交联橡胶、轮胎用部件、防振用部件、带用部件和橡胶组合物的制作方法_2

文档序号:9924879阅读:来源:国知局
°C,特别优选为20~100°C。此外,聚合反应优选在能将单体保持在 实质上为液相所充分的压力下进行。运种压力可W通过利用对聚合反应非活性的气体对反 应器内进行加压等方法而得到。
[0031] 如此,可W得到具有活性末端的共辆二締系聚合物。该共辆二締系聚合物的重均 分子量(Mw)优选为1.0X IO5~2.OX 106。若Mw小于1.0Xio5,贝略在所得的交联橡胶的耐摩 性和将该交联橡胶应用于轮胎时的低燃料消耗性能容易下降的趋势,若大于2.OX 106,则 存在加工性容易下降的趋势。更优选为1.5 X IO5~1.5 X 106,进一步优选为1.7 X IO5~1.0 Xl〇6。
[0032] 此外,来自下二締的结构单元中的1,2-乙締基含量优选为5~70质量%,更优选为 10~60质量%,进一步优选为25~50质量%。若1,2-乙締基含量小于5质量%,则存在抓地 特性变得过低的趋势,若大于70质量%,则存在耐摩性容易变差的趋势。应予说明,乙締基 含量是通过Ih-NMR测定的值。
[0033] 通过本聚合工序得到的共辆二締系聚合物也可W具有聚异戊二締嵌段。通过具有 聚异戊二締嵌段,能够高效率地硫化高氨化率的聚合物。共辆二締系聚合物中的聚异戊二 締嵌段的位置没有特别限定,优选在该聚合物的一末端或两末端具有聚异戊二締嵌段。聚 异戊二締嵌段中的1,4-键/3,4-键的比率优选为60/40~98/2的范围。通过1,4-键/3,4-键 的比率为上述范围,能够兼具交联橡胶的柔软性和交联效率。
[0034] 本发明所设及的氨化共辆二締系聚合物的制造中使用的氨化前的共辆二締系聚 合物优选具有来自下二締的结构单元和来自芳香族乙締基化合物的结构单元的无规共聚 部分。通过具有运样的特定的无规共聚部分,能够使得填料的分散性良好。具体而言,从很 好地得到填料的分散性的改善效果的观点出发,在氨化前和氨化后的共辆二締系聚合物 中,连接8个W上的来自芳香族乙締基化合物的结构单元而成的链相对于该共辆二締系聚 合物所具有的来自芳香族乙締基化合物的结构单元的全体优选为10质量%^下。更优选为 8质量% ^下,进一步优选为5质量% W下。
[0035] 另外,在共辆二締系聚合物中,连接8个W上的来自芳香族乙締基化合物的结构单 元而成的链的含量可W通过将氨化前或经氨化的共辆二締系聚合物利用W重氯仿为溶剂 而测定的Ih-NMR光谱W(a)的范围的积分值相对于W下的(a)~(C)的各化学位移范围的积 分值的合计的比例进行计算。例如,芳香族乙締基化合物为苯乙締时,可W求出(a)的范围 的积分值相对于(a)~(C)的各范围的积分值的合计的比例,将其值乘W2.5倍,从而计算苯 乙締的比例。由此,可W把握来自芳香族乙締基化合物的结构单元的链的状态。
[0036] (a)芳香族乙締基化合物的链8个W上:6.00含S<6.68
[0037] (b)芳香族乙締基化合物的链2~7个:6.68含S<6.89 [003引(C)芳香族乙締基化合物的短链:6.89含S含8.00
[0039] <改性工序>
[0040] 改性工序是使通过上述聚合工序得到的共辆二締系聚合物的活性末端与具有与 二氧化娃相互作用的官能团的化合物(B2)反应的工序。通过相同的工序,可W在共辆二締 系聚合物的聚合结束末端导入与二氧化娃相互作用的官能团。应予说明,本发明中活性末 端是指存在于分子链的端的除来自具有碳-碳双键的单体的结构W外的部分。
[0041 ]改性工序中的改性反应(W下也称为末端改性反应。)中使用的共辆二締系聚合物 只要具有活性末端则可W是聚合引发末端未改性的聚合物,也可W是经改性的聚合物。此 夕h化合物(B2)只要是可W在聚合结束末端导入氨基和控氧基甲娃烷基中的至少一者且能 够与聚合活性末端反应的化合物则没有特别限定。作为化合物(B2)的优选具体例,例如,可 举出由下沐式(1)亲示的化合物(R2-1)等。
[0042]
[0043] (式(1)中,Al是具有氮原子、不具有活性氨、且对R5W氮原子结合的1价的官能团。 R哺R4为控基,R5为亚控基,n为0~2的整数。其中,存在多个R哺R4时,多个R哺R 4可各自相 同或不同。)
[0044] 上述式(1)中,作为R3和R4的控基,优选为碳原子数1~20的直链状或支链状的烧 基、碳原子数3~20的环烷基或碳原子数6~20的芳基。
[0045] R5优选为碳原子数1~20的直链状或支链状的亚烷基、碳原子数3~20的亚环烷基 或碳原子数6~20的亚芳基。
[0046] 从提高与共辆二締系聚合物的反应性的观点出发,n优选为0或1。
[0047] Al具有选自氮原子、憐原子和硫原子中的至少一种的原子(W下也称为特定原 子),介由运些特定原子与R5结合。此外,特定原子优选不具有活性氨而例如W3取代控基甲 娃烷基等保护基保护。应予说明,运里所说的"活性氨"是指与除碳原子W外的原子结合的 氨原子,优选的是键能比聚亚甲基的碳-氨键低的氨原子。"保护基"是指将Al变换成相对于 聚合活性末端为非活性的官能团的官能团。
[004引作为Al,可W是利用铃主盐生成剂能够成为鑽离子的基团。化合物(B2)通过具有运 种基团(Al),可W对改性共辆二締系聚合物赋予优异的形状保持性。
[0049] 作为Al的具体例,例如可举出伯氨基的2个氨原子被2个保护基取代而成的含氮基 团、仲氨基的1个氨原子被1个保护基取代而成的含氮基团、叔氨基、亚氨基、化晚基、伯麟基 的2个氨原子被2个保护基取代而成的含憐基团、仲麟基的1个氨原子被1个保护基取代而成 的含憐基团、叔麟基W及硫醇基的1个氨原子被1个保护基取代而成的含硫基团等。运些之 中,从与二氧化娃的亲和性良好的观点出发,优选为具有氮原子的基团,更优选为伯氨基的 2个氨原子被2个保护基取代而成的含氮基团。
[0050] 作为化合物(B2)的优选具体例,例如,可举出N,N-双(S甲基甲娃烷基)氨基丙基 硅烷、N,N-双(=甲基甲娃烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N',N'-=( =甲基甲硅烷 基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基S乙氧基硅烷、3-(4-S甲基甲娃烷基-1-赃嗦基)丙基甲 基^甲氧基硅烷等。
[0051] 上述末端改性反应可W例如W溶液反应的方式进行。该溶液反应可W使用含有上 述聚合工序中的聚合反应的结束后的未反应单体的溶液进行,也可W将该溶液中含有的共 辆二締系聚合物离析,溶解于环己烧等适当的溶剂后进行。此外,末端改性反应可W使用分 批式和连续式中的任一者。此时,化合物(B2)的添加方法没有特别限制,可举出一次全部添 加的方法、分开添加的方法、连续添加的方法等。
[0052] 末端改性反应中使用的化合物(B2)的量只要根据反应中使用的化合物的种类而 适当设定即可,相对于聚合引发剂具有的参与聚合反应的金属原子,优选为0.1摩尔当量W 上,更优选为0.3摩尔当量W上。通过设为0.1摩尔当量W上,可W充分进行改性反应,可W 很好地改良二氧化娃的分散性。
[0053]末端改性反应的溫度通常与上述聚合反应的溫度相同,优选为-20~150°C,更优 选为0~120°C,特别优选为20~100°C。若改性反应的溫度低,贝略在改性共辆二締系聚合 物的粘度上升的趋势。另一方面,若改性反应的溫度高,则聚合活性末端容易失活。改性反 应的反应时间优选为1分钟~5小时,更优选为2分钟~1小时。
[0054] <氨化反应>
[0055] 本发明所设及的氨化共辆二締系聚合物可将上述得到的改性共辆二締系聚合物 进行氨化而得到。作为氨化反应的方法和条件只要能得到所需的氨化率的共辆二締系聚合 物,则也可W使用任何的方法和条件。作为运些氨化方法的例子,有使用W铁的有机金属化 合物为主成分的催化剂作为氨化催化剂的方法;使用由铁、儀、钻的有机化合物和烷基侣等 有机金属化合物构成的催化剂的方法;使用钉、锭等的有机金属化合物的有机络合物的方 法;使用将钮、销、钉、钻、儀等金属载持于碳、二氧化娃、氧化侣等载体而成的催化剂的方法 等。在各种方法中,单独使用铁的有机金属化合物或使用由其与裡、儀、侣的有机金属化合 物构成的均匀催化剂(日本特公昭63-4841号公报、日本特公平1-37970号公报),在低压、低 溫的稳定条件下进行氨化的方法在工业上为优选,此外,对下二締的双键的氨化选择性也 高,适于本发明的目的。
[0056] 改性共辆二締系聚合物的氨化是在对催化剂非活性且可溶解共辆二締系聚合物 的溶剂中实施。作为优选溶剂,为如正戊烧、正己烧、正辛烧的脂肪族控、如环己烧、环庚烧 的脂环族控、如苯、甲苯的芳香族控、如二乙基酸、四氨巧喃的酸类的单独或W它们为主成 分的混合物。
[0057] -般而言,氨化反应是通过将共辆二締系聚合物在氨或非活性环境下保持为规定 的溫度,在揽拌下或不揽拌下添加氨化催化剂,接着导入氨气而加压成规定压而实施。非活 性环境是指不与氨化反应的参与体反应的环境,例如可举出氮、氛、氣等。空气或氧会氧化 催化剂或使催化剂的失活,因此不优选。此外,氮在氨化反应时会W催化剂中毒的方式起作 用,使氨化活性下降,因此不优选。尤其是氨化反应器内最优选为氨气单独的环境。
[005引得到氨化共辆二締系聚合物的氨化反应工艺可W使用分批工艺、连续工艺、它们 的组合中的任一者。此外,使用茂铁二芳基系化合物作为氨化催化剂时,可W单独直接加入 至反应溶液,也可W制成非活性有机溶剂的溶液而加入。使用催化剂作为溶液时使用的非 活性有机溶剂可W使用不与氨化反应的参与体反应的各种溶剂。优选为与氨化反应中使用 的溶剂相同的溶剂。此外,催化剂的添加量相对于氨化前共辆二締系聚合物100g为0.02~ 20毫摩尔。
[0059] 得到本发明所设及的氨化共辆二締系聚合物的最优选方法是使用有机裡催化剂 将氨化前共辆二締系聚合物进行溶液聚合,将所得的聚合物溶液直接用于接下来的氨化反 应,在工业上极其有用。本发明所设及的
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