Un polímero elastomérico que comprende unidades de repetición que se derivan de (1) al menos un monómero de diolefina conjugada,

y (2) al menos un monómero funcionalizado que tiene la fórmula estructural:

Elastómeros funcionalizados.

Antecedentes de la invención

Es importante para polímeros elastoméricos que se usan en neumáticos, tubos, correas de transmisión de potencia y otros productos industriales tener compatibilidad buena con productos de relleno, tales como negro de carbón y sílice. Para lograr interacción mejorada con productos de relleno dichos polímeros de caucho pueden ser funcionalizados con diferentes compuestos, tales como aminas. US-A 4,935,471 expone un proceso para preparar un polidieno con un nivel alto de afinidad con negro de carbón que comprende la reacción de un polidieno terminado por metal con un agente de recubrimiento seleccionado a partir del grupo que consiste en (a) nitrilos halogenados que tienen la fórmula estructural X-A-C=N, donde X representa un átomo de halógeno y donde A representa un grupo alquileno que contiene de 1 a 20 átomos de carbono, (b) compuestos que contienen nitrógeno heterocíclico aromático, y (c) benzoatos de alquilo. Los agentes del recubrimiento descritos por US-A 4,935,471 reaccionan con polidienos terminados por metal y reemplazan el metal con un grupo del cianuro terminal, un grupo que contiene nitrógeno heterocíclico aromático o un grupo terminal que se deriva de un benzoato de alquilo. Por ejemplo, si el polidieno terminado por metal es revestido de un nitrilo, supondrá en las cadenas del polidieno que sean terminadas con grupos de cianuro. El uso de compuestos que contienen nitrógeno aromático heterocíclico como agentes de recubrimiento puede resultar en que las cadenas de polidieno sean terminadas en un grupo pirrolilo, un grupo imidazolilo, un grupo pirazolilo, un grupo piridilo, un grupo pirazinilo, un grupo pirimidinilo, un grupo piridazinilo, un grupo indolizinilo, un grupo isoindolilo, un grupo 3-H-indolilo, un grupo cinolinilo, un grupo pteridinilo, un (grupo ß-carbolinilo, un grupo perimidinilo, un grupo fenantrolinil.

US-A 4,935,471 también expone que amidas de litio son iniciadores altamente preferidos porque pueden ser usadas para preparar polidienos que son terminados con grupos polares en ambos extremos de sus cadenas de polímero. La funcionalidad extra polar proporcionada por las amidas de litio resulta en interacción aumentada con negro de carbón dando como resultado mejor dispersión del negro de carbón del polímero. Las amidas de litio descritas por US-A 4,935,471 incluyen pirrolidida de litio. US-A-4,935,471 también indica que iniciadores preferidos incluyen compuestos de litio de amino alquilo de la fórmula estructural:

donde A representa un grupo alquileno que contiene de 1 a 20 átomos de carbono, y donde R₁ y R₂ pueden ser el mismo o diferentes y representan grupos alquilo que contienen de 1 a 20 átomos de carbono.

Es también deseable que los cauchos sintéticos muestren niveles bajos de histéresis. Esto es particularmente importante en el caso de cauchos que se usan en compuestos de banda de rodadura de neumáticos. Polímeros de este tipo son normalmente compuesto con azufre, negro de carbón, aceleradores, agentes conservadores y otros productos químicos del caucho deseados y son después posteriormente vulcanizados o polimerizados en la forma de un artículo útil. Ha sido establecido que las propiedades físicas de cauchos polimerizados de este tipo dependen del grado en que el negro de carbón sea dispersado homogéneamente en todas partes del caucho de polidieno. Esto a su vez está relacionado con el nivel de afinidad que el negro de carbón tiene con el caucho. Esto puede ser de importancia práctica en mejorar las características físicas de artículos de caucho que son hechos utilizando cauchos de polidieno. Por ejemplo, la resistencia al rodamiento y características de desgaste de la banda de rodadura de neumáticos pueden ser mejoradas mediante el aumento la afinidad de negro de carbón con los polímeros de caucho utilizados allí. En consecuencia, sería altamente deseable mejorar la afinidad de un caucho del polidieno dado con negro de carbón y/o sílice. Esto es debido a que una mejor dispersión de negro de carbón en todas las partes de los cauchos de polidieno que se utilizan en composiciones que componen la banda de rodadura resulta en un valor inferior de histéresis y consecuentemente los neumáticos hechos del mismo tienen inferior resistencia al rodamiento. Es también conocido que una fuente principal de histéresis se debe a los extremos de cadena de polímero que no son capaces de completa recuperación elástica. Por consiguiente, mejorar la afinidad de los extremos de la cadena del caucho con el relleno es extremadamente importante en la reducción de la histéresis.

US-A 6,080,835 describe un elastómero funcionalizado que comprende: un grupo funcional definido por la fórmula:

donde R₁ es uno seleccionado del grupo que consiste en un grupo alquileno bivalente, un grupo oxi-alquileno, un grupo amino alquileno, y un grupo alquileno sustituido, teniendo cada grupo de 6 a 20 átomos de carbono, R₂ está unido de manera covalente al elastómero y es seleccionado del grupo que consiste en un grupo lineal-alquileno, un grupo alquileno ramificado, y un grupo ciclo-alquileno, teniendo cada grupo desde 2 a 20 átomos de carbono.

US-A 5,932,662 describe un método de preparación de un polímero que comprende: preparando una solución de uno o más monómeros aniónicamente polimerizables en un solvente; y, polimerización bajo condiciones eficaces, teniendo dichos monómeros en presencia de un iniciador de polimerización la fórmula

donde R₁ es un alquileno bivalente, un oxi o amino-alquileno que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; y, R₂ es un alquileno lineal, alquileno ramificado, o ciclo-alquileno que tiene de 2 a 20 átomos de carbono, Li es un átomo de litio unido directamente a un átomo de carbono de R₂; y R₃ es un amino terciario, un alquilo que tiene de 1 a 12 átomos de carbono; un arilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; un alcarilo que tiene de 7 a 20 átomos de carbono; un alquenilo que tiene de 2 a 12 átomos de carbono; un cicloalquilo que tiene de 5 a 20 átomos de carbono; un cicloalquenilo que tiene de 5 a 20 átomos de carbono; un bicicloalquilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; y, un bicicloalquenilo que tiene de 6 a 20 átomos de carbono; donde n es un número entero de 0 a 10.

US-A 6,084,025 describe un polímero funcionalizado preparado por un proceso que incluye las etapas de: preparando una solución de un compuesto de una amina cíclica, un compuesto del organolitio, y de 3 a 300 equivalentes, basadas en un equivalente de litio, de un monómero seleccionado de monómeros de vinilo aromáticos, y sus mezclas derivadas, donde dicho compuesto de la amina cíclica se define por la fórmula

donde R₂ es seleccionado del grupo que consiste en un alquileno, alquileno sustituido, bicicloalcano, y grupo oxi- o N-alquilamino-alquileno que tiene de 3 a 16 grupos de metileno, N es un átomo de nitrógeno, y H es un átomo del hidrógeno, formando de ese modo un iniciador de polimerización que tiene la fórmula A(SOL)yLi, donde Li es un átomo de litio, SOL es un grupo de hidrocarburo bivalente que tiene de 3 a 300 unidades polimerizadas monoméricas, y es de 0,5 a 3, y A es un radical de la amina cíclica derivado de dicha amina cíclica; cargar la solución que contiene A(SOL)yLi con de 0,01 a 2 equivalentes por equivalente de litio de un reactivo quelante, y un compuesto del metal alcalino orgánico seleccionado de compuestos que tienen la fórmula R₄OM, R₅C(O)OM, R₆R₇NM, y R₈SO₃M, donde R₄, R₅, R₆, R₇, y R₈ son cada uno seleccionado de alquilos, cicloalquilos, alquenilos, arilos, o fenilos, que tienen de 1 a 12 átomos de carbono; y donde M es Na, K, Rb o Cs, y monómero suficiente para formar una estructura polimérica activa; y enfriamiento rápido de la estructura polimérica activa.

En los sistemas iniciadores de US-A 6,084,025 un reactivo quelante puede ser empleado para prevenir polimerización heterogénea. Los reactivos de los que se informa que son útiles incluyen (TMEDA) de tetrametiletilenodiamina, oxolanil cíclico acetálicos,...

1. Un polímero elastomérico que comprende unidades de repetición que se derivan de (1) al menos un monómero de diolefina conjugada, y (2) al menos un monómero funcionalizado que tiene la fórmula estructural:

donde R representa un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono o un átomo del hidrógeno, y donde R¹ y R² pueden ser el mismo o diferentes y representan átomos de hidrógeno o una fracción de la fórmula estructural:

donde los grupos R³ en unidades de repetición y en unidades de repetición diferentes pueden ser el mismo o diferente y representan átomos de hidrógeno o grupos alquilo que contienen de 1 a 4 átomos de carbono, donde n y x representa números enteros de 1 a 10, con la condición de que R¹ y R² no pueden ser ambos átomos de hidrógeno.

2. Un polímero elastomérico como especificado en reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que R¹ representa un átomo de hidrógeno y donde R² representa una fracción de la fórmula estructural:

donde x representa un número entero del 1 al 4.

3. Un polímero elastómerico como especificado en la reivindicación 1 o 2 caracterizado por el hecho de que n representa el número entero 4 o el número entero 6, y donde R representa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo.

4. Un polímero elastomérico como especificado en reivindicación 1, 2, o 3 caracterizado por el hecho de que R₃ representa átomos de hidrógeno o grupos de metilo, donde x representa el número entero 1 o el número entero 2.

5. Un polímero elastomérico como especificado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que 0,2 porcentaje en peso hasta 2 de porcentaje en peso de las unidades de repetición en el polímero elastomérico derivan del monómero funcionalizado.

6. Un polímero elastomérico como especificado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que el monómero de la diolefina conjugada es 1,3-butadieno, donde el monómero aromático de vinilo es estireno, donde el 1,3-butadíeno está incluido a un nivel que está en la gama de 58 de porcentaje en peso hasta 90 de porcentaje en peso, donde el estireno está incluido a un nivel que está en la gama de 8 de porcentaje en peso hasta 40 de porcentaje en peso, y donde el monómero funcionalizado es incluido a un nivel que está en la gama de 0,2 de porcentaje en peso hasta 2 de porcentaje en peso.

7. Un neumático que comprende una carcasa generalmente de forma toroidal con una talón externo circunferencial, dos talones distanciados, al menos una capa que se extiende de talón a talón y flancos que se extienden radialmente a partir de y conectando dicha superficie de rodamiento a dichos talones, donde dicha superficie de rodamiento se adapta para entrar en contacto con el suelo, y donde dicha superficie de rodamiento está compuesta de (I) un relleno, y (II) polímero elastomérico que está compuesta de unidades de repetición que se derivan de (1) al menos un monómero de diolefina conjugada, y (2) el polímero elastómerico especifico en cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

8. Un proceso para sintetización de un polímero elastomérico que comprende la copolimerización de al menos un monómero de diolefina conjugada y un monómero funcionalizado en un solvente orgánico a una temperatura que está en la gama de 20ºC a 100ºC, donde la polimerización se inicia con un iniciador aniónico, y donde el monómero funcionalizado es de la fórmula estructural:

donde R representa un grupo alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono o un átomo de hidrógeno, y donde R¹ y R² puede ser el mismo o diferente y representan átomos de hidrógeno o una fracción de la fórmula estructural:

donde los grupos R³ en unidades de repetición y en unidades de repetición diferentes pueden ser el mismo o diferentes y representan átomos de hidrógeno o grupos alquilo que contienen de 1 a 4 átomos de carbono, donde n y x representan números enteros de 1 a 10, con la condición de que R¹ y R² no pueden ser ambos átomos de hidrógeno.