[发明专利]将官能种类接枝到橡胶上

说明书

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及官能化橡胶并且更具体地，涉及使橡胶弹性体官能化的方法及由其制成的产品。

背景技术

轮胎业近年来已投资研究通过降低轮胎的滚动阻力提高车辆的燃料经济性。该研究的结果之一是提供了在掺入用于制造轮胎部件的轮胎组合物中时，实际上降低了轮胎的滚动阻力并由此提高货车和小汽车的燃料经济性的官能化橡胶产品。

在用于制造轮胎部件的一些橡胶组合物中，已知使用了此类官能化橡胶的全部或仅一部分用于轮胎部件的制造，橡胶的其余部分非官能化。

已知官能化橡胶是附带有活性部分的橡胶并且在橡胶业内众所周知。可在弹性体的骨架处和/或在分支末端处通过将这些活性部分连接到聚合物上进行橡胶的官能化。

可在公开了已经受硅烷醇官能团或具有单个硅烷醇末端的聚硅氧烷嵌段官能化的二烯聚合物的美国专利第6,013,718号中找到官能化弹性体的一个实例。

美国专利第6,503,973号公开了已经在其链末端的其中一个或每一个上受羧酸官能化的官能化弹性体。

美国专利第7,786,208号公开了如同乳液聚合过程一样，通过接枝聚合官能化天然胶乳。

虽然已知官能化弹性体在橡胶和轮胎业上有用，但是仍在寻找提供官能化弹性体的新方法和新的官能化弹性体以改善橡胶的物理特性和提高轮胎的性能。

发明内容

一种生成官能化橡胶的方法，其包括将选自天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶或其组合的二烯橡胶和有机过氧化物添加到混合机内。所述有机过氧化物可用式R₁-O-O-R₂表示，其中R₁选自氢或介于4和15个碳原子之间的有机部分并且R₂包含选自氨基、酰胺、羟基、硫化物、环氧、含锡、烷氧基甲硅烷基、硅烷醇、羰基、羧基、硫代羰基、铵、腈、亚胺官能部分或其组合的官能部分。所述方法还可包括混合包含所述二烯橡胶和所述有机过氧化物的混合组合物直至所述混合组合物达到介于120℃和190℃之间的目标温度。

所述方法还可包括分解所述有机过氧化物以提供包含所述羧基官能部分的分解产物并且使所述分解产物的至少一部分与所述二烯橡胶的至少一部分反应生成所述官能化橡胶。

所述方法还可包括使所述混合组合物从所述密闭式混合机落下并且冷却所述混合组合物。

轮胎部件可包含基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物，所述可交联弹性体组合物按橡胶的重量计每100份(phr)具有介于5phr和100phr之间的通过上述方法生成的官能化弹性体和介于0phr和95phr之间的附加二烯弹性体。此类可交联橡胶组合物还可包括增强填料和硫化系统。

可包括一种制造轮胎部件的方法，所述方法提供：将橡胶组合物的组分一起混合成非生产性混合物，所述组分包含介于5phr和100phr之间的通过上述方法生成的所述官能化弹性体，介于0phr和95phr之间的附加二烯弹性体和增强填料。所述方法还可包括冷却所述非生产性混合物并将硫化系统混入所述非生产性混合物以使所述非生产性混合物转化为生产性混合物。所述方法还可包括由所述生产性混合物形成所述轮胎部件。

具体实施方式

本发明的特定实施方案包括橡胶原位官能化的方法、包括通过此类方法生成的官能化橡胶的橡胶组合物和由此类橡胶组合物制造的有用制品。

令人惊讶地，已经发现特定橡胶，即天然橡胶和合成聚异戊二烯橡胶，可通过在密闭式混合机中将其与包括官能部分的有机过氧化物混合而官能化。当在密闭式混合机中一起混合时，混合过程中产生的热量使过氧化物分解，形成包括然后与橡胶反应生成官能化弹性体的官能部分的活性基团。有人注意到在本文公开的原位官能化方法的特定实施方案中，在混合机内以干燥橡胶进行并非溶解或乳化过程的官能化。

在下面的实例中，由包括通过这些方法生成的官能化弹性体的橡胶组合物的滞后现象改善指示原位官能化成功。

如本文所使用，“二烯弹性体”和“橡胶”为同义术语并且可交换使用。

如本文所使用，“基于”是承认本发明的实施方案由硫化或固化橡胶组合物制成，所述橡胶组合物在其组装时未固化的术语。因此固化橡胶组合物“基于”未固化橡胶。换言之，交联橡胶组合物基于或包含可交联橡胶组合物的成分。

如本文所使用，“phr”是在橡胶化合业中常用的将橡胶组合物中组分的量表示为按组合物中橡胶的重量计每一百份的重量份的单位。