专利名称：官能化弹性体、橡胶组合物和充气轮胎的制作方法
官能化弹性体、橡胶组合物和充气轮胎
背景技术：
对于用于轮胎、软管、电力传输带和其它工业产品的橡胶聚合物，重要的是与填料(例如炭黑和二氧化硅)具有良好的相容性。为了实现与填料的改进的相互作用，这些橡胶聚合物可被各种化合物(例如胺)官能化。美国专利号4，935，471公开了一种用于制备对炭黑具有高亲和力水平的聚二烯的方法，所述方法包括使金属封端的聚二烯与选自(a)卤化亚硝酸盐、(b)杂环芳族含氮化合物和(C)烷基苯甲酸酯的封端剂反应。美国专利号4，935，471公开的封端剂与金属封端的聚二烯反应，并用末端氰化物基团、杂环芳族含氮基团或衍生自烷基苯甲酸酯的末端基团替换金属。例如，如果金属封端的聚二烯被腈封端，则导致聚二烯链被氰化物基团封端。使用杂环芳族含氮化合物作为封端剂可导致聚二烯链被吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、喷嗪基、异吲哚基、3-H-吲哚基、肉啉基、蝶啶基、^ -咔啉基、Pd啶基、菲咯啉基等封端。发明概述
本发明涉及一种官能化弹性体，所述弹性体包含:衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体。本发明还涉及一种橡胶组合物，所述组合物包含:官能化弹性体，所述弹性体包含衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体；和金属离子。本发明还涉及一种橡胶组合物，所述组合物包含:官能化弹性体，所述弹性体包含衍生自单体 的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体；和包封的金属盐。本发明还涉及一种包含所述橡胶组合物的充气轮胎。附图简述
图1显示在金属离子和官能化弹性体之间的配位络合物的示意性表示。图2显示在表面上布置的金属离子和官能化弹性体之间的配位络合物的示意性表不。图3显示漏气行驶轮胎(runflat tire)的片段横截面图，该图显示其胎面和胎体，作为本发明的一个实施方案，在轮胎的侧壁区域中具有一个层和该层轴向向内的一个插入物。图4显示图2的圈内(in-circle)部分的放大图，以横截面显示根据本发明一个实施方案的包封的金属离子。图5显示苯乙烯-丁二烯弹性体的1H-NMR光谱。图6显示在与2-巯基萘反应前后苯乙烯-丁二烯弹性体的UV-vis光谱和纯硫醇的光谱。
图7显示在与2-巯基萘反应前后苯乙烯-丁二烯弹性体的UV-vis光谱和纯硫醇的光谱。图8显示在不同的引发剂存在下在与硫醇反应前后苯乙烯-丁二烯弹性体的1H-NMR 光谱。图9显示苯乙烯-丁二烯弹性体和在不同的引发剂存在下被硫醇官能化的弹性体的GPC-测量。图10显示与被三联吡啶配体官能化的弹性体相比，未官能化的苯乙烯-丁二烯弹性体的1H-NMIL图11显示与被三联吡啶配体官能化的弹性体相比，未官能化的苯乙烯-丁二烯弹性体的GPC图。图12显示与被三联吡啶配体官能化的弹性体相比，未官能化的苯乙烯-丁二烯弹性体的1H-NMIL图13为合成三联吡啶配体的合成流程图。图14显示与被三联吡啶配体官能化的苯乙烯-丁二烯弹性体相比，三联吡啶配体的 1H-NMRtj图15显示橡胶胶泥/铁盐混合物和橡胶胶泥的UV-vis光谱。图16显示橡胶胶泥/钌盐混合物和橡胶胶泥的UV-vis光谱。发明详述公开了一种官能化弹性体，所述弹性体包含:衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体。还公开了一种橡胶组合物，所述组合物包含:官能化弹性体，所述弹性体包含衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体；和金属离子。还公开了一种橡胶组合物，所述组合物包含:官能化弹性体，所述弹性体包含衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体；和包封的金属盐。还公开了一种包含所述橡胶组合物的充气轮胎。在一个实施方案中，官能化弹性体具有结构I
权利要求
1.一种官能化弹性体，其特征在于:衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体。
2.一种官能化基于二烯的弹性体，其特征在于式I
3.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于Z包含选自以下的配体:取代的联吡啶基、未取代的联吡啶基、取代的三联吡啶基、未取代的三联吡啶基、取代的菲咯啉基、未取代的菲咯啉基、取代的吡嗪基和未取代的吡嗪基。
4.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于Z包含式I1、III或IV的配体
5.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于Y为二价硫。
6.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于+Y-Zj基团选自6_ (2，2’ ； 6’，2’ ’ - 二联卩比卩定_4’ -基硫烧基)己基-1-硫烧基、2，2’ ； 6’，2’ ’ - 二联批啶_4’ -基硫烷基和4-(2，2’ ；6’，2’ ’ -三联吡啶-4’ -基)苯基甲基硫烷基。
7.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于X选自苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和聚异戊二烯橡胶。
8.权利要求2的官能化的基于二烯的弹性体，其特征在于n在2-30范围。
9.一种橡胶组合物，其特征在于前述权利要求中任一项的官能化弹性体和金属离子。
10.权利要求9的橡胶组合物，其特征在于所述金属离子包含金属盐。
11.权利要求9或10的橡胶组合物，其特征在于所述金属离子选自Cu2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+ 和 Ru2+。
12.权利要求9-11中任一项的橡胶组合物，其特征在于所述金属离子包含选自以下的金属盐=FeSO4 7H20、FeCl2, NiCl2, RuCl3、硬脂酸钴和硬脂酸锌。
13.权利要求9-12中任一项的橡胶组合物，其特征在于所述金属离子为包封的金属离子。
14.权利要求9-12的橡胶组合物，其特征在于所述金属离子包含至少一种选自以下的成员:金属化的炭黑、金属化的二氧化硅、在钢丝帘线的表面上布置的铜、金属化的短纤维和金属纳米颗粒。
15.一种充气轮胎，其特征在于权利要求9-14中任一项的橡胶组合物。
全文摘要
本发明涉及一种官能化弹性体，所述弹性体包含衍生自单体的聚合的主链，所述单体包含至少一种共轭二烯单体和任选至少一种乙烯基芳族单体；和与所述主链键合的官能团，所述官能团包含能与金属离子络合的多齿配体。本发明还涉及一种包含所述官能化弹性体和金属离子的橡胶组合物。本发明还涉及一种包含所述橡胶组合物的充气轮胎。
文档编号C08K3/16GK103172916SQ20121056147
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者R.穆鲁克, F.施米茨, R.F.罗斯坎普, A.赫曼恩, R.W.曾特, C.J-M.凯斯 申请人:固特异轮胎和橡胶公司