[发明专利]具有良好加工行为的冷流降低的聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及具有良好的加工特征的冷流降低的、端基官能化的聚合物，并且涉及其制备和用途。

背景技术

轮胎胎面中令人希望的重要特性包括在干和湿表面上良好的附着性、低滚动阻力以及高耐磨性。改进轮胎的滑动阻力而不同时恶化滚动阻力以及耐磨性是非常难的。低滚动阻力对于低燃料消耗是重要的，并且高耐磨性对于轮胎的长使用寿命是至关重要的因素。

轮胎台面的湿滑动阻力以及滚动阻力很大程度上依赖于用于共混生产中的橡胶的动态/机械特性。为了降低滚动阻力，使用在较高温度(60℃至100℃)下具有高回弹性的橡胶用于轮胎胎面。另一方面，为了改进湿滑动阻力，在低温(0℃至23℃)下具有高阻尼因子或在0℃至23℃的范围内具有低回弹性的橡胶是有利的。为了满足所需求这种复合的型材，在胎面中使用不同橡胶的混合物。通常，使用一种或多种具有相对高的玻璃化转变温度的橡胶(如苯乙烯-丁二烯橡胶)以及一种或多种具有相对低的玻璃化转变温度的橡胶(如具有高的1,4-顺式含量的聚丁二烯或具有低的苯乙烯以及低的乙烯基含量的苯乙烯-丁二烯橡胶或在溶液中制备的并且具有中等的1,4-顺式以及低乙烯基含量的聚丁二烯)的混合物。

含有双键的阴离子聚合的溶液橡胶(如溶液聚丁二烯和溶液苯乙烯-丁二烯橡胶)就生产具有低滚动阻力的轮胎胎面而言具有超越相应的乳液橡胶的优点。除其他之外，这些优点在于乙烯基含量以及相关联的玻璃化转变温度和分子支化的可控制性。在实际用途中，这些引起在轮胎的湿滑动阻力以及滚动阻力之间的关系上的具体优点。对轮胎胎面中的能量耗散并且因此对滚动阻力的重要贡献产生自聚合物链的自由末端并且产生自在轮胎胎面混合物中使用的填充剂(通常是二氧化硅和/或炭黑)形成的填充剂网络的可逆的积聚和降解。

在聚合物链的末端和/或聚合物链的起点引入官能团使这些链的末端和/或起点与填充剂表面的物理或化学附接称成为可能。这限制了其移动并由此减少了在轮胎胎面上的动态应力下的能量耗散。同时，这些官能团可以改进填充剂在轮胎胎面中的分散，这可以导致填充剂网络的弱化并且因此导致滚动阻力的进一步降低。

为了这个目的，已经开发了多种用于端基改性的方法。例如，EP 0180141 A1描述了使用4,4’-双(二甲氨基)苯甲酮或N-甲基己内酰胺作为官能化试剂。环氧乙烷和N-乙烯基吡咯烷酮的使用同样是从EP 0864606 A1中已知的。在US 4417029中详述了多种另外可能的官能化试剂。借助于官能的阴离子聚合引发剂在聚合物链的起点引入官能团的方法描述于，例如，EP 0513217 A1和EP 0675140 A1(具有受保护的羟基的引发剂)、US 20080308204 A1(含硫醚的引发剂)以及US 5792820、EP 0590490 A1和EP 0594107 A1(仲胺的碱金属酰胺作为聚合引发剂)中。

羧基作为强极性二齿配位体可以与在橡胶混合物中的二氧化硅填充剂的表面特别好地相互作用。用于沿着溶液中制备的二烯橡胶的聚合物链引入羧基的方法是已知的并且描述于，例如，DE 2653144 A1、EP 1000971 A1、EP 1050545 A1、WO 2009034001 A1中。这些方法具有若干缺点，例如，要求长的反应时间、官能化试剂仅仅不完全转化、以及由于副反应发生聚合物链的改变(如分支)。此外，这些方法不能够特别有效地官能化聚合物链的末端。

通过聚合物链的阴离子末端与CO₂的反应在二烯橡胶的链末端处引入羧基同样已经描述于例如US 3242129中。这种方法具有以下缺点，聚合物溶液必须与气态CO₂接触，由于高粘度以及所产生的差的混合发现这是困难的。此外，由于在CO₂的碳原子处多于一个聚合物链的末端的反应的结果，发生难以控制的偶联反应。可以通过首先将聚合物链的负碳离子末端与环氧乙烷或环氧丙烷连续反应，接着是将现在是烷氧化的(alkoxidic)聚合物链的末端与环酐反应进行避免这种偶联(US 4465809)。然而，在此同样地存在以下缺点，气态且附加地非常有毒的环氧乙烷或环氧丙烷必须引入至高粘度橡胶溶液中。此外，烷氧化的链末端与环酐的反应形成了易于水解的酯键，这些酯键在加工处理的过程中以及在后来的使用的过程中可以断裂。