[发明专利]一种星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，本发明提出一种星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶及其制备方法，主要是由烷基锂引发、在极性调剂作用下的含氮基团的1,1‑二苯基乙烯功能性单体与苯乙烯、丁二烯、异戊二烯的多臂星形偶联剂偶联四元无规共聚物。本发明采用三臂、四臂和六臂偶联的方式，高偶联效率可显著提升氮取代1,1‑二苯基乙烯在聚合物链中的相对含量。星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶比通用橡胶和线形结构的橡胶性能显著提升，不仅改善了集成橡胶的加工性能，同时提升了集成橡胶与炭黑的相容性，降低了橡胶的滚动阻力和能耗，是橡胶的高端产品。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶及其制备方法。

背景技术

橡胶是轮胎工业中的重要原料，开发高性能的橡胶是工业发展的必然趋势，汽车工业对轮胎提出了低滚动阻力、高抗湿滑性能、良好的耐磨性的要求，但是由于橡胶“魔三角”的存在，通用橡胶如丁苯橡胶SBR、聚丁二烯橡胶BR、天然橡胶NR为了得到预期性能的胎面胶往往只能采用不同胶种共混的方法，只能在宏观上达到均相，存在较为严重的微观相分离，严重限制了橡胶的综合性能。因此通过分子集成化的设计理念，将通用胶种的优势集成，设计高性能的集成橡胶SIBR，是解决这一问题的重要研究方向。

集成橡胶SIBR是以苯乙烯(S)、异戊二烯(I)、丁二烯(B)为单体共聚而成的共聚物，是一种理想的新型胎面胶，成为近年来橡胶届研究热点，通过化学合成的方法原位将不同种类的橡胶引入同一条高分子链上，取得正协同效应，实现几种橡胶优异性能的集成。集成橡胶将聚丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、聚异戊二烯橡胶(SIR)、丁戊橡胶(IBR)四种橡胶的特性集于一身，实现了链端级别的混合，不同结构单元可以满足胎面胶需要的多种不同性能，克服了通用橡胶难以实现滚动阻力、耐磨性与牵引性三大行驶性能间的矛盾。

专利CN 112142915 A公开了一种阴离子活性聚合制备填充液体胶型集成橡胶的方法。该方法通过活性聚合和结构调节剂的引入，实现了具有特定结构的低分子量液体集成橡胶和高分子量固体集成橡胶，通过液体集成橡胶来增塑固体集成橡胶。CN 103772609A公开了一种通过反应挤出的方法，合成集成橡胶SIBR的方法。目前对于集成橡胶SIBR的研究多局限在未官能化的线形SIBR的合成方法研究，CN使得SIBR产品牌号单一，应用范围较窄，同时线形SIBR存在门尼粘度高，加工较为困难的问题。

在橡胶的分子结构中，末端自由基团不能被硫化，在硫化橡胶中会形成可自由运动的侧基，为轮胎滚动阻力的来源之一，而现如今对于轮胎节能的要求，要求在保证抗湿滑性能的前提下，尽量减小轮胎的滚动阻力，通过减少分子链的自由末端，是降低滚动阻力和提高抗湿滑性能的有效方法。

合成星形结构的橡胶是减少分子链自由末端，减低轮胎滚动阻力，提高抗湿滑性能的主要方法，合成星形橡胶主要方法有两种，一种是采用多功能度引发剂引发聚合，直接得到星形结构的橡胶，另一种是在聚合结束之后，加入偶联剂进行偶联得到星形结构的橡胶。其中，多官能度引发剂方法合成星形结构的橡胶由于引发剂种类少，合成复杂且不易控制，不易于工业生产。而通过后续加入偶联剂的方法合成星形结构的橡胶虽然无法得到完全星形结构的橡胶，但是由于其操作简便，可实现性强，是一种有前景的星形橡胶的合成方式。专利CN 102120798A公开了一种通过偶联方法，合成星形溶聚丁苯橡胶的方法，所得的溶聚丁苯橡胶滚动阻力低、抗湿滑性能好。而目前，星形结构集成橡胶的合成方法尚未见报道，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶及其制备方法，通过偶联方法合成星形偶联结构的含氮功能化SIBR集成橡胶及其制备方法，提高了SIBR与炭黑的相容性，改善了SIBR的加工性能。

本发明的技术方案如下：