[發(fā)明專利]一種含硅氧烷基鏈端官能化聚合物及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110875752.2
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN113493535B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖明義;王文恒;楊瀟寒;常云飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F136/06
• 分類號(hào): C08F136/06;C08F236/10;C08F8/42;C08F8/00;C08L15/00;B60C1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發(fā)明公開了一種含硅氧烷基鏈端官能化聚合物及其制備方法與應(yīng)用，屬于端基官能化聚合物制備領(lǐng)域。該方法在烴類溶劑中，極性有機(jī)化合物作調(diào)節(jié)劑、有機(jī)鋰作引發(fā)劑，引發(fā)單乙烯基芳烴和/或共軛二烯烴單體進(jìn)行負(fù)離子聚合反應(yīng)生成活性聚合物，活性聚合物先與環(huán)氧類蓋帽劑反應(yīng)，鈍化鏈端活性，然后與含硅氧烷基的封端劑進(jìn)行封端反應(yīng)，制備硅烷氧端基的官能化聚合物。本發(fā)明采用環(huán)氧類化合物作為蓋帽劑，具有價(jià)格低廉、反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，并且反應(yīng)條件溫和、操作容易、封端效率高。制備的硅氧烷端基官能化橡膠及其復(fù)合材料具有與碳黑/白碳黑良好相互作用、低滾動(dòng)阻力和高抗?jié)窕刃阅埽梢詰?yīng)用在輪胎行業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于端基官能化聚合物制備領(lǐng)域。具體涉及一種采用負(fù)離子技術(shù)制備的端基官能化聚合物及其制備方法與應(yīng)用，由上述方法制備的端基官能化丁苯橡膠以及采用所述的端基官能化丁苯橡膠制備具有與碳黑/白碳黑良好相互作用、低滾動(dòng)阻力和高抗?jié)窕阅艿妮喬ビ孟鹉z復(fù)合材料。

背景技術(shù)

由于活性負(fù)離子聚合物鏈末端的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，可與官能化親電試劑(又稱封端劑)反應(yīng)，直接制備ω－端基官能化聚合物，這已成為制備端基官能化聚合物簡(jiǎn)便而有效的方法。通過該方法可以將眾多的極性官能團(tuán)引入到聚合物鏈末端，如胺基、羥基、羧基、環(huán)氧基、硅氧烷基等等。制備的端基官能化聚合物具有極性，可明顯增強(qiáng)與各種無機(jī)填料，如炭黑、白炭黑、蒙脫土、碳酸鈣、陶土、云母等之間的相互作用力。其中制備的硅氧烷端基官能化橡膠引起重視和關(guān)注，這主要是由于當(dāng)前在綠色節(jié)能輪胎中大量使用白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑，而橡膠大分子與白炭黑之間相容性很差，導(dǎo)致橡膠加工、硫化和力學(xué)等性能的降低，而硅氧烷類官能團(tuán)具有與白炭黑相似的化學(xué)性質(zhì)，引入到橡膠分子鏈末端，既可明顯降低橡膠大分子鏈端運(yùn)動(dòng)滯后，又可增加與炭黑/白炭黑之間的相容性，從而降低能量損失。

目前，采用負(fù)離子聚合法制備端基官能化聚合物存在的主要問題是，容易產(chǎn)生副反應(yīng)，生成二聚體和多聚體等副產(chǎn)物，降低了端基官能化封端效率，影響了聚合物的改性效果，為了消除這些副反應(yīng)，文獻(xiàn)中報(bào)道了下列方法:(1)在超低溫(-78℃)下反應(yīng)。(2)保護(hù)端基法。(3)采用大體積蓋帽劑蓋帽法，如蓋帽劑二苯基乙烯(DPE)。這些方法仍然存在一些不足，超低溫(-78℃)下反應(yīng)條件苛刻；保護(hù)端基法制備工藝復(fù)雜；采用的大體積蓋帽劑價(jià)格昂貴，反應(yīng)活性低，因此，研制開發(fā)高效簡(jiǎn)便的端基官能化聚合物制備技術(shù)仍然是重要的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種采用價(jià)格低廉、反應(yīng)活性高的環(huán)氧類化合物作為蓋帽劑，通過蓋帽劑先對(duì)負(fù)離子活性鏈端進(jìn)行蓋帽以鈍化鏈端活性，然后再與封端劑反應(yīng)制備端基官能化聚合物，既可以消除副反應(yīng)，又具有反應(yīng)條件溫和、操作容易和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。制備的硅氧烷端基官能化聚合物可以在低滾動(dòng)阻力輪胎、減震、降噪等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是提供一種以硅氧烷作為封端劑，采用負(fù)離子技術(shù)制備端基官能化聚合物的方法，由上述方法制備的硅氧烷端基官能化丁苯橡膠以及采用所述的硅氧烷端基官能化丁苯橡膠制備具有與碳黑/白碳黑良好相互作用、低滾動(dòng)阻力和高抗?jié)窕刃阅艿妮喬ビ孟鹉z復(fù)合材料。

本發(fā)明提供了一種以硅氧烷作為封端劑制備端基官能化聚合物的方法。首先，該方法在烴類溶劑中，極性有機(jī)化合物作結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑、有機(jī)鋰作引發(fā)劑，引發(fā)單乙烯基芳烴和/或共軛二烯烴進(jìn)行負(fù)離子聚合反應(yīng)生成活性聚合物，先加入蓋帽劑鈍化鏈端活性，然后加入封端劑反應(yīng)制備端基官能化聚合物。利用所制備的端基官能化丁苯橡膠，與增強(qiáng)劑、硫化劑、促進(jìn)劑等配合劑混合制備丁苯橡膠混煉膠，并經(jīng)硫化得到具有良好力學(xué)性能、低滾動(dòng)阻力和高抗?jié)窕南鹉z復(fù)合材料。本發(fā)明方法通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種負(fù)離子技術(shù)制備硅氧烷端基官能化聚合物的方法，該方法步驟包括：

(1)將烴類溶劑、單乙烯基芳烴和/或共軛二烯烴單體、極性有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑分別加入到反應(yīng)器中，攪拌均勻，加入有機(jī)鋰引發(fā)劑，進(jìn)行聚合反應(yīng)；

(2)當(dāng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，加入蓋帽劑進(jìn)行蓋帽反應(yīng)；

(3)當(dāng)蓋帽反應(yīng)結(jié)束后，加入封端劑進(jìn)行封端反應(yīng)；