[发明专利]具有通过聚合物胶水的原位硅氢加成制备的多个硅烷官能团的顺式-1,4-聚二烯的制备

说明书

本发明公开了制备硅烷官能化聚合物的方法，所述方法包括：通过引入基于镧系元素的催化剂和共轭二烯单体来制备包含顺式‑1,4‑聚二烯的聚合体系；以及将含氢硅烷化合物添加到包含顺式‑1,4‑聚二烯的所述聚合体系。

本申请要求2016年9月2日提交的美国临时申请序列号62/383,093的权益，其以引用方式并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及通过包括在基于镧系元素的催化剂体系的存在下使具有一定1,2-键含量的顺式-1,4-聚二烯与含氢硅烷化合物反应的方法制备的硅烷官能化聚合物。

背景技术

用颗粒填充剂来增强橡胶组合物在橡胶工业(诸如轮胎工业)中是很常见的。这样做的优点之一是，颗粒填充剂可以支持橡胶组合物模量。例如，人们已将二氧化硅有利地用作填充剂。在其他优点中，在轮胎胎面中使用二氧化硅填充剂使耐磨性提升。

虽然填充剂给橡胶组合物带来了优点，但填充剂的存在影响了橡胶组合物的动态特性。也就是说，随着填充剂浓度增大，滞后损失增加。由于滞后损失与滚动阻力成反比，因此这一点在轮胎胎面中尤为不利。

众所周知，与填充剂起反应或相互作用从而减少滞后损失的某些官能团可以对聚合物进行改性。可与填充剂反应或相互作用的合适官能团包括硅烷官能团。当前将硅烷官能团引入到聚合物中的策略包括阴离子引发的聚合物的链末端官能化或聚合物链的硅氢加成。尽管前述方法是有用的，但使用阴离子聚合产生的聚合物在聚合物链的一个末端处具有有限的1,4-顺式键和单个硅烷官能团。并且，迄今为止采用的硅氢加成技术使用成品聚合物，该成品聚合物在与硅烷官能化反应之前利用铂或铑催化剂来重新溶解在溶剂中以驱动硅氢加成反应。

发明内容

本发明的一个或多个实施方案提供了制备硅烷官能化聚合物的方法，该方法包括组合(i)顺式-1,4-聚二烯、(ii)含氢硅烷化合物和(iii)基于镧系元素的催化剂。

本发明的其他实施方案也提供了制备硅烷官能化聚合物的方法，该方法包括(i)通过引入基于镧系元素的催化剂和共轭二烯单体来制备包含顺式-1,4-聚二烯的聚合体系；以及(ii)将含氢硅烷化合物添加到包含顺式-1,4-聚二烯的聚合体系。

本发明的其他实施方案还提供由下式定义的官能化聚合物：

π-SiH_xR_3-x

其中x为0到3的整数，每个R独立地为卤素原子或一价有机基团，或者其中两个或更多个R基团结合形成多价有机基团，并且π为顺式-1,4-键含量大于60％的顺式-1,4-聚二烯聚合物链。

本发明的其他实施方案还提供由下式定义的官能化聚合物：

其中n为0到8的整数，每个R单独地为氢原子、卤素原子或一价有机基团或，并且每个π为顺式-1,4-键含量大于60％的顺式-1,4-聚二烯聚合物链。

具体实施方式

本发明的实施方案至少部分地基于对用于生产硅烷官能化顺式-1,4-聚二烯聚合物的方法的发现。根据本发明的各个方面，顺式-1,4-聚二烯可以通过在基于镧系元素的催化剂体系的存在下将包括反应性聚合物的聚合物与含氢硅烷化合物组合来进行硅烷官能化。因此，官能化聚合物包括硅烷-官能化基团。有利地，顺式-1,4-聚二烯可以在基于镧系元素的催化剂体系的存在下制备，然后相同的催化剂可以催化硅氢加成反应。这允许实现具有以下优点的制备硅烷官能化顺式-1,4-聚二烯聚合物的方法：可减少方法步骤，最小化副产物废物，并且不需要另外的催化剂。

待官能化的聚合物

根据本发明实施方案进行官能化的聚合物为顺式-1,4-聚二烯，其具有1,2-键含量(即，乙烯基含量)。为了便于描述，这些聚合物可简称为顺式-1,4-聚二烯。