[发明专利]一种三元共聚橡胶的制备方法及其应用

说明书

发明领域

本发明涉及一种三元共聚橡胶，具体而言，涉及一种共轭二烯烃1、共轭二烯烃2和单乙烯基芳烃的三元共聚物及其制备方法。更具体地说，本发明涉及一种使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节体系，通过阴离子聚合制备共轭二烯1/共轭二烯2/单乙烯基芳烃三元共聚物的方法，由此得到的共聚物橡胶以及基于所述共聚物的制品，如轮胎等。

背景技术

随着汽车工业的日趋发展，对适用于汽车轮胎胎面胶的橡胶各方面的要求越来越高，不仅要有良好的耐磨性能，还要具有高抗湿滑性和低滚动阻力，这样才能满足安全行驶及节能的需求。橡胶制品的抗湿滑性和滚动阻力通常可由其粘弹谱中0℃和60℃的tanδ值来表征，0℃时的tanδ值高，表明橡胶的抗湿滑性好；60℃时的tanδ的值低，表明橡胶的低滚动阻力性能好。橡胶材料的动态性能与其组成和微观结构相关，在聚合体系中引入结构调节剂从而控制聚合物的微观结构是普遍采用的技术。

目前工业上用于溶聚丁苯橡胶的结构调节剂有四氢呋喃、四甲基乙二胺、二乙二醇二甲醚等。这些结构调节剂都存在一些问题，或者是在溶剂中不易分离，影响溶剂体系的循环使用，或者使产品带有严重气味，或者易引起链转移，影响反应的进行和偶联。

US 5,616,653和US 5,514,757中提及了一种采用阴离子聚合合成三元共聚橡胶的方法，该方法采用一种胺类的双螯化合物为结构调节剂，因要加快反应速度，缩短反应时间，所以要在高温下引发。

US 5,137,998中提及了一种采用阴离子聚合合成三元共聚橡胶的方法，该方法中采用三哌啶膦氧化物(TPPO)或碱金属醇盐(优选醇钾)为结构调节剂，聚合温度为-10℃至40℃，反应时间较长，用该方法得到的聚合物侧基含量较高。

US 5,300,599中提及了一种采用阴离子聚合合成三元共聚橡胶的方法，其中在三元共聚橡胶的合成中采用了四氢糠醇盐与四甲基乙二胺(TMEDA)或四氢糠醇盐与烷氧基钾的复配结构调节体系，这样可以降低侧基含量，但仍然需要低温引发。

US 5,448,003中提及了一种采用阴离子聚合合成三元共聚橡胶的方法，该方法是采用不对称醚烷基四氢糠基醚作为结构调节剂，从而获得高乙烯基含量的共聚物。

US 5,627,237中公开了一种包含3，4-聚异戊二烯橡胶的轮胎，其中在3，4-聚异戊二烯橡胶的合成中采用了烷醇钠与极性改性剂例如四氢糠基乙醚的复配结构调节体系，从而获得具有高玻璃化转变温度的3，4-聚异戊二烯橡胶。

虽然如此，随着橡胶工业、尤其轮胎工业的发展，对轮胎用橡胶材料提出了更高的要求，寻找新型结构调节剂体系，获得具有优异性能的橡胶材料不失为一个研究与开发的方向。

发明内容

基于上述现有技术状况，本发明的发明人通过对溶液聚合制备共轭二烯烃/单乙烯基芳烃共聚物橡胶领域进行广泛深入研究，结果发现使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节体系，可以制备出具有较低聚苯乙烯微嵌段含量、中乙烯基含量的高抗湿滑性和低滚动阻力的三元共聚橡胶。

因此，本发明的一个目的是提供一种共轭二烯烃1、共轭二烯烃2和单乙烯基芳烃三元共聚橡胶的制备方法，该方法使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节体系，使得到的三元共聚橡胶具有很好的低滚动阻力性能，同时具有比较理想的综合物理机械性能和优异的抗湿滑性能，这种橡胶十分适合制备高性能轮胎使用。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法得到的共轭二烯烃1/共轭二烯烃2/单乙烯基芳烃三元共聚物。

本发明的再一个目的是提供上述共轭二烯烃1/共轭二烯烃2/单乙烯基芳烃三元共聚物橡胶在制备高性能轮胎中的应用。

需要说明的是，在本发明中术语“三元共聚物”和“三元共聚橡胶”可以互换使用。

具体而言，本发明一方面提供了一种制备共轭二烯烃1、共轭二烯烃2和单乙烯基芳烃三元共聚物的方法，该方法包括如下步骤：

1)在惰性气体环境下采用有机锂为引发剂，使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节剂，在一种或多种烃类溶剂中进行共轭二烯烃1、共轭二烯烃2和单乙烯基芳烃单体的无规共聚合；以及

2)在聚合完成后加入终止剂终止活性聚合物链。

本发明另一方面提供了一种由上述方法合成出的共轭二烯烃1/共轭二烯烃2/单乙烯基芳烃三元共聚物橡胶。

本发明再一方面提供了一种基于所述共轭二烯烃1/共轭二烯烃2/单乙烯基芳烃三元共聚物的制品，如轮胎。