[发明专利]改质的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物、其制造方法及轮胎

说明书

技术领域

本发明是有关于一种共聚物及其制造方法及应用，且特别是有关于一种改质的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物及其制造方法及应用。

背景技术

共轭二烯聚合物被广泛用于树脂改质用，各种工业用品者，其中一种用途系用来制造轮胎。随着近年来对环境问题的意识高涨，对轮胎的低燃料消耗量、损耗率的需求变高，为符合此需求趋势，共轭二烯聚合物其滚动阻力、耐湿滑性、抗拉强度等机械性质非常重要。

顺式-1,4构造含有率高的共轭二烯聚合物其机械性质佳。目前已知许多种制造顺式-1,4构造含有率高的共轭二烯聚合物的方法，特别常用的触媒如镍(Ni)系、钛(Ti)系、钴(Co)系、镧(La)系等金属化合物与有机铝化合物的组合。

现有轮胎通常是于共轭二烯聚合物中加入碳黑，以增加轮胎的强度，但近年来由于石油能源逐渐枯竭及全球暖化等问题，目前已提出许多使用白烟(silica)作为补强剂的方法。但由于白烟相对于碳黑较不容易均匀分散于共轭二烯聚合物中，因此必须设法提高白烟与共轭二烯聚合物的兼容性。一种改善的方法是在共轭二烯聚合物中加入白烟以准备制造轮胎时，使用改质剂进行混练。但此种方法中，由于混练均匀性影响产品物性甚剧，常会有批次之间物性差异大，质量再现性不佳的问题。甚至无法确保改质剂否已与共轭二烯聚合物完成改质、或是改质剂仅与白烟反应结合。因此研发出白烟分散性质良好的共轭二烯聚合物的制备方法，实为业界一致努力的目标。

发明内容

本发明有关于一种改质的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物的制造方法。实施例的改质的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物具有优异的机械性质，可应用在轮胎制造，符合市场能源方面的需求。

根据本发明的一实施例，提出一种改质的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物的制造方法。制造方法包括：进行一聚合步骤以形成一具有有机金属型活性部位的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物，该有机金属型活性部位由有机金属触媒系统所构成，该有机金属触媒系统包括：稀土金属有机羧酸盐、有机铝化合物，其是由分子式为AlR₃或HAlR₂的烷基铝组成，R为C₁～C₈的烷基；以及卤素给体，包括卤化烷基铝；以及使该具有有机金属型活性部位的高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物通过所述活性部位与一改质剂混合物反应以形成一改质的高顺式丁二烯-异戊二烯共聚物。其中，改质剂混合物包括一第一改质剂以及一第二改质剂。第一改质剂具有化学式：X-R1-Si(R2)₃，其中X为环氧丙氧基、异氰酸酯或2-(3,4-环氧环己基)其中之一，R1为具有2至3个碳原子的伸烷基，R2为具有2至3个碳原子的烷基或具有1至3个碳原子的烷氧基。第二改质剂具有化学式：R3-Si(R4)₃，其中，R3具有1至12个碳原子的烷氧基或芳氧基(aroxyl)其中之一，R4系具有1至12个碳原子的烷基、烷氧基、芳氧基或环烷基其中之一。

其中，该高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物的丁二烯结构单元含量为60～95％，该第一改质剂与该第二改质剂用量的摩尔比为0.1:1～10:1。

其中，该第一改质剂与该第二改质剂用量的摩尔比为1:1～5:1。

其中，该高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物的丁二烯结构单元含量为30～60％，该第一改质剂与该第二改质剂用量的摩尔比例为1:1～5:1。

其中，该高顺式丁二烯-异戊二烯系共聚物的丁二烯结构单元含量为5～30％，该第一改质剂与该第二改质剂用量的摩尔比例为0.1:1～1:1。

其中，该聚合步骤是在该有机金属触媒系统之下进行。其中，该第一改质剂包括2-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、2-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、(2-环氧丙氧基乙基)甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基(3-环氧丙氧基丙基)二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基(甲基)二甲氧烷基硅烷、3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-异氰酸基丙基三异丙氧基硅烷或上述的组合。

其中，该第二改质剂包括四乙氧基硅烷、乙基(三甲氧基)硅烷、苯基(三正丁氧基)硅烷、二环己基(二苯氧基)硅烷、二癸基(二癸氧基)硅烷、四-十二烷氧基硅烷、四苯氧基硅烷或上述的组合。