Macromolécula que comprende una cadena polimérica y, unido a ésta,

un grupo funcional que comprende funcionalidad imina definida por la fórmula general >C=N-(CH2)n-, en la que n es un número entero de 1 a 10 inclusive, siendo dicha cadena polimérica opcionalmente al menos una elastomérica y sustancialmente lineal

Polímero con funciones amina.

Información de los antecedentes

La invención se refiere a la fabricación y uso de polímeros funcionalizados que pueden interactuar con cargas, en particular negro de carbón y sílice.

Los artículos de caucho tales como bandas de rodadura para neumáticos se fabrican con frecuencia a partir de composiciones elastoméricas que contienen uno o más materiales de refuerzo tales como, por ejemplo, negro de carbón en forma de partículas y sílice, véase, por ej., The Vanderbilt Rubber Handbook, 13ª edición (1.990), págs. 603-04.

La buena tracción y resistencia a la abrasión son consideraciones primordiales para las bandas de rodadura para neumáticos; sin embargo, las preocupaciones por la eficacia del combustible en automóviles sostienen una minimización en la resistencia a la rodadura de los neumáticos, que se correlaciona con una reducción en la histéresis y la acumulación de calor durante el funcionamiento del neumático. Estas consideraciones, en gran medida, compiten y son un tanto contradictorias; las bandas de rodadura fabricadas a partir de composiciones diseñadas para proporcionar buena tracción en carretera presentan normalmente resistencia mejorada a la rodadura y viceversa.

Típicamente se eligen carga(s), polímero(s) y aditivos a fin de que se proporcione un compromiso o equilibrio aceptable de estas propiedades. Asegurar que la(s) carga(s) de refuerzo está(n) bien dispersada(s) por el (los) mate- rial(es) elastomérico(s) mejora la procesabilidad y actúa mejorando las propiedades físicas. La dispersión de las cargas se puede mejorar aumentando su interacción con el (los) elastómero(s). Los ejemplos de esfuerzos de este tipo incluyen mezclamiento a alta temperatura en presencia de promotores selectivamente reactivos, oxidación superficial de materiales de mezcla, injerto superficial y modificaciones químicas en los extremos terminales de los polímeros.

En el caso de que se prepare un elastómero por técnicas de polimerización aniónica, es difícil la unión de ciertos grupos funcionales. Los polímeros vivientes terminan en átomos de hidrógeno activos tal como están presentes por ej., en grupos amino primarios y secundarios. Sin embargo, los grupos funcionales amino pueden proporcionar una interacción deseable con cargas en forma de partículas, en particular negro de carbón. La patente de EE.UU. 531.079 describe la terminación de polímeros vivientes aniónicos por reacción con un nitrilo aromático, procedimientos comercialmente útiles para proporcionar polímeros vivientes continuando siendo deseable la funcionalidad amino terminal.

Adicionalmente, también siguen siendo deseables procedimientos de funcionalización que permitan o proporcionen flexibilidad con respecto al (a los) tipo(s) de grupos funcionales que pueden estar unidos. Los procedimientos deseables en particular son los que pueden proporcionar funcionalidad capaz de interactuar con cargas diversas tales como sílice y negro de carbón.

Compendio de la invención

En un aspecto se proporciona una macromolécula que incluye una cadena polimérica y, unido a la misma, un grupo funcional que incluye funcionalidad imina.

En otro aspecto se proporciona un polímero funcional que incluye el producto de reacción de un polímero que incluye funcionalidad carbonilo y un compuesto que incluye un grupo amino primario.

En cualquiera de los aspectos precedentes, el grupo funcional puede contener funcionalidad adicional, ejemplos de lo cual incluyen funcionalidad amina y/o silano. En el caso en que estén presentes los dos tipos de funcionalidad, se puede proporcionar interactividad con diversos materiales de carga tales como sílice y negro de carbón.

El grupo funcional incluido en la macromolécula mencionada y proporcionado en el polímero funcionalizado anterior puede interactuar con carga en forma de partículas tal como, por ej., negro de carbón y sílice. También se proporcionan composiciones que incluyen cargas en forma de partículas y la macromolécula o el polímero funcionalizado.

Otros aspectos de la presente invención serán evidentes a partir de la descripción que sigue. Para ayudar a entender la descripción, se proporcionan ciertas definiciones inmediatamente a continuación. Se desea que éstas se apliquen en todo a menos que el texto circundante indique explícitamente una intención contraria:

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La macromolécula incluye una cadena polimérica con al menos un grupo funcional unido a la misma y cuyo(s) grupo(s) puede(n) constituir el "al menos un grupo o sustituyente" en la definición anterior de macromolécula.

La cadena polimérica puede ser elastomérica y puede incluir unidades mer que incluyan insaturación tal como las procedentes de polienos, en particular dienos y trienos (por ej., mirceno). Polienos ilustrativos incluyen dienos C₄-C₁₂, en particular dienos conjugados tales como, pero no limitados a, 1,3-butadieno, isopreno, 1,3-pentadieno, 2,3-dimetil-1,3-butadieno y 1,3-hexadieno. Los homo- e interpolimeros que incluyen unidades mer procedentes de polieno constituyen un tipo ilustrativo de elastómero.

La cadena polimérica también puede incluir grupos aromáticos colgantes tal como se pueden proporcionar por incorporación de unidades mer procedentes de compuestos vinilaromáticos, en particular los compuestos vinilaromáticos C₈-C₂₀ tales como, por ej., estireno, a-metilestireno, p-metilestireno, los viniltoluenos y los vinilnaftalenos. Cuando se usan junto con uno o más polienos, las unidades mer con aromaticidad colgante pueden constituir desde aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en peso, de aproximadamente 10 a aproximadamente 45% en peso o de aproximadamente 20 a aproximadamente 35% en peso de la cadena polimérica; tales interpolímeros constituyen una clase ejemplar de polímeros. La microestructura de tales interpolímeros puede ser aleatoria, es decir, las unidades mer procedentes de cada tipo de monómero constituyente no forman de preferencia bloques y, en su lugar, se incorporan de una manera esencialmente simultánea, no repetitiva. La microestructura aleatoria puede proporcionar beneficio particular en ciertas aplicaciones de uso final tales como, por ej., composiciones de caucho usadas en la fabricación de bandas de rodadura para neumáticos.

Elastómeros ejemplares incluyen poli(butadieno), (poli)isopreno (o natural o sintetizado) e interpolímeros de butadieno y estireno tales como, por ej., copoli(estireno/butadieno) también conocidos como SBR.

Los polienos pueden incorporarse en cadenas poliméricas en más de una manera. Especialmente para aplicaciones de bandas de rodadura para neumáticos, puede ser deseable...

1. Macromolécula que comprende una cadena polimérica y, unido a ésta, un grupo funcional que comprende funcionalidad imina definida por la fórmula general >C=N-(CH₂)_n-, en la que n es un número entero de 1 a 10 inclusive, siendo dicha cadena polimérica opcionalmente al menos una elastomérica y sustancialmente lineal.

2. Macromolécula según la reivindicación 1, en la que dicho grupo funcional está unido a un extremo de dicha cadena polimérica por dicha funcionalidad imina.

3. Macromolécula según la reivindicación 1 ó 2, en la que dicho grupo funcional comprende funcionalidad adicional.

4. Macromolécula según la reivindicación 3, en la que dicho grupo funcional comprende funcionalidad amina.

5. Macromolécula según la reivindicación 3, en la que dicho grupo funcional comprende funcionalidad silano.

6. Macromolécula según la reivindicación 5, en la que dicho grupo silano es un alcoxisilano o un alquilalcoxisilano.

7. Procedimiento para preparar un polímero funcional que comprende hacer reaccionar un polímero que comprende funcionalidad carbonilo con un compuesto que comprende un grupo amino primario, para proporcionar un polímero que comprenda funcionalidad imina definido por la fórmula general >C=N-(CH₂)_n-, en la que n es cero o un número entero de 1 a 10 inclusive, comprendiendo adicionalmente opcionalmente dicho compuesto funcionalidad amina o funcionalidad silano adicional.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha funcionalidad carbonilo se proporciona mediante uno de:

en el que:

R² es un resto de la fórmula -CH₂Z, donde Z es un átomo de hidrógeno o un grupo arilo, alquilo, alquenilo, alquenarilo, aralquenilo, alcarilo o aralquilo, sustituido o no sustituido, y

Q es un átomo de oxígeno, átomo de azufre o un resto NR³ donde R³ es un grupo arilo, alquilo, alquenilo, alquenarilo, aralquenilo, alcarilo o aralquilo, sustituido o no sustituido.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho compuesto heterocíclico es una imidazolidinona o una pirrolidinona.