Mejora de la interactividad entre polímeros funcionalizados con amina y cargas de partículas.

Un procedimiento para proporcionar interacción entre un polímero funcionalizado y carga de partículas en una composición rellena que comprende (1) un polímero que comprende al menos un grupo funcional que comprende un catión ácido de una funcionalidad amina primaria o secundaria,

siendo el polímero elastomérico e incluyendo unidades mer que incluyen insaturación derivada de polienos, (2) un material que comprende funcionalidad básica, y (3) carga de partículas, comprendiendo dicho procedimiento:

a) permitir a dicho material reaccionar con dicho catión ácido dando por resultado la desprotonación de dicho catión ácido de manera que proporciona un polímero funcionalizado que comprende un grupo funcional amina primario o secundario; y

b) permitir que dicho grupo funcional amina de dicho polímero funcionalizado interaccione con dicho carga.

Mejora de la interactividad entre polímeros funcionalizados con amina y cargas de partículas

Información sobre antecedentes

1. Campo de la invención

La invención se refiere a la fabricación y uso de polímeros funcionalizados que pueden interaccionar con cargas.

2. Antecedentes de la invención

Los artículos de caucho tales como bandas de rodadura a menudo se hacen a partir de composiciones elastoméricas que contienen uno o más materiales de refuerzo tales como, por ejemplo, negro de carbón y sílice en partículas; véase, por ejemplo, The Vanderbilt Rubber Handbook, 13ª edición (1990) , págs. 603-04.

Típicamente, la (s) carga (s) , los materiales elastoméricos y los aditivos se seleccionan para que proporcione una composición de la que pueden hacerse artículos de caucho con un compromiso o equilibrio aceptable de propiedades de funcionamiento tal como tracción, resistencia a la abrasión, histéresis, etc. Asegurando que la (s) carga (s) de refuerzo están bien dispersas en todo (s) el (los) material (es) elastomérico (s) , se mejora la capacidad de procesado y se actúa para mejorar las propiedades físicas. La dispersión de cargas puede mejorarse aumentando su interacción con el (los) elastómero (s) . Ejemplos de esfuerzos de este tipo incluyen la mezcla a alta temperatura en presencia de promotores selectivamente reactivos, la oxidación superficial de materiales de composición, el injerto en la superficie y las modificaciones químicas en los extremos terminales de los polímeros.

Cuando se produce un polímero por técnicas de polimerización aniónica, la unión de ciertos grupos funcionales es difícil debido al hecho de que los carbaniones, tales como polímeros vivos, se terminan por átomos de hidrógeno activo tales como, por ejemplo, los que están presentes en grupos amina primaria y secundaria. Sin embargo, debido a que los grupos funcionales amina proporcionan una interacción deseable con cargas en partículas, en particular negro de carbón, siguen siendo deseables métodos útiles comercialmente para proporcionar polímeros, incluso polímeros vivos, con funcionalidad terminal amina. A causa de que la interactividad con cargas tiende a aumentar a medida de aumenta el número de hidrógenos unidos al nitrógeno de amino, es particularmente deseable la provisión de polímeros con funcionalidad amina secundaria y primaria.

Un procedimiento para proporcionar funcionalidad amina a polímeros iniciados aniónicamente se describe por K. Uede et al., “Synthesis of Polymers with Amino End Groups - 3. Reactions of Anionic Living Polymers with a-halo-waminoalkanes with a Protected Amino Functionality”, Macromolecules, 1990, 23, 939-45. El poliestireno aniónico vivo se hace reaccionar con un a-halo-w-aminoalcano seguido por la desprotección de la funcionalidad amina protegida por trialquilsililo para proporcionar un poliestireno funcionalizado con amina primaria. Sin embargo, la utilidad del procedimiento descrito está limitada por las condiciones académicas de laboratorio empleadas. El impacto de estas limitaciones sobre la utilidad práctica del procedimiento descrito se reconoce en otras publicaciones académicas; véase, por ejemplo, R. Quirk et al., “Anionic Synthesis of w-Dimethylamino-Functionalized Polymers by Functionalization of Polymeric Organolithiums with 3-Dimethylaminopropyl Chloride”, Polym. Int. 1999, 48, 99-108.

Después de que se ha mezclado un polímero funcionalizado con una o más cargas en partículas, la composición resultante, comúnmente denominado caucho madre, se debe almacenar usualmente durante cierto tiempo antes de usarse para hacer los artículos. Durante el tiempo intermedio a la creación y el uso, en ciertas circunstancias se pueden degradar algunas características del caucho madre. Por tanto, también son deseables métodos de desarrollo para mejorar la vida útil del caucho madre antes de su uso.

Compendio de la invención Las reivindicaciones anexas describen un procedimiento para mantener o mejorar la estabilidad de una composición de caucho con carga empleando un polímero que incluye un grupo funcional amino primario o secundario.

En un aspecto, se proporciona un procedimiento para impartir interacción entre un polímero funcionalizado y una carga en partículas según la reivindicación 1.

Ventajosamente, un caucho madre que incluye un polímero con funcionalidad amina protegida por catión ácido presenta una estabilidad al almacenamiento excelente. Además, cuando dicho caucho madre se compone con un material que incluye funcionalidad reactiva a ácido tal como, por ejemplo, un agente curativo, un antioxidante o un antiozonante, el grupo de funcionalidad amina primaria o secundaria resultante se hace convenientemente disponible para la interacción con una carga en partículas tal como, por ejemplo, negro de carbón, después de la formación del compuesto. Estos compuestos de caucho son útiles para una variedad de aplicaciones, incluyendo, ventajosamente, la formación de componentes de neumáticos.

Se apreciarán otros aspectos de la presente invención a la vista de la siguiente descripción detallada que sigue.

Descripción detallada de realizaciones ilustrativas Con el fin de ayudar a comprender la descripción siguiente de varias realizaciones de la invención, se proporcionan en lo que sigue ciertas definiciones. Se pretende que se apliquen en toda la memoria, a menos que el texto del entorno indique explícitamente lo contrario:

“polímero” significa el producto de polimerización de uno o más monómeros e incluye homo-, co-, ter-, tetrapolímeros, etc.;

“mer” o unidad mer” significa la porción de un polímero derivada de una molécula de reactante individual (por ejemplo, mer de etileno tiene la fórmula general –CH2CH2-) ;

“copolímero” significa un polímero que incluye unidades mer derivadas de dos monómeros e incluye copolímeros aleatorios, de bloque, segmentados, de injerto, etc.;

“interpolímero” significa un polímero que incluye unidades mer derivadas de al menos dos monómeros e incluye co-, ter-, tetra-polímeros, y similares;

“polieno” significa una molécula con al menos dos dobles enlaces localizados en la porción o cadena más larga de la misma, y específicamente incluye dienos, trienos y similares;

“compuesto lantánido” significa un compuesto que incluye al menos un átomo de La, Nd, Ce, Pr, Pm, Sm, Eu, Gd,

Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu y didimio (una mezcla de elementos de tierras raras que se puede obtener a partir de arena monazita) ;

“compuesto de organoaluminio” significa un compuesto que contiene al menos un enlace Al-C;

“compuesto de organomagnesio” significa un compuesto que contiene al menos un enlace Mg-C;

“terminal”, cuando se usa como adjetivo, significa un grupo o resto que está localizado en el extremo de una molécula o cadena de polímero (por ejemplo, un grupo amino terminal sería un grupo amino localizado en un extremo) ;

“grupo amino protegido” significa un grupo amino que tiene un átomo de nitrógeno amino unido a átomos que no son hidrógeno pero que son capaces de convertirse en un grupo amino primario o secundario, con la condición de que el grupo no se termine (es decir, reaccione directamente con) un carbanión tal como un polímero vivo;

“temperatura de caída” es una temperatura superior prescrita a la que una composición de caucho con carga (vulcanizado) se evacúa del equipo de mezcla (por ejemplo, una mezcladora Banbur y ) a una laminadora para producir hojas; y

“histéresis” significa la diferencia entre la energía aplicada para deformar un artículo hecho de un compuesto elastomérico y la energía liberada cuando el artículo vuelve a su estado inicial no deformado.

El polímero funcionalizado incluye una cadena polimérica con al menos un grupo funcional amino terminal. El grupo funcional amino incluye al menos un átomo de hidrógeno unido al átomo de nitrógeno del grupo amino, es decir, la amina es primaria o secundaria. Hasta que se compone el polímero antes de usarlo en la fabricación de artículos, el grupo funcional amino está presente ventajosamente en una forma de catión ácido.

La cadena polimérica es elastomérica e incluye unidades mer que incluyen insaturación, tales como los polienos derivados, en particular dienos y trienos (por ejemplo mirceno) . Los polienos ilustrativos incluyen dienos C4-C12, en particular dienos conjugados tales como, aunque no limitados a, 1, 3-butadieno, isopreno, 1, 3-pentadieno, 2, 3dimetil-1,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para proporcionar interacción entre un polímero funcionalizado y carga de partículas en una composición rellena que comprende (1) un polímero que comprende al menos un grupo funcional que comprende un catión ácido de una funcionalidad amina primaria o secundaria, siendo el polímero elastomérico e incluyendo unidades mer que incluyen insaturación derivada de polienos, (2) un material que comprende funcionalidad básica, y (3) carga de partículas, comprendiendo dicho procedimiento:

a) permitir a dicho material reaccionar con dicho catión ácido dando por resultado la desprotonación de dicho catión ácido de manera que proporciona un polímero funcionalizado que comprende un grupo funcional amina primario o secundario; y

b) permitir que dicho grupo funcional amina de dicho polímero funcionalizado interaccione con dicho carga.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en donde dicho polímero comprende unidades que comprenden funcionalidad aromática colgante.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho polímero comprende un grupo funcional terminal.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, en donde dicho grupo funcional terminal está colocado en un extremo de la cadena más larga de dicho polímero.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicho polímero comprende un producto de hidrólisis de una funcionalidad que comprende al menos un grupo amino protegido.

6. Un procedimiento según la reivindicación 5, en donde dicha funcionalidad comprende un radical azadisilacicloalcano.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en donde dicho aza-disilacicloalcano comprende un anillo de 5 o 6 miembros y átomos de silicio disustituidos.

8. Un procedimiento según la reivindicación 5, en donde dicho polímero comprende funcionalidad amina primaria o secundaria.

9. Un procedimiento según la reivindicación 5, en donde dicha funcionalidad comprende el radical de un compuesto heterocíclico que comprende en su estructura anular un segmento –NR’-C (Z) -, en donde Z es S u O y R1 es un grupo alquilo o arilo.

10. Un procedimiento según la reivindicación 9, en donde dicha funcionalidad comprende un radical imidazolidinona

o pirrolidinona.

11. Un procedimiento según la reivindicación 1, en donde dicho material básico es capaz adicionalmente de actuar como al menos uno de un agente curativo, un antioxidante y un antiozonante para dicha composición.

12. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dicho material comprende funcionalidad básica que comprende funcionalidad amina.

13. Un procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además mezclar y formar un vulcanizado a partir de dicha composición rellena.

14. Un procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además la formación de un componente de neumático a partir de dicho vulcanizado.