[发明专利]一种含硅氧烷基链端官能化聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含硅氧烷基链端官能化聚合物及其制备方法与应用，属于端基官能化聚合物制备领域。该方法在烃类溶剂中，极性有机化合物作调节剂、有机锂作引发剂，引发单乙烯基芳烃和/或共轭二烯烃单体进行负离子聚合反应生成活性聚合物，活性聚合物先与环氧类盖帽剂反应，钝化链端活性，然后与含硅氧烷基的封端剂进行封端反应，制备硅烷氧端基的官能化聚合物。本发明采用环氧类化合物作为盖帽剂，具有价格低廉、反应活性高等特点，并且反应条件温和、操作容易、封端效率高。制备的硅氧烷端基官能化橡胶及其复合材料具有与碳黑/白碳黑良好相互作用、低滚动阻力和高抗湿滑等性能，可以应用在轮胎行业。

技术领域

本发明属于端基官能化聚合物制备领域。具体涉及一种采用负离子技术制备的端基官能化聚合物及其制备方法与应用，由上述方法制备的端基官能化丁苯橡胶以及采用所述的端基官能化丁苯橡胶制备具有与碳黑/白碳黑良好相互作用、低滚动阻力和高抗湿滑性能的轮胎用橡胶复合材料。

背景技术

由于活性负离子聚合物链末端的独特结构，可与官能化亲电试剂(又称封端剂)反应，直接制备ω－端基官能化聚合物，这已成为制备端基官能化聚合物简便而有效的方法。通过该方法可以将众多的极性官能团引入到聚合物链末端，如胺基、羟基、羧基、环氧基、硅氧烷基等等。制备的端基官能化聚合物具有极性，可明显增强与各种无机填料，如炭黑、白炭黑、蒙脱土、碳酸钙、陶土、云母等之间的相互作用力。其中制备的硅氧烷端基官能化橡胶引起重视和关注，这主要是由于当前在绿色节能轮胎中大量使用白炭黑作为补强剂，而橡胶大分子与白炭黑之间相容性很差，导致橡胶加工、硫化和力学等性能的降低，而硅氧烷类官能团具有与白炭黑相似的化学性质，引入到橡胶分子链末端，既可明显降低橡胶大分子链端运动滞后，又可增加与炭黑/白炭黑之间的相容性，从而降低能量损失。

目前，采用负离子聚合法制备端基官能化聚合物存在的主要问题是，容易产生副反应，生成二聚体和多聚体等副产物，降低了端基官能化封端效率，影响了聚合物的改性效果，为了消除这些副反应，文献中报道了下列方法:(1)在超低温(-78℃)下反应。(2)保护端基法。(3)采用大体积盖帽剂盖帽法，如盖帽剂二苯基乙烯(DPE)。这些方法仍然存在一些不足，超低温(-78℃)下反应条件苛刻；保护端基法制备工艺复杂；采用的大体积盖帽剂价格昂贵，反应活性低，因此，研制开发高效简便的端基官能化聚合物制备技术仍然是重要的研究课题。

发明内容

本发明提供了一种采用价格低廉、反应活性高的环氧类化合物作为盖帽剂，通过盖帽剂先对负离子活性链端进行盖帽以钝化链端活性，然后再与封端剂反应制备端基官能化聚合物，既可以消除副反应，又具有反应条件温和、操作容易和价格低廉等特点。制备的硅氧烷端基官能化聚合物可以在低滚动阻力轮胎、减震、降噪等领域获得应用。

本发明的目的是提供一种以硅氧烷作为封端剂，采用负离子技术制备端基官能化聚合物的方法，由上述方法制备的硅氧烷端基官能化丁苯橡胶以及采用所述的硅氧烷端基官能化丁苯橡胶制备具有与碳黑/白碳黑良好相互作用、低滚动阻力和高抗湿滑等性能的轮胎用橡胶复合材料。

本发明提供了一种以硅氧烷作为封端剂制备端基官能化聚合物的方法。首先，该方法在烃类溶剂中，极性有机化合物作结构调节剂、有机锂作引发剂，引发单乙烯基芳烃和/或共轭二烯烃进行负离子聚合反应生成活性聚合物，先加入盖帽剂钝化链端活性，然后加入封端剂反应制备端基官能化聚合物。利用所制备的端基官能化丁苯橡胶，与增强剂、硫化剂、促进剂等配合剂混合制备丁苯橡胶混炼胶，并经硫化得到具有良好力学性能、低滚动阻力和高抗湿滑的橡胶复合材料。本发明方法通过以下技术方案实现：

一种负离子技术制备硅氧烷端基官能化聚合物的方法，该方法步骤包括：

(1)将烃类溶剂、单乙烯基芳烃和/或共轭二烯烃单体、极性有机化合物结构调节剂分别加入到反应器中，搅拌均匀，加入有机锂引发剂，进行聚合反应；

(2)当聚合反应结束后，加入盖帽剂进行盖帽反应；

(3)当盖帽反应结束后，加入封端剂进行封端反应；