[发明专利]官能化聚合物和由此改进的轮胎

说明书

本申请要求2005年8月22日提交的美国临时申请60/710,545和2005年12月20日提交的美国临时申请60/753,207的利益，其在此引入以作参考。

技术领域

一个或多个实施方案涉及官能化聚合物以及其在轮胎制造中的用途。

背景技术

在轮胎制造领域，理想的是采用证明降低的滞后性损失，即较少的对热的机械能损失的橡胶硫化橡胶。滞后性损失可归因于在交联橡胶网中的聚合物游离末端，以及填料附聚物的分离。填料在硫化橡胶中的分散度可能也是重要的，因为提高分散可提供较好的耐磨耗性。

已采用官能化聚合物以降低滞后性损失并增加结合橡胶。认为官能化聚合物的官能团通过与填料颗粒的相互作用而降低游离链末端的数量。此外，此相互作用可降低填料附聚，由此可降低填料附聚物分离(即Payne效应)带来的滞后性损失。

共轭二烯单体经常可通过使用烷基锂化合物作为引发剂进行阴离子聚合。选择特定烷基锂化合物可提供在聚合物链头端具有官能度的聚合物产物。官能团还可通过用官能化化合物封端活性聚合物而连接于阴离子聚合的聚合物尾端。

已采用例如氯化三烷基锡，如氯化三丁基锡，终止共轭二烯的聚合，以及共轭二烯和乙烯基芳香单体的共聚，以生产在聚合物尾端具有三烷基锡官能度的聚合物。已证实这些聚合物在技术上可用于制造其特征在于改进的抓地性、低滚动阻力和改进的磨损的轮胎胎面。

当无机填料，如二氧化硅作为填料用于轮胎胎面时，赋予改进的湿滑抓地性、滚动阻力、抗裂强度、雪地抓地性和其它性能参数。然而，因为二氧化硅颗粒强烈附聚，因此其不易分散，难以将二氧化硅混入轮胎胶料中。此外，与炭黑相比二氧化硅颗粒与橡胶分子较不相容。因此，在配混期间使用加工和分散助剂和偶联剂。

发明内容

本发明的一个实施方案提供由下式定义的官能化弹性体

其中π包括聚合物链，θ包括14族元素，R¹和R²各自独立地包括氢、一价有机基团、离去基团、加成基团或聚合物链，R³和R⁴各自独立地包括二价有机基团或共价键，R⁵、R⁶、R⁷、R⁸和R⁹各自独立地包括一价有机基团或氢原子。

本发明的一个或多个实施方案还提供官能化聚合物的制备方法，该方法包括提供活性聚合物，使该活性聚合物与由下式定义的官能化环氧化合物反应以形成包括环氧基团的前体

其中R¹和R²各自独立地为一价有机基团、离去基团或加成基团，R³为二价有机基团，R⁵、R⁶和R⁷各自独立地包括一价有机基团或氢原子，θ为14族元素，λ包括离去基团或加成基团，并使该前体与二元胺反应以形成包括伯胺基团的聚合物。

本发明的一个或多个实施方案进一步提供制造轮胎的方法，该方法包括如下步骤：使至少一种官能化弹性体、二氧化硅和含氮杂环，任选地与添加成分组合，以形成第一混合物，其中该官能化弹性体包括与二氧化硅相互作用的基团和降低炭黑配料中的滞后性的官能度；冷却该第一混合物；进一步使所述第一混合物，任选地与包括二氧化硅偶联剂和二氧化硅分散剂的添加成分混合，以形成中间混合物；在该中间混合物中添加包括硫化剂的成分以形成可硫化混合物；混炼该可硫化混合物，使可硫化混合物形成为轮胎部件；通过包括该轮胎部件构造轮胎；并硫化该轮胎。

本发明的一个或多个实施方案还提供通过包含下列步骤的方法制造的轮胎：使至少一种官能化弹性体、二氧化硅和含氮杂环，任选地与添加成分组合，以形成第一混合物，其中该官能化弹性体包括与二氧化硅相互作用的基团和降低炭黑配料中的滞后性的官能度；冷却该第一混合物；进一步使该第一混合物，任选地与包括二氧化硅偶联剂和二氧化硅分散剂的添加成分混合，以形成中间混合物；在该中间混合物中添加包括硫化剂的成分以形成可硫化混合物；混炼该可硫化混合物，使可硫化混合物形成为轮胎部件；通过包括该轮胎部件构造轮胎；并硫化该轮胎。