[發明專利]一種提高橡膠抗撕裂性能的樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201310683818.3
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103665331A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張潔;張成;姚居峰;王文芳;董棟
• 申請（專利權）人: 北京彤程創展科技有限公司
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;C08L7/00;C08L9/06;C08L9/00;C08L65/00
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技術領域

本發明涉及橡膠工業，特別涉及一種用于提高橡膠抗撕裂性能的樹脂，更特別的涉及一種不飽和的烯烴化合物改性的苯酚-雙環戊二烯(DCPD)樹脂及其制備方法。

背景技術

礦用汽車、載重貨車，運載量大，并且需要在較惡劣的泥土、砂石、尖銳礦石等路面條件下行駛，同時由于車輛行駛速度較快、輪胎受到的沖擊力較大、礦石切割刺破、路面的較強磨損等破壞作用，因此要求輪胎具有較好的抗沖擊性、拉伸強度、耐磨等性能。

提高膠料的抗撕裂性能是關系到輪胎耐久性的一個重要因素，膠料抗撕裂性能的提高將有助于改善輪胎特別是工程輪胎的耐切割和抗崩花掉塊能力，從而有效提高輪胎的使用壽命及安全性能。

目前，已有一些關于提高輪胎抗撕裂性能胎面膠配方的專利。如中國申請號201110201496.5和申請號200810073637.8的胎面膠配方專利添加抗裂口樹脂改善了輪胎的抗撕裂性能，但是兩篇專利的橡膠組合物中除了抗裂口樹脂外還添加其它抗撕裂性能原料，這兩種物質單獨加入到橡膠組合物中對于生產而言較為復雜，性能方面也需要配合才能實現。對于提高橡膠的抗撕裂性能，往往需要強度很高的樹脂，同時需要樹脂與橡膠有良好的相容性。為了提高樹脂的剛性和樹脂與橡膠的相容性，需要樹脂具有不同的官能團。為此，我們在大量實驗的基礎上研究發現在樹脂的主鏈上提供高度剛性的結構，同時在側鏈提供與橡膠具有良好相容性的取代基可以獲得提高橡膠抗撕裂性能的樹脂。據此，我們設計了具有高度剛性的DCPD和苯酚為主鏈的樹脂并使用不同的側鏈連接，從而獲得了具有良好抗撕裂性能的樹脂。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種改性的苯酚-DCPD樹脂，所述改性的苯酚-DCPD樹脂具有式(I)所示的結構：

式(I)中：R各自獨立的選自碳原子數8～30的芳香烴基、碳原子數2～30的飽和或不飽和鏈烴基、碳原子數3～30的飽和或不飽和脂環烴基、和／或環原子數5～30且碳原子數2以上的雜環基的一種或多種；m代表取代基R的個數，為1或2；n為0～100的整數，優選為2-80的整數。苯酚-雙環戊二烯(DCPD)樹脂其分子結構含有酚羥基、苯環、五元環和六元環等多個功能基團，具有良好的電絕緣性能、耐熱性能和化學反應性能，同時由于這種環狀結構和苯酚的芳環使得樹脂具有非常好的剛性，能夠提供足夠的強度。對苯酚-DCPD樹脂進行改性，可以賦予這類樹脂與橡膠的相容性，從而將樹脂的高強度與橡膠結合，提高橡膠抗撕裂的性能。

本發明的另一個目的在于提供一種所述的改性的苯酚-DCPD樹脂在橡膠組合物方面的應用，尤其是在輪胎中的應用，使用該樹脂的橡膠組合物(如輪胎等)有抗撕裂性能好、磨耗低等特點，可在較惡劣的泥土、砂石、尖銳礦石等路面條件和較大載重量較高速度條件下使用。

本發明的再一目的在于提供一種改性的苯酚-DCPD樹脂的制備方法，其特征在于：由苯酚-DCPD樹脂與不飽和的烯烴化合物在酸催化劑存在條件下反應得到所述改性的苯酚-DCPD樹脂。優選的，合成反應如式(II)第二步反應所示。

所屬苯酚-DCPD樹脂可使用成品樹脂(如商售樹脂)，也可按現有技術中已有的方法合成，優選使用苯酚與DCPD通過三氟化硼-乙醚(BF₃·Et₂O)作為催化劑進行Friedel-Crafts烷基化反應合成。優選的，合成反應如式(II)第一步反應所示。

優選的，通過一鍋法制備所述改性的苯酚-DCPD樹脂，即首先用苯酚與DCPD通過三氟化硼-乙醚作為催化劑進行Friedel-Crafts烷基化反應合成苯酚-DCPD樹脂，然后與不飽和的烯烴化合物在酸催化劑存在條件下反應得到所述改性的苯酚-DCPD樹脂。

優選的，一鍋法制備改性的苯酚-DCPD樹脂的反應如式(II)所示：

其中，R、m、n的定義如式(I)所述。R′選自碳原子數8～30的芳族烯烴、碳原子數2～30的飽和或不飽和鏈烯烴、碳原子數3～30的飽和或不飽和脂環烯烴、和／或環原子數5～30且碳原子數2以上的雜環烯烴的一種或多種。R為R′與苯酚-DCPD樹脂加成后得到的基團。優選的，所述改性的苯酚-DCPD樹脂的制備方法，其具體操作步驟如下：