Procedimiento para la producción de polímero de dieno conjugado modificado, polímero de dieno conjugado modificado, composición de polímero de dieno conjugado modificado, composición de caucho y neumático.

Procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado que comprende

una etapa de polimerización de obtención de un polímero basado en dieno conjugado que tiene un extremo activo, mediante polimerización o copolimerización de un compuesto de dieno conjugado o un compuesto de dieno conjugado y un compuesto vinílico aromático utilizando un iniciador de polimerización que contiene un compuesto representado por las fórmulas químicas

(1) o (2) siguientes y que tiene, como mínimo, un átomo de nitrógeno en una molécula y un compuesto orgánico de litio; y

una etapa de modificación de reacción de un modificador representado por la fórmula química (6) siguiente con el extremo activo del polímero basado en dieno conjugado.

**Fórmula**

en la que R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, representan cada uno cualquier elemento seleccionado del grupo que comprende un grupo alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo que tiene de 3 a 14 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; y

R1 y R2 pueden unirse para formar una estructura cíclica junto con un átomo de nitrógeno adyacente; y en este caso R1 y R2 son grupos hidrocarbonados que tienen de 5 a 12 átomos de carbono en total y pueden tener un enlace insaturado y una estructura ramificada.

**Fórmula**

en la que R1 y R2 son tal como se han definido en la fórmula (1); R3 es bien un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono o bien un grupo representado por una cualquiera de las fórmulas (3) a (5); cuando R3 es un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, X representa uno cualquiera de Cl, Br y I; y cuando R3 es un grupo representado por cualquiera de las siguientes fórmulas (3) a (5), X es un átomo de hidrógeno.**Fórmula**

en las que R4 a R7 representan cada uno independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono; R8 representa un grupo alquileno que tiene de 3 a 10 átomos de carbono; R9 representa un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono; m es un número entero 1 ó 2; y n es un número entero 2 ó 3.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2012/071730.

Solicitante: ASAHI KASEI CHEMICALS CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1-105, KANDA JINBOCHO CHIYODA-KU TOKYO 101-8101 JAPON.

Inventor/es: YAMADA,CHIGUSA, YOSHIDA,JUNICHI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes inorgánicos > C08K3/36 (Sílice)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > RESORTES; AMORTIGUADORES; MEDIOS PARA AMORTIGUAR... > Resortes (que funcionan con un fluido F16F 5/00,... > F16F1/36 (de material plástico, p. ej. goma; de material de alta fricción)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > NEUMATICOS PARA VEHICULOS (fabricación, reparación... > B60C1/00 (Neumáticos caracterizados por la composición química, la disposición o mezcla física de la composición)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Catalizadores de polimerización > C08F4/48 (seleccionados de entre litio, rubidio, cesio o francio)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones... > C08L15/00 (Composiciones de derivados del caucho (C08L 11/00, C08L 13/00 tienen prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > TRATAMIENTO O MODIFICACION QUIMICA DE LOS CAUCHOS > Modificación química del caucho > C08C19/25 (Incorporación de átomos de silicio en la molécula)

PDF original: ES-2533045_T3.pdf

 

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Procedimiento para la producción de polímero de dieno conjugado modificado, polímero de dieno conjugado modificado, composición de polímero de dieno conjugado modificado, composición de caucho y neumático.
Procedimiento para la producción de polímero de dieno conjugado modificado, polímero de dieno conjugado modificado, composición de polímero de dieno conjugado modificado, composición de caucho y neumático.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de polímero de dieno conjugado modificado, polímero de dieno conjugado modificado, composición de polímero de dieno conjugado modificado, composición de caucho y neumático.

Sector técnico La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado, a un polímero basado en dieno conjugado modificado, a una composición de polímero basado en dieno conjugado modificado y a una composición y neumático de caucho.

Antecedentes de la técnica Recientemente, es una demanda de la sociedad la preocupación ambiental, tal como la reducción de las emisiones de dióxido de carbono. En particular se demanda cada vez más el desarrollo de automóviles con consumo eficiente de combustible. En estas circunstancias, se desea desarrollar un material que tenga una baja resistencia a la rodadura como material para neumáticos de automóviles, en particular, para la banda de rodadura del neumático, que es la que está en contacto con la superficie del suelo.

Por el contrario, desde el punto de vista de la seguridad, se demanda el desarrollo de un material que tenga una excelente resistencia al deslizamiento en mojado, y suficiente resistencia a la abrasión y a la rotura en la práctica.

De forma convencional, se han utilizado, por ejemplo, negro de carbón y sílice como material de carga de refuerzo para la banda de rodadura del neumático. La utilización de la sílice es ventajosa puesto que se puede mejorar la propiedad de pérdida por histéresis baja y la resistencia al deslizamiento en mojado. Sin embargo, la superficie de la sílice es hidrófila aunque la superficie de negro de carbón es hidrófoba. Debido a esto, la sílice tiene las desventajas de la baja afinidad hacia un caucho de dieno conjugado y la baja dispersabilidad, en comparación con el negro de carbón. Para mejorar la dispersabilidad de la sílice y la unión a un caucho de dieno conjugado, es necesario añadir por separado, por ejemplo, un agente de acoplamiento de silano.

Además, recientemente, se ha realizado un intento para mejorar la dispersabilidad de la sílice en un polímero de tipo caucho mediante la introducción de un grupo funcional que tiene afinidad y reactividad frente a la sílice en un extremo activo del polímero de tipo caucho. Se ha realizado un intento para reducir la pérdida por histéresis, modificando un extremo de un polímero modificado mediante la unión de una partícula de sílice.

Por ejemplo, la literatura de patente 1 propone un caucho de dieno modificado obtenido mediante reacción de un modificador que tiene un grupo glicidilamino con un extremo activo de un polímero.

La literatura de patentes 2 a 4 propone un caucho de dieno modificado obtenido mediante reacción de un alcoxisilano que contiene un grupo amino con un extremo activo de un polímero, y una composición que contiene el caucho de dieno modificado y sílice.

La literatura de patente 5 propone un caucho de dieno funcionalizado modificado mediante la reacción de un compuesto de azasilano cíclico con un extremo activo de un polímero.

La literatura de patente 6 propone un caucho de dieno modificado obtenido por acoplamiento de un extremo activo de un polímero con un compuesto de silano multifuncional.

Mientras tanto, se sabe que la pérdida por histéresis se puede reducir mediante la introducción de un grupo amino que tiene afinidad por el negro de carbón en un extremo de iniciación de polimerización de un polímero de tipo caucho, para atrapar al extremo de iniciación de polimerización, que es móvil, sobre el negro de carbón.

Además, la literatura de patente 7 informa de la combinación de estas técnicas convencionales, más específicamente, describe de una técnica para reducir adicionalmente la pérdida por histéresis de una composición de polímero de tipo caucho modificado obtenida a partir de un polímero de tipo caucho modificado, mediante la introducción de un grupo amino que tiene afinidad por el negro de carbón en el extremo de iniciación de polimerización de un polímero de tipo caucho y la introducción de un alcoxisilano que tiene un grupo amino en el extremo de terminación de polimerización, para atrapar a los dos extremos terminales con sílice y negro de carbón, respectivamente.

Lista de citas Literatura de patentes Literatura de Patente 1: Publicación internacional WO 01/23467 Literatura de Patente 2: Patente japonesa abierta a inspección pública No. 2005-290355

Literatura de Patente 3: Patente japonesa abierta a inspección pública No. H11-189616 Literatura de Patente 4: Patente japonesa abierta a inspección pública No. 2003-171418 Literatura de Patente 5: Publicación nacional de la solicitud de patente internacional No. 2008-527150 Literatura de Patente 6: Publicación internacional WO 07/114203

Literatura de Patente 7: Patente japonesa abierta a inspección pública No. 2001-131230

Características de la invención Problema técnico Los cauchos de dieno modificado descritos en la literatura de patentes 1 a 6 ejercen un efecto de reducción de pérdida por histéresis cuando se mezclan con sílice para preparar una composición; sin embargo, estos cauchos tienen todavía margen de mejora y se desea mejorarlas aún más.

El caucho de dieno modificado descrito en la literatura de patente 7 ejerce un efecto de reducción adicional de la pérdida por histéresis mediante la introducción de grupos funcionales en los dos extremos; sin embargo, las reacciones entre los grupos de modificación en los extremos de las cadenas moleculares del caucho de dieno modificado y las cargas inorgánicas, tales como sílice, tienen lugar durante el amasado, provocando un aumento de la viscosidad. Como resultado, se hace difícil amasar una composición. Además, cuando la composición se procesa en una lámina después del amasado, la superficie de la lámina tiende a ser áspera y se produce fácilmente la rotura de la lámina. Asimismo, existe el problema de que la capacidad de procesamiento tiende a deteriorarse.

Solución al Problema La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta las circunstancias de la técnica anterior. Un objetivo de la presente invención es dar a conocer un polímero basado en dieno conjugado modificado, que proporciona un vulcanizado que tiene un excelente equilibrio entre la propiedad de pérdida por histéresis baja y resistencia al deslizamiento en húmedo, resistencia a la abrasión y resistencia a la rotura suficientes en la práctica, y excelente capacidad de procesamiento, y dar a conocer un procedimiento de producción del mismo y de una composición de polímero basado en dieno conjugado modificado.

Más específicamente, la presente invención es tal como se describe a continuación.

Los presentes inventores han realizado estudios intensivos con el fin de resolver los problemas anteriores de la técnica anterior. Como resultado, han descubierto que un polímero basado en dieno conjugado modificado y una composición del mismo, que pueden resolver los problemas mencionados anteriormente de la técnica anterior, se pueden obtener mediante un procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado, que tiene una etapa de polimerización de obtención de un polímero basado en dieno conjugado que tiene un extremo activo, mediante polimerización o copolimerización de un compuesto de dieno conjugado o un compuesto de dieno conjugado y un compuesto vinílico aromático, utilizando un iniciador de polimerización que contiene un compuesto que tiene una estructura específica y, como mínimo, un átomo de nitrógeno en una molécula, y un compuesto orgánico de litio; y una etapa de modificación de reacción de un compuesto que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado que comprende una etapa de polimerización de obtención de un polímero basado en dieno conjugado que tiene un extremo activo, mediante polimerización o copolimerización de un compuesto de dieno conjugado o un compuesto de dieno conjugado y un compuesto vinílico aromático utilizando un iniciador de polimerización que contiene un compuesto representado por las fórmulas químicas (1) o (2) siguientes y que tiene, como mínimo, un átomo de nitrógeno en una molécula y un compuesto orgánico de litio; y

una etapa de modificación de reacción de un modificador representado por la fórmula química (6) siguiente con el extremo activo del polímero basado en dieno conjugado.

[Fórmula 1] 15

en la que R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, representan cada uno cualquier elemento seleccionado del grupo que comprende un grupo alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo que tiene de 3

a 14 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; y R1 y R2 pueden unirse para formar una estructura cíclica junto con un átomo de nitrógeno adyacente; y en este caso R1 y R2 son grupos hidrocarbonados que tienen de 5 a 12 átomos de carbono en total y pueden tener un enlace insaturado y una estructura ramificada.

[Fórmula 2]

en la que R1 y R2 son tal como se han definido en la fórmula (1) ; R3 es bien un grupo alquileno que tiene de 1 a 20

átomos de carbono o bien un grupo representado por una cualquiera de las fórmulas (3) a (5) ; cuando R3 es un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, X representa uno cualquiera de Cl, Br y I; y cuando R3 es un grupo representado por cualquiera de las siguientes fórmulas (3) a (5) , X es un átomo de hidrógeno.

[Fórmula 3] 35

[Fórmula 4]

[Fórmula 5]

[Fórmula 6]

en las que R4 a R7 representan cada uno independientemente un grupo alquilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono o un grupo arilo que tiene 6 a 20 átomos de carbono; R8 representa un grupo alquileno que tiene de 3 a 10 átomos de carbono; R9 representa un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono; m es un número entero 1 ó 2; y n es un número entero 2 ó 3.

2. Procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado, según la reivindicación 1, en el que el iniciador de polimerización que se va utilizar en la etapa de polimerización contiene un compuesto de litio orgánico representado por las fórmulas químicas (7) o (8) siguientes y que tiene, en una molécula, como mínimo, un átomo de nitrógeno, que se obtiene haciendo reaccionar el compuesto que tiene, como mínimo, un átomo de nitrógeno en una molécula con el compuesto orgánico de litio.

[Fórmula 7]

en la que R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, representan cada uno cualquier elemento seleccionado del grupo que comprende un grupo alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo que tiene de 3 a 14 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; y R1 y R2 pueden unirse para formar una estructura cíclica junto con un átomo de nitrógeno adyacente; y en este caso R1 y R2 son grupos hidrocarbonados que tienen de 5 a 12 átomos de carbono en total y pueden tener un enlace insaturado y una estructura ramificada.

[Fórmula 8]

en la que R1 y R2 son tal como se han definido en la fórmula (7) ; R3 es un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono o representado por cualquiera de las siguientes fórmulas (3) a (5) .

[Fórmula 9]

[Fórmula 10]

[Fórmula 11]

3. Procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado, según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la etapa de polimerización comprende una etapa de obtener un polímero basado en dieno conjugado que tiene un extremo activo mediante la adición simultánea de el compuesto representado por las siguientes fórmulas químicas (1) o (2) y que tiene, como mínimo, un átomo de nitrógeno en una molécula, el compuesto orgánico de litio, y el compuesto de dieno conjugado o el compuesto de dieno conjugado y un compuesto vinílico aromático, y la realización de la polimerización o copolimerización.

[Fórmula 12]

en la que R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, representan cada uno cualquier elemento seleccionado del grupo que comprende un grupo alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo que tiene de 3 a 14 átomos de carbono y un grupo aralquilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono. R1 y R2 pueden unirse para formar una estructura cíclica junto con un átomo de nitrógeno adyacente; y en este caso R1 y R2 son grupos hidrocarbonados que tienen de 5 a 12 átomos de carbono en total y pueden tener un enlace insaturado y una estructura ramificada.

[Fórmula 13]

en la que R1 y R2 son como se han definido en la fórmula (1) ; R3 es bien un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono o bien un grupo representado por una cualquiera de las fórmulas (3) a (5) ; cuando R3 es un grupo alquileno que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, X representa uno cualquiera de Cl, Br y I; y cuando R3 es un grupo representado por cualquiera de las siguientes fórmulas (3) a (5) , X es un átomo de hidrógeno.

[Fórmula 14]

[Fórmula 15]

[Fórmula 16]

4. Procedimiento para producir un polímero basado en dieno conjugado modificado, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en la fórmula (6) , m es 2 y n es 3.

5. Polímero basado en dieno conjugado modificado obtenido por el procedimiento para producir el polímero basado en dieno conjugado modificado, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4. 10

6. Composición de polímero basado en dieno conjugado modificado que contiene 100 partes en masa de un componente de caucho que contiene 20 partes en masa o más del polímero basado en dieno conjugado modificado, según la reivindicación 5; y

de 0, 5 a 300 partes en masa de una carga inorgánica de sílice.

7. Composición de caucho obtenida por reticulación de la composición de polímero basado en dieno conjugado modificado, según la reivindicación 6.

8. Neumático que comprende la composición de caucho, según la reivindicación 7.