Elastómero diénico funcionalizado con Ip bajo y con fluencia en frío mejorada, y composición de caucho que lo contiene.

Elastómero diénico funcionalizado compuesto de:

a) un elastómero diénico funcionalizado en el extremo de la cadena o en medio de la cadena por un grupo funcional de estaño que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes de funcionalización y un índice de polidispersidad antes de funcionalización inferior o igual a 1,

3,

b) un elastómero diénico estrellado con un compuesto que contiene estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes del estrellado y un índice de polidispersidad antes del estrellado inferior o igual a 1,3, y

c) una relación inferior a 15% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado de un elastómero diénico no funcionalizado con estaño,

siendo dichos elastómeros diénicos a), b) y c) de la misma naturaleza antes de funcionalización opcional o estrellado opcional.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/070742.

Solicitante: COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 12 cours Sablon 63000 Clermont-Ferrand FRANCIA.

Inventor/es: FAVROT, JEAN-MICHEL, ABAD,MATHILDE, DORATO,MARGARITA, SIMON,NATHALIE, MARECHAL,JEAN MARC, DE LANDTSHEER,STÉPHANIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08C19/26 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08C TRATAMIENTO O MODIFICACION QUIMICA DE LOS CAUCHOS.C08C 19/00 Modificación química del caucho. › Incorporación de átomos metálicos en la molécula.
  • C08C19/44 C08C 19/00 […] › de polímeros que contienen átomos metálicos exclusivamente en uno o ambos finales de la estructura.
  • C08L15/00 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos C09; filamentos o fibras artificiales D01F; composiciones para el tratamiento de textiles D06). › Composiciones de derivados del caucho (C08L 11/00, C08L 13/00 tienen prioridad).

PDF original: ES-2539730_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Elastómero diénico funcionalizado con Ip bajo y con fluencia en frío mejorada, y composición de caucho que lo contiene La presente invención se refiere a un elastómero diénico funcionalizado compuesto de un elastómero diénico funcionalizado específico y de un elastómero diénico estrellado específico.

La reducción de la histéresis de las mezclas es un objetivo permanente en la industria del neumático con el fin de limitar el consumo de combustible y preservar así el medio ambiente. Esta reducción de histéresis debe hacerse, sin embargo, conservandointacta omejorando la capacidad de aplicación de las mezclas.

Para conseguir el objetivo de disminución de histéresis, se han experimentado ya numerosas soluciones. En particular, ha aparecido como una vía interesante la funcionalización de polímeros por un grupo funcional interactivo con la carga derefuerzo.

También se han añadido funciones interactivas con la carga en el extremo de la cadena al principio o final de la polimerización mediante iniciadores funcionales o agentes de funcionalización. A modo de ejemplo, se ha añadido 4, 4-bis (dietilaminobenzofenona) , llamada también DEAB, u otras funciones aminadas que interaccionan con el negro de carbón, al final de la polimerización como se describen en los documentos de patente FR2526030 y US4848511. Los polímeros acoplados o estrellados con estaño contienen grupos funcionales introducidos al final de la polimerización que pueden interaccionar con el negro de carbón. A modo de ejemplo se puede citar el documento de patente EP0709235. Se han añadido igualmente al final de la polimerización grupos funcionales en el extremo de la cadena que interaccionan con la sílice, tales como grupos funcionales que contienen un grupo silanol descritos en el documento de patente FR2740778 o grupos funcionales que contienen grupos alcoxisilano o ariloxisilano descritos en el documento US5066721. La mayoría de estas soluciones, tanto para el negro de carbón como par la sílice, conducen realmente a una limitación de histéresis de las composiciones correspondientes pero simultáneamente a unamayor dificultad para la aplicación de estasmismas composiciones.

Se sabe también que los polímeros con distribuciones moleculares estrechas confieren a las composiciones de caucho que los contienen una histéresis reducida. En particular, los elastómeros diénicos funcionales lineales con distribuciones moleculares estrechas antes de funcionalización, presentan propiedades de histéresis mejoradas. Sin embargo, estos elastómeros presentan una fluencia en frío aumentada con respecto a los mismos elastómeros que presentan una distribución molecular ancha antes de funcionalización, lo cual es una penalización para el almacenamiento y el transporte de elastómeros.

Con el fin de disminuir la fluencia en frío, existen numerosas soluciones. El libro "Nouvelles Recherches dans le Domaine des Composés Macromoléculaires, Editor (es) : Ceausescu E Oxford, Pergamon Press Ltd., 1984, pág. 343

56. 72" cita métodos de reducción de la fluencia en frío tales como el aumento del peso molecular, la estructura estrellada o el grado de ramificación. Pero el aumento del peso molecular penaliza mucho la aplicación de las mezclas, mientras que la ramificación va acompañada de un aumento de la histéresis de las mezclas. Además, sorprendentemente, los polímeros estrellados solo con estaño (3 o 4 ramas) tienen mayor histéresis en comparación con los polímeros acoplados con estaño.

Para resolver el problema de fluencia en frío, se sabe también que se puede aumentar el índice de polidispersidad del elastómero. Sin embargo, esto no queda sin efecto en las propiedades de las composiciones de caucho que los contienen, en particular en la histéresis ola facilidad de aplicación de las mezclas, por ejemplo.

La patente EP0924227 describe un copolímero de una diolefina conjugada y de un compuesto vinilaromático que contiene una función amina en la cadena polímera y que presenta una distribuciónmolecular polimodal. Esta patente describe dos procedimientos de obtención de dicho polímero de distribución molecular específica que generan una cantidad de cadenas no funcionales.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un elastómero que confiera a una composición de caucho reforzada buenas propiedades de histéresis y de aplicación en vista de una aplicación en neumáticos, mientras que presentan una fluencia en frío reducida en vista de un mejor comportamiento durante el almacenamiento y el transporte del caucho.

Los autores de la invención han descubierto de forma sorprendente que un elastómero diénico funcionalizado compuesto de un elastómero diénico funcionalizado en el extremo de la cadena o en medio de la cadena por un grupo funcional de estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares estrecha antes de la funcionalización, y un elastómero diénico estrellado con un compuesto que contiene estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares estrecha antes de la formación en estrella y que contiene menos de 15% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado de elastómero diénico nofuncionalizado con estaño, confiere a una composición de caucho que lo contiene propiedades de caucho, y en particular propiedades de histéresis y de aplicación totalmente aceptables para un uso en neumáticos, presentando una resistencia a la fluencia en frío significativamentemejorada.

Por lo tanto, la invencióntiene por objeto un elastómero diénico funcionalizado compuesto de:

a) un elastómero diénico funcionalizado en el extremo de la cadena o en medio de la cadena por un grupo funcional de estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes de funcionalización y un índice de polidispersidad antes defuncionalización o acoplamiento inferior o igual a 1, 3, b) un elastómero diénico estrellado con un compuesto que contiene estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes del estrellado y un índice de polidispersidad antes del estrellado inferior o igual a 1, 3, y c) una relación inferior a 15% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado de un elastómero diénico no funcionalizado con estaño.

Según la invención, los elastómeros diénicos a) , b) y c) son de la misma naturaleza antes de funcionalización opcional o estrellado opcional.

Preferiblemente, el elastómero diénico funcionalizado según la invención, comprende de 5% a 45% en peso, preferiblemente de 10% a 30% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado, de dicho elastómero diénico estrellado b) .

Preferiblemente, el elastómero diénico funcionalizado según la invención, comprende una relación estrictamente superior a 0% en peso e inferior a 10% en peso, y preferiblemente más, una relación inferior a 5% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado, de dicho elastómero diénico no funcionalizado con estaño c) .

En la presente descripción, se entiende por elastómero diénico funcionalizado un elastómero diénico que contiene un grupo que comprende uno o varios heteroátomos.

Este grupo puede estar en el final de la cadena. Se dice entonces que el elastómero diénico está funcionalizado en el final de la cadena. En general, es un elastómero obtenido por reacción de un elastómero vivo con un agente de funcionalización, es decir, cualquier molécula al menos monofuncional, siendo el grupo funcional cualquier tipo de grupo químico conocido por el experto en latécnica, para reaccionar con un final de cadena viva.

Este grupo puede estar en la cadena de elastómero lineal principal. Se dice entonces, que el elastómero diénico está acoplado o también funcionalizado en el medio de la cadena, a diferencia de la posición "al final de la cadena" y aunque el grupo no se encuentre exactamente en medio de dicha cadena de elastómero. En general, es un elastómero obtenido por reacción de un elastómero vivo conun agente de acoplamiento, es decir cualquier molécula al menos difuncional, siendo el grupo funcional cualquier grupo químico conocido por el experto en la técnica para reaccionar con un final de cadena viva.

Este grupo puede estar en el centro en el que n cadenas o ramas de elastómeros (n>2) están unidas formando una estructura en estrella de elastómero. Se dice entonces que el elastómero diénico es estrellado. En general, es un elastómero obtenido por reacción de un elastómero vivo con un agente de estrellado, es decir, cualquier molécula multifuncional, siendo el grupo funcional cualquier grupo químico conocido por el experto en la técnica... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Elastómero diénico funcionalizado compuesto de:

a) un elastómero diénico funcionalizado en el extremo de la cadena o en medio de la cadena por un grupo funcional de estaño que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes de funcionalización y un índice de polidispersidad antes de funcionalización inferior o igual a 1, 3, b) un elastómero diénico estrellado con un compuesto que contiene estaño, que presenta una distribución de pesos moleculares monomodal antes del estrellado y un índice de polidispersidad antes del estrellado inferior o igual a 1, 3, y c) una relación inferior a 15% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado de un elastómero diénico no funcionalizado con estaño, siendo dichos elastómeros diénicos a) , b) y c) de la misma naturaleza antes de funcionalización opcional o estrellado opcional.

2. Elastómero según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende de 5 a 45%, preferiblemente de 10 a 30% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado, de dicho elastómero diénico estrellado b) .

3. Elastómero según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una relación estrictamente superior a 0% en peso e inferior a 10% en peso, preferiblemente inferior a 5% en peso con respecto al peso total del elastómero diénico funcionalizado, de dicho elastómero diénico no funcionalizado con estaño c) .

4. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elastómero diénico a) comprende una función amina en uno o todos los extremos de cadenas no funcionalizadas con estaño.

5. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elastómero diénico estrellado b) comprende una función amina en los extremos de cadenas no estrelladas con estaño.

6. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elastómero diénico no funcionalizado con estaño c) comprende una función amina en uno de los extremos de las cadenas.

7. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la funcionalización del elastómero a) se obtiene con un agente de funcionalización mono-halogenoestaño o de acoplamiento dihalogenoestaño.

8. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el estrellado del elastómero b) se obtiene con un agente de estrellado tri o tetra-halogenoestaño.

9. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el elastómero diénico funcionalizado a) es un elastómero diénico funcionalizado por una función estaño en medio de la cadena y el elastómero diénico funcionalizado b) es un elastómero diénico estrellado de estaño de 4 ramificaciones.

10. Elastómero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el elastómero diénico se elige entre polibutadienos, copolímeros butadieno-estireno, copolímeros butadieno-isopreno, copolímeros isopreno-estireno, terpolímeros butadieno-estireno-isopreno y poliisopreno de síntesis.

11. Composición de caucho reforzada que contiene al menos una carga de refuerzo y una matriz elastómera, caracterizada porque la matriz elastómera comprende al menos un elastómero diénico funcionalizado como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Composición según la reivindicación 11, caracterizada porque la matriz de elastómero comprende también al menos un elastómero diénico diferente de dicho elastómero diénico funcionalizado.

13. Composición según la reivindicación 11 o 12, caracterizada porque comprende un agente de reticulación químico.

14. Artículo semiacabado de caucho para neumático, caracterizado porque comprende una composición de caucho, reticulable o reticulada, como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.

15. Artículo semiacabado según la reivindicación 14, caracterizado porque dicho artículo es una banda de rodadura.

16. Neumático caracterizado porque contiene un artículo semiacabado como se define en la reivindicación 14 o 15.

 

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