[发明专利]用于共轭二烯聚合的催化体系、聚合方法和所得到的官能聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及基于稀土元素的新型催化体系、用于制备此催化体系的方法、在于使用所述催化体系的用于制备官能化共轭二烯聚合物的方法，以及这种聚合物。本发明还涉及基于属于周期表第二列的二价金属的新型有机金属化合物和用于制备该有机金属化合物的方法，该有机金属化合物在基于稀土元素的催化体系中用作助催化剂。

背景技术

由于节约燃料和保护环境的需求已成为优先问题，需要制备具有机械性能优良且滞后性尽可能低的混合物，以便能够以橡胶组合物的形式使用该混合物，该橡胶混合物可用于制造包含于轮胎组合物中的各种半成品，例如内衬层、胎侧或胎面，并为了获得滚动阻力不断降低的轮胎。为了实现这个目标，已提出了在聚合末期通过官能化剂、偶联剂或星形支化剂来改变二烯聚合物和共聚物的结构，以便向该弹性体引入与用于该橡胶组合物的填料(或多种填料)相互作用的官能团。

为了获得良好的由此改性的聚合物和碳黑之间的相互作用的目的，这些解决方案中的绝大部分首先集中在官能化聚合物的使用上，该官能化聚合物对于碳黑而言具有活性。

最近，为了获得由此改性的聚合物和二氧化硅之间的良好相互作用的目的，已经开发出对二氧化硅具有活性的改性弹性体。

在通过基于稀土的催化体系存在下的单体聚合来获得二烯弹性体时(特别地，如本申请人的专利文件EP 1 355 960A1或EP 1 509 557B1中所描述的)，有可能想到用包含官能团的试剂来进行官能化，该官能团适于该官能化二烯弹性体所设想的应用。

作为可用于此官能化步骤的官能化剂，有可能想到在现有技术中用于使二烯弹性体官能化的那些官能化剂，该二烯弹性体获自基于碱金属的有机化合物的催化剂存在下的阴离子聚合过程。

作为这种涉及与碳黑的相互作用的现有技术的举例说明，可提及例如在专利文件US-B-4,550,142中描述的通过如4，4’-双(二乙氨基)苯甲酮的试剂进行链端改性的二烯弹性体，或者可提及锡的卤化衍生物，或者也可提及沿着聚合物链接枝对于碳黑具有活性的官能团。

作为这种涉及与二氧化硅相互作用的现有技术的举例说明，可提及例如美国专利US-A-5,066,21，其中描述了包含二烯聚合物的橡胶组合物，该二烯聚合物通过具有至少一个未水解的烷氧基残基的烷氧基硅烷进行官能化。在本申请人名下的专利文件EP 0 692 492A1和EP 0 692 493A1中描述了用烷氧基硅烷基团来使二烯弹性体官能化(使用官能化剂如环氧化烷氧基硅烷)。文件EP 0 778 311A1公开了二烯聚合物，其在链末端包含硅醇官能团，或者包含具有硅醇末端的聚硅氧烷嵌段，该二烯聚合物通过在聚合末期使环状聚硅氧烷与活性聚合物反应而获得。

使用基于稀土的催化体系来合成官能化聚合物的方法具有的优势为：使得二烯弹性体在不同结构的链端具有化学官能团(取决于所用官能化剂的选择)。

然而，一个缺陷在于，该合成过程包括数个步骤，这可导致以工业规模(例如，其关系到使用较大数目的反应器并因此关系到复杂的辅助设备)制造这种聚合物时的较高成本。

另一个缺陷在于该官能化剂纯度的控制，根据情况，该纯度可导致生长中的聚合物链末端的失活反应或终止反应，这引起未官能化的弹性体链的比例较高或较低。

发明内容

本发明提出，通过使用数目有限的反应步骤，并通过使官能化链的比例最优，从而克服上述缺陷。

本申请的发明人在其研究中已经发现了基于稀土金属盐的新型催化体系，该新型催化体系包括作为助催化剂的有机金属化合物，该有机金属化合物基于属于周期表第二列的二价金属或属于周期表第13列的三价金属，该新型催化体系使得有可能削减用于合成链端官能化的二烯弹性体的步骤的数目，同时确保最优的官能化，即接近或等于100％的官能化。

此催化体系用于聚合的用途，更特别地用于制备官能化二烯弹性体的用途，使得有可能免除与官能化剂反应的后续步骤。由此得到的官能化二烯弹性体具有高官能化程度(直至100％)，并且可有利地用于包含增强填料且旨在用于轮胎应用的橡胶组合物中。

因此，本发明的第一主题是基于稀土金属盐和有机金属化合物的催化体系，该有机金属化合物基于属于周期表第2列或第13列的金属。

本发明的另一主题是用于制备所述基于稀土金属盐的催化体系的方法。

本发明的主题还在于用于制备官能化二烯弹性体的方法，该方法使至少一种共轭二烯单体在基于稀土金属盐的所述催化体系存在下进行聚合。