Polímero funcionalizado y métodos para su preparación y uso.

Un método para proporcionar un polímero funcionalizado, comprendiendo dicho método hacer reaccionar unpolímero terminalmente activo con un compuesto que comprende un grupo disililamino y un grupo capaz dereaccionar con polímeros terminalmente activos seleccionados de ceto,

tioceto, epoxi y epitio, comprendiendo dichopolímero mero de dieno.

Polímero funcionalizado y métodos para su preparación y uso

Información sobre los antecedentes Los bienes de caucho tales como bandas de rodadura de neumáticos se preparan a menudo a partir de 5 composiciones elastoméricas que contienen uno o más materiales reforzantes, tales como, por ejemplo, negro de humo y sílice en partículas; véase, p.ej., The Vanderbilt Rubber Handbook, 13ª ed. (1990) , págs. 603-04.

Una buena tracción y resistencia a la abrasión son las principales consideraciones para las bandas de rodadura de neumáticos; sin embargo, el interés acerca de la eficacia del consumo de combustible de los vehículos a motor proporciona argumentos a favor de una minimización en su resistencia a la rodadura, que se correlaciona con una reducción en histéresis y acumulación de calor durante el funcionamiento del neumático. Por desgracia, las bandas de rodadura preparadas a partir de composiciones diseñadas para proporcionar buena tracción en carretera exhiben típicamente una resistencia a la rodadura aumentada.

Se eligen típicamente carga (s) , polímero (s) y aditivos para proporcionar un compromiso o equilibrio aceptable de estas propiedades. Asegurar que la (s) carga (s) reforzante (s) están bien dispersadas en todo el (los) material (es)

elastomérico (s) tanto mejora la procesabilidad como actúa para mejorar las propiedades físicas. La dispersión de las cargas puede ser mejorada 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 los materiales componedores, el injerto superficial y la modificación química del polímero, típicamente en un término del mismo.

Se usan a menudo diversos materiales elastoméricos en la fabricación de vulcanizados, tales como, por ejemplo, componentes de neumáticos. Además del caucho natural, algunos de los más comúnmente empleados incluyen polidienos de alto cis, preparados a menudo mediante procedimientos que emplean catalizadores, e interpolímeros de estireno/butadieno, preparados a menudo mediante procedimientos que emplean iniciadores aniónicos. Las funcionalidades que pueden ser incorporadas en los polidienos de alto cis a menudo no pueden ser incorporadas en los interpolímeros de estireno/butadieno iniciados aniónicamente, y viceversa.

Los cis-1, 4-polidienos producidos con catalizadores basados en lantánidos tienen a menudo una estructura lineal, que se cree que proporciona propiedades de tracción mejoradas, resistencia a la abrasión y la fatiga mejoradas, y reducciones en la pérdida por histéresis. Tales cis-1, 4-polidienos, por tanto, son particularmente adecuados para el uso en componentes de neumáticos tales como paredes laterales y bandas de rodadura. La solicitud de patente europea EP 1 721 930 A1 describe un (co) polímero de dieno conjugado que incluye un grupo terminal que contiene tanto funcionalidades amina como alcoxisililo. El co (polímero) , que puede tener un peso molecular medio ponderal de hasta 90.000, se puede usar con un caucho de alto peso molecular en una composición cargada.

Compendio La presente invención proporciona un polímero que comprende mero de dieno y un resto terminal que comprende un 35 grupo disililamino, y el residuo de un grupo que contiene un heteroátomo, teniendo el resto terminal la fórmula donde cada R es independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico monovalente sustituido o no sustituido (p.ej., un hidrocarbilo) ; R1 es un grupo orgánico divalente sustituido o no sustituido tal como, pero no limitado a, grupos hidrocarbileno; J es O o S; y cada R’ es independientemente R o ambos grupos R’ forman juntos un grupo orgánico divalente sustituido o no sustituido que, junto con los dos átomos de Si y el átomo de N del grupo disililamino, constituyen una funcionalidad cíclica.

En otro aspecto, se proporciona un método para proporcionar un polímero funcionalizado, método que incluye hacer reaccionar un polímero terminalmente activo (p.ej., carbaniónico o pseudo-vivo) con un compuesto que incluye tanto un grupo disililamino como un grupo que puede reaccionar con polímeros terminalmente activos seleccionado de un 45 grupo ceto, epoxi, tio o epitio. En ciertas realizaciones, el compuesto que reacciona con el polímero (también denominado en la presente memoria “compuesto reactivo”) puede tener una estructura definida por la siguiente fórmula donde R, R’ y R1 se definen como anteriormente y Q es un grupo que contiene un heteroátomo que puede reaccionar con polímeros terminalmente activos; en ciertas realizaciones, Q puede tener cualquiera de las siguientes fórmulas o donde R y J se definen como anteriormente. El polímero puede ser representado como una macromolécula definida por la siguiente fórmula

donde {p} representa una cadena de polímero y R, R’, R1 y J se definen como anteriormente.

Independientemente de cómo esté caracterizado, el polímero puede interactuar con cargas en partículas tal como, por ejemplo, negro de humo y sílice. El polímero se puede usar en composiciones que incluyen cargas en partículas. También se proporcionan vulcanizados que incluyen cargas en partículas y los polímeros de la invención. La presente invención proporciona además un artículo que comprende el vulcanizado.

En cualquiera o cada uno de estos aspectos, el polímero puede incluir grupos colgantes aromáticos enlazados directamente, puede ser sustancialmente lineal, y/o puede incluir insaturación dentro y/o colgante de la cadena polimérica. Esta insaturación puede resultar de la incorporación de unidades mero de polieno, y preferiblemente es sustancialmente aleatoria a lo largo de la cadena polimérica.

Otros aspectos de la invención serán evidentes para el experto habitual en la técnica a partir de la descripción de las realizaciones ilustrativas que sigue. Para ayudar a entender esa descripción, se proporcionan ciertas definicionesinmediatamente a continuación. Éstas están destinadas a aplicarse en todo el documento, a menos que el texto circundante indique explícitamente una intención contraria:

“polímero” significa el producto de polimerización de uno o más monómeros, e incluye homo-, co-, ter- y 25 tetrapolímeros;

“macromolécula” significa un compuesto químico que incluye dentro de su estructura dos o más cadenas poliméricas;

“mero” o “unidad mero” significa la parte de un polímero derivada de una única molécula reaccionante (p.ej., el mero de etileno tiene la fórmula general -CH2CH2-) ;

“copolímero” significa un polímero que incluye unidades mero derivadas de dos reaccionantes, típicamente monómeros, e incluye copolímeros aleatorios, de bloques, segmentados y de injerto;

“interpolímero” significa un polímero que incluye unidades mero derivadas de al menos dos reaccionantes, típicamente monómeros, e incluye copolímeros, terpolímeros y tetrapolímeros;

“ (tio) ceto” significa un ceto o tioceto;

“sustituido” significa que contiene un heteroátomo o funcionalidad (p.ej. grupo hidrocarbilo) que no interfiere con el propósito pretendido del grupo en cuestión;

“enlazado directamente” significa unido covalentemente sin átomos o grupos intervinientes o interpuestos;

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

“polidieno” significa un polímero que incluye unidades mero de uno o más dienos;

“phr” significa partes en peso (pp) por 100 pp de caucho;

“radical” significa la parte una molécula que queda después de reaccionar con otra molécula, independientemente de si se ganan o pierden cualesquiera átomos como resultado de la reacción;

“anión no coordinante” significa un anión estéricamente voluminoso que no forma enlaces coordinados con, por ejemplo, el centro activo de un sistema catalítico debido a impedimento estérico;

“precursor de anión no coordinante” significa un compuesto que es capaz de formar un anión no coordinante bajo condiciones de reacción;

“término” significa un extremo de una cadena polimérica; y

“resto terminal” significa un grupo o funcionalidad situado en un término.

En todo este documento, todos los valores dados en la forma de porcentajes son porcentajes en peso, a menos que el texto circundante indique explícitamente una... [Seguir leyendo]

1. Un método para proporcionar un polímero funcionalizado, comprendiendo dicho método hacer reaccionar un polímero terminalmente activo con un compuesto que comprende un grupo disililamino y un grupo capaz de reaccionar con polímeros terminalmente activos seleccionados de ceto, tioceto, epoxi y epitio, comprendiendo dicho polímero mero de dieno.

2. El método de la reivindicación 1, en donde dicho grupo capaz de reaccionar con polímeros terminalmente activos es un grupo ceto.

3. El método de la reivindicación 2, en donde dicho compuesto comprende además al menos dos grupos aromáticos,

comprendiendo opcionalmente cada uno de dichos grupos aromáticos al menos un átomo de nitrógeno unido 10 directamente a un átomo de C de anillo aromático.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde cada átomo de Si de dicho grupo disililamino está unido a un grupo alquilo C1-C6.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho compuesto comprende más que un grupo

disililamino, estando opcionalmente el átomo de N de cada uno de dichos más que un grupos disililamino unido 15 directamente a un átomo de C de anillo aromático.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho polímero tiene un contenido de enlaces cis1, 4 de al menos 95%.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha reacción se realiza en un sistema disolvente que comprende un hidrocarburo alifático líquido.

8. Un polímero que comprende mero de dieno y un resto terminal que comprende un grupo disililamino y el residuo de un grupo que comprende un heteroátomo, teniendo dicho resto terminal la fórmula general

donde cada R es independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo orgánico monovalente sustituido o no sustituido; J es un átomo de O o S; R1 es un grupo orgánico divalente sustituido o no sustituido; y cada R’ es 25 independientemente R o ambos grupos R’ juntos forman un grupo orgánico divalente sustituido o no sustituido que, junto con los dos átomos de Si y el átomo de N del grupo disililamino, forman una funcionalidad cíclica.

9. El polímero de la reivindicación 8, en donde el grupo R unido al átomo de C es un grupo metilo y R1 es un grupo alquileno C1-C6.

10. El polímero de la reivindicación 8, en donde el grupo R unido al átomo de C es un grupo fenilo sustituido y R1 es 30 un grupo fenileno.

11. El polímero de la reivindicación 8, donde R’ es R, y cada R unido a cada átomo de Si es un grupo alquilo C1-C6.

12. El polímero de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde dicho polímero tiene un contenido de enlaces cis-1, 4 de al menos 95%.

13. Un vulcanizado que comprende al menos un tipo de carga en partículas y el polímero de cualquiera de las 35 reivindicaciones 8 a 12.

14. Un artículo que comprende el vulcanizado de la reivindicación 13.