单的合成方法而合成。这与EP3159346A1的教示相反，该教示依赖于牵涉到作为起始物的氯丁二烯的合成方法。然而，氯丁二烯是高度挥发性且可燃的化学品。与Leicht等人(JACS2017，139，6823-6826)的官能化烷基二烯类相反，本专利技术的官能化共轭二烯具有在基团R中的不饱和(如双键)，该不饱和可以在硫化阶段中发挥关键作用，以提供更好的应用效果(特别是更好的力学性能)。另外，与Tavtorkin等人在(聚合物科学，系列B2018，第60卷，第6期，699-707页)中所公开的月桂烯基单体相反，本专利技术的官能化共轭二烯烃借助于硅烷基(R2、R3)而显示与二氧化硅的相互作用的改善。在第一方面，本专利技术涉及用于制备官能化共轭二烯的方法。在第二方面，本专利技术涉及官能化共轭二烯。在第三方面，本专利技术涉及官能化共轭二烯烃在弹性共聚物的生产中的应用。在第四方面，本专利技术涉及一种用于生产包含偶联共聚物和末端改性共聚物的共聚物组分的工艺。在第五方面，本专利技术涉及一种用于生产弹性共聚物的工艺，该工艺包括阴离子聚合条件。在第六方面，本专利技术涉及一种用于生产弹性共聚物的工艺，该工艺包括齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)聚合条件。在第七方面，本专利技术涉及一种弹性共聚物。在第八方面，本专利技术涉及一种用于生产橡胶的方法。在第九方面，本专利技术涉及一种橡胶。在第十方面，本专利技术涉及一种橡胶组合物。在第十一方面，本专利技术涉及一种轮胎部件。最后，在第十二方面，本专利技术涉及一种轮胎。具体实施方式在第一方面，本专利技术涉及一种用于制备选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的群组的官能化共轭二烯的方法其中，R是支化的不饱和亚烃基，并且用以衍生得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的官能化共轭二烯的选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的群组的起始共轭二烯具有至少10个碳原子，R1是选自(i)单键，(ii)氧原子、硫原子和基团NR4中的一个或多个；及(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子和基团NR4中的一种或多种的有机亚基；R2和R3可以是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5可以是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；该方法包括：使选自化学式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)的化合物的群组的共轭二烯卤化物(其中Hal是选自氟、氯、溴和碘原子，并且Hal优选地是氯原子)与化学式(IV)的酰胺发生反应其中M是选自锂、钠和钾的碱金属，并且M优选地是钠。化学式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)(其中Y1是氯原子)的共轭二烯卤化物中间体的制备可使用氯化剂(包括三氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸的碱金属盐、或者它们的混合物)而进行。在WO2019/030059A1中给出了关于化学式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)的此共轭二烯氯化物中间体的合成的更多细节，该专利的全部内容以引用的方式并入本文中。本专利技术第二方面的官能化共轭二烯是选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的群组其中，R是支化的不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备官能化共轭二烯的方法，所述官能化共轭二烯选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190124 EP 19153521.01.一种用于制备官能化共轭二烯的方法，所述官能化共轭二烯选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物



其中，
R是支化的不饱和亚烃基，并且用于衍生得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的所述官能化共轭二烯的，选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的起始共轭二烯



具有至少10个碳原子，
R1选自
(i)单键，
(ii)氧原子、硫原子、和基团NR4中的一个或多个；和
(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子、和基团NR4的一个或多个的亚有机基；
R2和R3是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；
R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；
所述方法包括：
使选自化学式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)的化合物的共轭二烯卤化物



其中Hal是选自氟、氯、溴和碘原子，并且Hal优选地是氯原子，与化学式(IV)的酰胺发生反应



其中M是选自锂、钠和钾的碱金属，并且M优选地是钠。


2.一种选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的官能化共轭二烯



其中，
R是支化的不饱和亚烃基，并且用于衍生得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的官能化共轭二烯的，选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的起始共轭二烯



具有至少10个碳原子，
R1选自
(i)单键，
(ii)氧原子、硫原子、和基团NR4中的一个或多个；及
(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子、和基团NR4的一个或多个的亚有机基；
R2和R3是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；
R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团。


3.根据权利要求2所述的官能化共轭二烯，其中R1是(i)单键。


4.根据权利要求2或3所述的官能化共轭二烯，其中化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的所述起始共轭二烯选自萜烯和4，8-二甲基-1，3，7-壬三烯，
更优选地，其中所述萜烯是选自月桂烯和罗勒烯，
具体地，其中所述萜烯是选自α-月桂烯和B-月桂烯的月桂烯。


5.根据权利要求4所述的官能化共轭二烯，其为化学式(Ia1)、(Ib1)、或(Ic1)的月桂烯衍生物



优选地，其中所述官能化共轭二烯是化学式(Ia1)的月桂烯衍生物。


6.根据权利要求2至5中任一项所述的官能化共轭二烯，其中R2和R3是相同的。


7.根据权利要求6所述的官能化共轭二烯，其中各R5是相同的并且代表直链或支化的饱和或不饱和烃基，
更优选地，其中各R5是相同的并且代表直链或支化的烷基、芳基、或烷芳基，
最优选地，其中各R5是相同的并且代表CH3或C6Hs，
具体地，其中各R5是CH3。


8.根据权利要求7所述的官能化共轭二烯，其中所述月桂烯衍生物具有化学式(Ia2)、(Ib2)或(Ic2)



优选地，其中所述官能化共轭二烯是化学式(Ia2)的月桂烯衍生物。


9.根据权利要求2至8任一项所述的一种或多种官能化共轭二烯烃在弹性共聚物的生产中的应用。


10.根据权利要求9的应用，其中所述弹性共聚物，除了由选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的一种或多种官能化共轭二烯烃衍生得到的一种或多种单元外，还包含由一种或多种共轭二烯单体所得到的单元，
优选地，其中所述共轭二烯单体选自：1，3-丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯、2，3-二甲基-1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-戊二烯、2，3-二甲基-1，3-戊二烯、2-苯基-1，3-丁二烯和4，5-二乙基-1，3-辛二烯，
更优选地，其所述共轭二烯单体选自1，3-丁二烯和异戊二烯，
具体地，其中所述共轭二烯单体是1，3-丁二烯。


11.根据权利要求9或权利要求10所述的应用，其中所述弹性共聚物的生产是通过阴离子聚合或者通过配位聚合进行的。


12.根据权利要求9至11中任一项所述的应用，其中所述弹性共聚物还包含由一种或多种乙烯基芳香族单体衍生得到的单元，
优选地，其中所述乙烯基芳香族单体选自：苯乙烯、1-乙烯基萘、3-甲基苯乙烯、3，5-二乙基苯乙烯、4-丙基苯乙烯、2，4，6-三甲基苯乙烯、4-十二烷基苯乙烯、3-甲基-5-正己基苯乙烯、4-苯基苯乙烯、2-乙基-4-苄基苯乙烯、3，5-二苯基苯乙烯、2，3，4，5-四乙基苯乙烯、3-乙基-1-乙烯基萘、6-异丙基-1-乙烯基萘、6-环己基-1-乙烯基萘、7-十二烷基-2-乙烯基萘、和α-甲基苯乙烯，
更优选地，其中所述乙烯基芳香族单体选自苯乙烯、3-甲基苯乙烯、和α-甲基苯乙烯，
具体地，其中所述乙烯基芳香族单体是苯乙烯。


13.根据权利要求9至12中任一项所述的应用，其中由选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的一种或多种官能化共轭二烯烃衍生得到的单元的量是在0.05至5重量％的范围内，更优选地，在0.1至1.5重量％的范围内，最优选地，在0.2至0.8重量％的范围内，例如，在0.2至0.6重量％的范围内，如，约0.5重量％，各自是基于所述弹性共聚物的重量。


14.一种官能化共轭二烯的碱金属盐衍生物作为一种或多种共轭二烯单体、任选地一种或多种乙烯基芳香族单体、和任选地一种或多种所述官能化共轭二烯的阴离子共聚合的引发剂的应用，所述官能化共轭二烯选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)化合物



其中，
R是支化的不饱和亚烃基，并且用于衍生得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的官能化共轭二烯的，选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的起始共轭二烯



具有至少10个碳原子，
R1选自
(i)单键，
(ii)氧原子、硫原子、和基团NR4中的一个或多个；及
(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子、和基团NR4的一个或多个的亚有机基；
R2和R3是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；
R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团。


15.一种用于生产包含偶联共聚物和末端改性共聚物的共聚物组分的方法，所述方法包括下列步骤：
(1)提供引发剂组分，其中所述引发剂组分任选地包括选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的一种或多种官能化共轭二烯烃的一种或多种碱金属盐衍生物



其中
R是支化的不饱和亚烃基，并且用于衍生得到化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的官能化共轭二烯的，选自化学式(IIa)、(IIb)、(IIc)的化合物的起始共轭二烯



具有至少10个碳原子，
R1选自
(i)单键，
(ii)氧原子、硫原子、和基团NR4中的一个或多个；及
(iii)任选地含有选自氧原子、硫原子、和基团NR4的一个或多个的亚有机基；
R2和R3是相同的或不同的并且代表Si(R5)3，其中各R5是相同的或不同的并且代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团；
R4代表任选地含有选自氧原子、硫原子、氮原子和硅原子的一个或多个杂原子的有机基团，其中所述碱金属是选自锂、钠和钾；
(2)使包含下列的单体组分
i)任选地选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的一种或多种官能化共轭二烯烃，
ii)一种或多种共轭二烯单体，及
iii)任选地，一种或多种乙烯基芳香族单体，
与所述引发剂组分接触，以引发阴离子共聚合；
(3)继续共聚合，以形成共聚物；
(4)任选地，在一个或多个官能化单体的存在下，继续所述共聚物的共聚合，以形成官能化共聚物；
(5)用一种或多种偶联剂使步骤(3)的共聚物或者步骤(4)的官能化共聚物的一部分发生偶联，以形成偶联共聚物；
(6)用一种或多种末端改性剂对步骤(3)的共聚物或者步骤(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；
(7)任选地步骤(3)的共聚物，或者步骤(4)的官能化共聚物，或者步骤(5)的偶联共聚物，或者步骤(6)的末端改性共聚物的聚合后修饰，其通过(a.)和(b.)进行
(a.)用引发剂组分进行再引发，以引发阴离子共聚合，及
(b.)在存在一种或多种官能化单体的情况下继续共聚合，以形成具有官能化侧基的共聚物；
其中选自化学式(Ia)、(Ib)、(Ic)的化合物的所述官能化共轭二烯被使用于步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽亚·西奥列克科莫雷克，拉多斯劳·科扎克，帕韦尔·韦德，罗伯特·博加齐，托马什·斯科洛克，玛尔戈扎塔·皮耶罗格，
申请(专利权)人：西索斯公司，西索斯卓里第七公司，
类型：发明
国别省市：波兰;PL