[发明专利]多面体改性的聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及能够与填料相互作用的聚合物的制造、改性和用途。

背景技术

胎面、传动带等经常由含有一种或多种弹性体和一种或多种补强材料如粒状炭黑和二氧化硅的组合物制成。对于该课题的一般讨论，参见如The Vanderbilt Rubber Handbook，13th ed.(1990)，pp.603-04。

安全性和耐久性的考虑要求轮胎胎面提供良好的抓地性和耐磨擦性；然而，机动车辆燃料效率涉及将与轮胎运转期间的滞后和生热性相关的其滚动阻力最小化的争论。上述考虑在很大程度上是竞争性的并且是稍微对立的：设计提高胎面路上抓地性的轮胎胎面组合物往往导致增大的滚动阻力，反之亦然。

一般地，选择填料、聚合物和添加剂以致提供这些性质的可接受的平衡。确保补强填料组分良好地分散在这些组合物中的整个弹性体材料中，增强了加工性能和起到提高物理性质如配混门尼粘度、弹性模量、tanδ等的作用。由这样的组合物制成的所得制品能够显示所期望的性质如滞后降低、滚动阻力降低、在湿路面、雪和冰上良好的抓地性。

填料的分散可以通过提高它们与将要使它们分散于其中的弹性体的相互作用而得到改进。这种努力的实例包括：在选择性反应促进剂的存在下高温混合、配混材料的表面氧化、表面接枝和用如胺、锡化合物等化学改性聚合物的末端。

由于用于这样的组合物的弹性体经常通过阴离子聚合技术来制造，某些官能团，特别是胺的连接很难。活性聚合物通过例如存在于如羟基、硫醇基和特别是伯胺与仲胺基中的活性氢原子来封端。通过使用使得非胺的含N化合物连接，接着转化成胺的反应路径，即间接连接路径，可以避免这种不期望的封端。

有时橡胶制品可能遭受由于橡胶的疲劳引起的龟裂或结构缺陷的生长，也称为疲劳龟裂生长(下文“FCG”)。龟裂的形成和生长可以在确定这样的橡胶制品的有效使用期时起到重要作用。抑制或降低FCG的努力趋于集中在提供具有低交联密度的弹性体(其降低撕裂能)和/或包括在弹性体中或与弹性体一起的高补强组分(其形成能够阻止疲劳诱导的缺陷如龟裂的扩展的硬区域)。

另外，低分子量聚合物可用作加工助剂；特别地，它们能够有助于降低胶料的混合粘度。与加工油不同，更低分子量的聚合物一般不渗出橡胶基质，而是被引入硫化橡胶中。然而，更低分子量的聚合物能够使胶料的加工变得复杂，这是因为它们不良的冷流性质。偶联剂的使用可以缓解这种冷流缺陷，尽管一种类型(如SnCl₄)在加工期间趋于完全断裂，而另一种(如SiCl₄)则完全不断裂。

持续降低滞后、提供将胺官能度连接至活性聚合物的直接机理、抑制FCG和控制偶联的低分子量聚合物的断裂，所有这些依然是高度期望的。

发明内容

在一方面，提供包括聚合物和化学键合至该聚合物末端的多面体残基的大分子。

在另一方面，提供制造大分子的方法：其中使活性聚合物与多面体分子化学键合以致提供大分子。

在又一方面，提供包括至少一种补强填料和上述大分子的组合物。

在再一方面，提供可用于制造橡胶物品的这种组合物的制造方法。该方法包括将至少一种补强填料与上述大分子混合。

在又一方面，提供抑制在包括由上述组合物形成橡胶制品的橡胶制品中疲劳诱导的龟裂生长的方法。

在另一方面，提供将胺官能度直接提供至聚合物的方法。该方法包括：提供反应介质，在该介质中，活性聚合物和多面体分子反应以致提供官能化活性聚合物；将该官能化活性聚合物急冷以致提供官能化聚合物；将包括胺官能度的分子引入反应介质中，其包括连接至官能度的氨基氮原子的活性氢原子；和使氨基化学键合至官能化聚合物的多面体残基(polyhedralradical)。

在又一方面，提供将官能度提供至聚合物的方法。该方法包括：提供反应介质，在该介质中，活性聚合物和多面体分子反应以致提供官能化活性聚合物；将包括至少一个杂原子且能够封端活性聚合物的分子引入反应介质；和使引入的分子化学键合至多面体改性的聚合物的多面体残基以提供官能化聚合物。

在再一方面，提供包括多个多面体改性的聚合物的大分子。每一聚合物包括化学键合至其末端的多面体残基，并且每一聚合物通过它们各自的多面体残基键合或缔合至少一个其它的聚合物。任选地，每一聚合物可以通过它们各自的多面体残基键合或缔合至少两个其它的聚合物。