[发明专利]官能化聚合物及其制造方法

说明书

本申请要求2009年9月30日提交的美国非临时申请序列号12570366的权益，在此将其引入以作参考。

技术领域

本发明的一个或多个实施方案涉及官能化聚合物及其制造方法。

背景技术

在制造轮胎的工艺中，期望采用显示降低的滞后，即较少机械能转化为热的损失的橡胶硫化产品。例如，显示降低滞后的橡胶硫化产品有利地用于轮胎组件，如胎侧和胎面，从而产生具有期望的低滚动阻力的轮胎。橡胶硫化产品的滞后通常归因于交联橡胶网络中的自由聚合物链末端以及填料附聚物的离解。

官能化聚合物已用于降低橡胶硫化产品的滞后。官能化聚合物的官能团可经由与填料颗粒的相互作用而降低自由聚合物链末端的数量。另外，该官能团也可以减少填料团聚。然而，赋予至聚合物的特定官能团是否可降低滞后通常是不可预测的。

官能化聚合物可通过反应性聚合物与某些官能化剂的后聚合处理来制备。然而，反应性聚合物是否可被特定官能化剂的处理所官能化是不可预测的。例如，对一类聚合物起作用的官能化剂不必然对另一类聚合物起作用，反之亦然。

已知镧系元素类催化剂体系对于将共轭二烯单体聚合以形成具有高含量顺式-1,4键的聚二烯是有用的。所得顺式-1,4-聚二烯可显示出假活性特性，这是因为在完成聚合时，一些聚合物链具有反应性末端，所述反应性末端可以与某些官能化剂反应以生成官能化的顺式-1,4-聚二烯。

与用其它催化剂体系如钛、钴和镍类催化剂体系制备的顺式-1,4-聚二烯相比，用镧系元素类催化剂体系生产的顺式-1,4-聚二烯典型地具有线形骨架，这被认为提供更好的拉伸性能、更高的耐磨损性、更低的滞后和更好的耐疲劳性。因此，用镧系元素类催化剂制造的顺式-1,4-聚二烯特别适合用于轮胎组件如胎侧和胎面。然而，用镧系元素类催化剂制备的顺式-1,4-聚二烯的一个缺点是由于聚合物的线形骨架结构而使其显示出高冷流。高冷流导致聚合物贮存和运输过程中的问题，并且还阻碍在橡胶配混物混合设备中自动进料装置的使用。

由于官能化聚合物尤其在轮胎制造中是有利的，因而存在对于开发显示降低的滞后和降低的冷流的新官能化聚合物的需求。

发明内容

本发明的一个或多个实施方案提供一种官能化聚合物的制备方法，该方法包括如下步骤：(i)在配位催化剂下聚合单体以形成反应性聚合物；和(ii)将反应性聚合物与包含甲硅烷基化氨基的羧酸酯或硫代羧酸酯反应。

本发明的其他实施方案提供一种通过以下步骤制备的官能化聚合物：(i)在配位催化剂下聚合共轭二烯单体以形成具有顺式1,4-键含量大于60%的反应性顺式-1,4-聚二烯；和(ii)将反应性顺式-1,4-聚二烯与包含甲硅烷基化氨基的羧酸酯或硫代羧酸酯反应。

附图说明

图1为与未官能化的顺式-1,4-聚丁二烯相比，根据本发明的一个或多个实施方案制备的官能化顺式-1,4-聚丁二烯的冷流尺寸(cold-flow gauge)(在8分钟时，mm)相对门尼粘度(在100℃下的ML₁₊₄)的图表。

图2为与从未官能化的顺式-1,4-聚丁二烯制备的硫化产品相比，由根据本发明的一个或多个实施方案制备的官能化顺式-1,4-聚丁二烯制备的硫化产品的滞后损耗(tanδ)相对门尼粘度(在130℃下的ML₁₊₄)的图表。

具体实施方式

根据本发明的一个或多个实施方案，反应性聚合物通过在配位催化剂下聚合共轭二烯单体来制备，然后该反应性聚合物可以通过与包含甲硅烷基化氨基的羧酸酯或硫代羧酸酯反应而被官能化。所得的官能化聚合物可用于轮胎组件的制造。在一个或多个实施方案中，包括顺式-1,4-聚二烯的所得官能化聚合物显示出有利的耐冷流性并提供显示出有利的低滞后的轮胎组件。

共轭二烯单体的实例包括1,3-丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯和2,4-己二烯。在共聚中也可以使用两种以上共轭二烯的混合物。