[发明专利]无规丁二烯-异戊二烯共聚物及其合成方法和低滚阻汽车轮胎胎面胶

说明书

本发明涉及丁二烯‑异戊二烯共聚物制备领域。公开了一种无规丁二烯‑异戊二烯共聚物的合成方法，包括：(1)在氮气保护且无调节剂的条件下，向惰性溶剂和有机锂引发剂的混料中加入丁二烯单体与异戊二烯单体的混合物进行共聚反应，控制混合物在10‑40min内完成加入，然后再经过5‑40min完成共聚反应；其中，以惰性溶剂、有机锂引发剂和混合物的总重量为基准，共聚反应中混合物的含量为15‑20重量％；(2)将步骤(1)得到的活性丁戊聚合产物进行偶联和终止，并加入防老剂，得到无规丁二烯‑异戊二烯共聚物。实现不使用结构调节剂且无需更换催化剂体系，以高单体浓度含量制备具有无规分布的丁二烯‑异戊二烯共聚物，进一步的汽车轮胎胎面胶具有低滚阻性能。

技术领域

本发明涉及丁二烯-异戊二烯共聚物制备领域，具体地，涉及一种无规丁二烯-异戊二烯共聚物的合成方法，该合成方法制得的无规丁二烯-异戊二烯共聚物以及包含该共聚物的低滚阻汽车轮胎胎面胶。

背景技术

从丁戊橡胶(丁二烯-异戊二烯共聚物)产品的性能特点来看，具有无规分布的丁戊橡胶是一类有特点的产品。当汽车轮胎的胎侧胶中加入丁戊橡胶后，胎侧胶的抗裂口增长性能有所提高；丁戊橡胶用于组成汽车轮胎的胎面胶时，又可以提高胎面较的耐疲劳性并且可以降低滚动阻力。

无规度是丁二烯-异戊二烯共聚物合成方法的重要研究方面。无规共聚是指两单体聚合时随机的在共聚分子主链上排布，分子链上不存在某种单体所形成的较长的嵌段，这样分子间的对称性和分子链的化学规整性会被破坏，从而可以降低共聚物的结晶能力甚至形成完全不结晶共聚物，这样有利于低温耐寒的性能。

目前，无规丁二烯-苯乙烯共聚物的合成方法通常是加入结构调节剂或者采用稀土催化体系条件下进行聚合。

US20050004333公开了一种制备丁二烯和异戊二烯无规共聚物的方法，包括在丁二烯和异戊二烯存在下与催化体系的反应，特征在于其包括：使用一种体系作为催化体系，该体系基于至少：一种共轭的二烯单体，一种或多种稀土金属的有机磷酸盐，包含分子式为AlR₃或HAlR₂的烷基铝的烷基化试剂，和包含卤化烷基铝的卤素给体，所述盐为在至少一种惰性、饱和的和脂肪族或脂环族烃溶剂的悬浮液中，该溶剂包含在所述催化体系中，且“烷基化试剂∶稀土盐”的摩尔比为1至8，和在惰性烃聚合反应溶剂或没有该溶剂下进行共聚合反应。

US20050222348公开了具有1,4-反式结构的无规丁二烯-异戊二烯共聚物，具有丁二烯/异戊二烯的摩尔组成范围为从98/2至32/68，上述共聚物为结晶或无定型取决于异戊二烯含量。合成的方法包括通过在一种或多种溶剂和催化系统存在下进行1,3-丁二烯和异戊二烯共聚，其特征在于：上述催化体系包括:(a)第一成分由钒化合物选自:(a1)化合物具有通式(Ia)的VO(L)_n(X)_m其中n是从1至3的整数和m为从零至2，n+m等于2或3；(a2)化合物具有通式(Ib)V(L)_p(X)_q其中p为从1至4的整数，q范围从零至3，p+q的总和等于3或4；其中L是二齿配位体，和X是卤素，优选为氯；(b)选自铝氧烷和相关衍生物的第二成分。用稀土催化体系合成高顺式或高反式的丁二烯-异戊二烯无规共聚物。

CN1269371A公开了一种共轭二烯和/或单乙烯基芳烃聚合物的制备方法，该方法包括在下列通式(a)所示的结构调节剂存在下，以有机锂为引发剂，在惰性溶剂中，于0-150℃温度范围内，引发聚合共轭二烯和/或单乙烯基芳烃得聚合物，其中：R₁，R₂，R₃相互之间可以相同或不同，并各自独立地为烷基；n为1-4的正整数；其中结构调节剂与有机锂的摩尔比范围为0.01∶1-40∶1。

以上技术是通过改进催化剂或者加入结构调节剂的技术措施实现合成具有无规分布的丁二烯-异戊二烯共聚物，需要另外开发专用催化剂或结构调节剂，技术难度和研制成本较高，工业生产不方便。而且现有工业中，单体进料的浓度只能达到10-13重量％，生产效率较低。因此，需要一种更有效的生产方法。