[发明专利]结合新型苯乙烯的丁苯橡胶

说明书

发明领域

本发明涉及改进的包含高苯乙烯部分和低苯乙烯部分的丁苯橡胶。

发明背景和发明概述

包含溶液丁苯橡胶(SSBR)的组合物通常与第二橡胶如顺式丁二烯橡胶(BR)或天然橡胶(NR)组合用于如轮胎胎面的这类产品。组合物的特性如生热性(HBU)，滚动阻力，抓地力和/或撕裂被认为受到SSBR的组分例如结合丁二烯的苯乙烯和乙烯基含量的重大影响。典型地，增加苯乙烯含量、乙烯基含量或两者可改善如抓地力、撕裂和/或制动性能的性质，但使如HBU、滚动阻力和/或耐磨性的性质便变差。

已尝试不同的方法与组合物以试图改变所形成的聚合物并改善如湿抓地力和磨损均衡的性质。如EP 1637353所述，可使用充油型高苯乙烯，低乙烯基SSBR与顺式聚丁二烯，二氧化硅，加工油和有机硅化合物的混合物，以试图平衡这些性质。然而，仍需要当与天然橡胶和/或炭黑作填料结合时具有改善的抓地力和滚动阻力性质的另外的化合物。

DE3108583提出以将具有比目标聚合物的最终比率更高苯乙烯比率的部分单体投入包含溶剂的反应区方式来聚合苯乙烯和丁二烯。同时，将与目标聚合物相比包含相同或较低的苯乙烯重量比的苯乙烯/丁二烯混合物加料至反应区。所形成的聚合物与双官能偶联剂交联。交联率约为50％。令人遗憾地，所形成的聚合物具有在链端的较高的苯乙烯含量和在聚合物链中间的较低的苯乙烯含量。这种苯乙烯嵌段通常导致有缺陷的HBU和滚动阻力性质。

DE2247470提出使用二锂基引发剂和以更高或等于聚合生长速率的速率将单体混合物加料至反应区。令人遗憾地，该二锂基引发剂不具成本效益并且所形成的聚合物通常在聚合物链的末端具有小苯乙烯嵌段。这种嵌段可导致不足的滚动阻力和/或HBU。

在DE 1300239中，在包含引发剂，溶剂和在聚合期间保持由特定比率的两种单体组成的单体混合物的反应区中，添加较快的反应单体。令人遗憾地，所形成的聚合物具有在长聚合时间内仅略微增加的苯乙烯含量。

因此，需要SSBR组合物的改进组合物。若这种改进的组合物在如滚动阻力，HBU，磨损，抓地力和/或撕裂的特性方面展现充分或改进的均衡，则其是优选的。若这种组合物能以有效的、具成本效益的方式制成，则其更优选。

有利地，已发现符合前述的多项需求以及具有其它想要的特性的SSBR的改进组合物和其制造方法。

在一个实施方案中，本发明的组合物包括丁苯橡胶。该丁苯橡胶的特征在任何硫化之前在于下列一项或多项：(a)在一个聚合物链中的彼此不相容的两个或更多个部分；或(b)至少相差约6℃的两个或更多个玻璃化转变温度；或(c)至少相差大于约0.65(J/cm³)^0.5的两个或更多个δ(SBR)值；或(d)基于各部分总重的苯乙烯含量至少相差约20wt％的两个或更多个部分。该丁苯橡胶至少包含与第二橡胶(如用于轮胎胎面组合物的橡胶)相容的部分和与所述的该第二橡胶不相容的部分。

在另一个实施方案中，本发明涉及制造丁苯橡胶的方法。该方法包括：足以在一个实施方案中以高于约80％、在另一个实施方案中以高于约88％和在另一个实施方案中以高于约99％的单体转化率获得丁苯橡胶第一部分的聚合条件下，在单锂基引发剂、无规化剂及溶剂存在下，首先将苯乙烯和丁二烯以苯乙烯：丁二烯的第一摩尔比加料至反应器中。接着，以所添加的总单体为基准，在足以由聚合至高于约95％、在另一个实施方案中以高于约98％，和在另一个实施方案中以高于约99％的最终单体转化率获得丁苯橡胶的第二部分的聚合条件下，在丁苯橡胶的所述第一部分、无规化剂和溶剂存在下，在反应器中以第二摩尔比添加苯乙烯、丁二烯或其混合物。选择第一和第二摩尔比，以便制备特征在于以下一项或多项的丁苯橡胶：(a)在一个聚合物链中的彼此不相容的两个或更多个部分；或(b)至少相差约6℃的两个或更多个玻璃化转变温度；或(c)至少相差大于约0.65(J/cm³)^0.5的两个或更多个δ(SBR)值；或(d)基于各部分总重的苯乙烯含量至少相差约20wt％的两个或更多个部分。该丁苯橡胶至少包含与第二橡胶(如用于轮胎胎面组合物的橡胶)相容的部分和与所述的该第二橡胶不相容的部分。

附图简述

图1示出聚合物对比例1(C1)和聚合物实施例1-3(E1-E3)的丁苯橡胶的玻璃化转变行为。