[发明专利]官能化聚合物、橡胶组合物和充气轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及了一种官能化弹性体。本发明还涉及包含该官能化弹性体的橡胶组合物，以及包含该橡胶组合物的充气轮胎。

背景技术

元素周期表第I和II族的金属常用于引发单体聚合形成聚合物。例如，锂、钡、镁、钠和钾是经常用于这样的聚合的金属。这种类型的引发剂体系具有商业重要性，因为它们能够用于生产具有不同聚合物微结构，从而玻璃化转变温度（Tg）和聚合物组成也有所不同的聚合物。例如，锂引发剂可用于引发异戊二烯形成合成聚异戊二烯橡胶的阴离子聚合，或引发1,3-丁二烯形成具有期望的微结构的聚丁二烯橡胶的聚合。

在这样的聚合中形成的聚合物在其聚合物链的生长末端具有用于引发聚合的金属，并且有时候被称为活性聚合物。它们之所以被称为活性聚合物是因为它们的聚合物链包含端部金属引发剂，所述聚合物链持续生长或处于活性，直到所有可利用的单体耗尽为止。通过使用这样的金属引发剂制备的聚合物通常具有基本上为直链的结构，并且通常不包含可感知量的支化。

通过活性聚合技术制造的橡胶状聚合物通常与硫、促进剂、抗降解剂、填料，如炭黑、二氧化硅或淀粉，以及其他期望的橡胶化学品配合，并随后硫化或固化形成实用性制品的形式，例如轮胎或动力传输带。已经确定的是这种固化橡胶的物理性能取决于填料在整个橡胶中均匀分散的程度。这进而涉及到填料对于具体的橡胶状聚合物所具有的亲和性水平。这在改进利用这样的橡胶组合物制造的橡胶制品的物理特性方面会具有实际的重要性。例如，轮胎的滚动阻力和牵引特性可以通过改进炭黑和/或二氧化硅对将其使用在其中的橡胶状聚合物的亲和性得到改进。因此，改进给定的橡胶状聚合物对于填料，如炭黑和二氧化硅的亲和性是非常令人期望的。

在轮胎胎面组合物中，填料和橡胶状聚合物之间更好的相互作用会导致较少的滞后现象，且由此用这种橡胶组合物制造的轮胎具有较小的滚动阻力。低的在60℃下的损耗角正切值（tanδ）表示滞后现象少，并且因此使用这种具有低的在60℃下的损耗角正切值（tanδ）的橡胶组合物制造的轮胎通常表现出较小的滚动阻力。

在轮胎胎面组合物中填料和橡胶状聚合物之间更好的相互作用通常还会产生在较高的0℃下的损耗角正切值（tanδ），这表示更好的牵引特性。橡胶和炭黑之间的相互作用可归因于炭黑表面上的含氧官能团与橡胶之间的物理吸附（范德华力）和化学吸附的结合。（参见D.Rivin，J.Aron和A.Medalia，Rubber Chem.& Technol.41，330(1968)和A.Gessler，W.Hess和A Medalia，Plast.Rubber Process，3，141(1968)）。各种其它化学改性技术，特别是用于通过溶液聚合制造的苯乙烯-丁二烯橡胶（S-SBR）的化学改性技术，也已经被记述用于通过改进聚合物-填料相互作用来降低滞后损耗。在这些技术的其中之一中，溶液橡胶链末端是用氨基二苯甲酮来改性的。这极大地改进了聚合物与炭黑表面上的含氧基团之间的相互作用（参见N.Nagata，Nippon Gomu Kyokaishi，62，630(1989)）。阴离子溶液聚合物的锡偶合是另一种常用的链端改性方法，其可能是通过与炭黑表面上的醌基团的增强的反应来促进聚合物-填料相互作用。这种相互作用的效果是减少炭黑粒子间的团聚，这进而改进了分散性并最终降低了滞后现象。

发明内容

本发明提供了一种低成本的手段，用于橡胶状活性聚合物的端基官能化以改进它们对于填料，如炭黑和/或二氧化硅的亲和性。这样的官能化聚合物可以有益地用于制造轮胎和其他橡胶产品，其中，改进的聚合物/填料相互作用是令人期望的。在轮胎胎面配合物中，这会导致更低的聚合物滞后现象，其进而可以提供较低水平的轮胎滚动阻力。

本发明更具体地涉及一种官能化弹性体，其包含下述（1）和（2）的反应产物：

（1）活性阴离子弹性体聚合物，其包含衍生自二乙烯基苯和包含异戊二烯的单体的单元；和（2）下式的聚合终止剂

Q-(CH₂)_XSi(OR¹)_YR²_3-Y，