本發(fā)明涉及聚合物，具體涉及官能化彈性體及其制備方法，由該官能化彈性體形成的硫化橡膠，以及該官能化彈性體和硫化橡膠在輪胎中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、溶聚丁苯橡膠是一種比較理想的胎面膠材料，可以根據(jù)胎面膠的性能要求對單體的用量比例、大分子鏈的序列結(jié)構(gòu)、聚合物的分子量及分布等多方面進(jìn)行設(shè)計和調(diào)控。通過引入極性基團(tuán)，對溶聚丁苯橡膠進(jìn)行官能化改性，可以減少或限制分子鏈自由末端的運動，降低橡膠動態(tài)內(nèi)耗生熱，同時強化了橡膠與填料之間的親和力，增強了填料在橡膠基體中的分散性，降低填料自聚集的payne效應(yīng)。因此，開發(fā)能夠更有效地促進(jìn)白炭黑分散的官能化改性產(chǎn)品是溶聚丁苯橡膠未來的發(fā)展方向。

2、根據(jù)極性官能團(tuán)在聚合物大分子中的引入位置不同，將溶聚丁苯橡膠官能化策略分為鏈端官能化以及鏈中官能化。與鏈端官能化相比，鏈中官能化可以引入更多官能化基團(tuán)，但涉及具體問題更為復(fù)雜，主要有改性劑結(jié)構(gòu)、鍵入位置、鍵入量、改性方法、反應(yīng)效率以及對現(xiàn)有裝置的適應(yīng)性等。鏈端官能化又可分為官能化引發(fā)劑改性和官能化封端劑改性兩種方法，也可以將這兩種方法結(jié)合起來，得到雙端官能化改性的溶聚丁苯橡膠。官能化引發(fā)劑因制備、存儲、結(jié)構(gòu)設(shè)計性以及成本等因素限制，目前多停留在實驗室研究階段。

3、與以上方法相比，鏈末端官能化具有適應(yīng)性廣等優(yōu)點，具有更好的應(yīng)用前景，然而溶聚丁苯橡膠分子鏈末端官能化的效率通常不高，而且由于封端劑分子中攜帶的極性基團(tuán)較少，很難檢測出具體的含量，在應(yīng)用于高性能輪胎胎面膠時，降低輪胎生熱不明顯，payne效應(yīng)依然較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的的聚合物分子鏈末端官能化效率不高、大分子大鏈端運動滯后等的問題，提供官能化彈性體及其制備方法與應(yīng)用，該官能化彈性體采用帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物作為封端劑，所制備的官能化彈性體的末端帶有含多個氮、硅、氧的大分子基團(tuán)，可以與白炭黑表面的官能團(tuán)發(fā)生相互作用，促進(jìn)填料的分散，從而使制備得到的硫化橡膠滾動阻力降低，抗?jié)窕阅茉黾?，是一種性能優(yōu)越的胎面膠材料。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種官能化彈性體，所述官能化彈性體包括聚合物鏈段和封端基團(tuán)，所述聚合物鏈段為共軛二烯烴均聚鏈段或共軛二烯烴與單乙烯基芳烴形成的共聚鏈段；其中，所述封端基團(tuán)衍生自封端劑，所述封端劑為帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物。

3、本發(fā)明第二方面提供一種官能化彈性體的制備方法，所述制備方法包括：

4、(1)在非極性溶劑中，在結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑和有機鋰引發(fā)劑存在下，將共軛二烯烴進(jìn)行均聚，或?qū)⒐曹椂N與單乙烯基芳烴進(jìn)行共聚，得到中間體；

5、(2)采用帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物作為封端劑，對步驟(1)得到的中間體進(jìn)行封端反應(yīng)，得到官能化彈性體。

6、本發(fā)明第三方面提供一種硫化橡膠，所述硫化橡膠是將前述第一方面所述的官能化彈性體或第二方面的所述的制備方法制得的官能化彈性體進(jìn)行硫化而得到的。

7、本發(fā)明第四方面提供前述第一方面所述的官能化彈性體、前述第二方面的所述的制備方法制得的官能化彈性體或前述第三方面所述的硫化橡膠作為輪胎材料在輪胎中的應(yīng)用。

8、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益技術(shù)效果如下：

9、1)本發(fā)明提供的官能化彈性體的大分子鏈末端帶有含有多個硅、氮、氧雜原子基團(tuán)，可以與白炭黑表面的基團(tuán)發(fā)生相互作用，從而有效改善橡膠與白炭黑的親和性，促進(jìn)白炭黑分散。

10、2)本發(fā)明得到的官能化彈性體以及對該官能化彈性體進(jìn)行硫化所得到的硫化橡膠，具有較高的抗?jié)窕院洼^低的滾動阻力，是一種性能優(yōu)越的胎面膠材料，可用于制備輪胎。

技術(shù)特征：

1.一種官能化彈性體，其特征在于，所述官能化彈性體包括聚合物鏈段和封端基團(tuán)，所述聚合物鏈段為共軛二烯烴均聚鏈段或共軛二烯烴與單乙烯基芳烴形成的共聚鏈段；其中，所述封端基團(tuán)衍生自封端劑，所述封端劑為帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的官能化彈性體，其中，所述帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物具有式i所示的結(jié)構(gòu)：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的官能化彈性體，其中，r1選自亞甲基、亞乙基、亞丙基、亞丁基、1-甲基亞乙基、1-甲基亞丙基和1-甲基亞丁基中的一種或多種，優(yōu)選選自亞乙基和/或1-甲基亞乙基。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的官能化彈性體，其中，所述共軛二烯烴選自1,3-丁二烯、異戊二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-戊二烯、2-苯基-1,3-丁二烯和4,5-二乙基-1,3-辛二烯中的一種或多種；優(yōu)選為1,3-丁二烯；

5.一種官能化彈性體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物具有式i所示的結(jié)構(gòu)：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述共軛二烯烴選自1,3-丁二烯、異戊二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-戊二烯、2-苯基-1,3-丁二烯和4,5-二乙基-1,3-辛二烯中的一種或多種；優(yōu)選為1,3-丁二烯；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述封端劑與所述有機鋰引發(fā)劑的摩爾比為1-3:1；

9.一種硫化橡膠，其特征在于，所述硫化橡膠是將權(quán)利要求1-4中任意一項所述的官能化彈性體或權(quán)利要求5-8中任意一項所述的制備方法制得的官能化彈性體進(jìn)行硫化而得到的。

10.權(quán)利要求1-4中任意一項所述的官能化彈性體、權(quán)利要求5-8中任意一項所述的制備方法制得的官能化彈性體或權(quán)利要求9所述的硫化橡膠在輪胎中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了官能化彈性體及其制備方法，由該官能化彈性體形成的硫化橡膠，以及該官能化彈性體和硫化橡膠在輪胎中的應(yīng)用。該官能化彈性體包括聚合物鏈段和封端基團(tuán)，所述聚合物鏈段為共軛二烯烴均聚鏈段或共軛二烯烴與單乙烯基芳烴形成的共聚鏈段；其中，所述封端基團(tuán)衍生自封端劑，所述封端劑為帶有縮水甘油氧基的雜氮硅氧三環(huán)化合物。該官能化彈性體的大分子鏈末端帶有含有多個硅、氮、氧雜原子基團(tuán)，可以與白炭黑表面的基團(tuán)發(fā)生相互作用，從而有效改善橡膠與白炭黑的親和性，促進(jìn)白炭黑分散。該官能化彈性體及其由其制得的硫化橡膠具有較高的抗?jié)窕院洼^低的滾動阻力，是一種性能優(yōu)越的胎面膠材料。

技術(shù)研發(fā)人員：史曉琳,王雪,郝建國,孫文娟,蒙俊權(quán),徐林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8