[发明专利]一种改性二烯烃聚合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性二烯烃聚合物、改性二烯烃聚合物的制备方法、由上述方法制备得到的改性二烯烃聚合物、以及上述改性二烯烃聚合物作为橡胶基胶的应用。

背景技术

近年来，随着汽车工业的发展以及石油价格的节节攀升，人们对汽车的安全性和节能性愈加关注，这就要求轮胎在具有较高抗湿滑性能的同时，还具有较低的滚动阻力。但是，提高抗湿滑性能与降低滚动阻力往往很难同时兼顾。因此，根据不同的使用要求，需要在高的抗湿滑性能与低的滚动阻力之间寻求最佳的平衡。

对于生产低滚动阻力轮胎而言，由于阴离子溶液聚合可以有效地调节侧链含有双键的共轭二烯烃结构单元的含量和玻璃化转变温度，阴离子聚合的溶聚丁苯具有比乳聚丁苯更显著的优势。该优势对于平衡轮胎的抗湿滑性能和滚动阻力之间的关系是有利的。此外，研究表明，在橡胶组合物的混炼过程中加入硅烷偶联剂，能够在一定程度上促进填料在生胶中的分散并在一定程度上改善橡胶的抗湿滑性能和滚动阻力之间的关系，但是在橡胶组合物混炼过程中，受其他添加剂的影响，硅烷偶联剂与生胶和炭黑的反应活性会降低。并且，在橡胶组合物混炼过程中加入硅烷偶联剂还会产生难闻的臭味。EP447066中公开了可以使用具有式（1）所示结构的硅烷作为改性剂以改善丁苯橡胶的抗湿滑性能并降低滚动阻力：

USi(OR')_jR''_4-i-j式（1），

其中，U为卤素，R＇和R＇＇为C₁-C₂₀的烷基、芳基、乙烯基或卤代烷基，j为1-4的整数，i为0-2的整数，i与j的和为2-4。具有式（1）所示结构的硅烷可以通过卤素与聚合物分子链末端的催化剂残基反应而键连到聚合物分子链上，然而，通常一条聚合物分子链只能键连上一个硅烷分子，对聚合物分子链之间的相互作用仅能产生很小的影响，不能有效提高橡胶的抗湿滑性并降低滚动阻力。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法不能有效改善橡胶的抗湿滑性能和滚动阻力之间的关系的缺陷，而提供一种能够兼具高抗湿滑性和低滚动阻力的改性二烯烃聚合物、改性二烯烃聚合物的制备方法和由上述方法制备得到的改性二烯烃聚合物、以及上述改性二烯烃聚合物的应用。

本发明提供了一种改性二烯烃聚合物，所述改性二烯烃聚合物的分子链中含有单乙烯基芳烃结构单元和共轭二烯烃结构单元，其中，所述改性二烯烃聚合物的分子链中还含有式（Ⅰ）所示的硅烷偶联剂结构单元，所述改性二烯烃聚合物的数均分子量为5万-100万；

其中，R₁-R₄为C₁-C₂₀的直链或支链烃基或含有杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链烃基，所述杂原子选自卤素、氧、硫、硅和磷中的一种或多种。

本发明还提供了一种改性二烯烃聚合物的制备方法，其中，该方法包括在惰性气氛中和在引发剂的存在下，将含有单乙烯基芳烃结构单元和共轭二烯烃结构单元的二烯烃聚合物与硅烷偶联剂接触，所述接触的条件使得所述硅烷偶联剂化学键连到所述二烯烃聚合物上；所述二烯烃聚合物的数均分子量为5万-100万，且以所述二烯烃聚合物中共轭二烯烃结构单元的重量为基准，所述二烯烃聚合物中侧链含有双键的共轭二烯烃结构单元的含量为15-85重量%、优选为30-60重量%，所述硅烷偶联剂具有式（Ⅱ）所示的结构：

其中，R₁-R₄为C₁-C₂₀的直链或支链烃基或含有杂原子的C₁-C₂₀的直链或支链烃基，所述杂原子选自卤素、氧、硫、硅和磷中的一种或多种。

本发明还提供了另一种改性二烯烃聚合物的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

（1）在惰性气氛中和在引发剂的存在下，将单乙烯基芳烃和共轭二烯烃在溶剂中进行聚合反应，得到含有二烯烃聚合物的反应产物，所述聚合反应的条件使得到的二烯烃聚合物的数均分子量为5万-100万，且以所述二烯烃聚合物中共轭二烯烃结构单元的重量为基准，所述二烯烃聚合物中侧链含有双键的共轭二烯烃结构单元的含量为15-85重量%、优选为30-60重量%；

（2）在惰性气氛中和在引发剂的存在下，将步骤（1）得到的含有二烯烃聚合物的反应产物与硅烷偶联剂接触，所述接触的条件使得所述硅烷偶联剂化学键连到所述二烯烃聚合物上，所述硅烷偶联剂具有式（Ⅱ）所示的结构：