EA017106B1 - Мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, способ его получения и содержащая его каучуковая композиция - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к мономодальному связанному диеновому эластомеру, содержащему силанольную группу в середине цепи, к способу его получения, а также к каучуковой композиции, приемлемой, в частности, для изготовления оболочек пневматических шин, обладающей в вулканизованном состоянии улучшенными гистерезисными и физическими характеристиками, допускающей также улучшенную переработку в сыром виде и содержащей мономодальный диеновый полимер, содержащий силанольную группу в середине цепи, и активный неорганический наполнитель. Способ получения такого эластомера, функционализированного силанольной группой в середине цепи, включает в себя взаимодействие одного или нескольких диеновых мономеров с инициатором полимеризации в присутствии хелатообразующего полярного агента с последующим взаимодействием активного диенового полимера со связывающим агентом и затем после гидролиза выделение связанного диенового полимера, функционализированного в середине цепи. Каучуковая композиция по настоящему изобретению содержит активный неорганический наполнитель и такой мономодальный эластомер, функционализированный силанольной группой в середине цепи.

Description

Изобретение относится к мономодальному связанному диеновому эластомеру, содержащему силанольную группу в середине цепи, к способу получения такого эластомера, а также к каучуковой композиции, приемлемой, в частности, для изготовления оболочек пневматических шин, обладающей в вулканизованном состоянии улучшенными гистерезисными и физическими характеристиками, допускающей также улучшенную переработку в сыром виде и содержащей монономодальный диеновый полимер, содержащий силанольную группу в середине цепи, и активный неорганический наполнитель.

С тех пор, как сокращение потребления топлива и необходимость защиты окружающей среды стали приоритетными, требуется производить полимеры, обладающие хорошими механическими характеристиками и как можно более низким гистерезисом, и иметь возможность применять их в виде каучукоподобных композиций, приемлемых для получения различных полупродуктов, входящих в структуру оболочек пневматических шин, таких как, например, вспомогательные слои, смолы для связывания каучуков разной природы или для покрытия металлических или текстильных кордов, смолы для боковых стенок или протекторов пневматических шин, для производства пневматических шин, имеющих улучшенные характеристики и, в частности, пониженное сопротивление качению.

Для достижения такой цели было предложено множество решений, состоящих предпочтительно в модификации природы диеновых полимеров и сополимеров в конце полимеризации посредством агентов для связывания или перекрестного сшивания, или функционализации. Подавляющее большинство таких решений в основном сконцентрировано на применении полимеров, модифицируемых сажей в качестве активного наполнителя с целью получения хорошего взаимодействия между модифицируемым полимером и сажей, на применении белых наполнителей, предпочтительно диоксида кремния, что оказывается неприемлемым по причине низких значений некоторых характеристик таких композиций и, вследствие этого, некоторых характеристик пневматических шин, в которых используются такие композиции, таких, как, например, низкое сопротивление износу. В качестве иллюстративного примера предшествующего уровня техники можно упомянуть патент υδ-Β-4677165, в котором описана реакция активных полимеров, функционализированных производными бензофенона, для получения улучшенных характеристик композиций, содержащих сажу. В И8-В-4647625 описана используемая с такой же целью функционализация эластомера реакцией активных полимеров с Ν-метилпирролидином. В ЕР-А-0590491 и ЕР-А0593049 описаны полимеры, содержащие аминогруппы, обеспечивающие улучшенное взаимодействие между полимером и сажей.

Предложено также несколько решений, касающихся использования диоксида кремния в качестве активного наполнителя в композициях, предназначенных для формирования протекторов пневматических шин. Так, например, в ЕР-А-0299074 и ЕР-А-0447066 описаны функционализированные полимеры, содержащие алкоксисилановые группы. Такие функционализированные полимеры на предшествующем уровне техники охарактеризованы как эффективные материалы, обеспечивающие уменьшение гистерезиса и улучшение стойкости к абразивному износу, однако их характеристики остаются недостаточными для обеспечения применения таких полимеров в композициях, предназначенных для формирования протекторов пневматических шин. В то же время состав таких полимеров создает проблемы по изменению макроструктур во время удаления растворителя, используемого при полимеризации, что ведет к сильному ухудшению потенциально интересных свойств. Кроме того, такое изменение можно регулировать в очень малой степени.

Совсем недавно в ЕР-А-0877047 была описана каучуковая композиция, в которой в качестве активного наполнителя используют сажу, содержащую диоксид кремния, зафиксированный на ее поверхности, и основой которой является диеновый полимер, функционализированный на конце цепи силанольной группой, или полисилоксановый блок, содержащий по меньшей мере на одном конце силанольную группу, или диеновый полимер, функционализированный вдоль своей цепи силанольными группами. Такая композиция имеет улучшенные гистерезисные характеристики по сравнению с композициями, содержащими сажу в качестве активного наполнителя. Переработка упомянутой композиции в сыром виде, т.е. в невулканизованном состоянии, осложнена вследствие высокой вязкости по Муни сырой смеси.

В данном документе предложено несколько путей синтеза эластомеров, функционализированных силанольной группой, в частности, описан синтез реакцией активной полимерной цепи с циклическим полисилоксаном и реакцией производного дигалогенсилана типа Κ.ιΚ.₂δίΧ_η с активной полимерной цепью, где В₁ и Р₂. являющиеся одинаковыми или различающимися, означают алкил, содержащий от 1 до 8 атомов углерода, X означает атом галогена и предпочтительно атом хлора или брома, а η равно 2. Такая реакция ведет к образованию 8ВК, содержащего на конце цепи группу δί-Χ, которая после гидролиза превращается в группу δίΘΗ соответственно описанному в СйетШту апй Тесйпо1оду о! ЗШеопек, Асайспис Ргекк, Νον Уотк, Ν. Υ. (1968) раде 95. В данном издании также упомянуто, что такая группа δί-Χ является реакционноспособной и может приводить к реакции конденсации. Тем не менее, из ЕР 0778311А1 известно, что традиционная операция по выделению используемого при полимеризации растворителя отгонкой с острым водяным паром не допускает изменения данной группы δί-Χ во время выделения функционализированного полимера.

В статье в 1оита1 о! Ро1утег δ^ι^: Рай А уо1.3, радек 93-103 (1965), описана реакция диеновых

- 1 017106 эластомеров, получаемых без полярного агента посредством галогенсилановых производных типа Κ_χδίΧ_4-χ, где х=0-3. При этом упомянуто образование функционализированного полибутадиена, содержащего группу 81-С1 в середине цепи и получаемого по реакции 2 цепей активного полимера с молекулой СН₃81С1₃. Специалисту в данной области техники понятно, что такая реакция, сопровождаемая последующим гидролизом, ведет к образованию полибутадиена, содержащего группу δίΘΗ в середине цепи. Доля 1,2-связей в функционализированном полибутадиене составляет не более 8%.

В ЕР 1398347А1, ЕР 1400559А1 и ЕР 1400560А1 раскрыто использование каучуковых композиций, приемлемых для изготовления оболочек пневматических шин и содержащих полимодальный композитный 8ВК и предпочтительно бимодальный полимер, содержащий в середине цепи по меньшей мере одну группу δίΘΗ или δίΘΗ и реализуемый компанией .Гараи §уи1йеГ1с РиЬЬсг Сотротайоп под маркой Т596. Такой полимодальный композитный δΕΡ содержит от 35 до 55 мас.%, нефункционализированного 8ВВ1 со среднечисленной молекулярной массой Мп в интервале от 200000 до 300000 г/моль и от 65 до 35 мас.% 8ВВ2 со среднечисленной молекулярной массой М_п в интервале от 400000 до 500000 г/моль, при этом содержание стирола находится в интервале от 25 до 35%, доля звеньев 1,2 в бутадиеновой части составляет от 50 до 70% (температура стеклования Тд находится в интервале от -15 до -30°С), а содержание 8ВК.3 со среднечисленной молекулярной массой, превышающей 550000 г/моль, составляет от 0 до 10 мас. %.

Эластомеры, приемлемые для использования в сшиваемой каучуковой композиции, применяемой для пневматических шин, представляют собой, главным образом, сополимеры бутадиена и стирола (8ВВ) или полибутадиены (ВР). Их синтез требует применения на стадии полимеризации полярного агента с целью обеспечения регулирования температуры стеклования. Могут быть использованы несколько типов полярных агентов, в число которых входят нехелатообразующие полярные агенты типа ТГФ и хелатообразующие полярные агенты, содержащие по меньшей мере на двух атомах по меньшей мере одну свободную электронную пару, такие как, например, этилтетрагидрофурфуриловый эфир или тетраметилэтилендиамин.

Настоящее изобретение относится к новому промышленному продукту в виде связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где N означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 'Η и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число ммоль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΘΗ) в середине цепи, представляющую собой отношение соответствующего числа моль групп δίΘΗ к числу моль кремния (δί), определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ^!Η-²⁹δί, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных цепей полимера.

Число Ν_ρ получают делением 10⁶ на среднечисленную молекулярную массу М_п определенную эксклюзионной хроматографией (δΕί’3Ό).

Настоящее изобретение относится также к способу получения мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи, состоящему в том, что на первой стадии осуществляют взаимодействие одного или нескольких мономеров в присутствии или в отсутствие инертного углеводородного растворителя, в присутствии хелатообразующего полярного агента, имеющего по меньшей мере на двух атомах по меньшей мере одну свободную электронную пару, с инициатором полимеризации для получения активного диенового полимера, а на второй стадии, как известно по существу, осуществляют взаимодействие упомянутого активного полимера с агентом связывания полимерных цепей для получения после гидролиза мономодального связанного диенового полимера, содержащего силанольную группу в середине цепи.

Термин мономодальный эластомер или полимер означает, что в отношении распределения молекулярных масс распределение среднечисленных молекулярных масс, определенное методом δЕС (методом эксклюзионной хроматографии), соответствует наличию единственного пика во время записи хроматограммы δΕί.'.

На практике заявителем неожиданным образом было найдено, что природа полярного агента, используемого на стадии полимеризации, влияет на селективность реакции связывания между активными полимерными цепями и агентом связывания полимерных цепей. В случае, когда используют нехелатообразующий полярный агент, наблюдают образование различных продуктов связывания, среди которых преимущественными являются звезды с тремя лучами, в то время как в случае, когда используют хелатообразующий полярный агент, отмечают, с одной стороны, что доля Т является высокой, т.е. находится в интервале от 0,36 до 0,60, что доказывает, что большинство содержащих атом δί полимерных цепей связаны, учитывая, что оптимум реакции связывания состоит в том, чтобы иметь две полимерные цепи, соединенные атомом δί, что соответствует доле содержащих δί функциональных групп, равной 0,5, а с другой стороны, что большей частью (функциональность Т1>80%, т.е. находится в интервале от 80 до 100%) образуются связанные эластомеры, содержащие силанольную группу в середине цепи, по причине очень высокой селективности упомянутого хелатообразующего полярного агента, а распределение среднечис

- 2 017106 ленных молекулярных масс, связанных полимерных цепей является мономодальным.

Хелатообразующий полярный агент предпочтительно применяют с одним или несколькими диеновыми мономерами и растворителем в случае, когда полимеризацию осуществляют в растворе, перед прибавлением инициатора полимеризации.

В качестве хелатообразующих полярных агентов, приемлемых для использования в способе по настоящему изобретению, предпочтительными являются агенты, содержащие по меньшей мере одну группу третичного амина или по меньшей мере одну функциональную группу простого эфира, и предпочтительно агенты типа этилтетрагидрофурфурилового эфира или тетраметилэтилендиамина.

В качестве сопряженных диенов, приемлемых для использования в способе по настоящему изобретению, предпочтительными являются бутадиен-1,3,2-метил-1,3-бутадиен, 2,3-ди(алкил С1-С₅)-1,3бутадиен, такой как, например, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 2,3-диэтил-1,3-бутадиен, 2-метил-3-этил-1,3бутадиен, 2-метил-3-изопропил-1,3-бутадиен, фенил-1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен, 2,4-гексадиен и т.д.

В качестве винилариловых соединений приемлемыми являются предпочтительно стирол, орто-, мета-, пара-метилстирол, коммерческая смесь винилтолуол, пара-трет-бутилстирол, метоксистиролы, винилмезитилен, дивинилбензол, винилнафталин и т.д.

Сополимеры могут содержать от 99 до 20 мас.%, диеновых звеньев и от 1 до 80 мас.%, винилариловых звеньев.

Мономодальные связанные диеновые полимеры, содержащие в середине цепи силанольную группу, могут иметь любую микроструктуру, которая зависит от используемых условий полимеризации. Полимеры могут представлять собой блок-полимеры, статистические полимеры, чередующиеся полимеры, полимеры с микропоследовательностями и т.д. и могут быть получены в виде дисперсии или в растворе. В случае, когда речь идет об анионной полимеризации, микроструктура таких полимеров может быть определена за счет присутствия или отсутствия модифицирующего и/или рандомизирующего агента и используемого количества модифицирующего и/или рандомизирующего агента.

Под мономодальными связанными диеновыми полимерами, получаемыми способом по настоящему изобретению, понимают любой гомополимер, получаемый полимеризацией сопряженного диенового мономера, содержащего от 4 до 12 атомов углерода, любой сополимер, получаемый сополимеризацией одного или нескольких сопряженных диенов между собой или с одним или несколькими винилариловыми соединениями, содержащими от 8 до 20 атомов углерода.

Особенно предпочтительным образом мономодальный связанный диеновый полимер, содержащий в середине цепи силанольную группу, выбирают из группы получаемых в растворе сильно ненасыщенных диеновых эластомеров, которую составляют полибутадиены (ВВ), синтетические полиизопрены (ΙΒ), сополимеры бутадиен-стирол (8ВВ), сополимеры бутадиен-изопрен (В1В), сополимеры изопрен-стирол (8ΙΒ), сополимеры бутадиен-стирол-изопрен (8В1В).

Еще более предпочтительно упомянутый эластомер принадлежит к группе, которую составляют полибутадиены, сополимеры бутадиен-стирол и сополимеры бутадиен-стирол-изопрен, получаемые в растворе, и полиизопрен.

Упомянутый эластомер предпочтительно представляет собой сополимер бутадиен-стирол, получаемый в растворе.

Упомянутый эластомер предпочтительно представляет собой получаемый в растворе сополимер бутадиен-стирол, в котором содержание стирола находится в интервале от 20 до 45 мас.%, доля виниловых связей в бутадиеновой части находится в интервале от 15 до 65%, доля транс-1,4-связей находится в интервале от 15 до 75%, а Тд находится в интервале от -5 до -65°С и предпочтительно в интервале от -20 до -55°С.

Предпочтительно приемлемыми являются полибутадиены, в частности полибутадиены, в которых доля звеньев 1,2 находится в интервале от 15 до 80%, полиизопрены, сополимеры бутадиен-стирол, в частности сополимеры, в которых содержание стирола находится в интервале от 4 до 50 мас.%, и более предпочтительно в интервале от 20 до 40 мас.%, доля 1,2-связей в бутадиеновой части находится в интервале от 15 до 65%, а доля транс-1,4-связей находится в интервале от 10 до 80%, сополимеры бутадиен-изопрен и предпочтительно сополимеры, в которых содержание изопрена находится в интервале от 5 до 90 мас.%, а температура стеклования (Тд) составляет от -40 до -80°С, сополимеры изопрен-стирол и предпочтительно сополимеры, в которых содержание стирола находится в интервале от 5 до 50 мас.%, а Тд находится в интервале от -5 и -50°С. В случае сополимеров бутадиен-стирол-изопрен приемлемыми являются сополимеры, в которых содержание стирола находится в интервале от 5 до 50 мас.%, и более предпочтительно в интервале от 10 до 40%, содержание изопрена находится в интервале от 15 до 60 мас.% и более предпочтительно в интервале от 20 до 50 мас.%, содержание бутадиена находится в интервале от 5 до 50% и более предпочтительно в интервале от 20 до 40 мас.%, доля звеньев 1,2 в бутадиеновой части находится в интервале от 15 до 85%, доля звеньев 1,4-транс в бутадиеновой части находится в интервале от 6 до 80%, сумма долей звеньев 1,2 и 3,4 в изопреновой части находится в интервале от 15 до 70%, а доля звеньев 1,4-транс в изопреновой части находится в интервале от 10 до 50%, и в более общем случае любой сополимер бутадиен-стирол-изопрен, Тд которого находится в интервале от -5 до

- 3 017106

-70°С.

В качестве инициатора полимеризации можно использовать любой известный монофункциональный анионный инициатор. Однако предпочтительно используют инициатор, содержащий щелочной металл, такой, как литий. В качестве органолитиевых инициаторов предпочтительными являются инициаторы, имеющие связь углерод-литий. Типичными соединениями являются органолитиевые алифатические соединения, такие, как этиллитий, н-бутиллитий (п-ВцЕ1), изобутиллитий и т.д., амиды лития, которые получают из вторичного циклического амина, такого, как пирролидин и гексаметиленимин, и которые являются растворимыми в углеводородном растворителе; соединения, растворимые без применения агента сольватации являются наиболее предпочтительными.

Полимеризацию, как известно по существу, предпочтительно осуществляют в присутствии инертного углеводородного растворителя, который может представлять собой, например, алифатический или алициклический углеводород, такой, как пентан, гексан, гептан, изооктан, циклогексан, метилциклогексан или ароматический углеводород, такой, как бензол, толуол, ксилол.

Полимеризация может быть осуществлена в непрерывном или в периодическом режиме. В общем случае полимеризацию осуществляют при температуре в интервале от 20 до 150°С и предпочтительно в интервале от 30 до 110°С.

Реакция связывания активного диенового полимера, получаемого на выходе первой стадии, может происходить при температуре в интервале от -20 до 100°С при добавлении связывающего агента, не способного полимеризоваться с активными полимерными цепями или наоборот. Смешивание может быть осуществлено любым приемлемым устройством, предпочтительно посредством любого смесителя, обеспечивающего перемешивание статического типа, и/или любого динамического смесителя типа аппарата идеального смешения, известного специалистам в данной области техники. Время реакции между активным диеновым полимером и связывающим агентом может составлять от 10 с до 2 ч.

В качестве связывающих агентов приемлемыми являются любые соединения, соответствующие формуле ΒδίΧ_η, где В означает первичный или вторичный алкил, циклоалкил, арил, содержащий от 1 до 20 атомов углерода, X означает атом галогена и, предпочтительно, атом хлора или брома, а η равно 3. При связывании соотношение между связывающим агентом ΡδίΧ_η и металлом инициатора активных полимерных цепей находится в интервале от 0,4 до 1,0 и предпочтительно в интервале от 0,5 до 0,7.

Растворитель, используемый при реакции связывания полимерных цепей, предпочтительно является таким же, как и инертный углеводородный растворитель, используемый при полимеризации, и предпочтительно представляет собой циклогексан или любой другой углеводородный алифатический растворитель. Массовое соотношение растворитель/мономер(ы) перед реакцией должно находиться в интервале от 1 до 15 и предпочтительно в интервале от 4 до 7. Процесс полимеризации может быть осуществлен в непрерывном или в периодическом режиме.

Связанные диеновые полимеры, содержащие в середине цепи силанольную группу и получаемые способом по настоящему изобретению, имеют среднечисленную молекулярную массу М_п, определенную стандартным методом 8ЕС, в интервале от 100000 до 350000 г/моль и предпочтительно в интервале от 114000 до 185000 г/моль.

Вязкость по Муни (МЬ 1+4 при 100°С) предпочтительно должна находиться в интервале от 20 до 150.

Связанные диеновые полимеры, содержащие в середине цепи силанольную группу и получаемые способом по настоящему изобретению, выделяют традиционными способами выделения, предпочтительно тепловой сушкой и/или при пониженном давлении или отгонкой с острым паром.

Целью и объектом настоящего изобретения является также сшиваемая или сшитая каучуковая композиция на основе по меньшей мере одного связанного мономодального диенового полимера, содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν_?,/Ν_ρ. где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΘΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ¹ Н-²%, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, и активного неорганического наполнителя, при этом композиция имеет уменьшенные гистерезисные потери в сшитом состоянии и улучшенную приемлемость к переработке в несшитом состоянии и является особенно приемлемой для составления каучуковых композиций.

Данная цель достигнута за счет того, что заявителем неожиданным образом найдено, что сшитая каучуковая композиция, получаемая сочетанием активного неорганического наполнителя по меньшей мере с одним мономодальным, связанным диеновым эластомером по настоящему изобретению, содержащим силанольную группу в середине цепи и имеющим общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где N означает число моль соединенного со свя- 4 017106 занным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό 'Н-²⁹81. в интервале от 80 до 100%, и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, например с эластомером, получаемым способом, описанным ранее, показывает уменьшенные гистерезисные потери при малых и больших деформациях, аналогичные потерям, которые показывают известные композиции на основе полимеров, содержащих на конце цепи активные функциональные группы, в частности силанольные группы, и уменьшенные по сравнению с потерями, показываемыми композициями, наполненными диоксидом кремния, на основе нефункционализированных полимеров, и при этом имеет характеристики при переработке в несшитом состоянии более хорошие по сравнению с характеристиками известных композиций, наполненных диоксидом кремния и содержащих функционализированные диеновые полимеры, имеющие на конце цепи силанольную группу, и сравнимые с характеристиками композиций, наполненных диоксидом кремния, на основе нефункционализированных полимеров.

Характеристики монономодального связанного диенового эластомера по настоящему изобретению, содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т функциональных групп (8ί) в интервале от 0,36 до 0,60 и долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи в интервале от 80 до 100%, делают его приемлемым для составления каучуковой композиции, предпочтительно приемлемой для использования для протектора пневматической шины, имеющего особенно низкое сопротивление качению в случае новой или восстановленной шины или в качестве смеси, используемой во внутренней структуре пневматической шины, например для выполнения вспомогательных слоев, для каландрования верхних армирующих элементов или каркасов.

Объектом настоящего изобретения является также пневматическая шина, содержащая протектор на основе каучуковой композиции на основе по меньшей мере одного мономодального связанного диенового полимера по настоящему изобретению, содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где N означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ' Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ¹Η-²⁹δί, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс, связанных полимерных цепей, и активного неорганического наполнителя.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения упомянутая композиция представляет собой композицию на основе эластомерной матрицы, содержащей в качестве основного компонента по меньшей мере один мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи и имеющий общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν_?,/Ν_ρ. где N означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹81, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс, связанных полимерных цепей, и еще более предпочтительно такая эластомерная матрица состоит исключительно из упомянутого мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи.

Под выражением композиция на основе следует понимать композицию, содержащую смесь и/или продукт реакции, протекающей по месту нахождения различных используемых компонентов, причем некоторые такие компоненты основы способны или предназначены взаимодействовать между собой, по меньшей мере частично, во время различных стадий получения композиции, в частности в ходе ее сшивания.

Разумеется, композиции по настоящему изобретению могут содержать один мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи и имеющий общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где Ν означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 1Н и выраженное в ммоль/кг, Νρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹81, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, такой, как упомянутый ранее эластомер, или смесь нескольких упомянутых эластомеров.

- 5 017106

Один или несколько мономодальных связанных диеновых эластомеров по настоящему изобретению, содержащих силанольную группу в середине цепи и имеющих общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0, 60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ¹Η-²⁹δί, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, могут быть использованы в композиции по настоящему изобретению индивидуально или в смеси с любыми другими функционализированными или нефункционализированными диеновыми эластомерами, традиционно используемыми в пневматических шинах.

Следует отметить, что улучшение характеристик композиции по настоящему изобретению будет тем более значительным, чем больше в такой композиции будет снижено содержание одного или нескольких традиционных эластомеров.

В настоящей заявке под активным неорганическим наполнителем известным образом понимают неорганический или минеральный наполнитель, который независимо от его цвета и происхождения (природного или синтетического) называют также белым или иногда светлым наполнителем в отличие от сажи (рассматриваемой в рамках настоящего описания как органический наполнитель), причем такой неорганический наполнитель способен усиливать сам по себе, без привлечения другого средства, отличающегося от промежуточного связывающего агента, каучуковую композицию, предназначенную для изготовления пневматических шин, иначе говоря, способен заменять в отношении упрочнения традиционную сажу для пневматических шин. В общем случае такой наполнитель, известным образом, характеризуется присутствием на своей поверхности гидроксильных групп (-ΟΗ), требуя при этом использования связывающего агента или системы связывания, предназначенных для обеспечения стабильной связи между эластомером и наполнителем.

Активный неорганический наполнитель содержится в композиции по настоящему изобретению в количестве предпочтительно от 20 до 200 мас.%, в пересчете на эластомер [мас.%, в пересчете на эластомер: число массовых частей на сто частей одного или нескольких эластомеров], более предпочтительно в интервале от 40 до 150 мас.%, в пересчете на эластомер, причем оптимальное содержание изменяется в зависимости от предусматриваемого применения. Также предпочтительно активный неорганический наполнитель содержится в активном наполнителе, содержащемся в композиции по настоящему изобретению, в количестве, которое превышает 50 мас.% и может достигать 100%.

Активный неорганический наполнитель предпочтительно представляет собой полностью или по меньшей мере в основном диоксид кремния (8ίΟ₂). Используемый диоксид кремния может представлять собой любой активный диоксид кремния, известный специалистам в данной области техники, предпочтительно любой осажденный или пирогенный диоксид кремния, имеющий как поверхность БЭТ, так и удельную поверхность СТАВ меньше 450 м²/г, даже если предпочтительными являются высокодисперсные осажденные диоксиды кремния.

В настоящем описании удельная поверхность БЭТ определена известным образом по методике Брунауэра-Эммета-Теллера, описанной в Тйс 1оигиа1 о! 111е Ашепсаи Сйеш1са1 8о<дс1у Уо1.60, раде 309, Гсупсг 1938, и соответствующей стандарту ΑΡΝΟΚ.-ΝΡΤ-45007 (ноябрь 1987); удельная поверхность СТАВ представляет собой внешнюю поверхность, определяемую по тому же стандарту ΑΡΝΟΚ.-ΝΡΤ45007 от ноября 1987 г.

Под высокодисперсным диоксидом кремния понимают любой диоксид кремния, имеющий значительную способность к дезагрегации и диспергированию в эластомерной матрице, видимому известным образом под электронным или оптическим микроскопом, на высокодисперсные частицы. В качестве неограничительных примеров предпочтительных высокодисперсных диоксидов кремния можно упомянуть диоксид кремния Регкакй К8 430 компании Акхо. диоксид кремния ВУ 3380 компании Эеди^а. диоксиды кремния 2еоы1 1165 МР, 1135 МР и 1115 МР компании ВйоЛа, диоксид кремния Ηί-8ί1 2000 и Ηί-8ί1 ΕΖ 150С компании РРС, диоксиды кремния Ζеоρо1 8715, 8755 или 8745 компании ИнЬет такие, как описанные в XVΟ 03/016387, обработанные осажденные диоксиды кремния, такие как, например, диоксиды кремния, легированные алюминием и описанные в ЕР-А-735088.

Физическая форма, в которой находится активный неорганический наполнитель, является несущественной: он может быть в виде порошка, микрошариков, гранул или шариков.

Разумеется, под активным неорганическим наполнителем понимают также смеси различных активных неорганических наполнителей, в частности высокодисперсных диоксидов кремния, таких, как описано ранее. В качестве активного неорганического наполнителя приемлемым является также высокодисперсный оксид алюминия (Α1₂Ο₃), имеющий поверхность БЭТ в интервале от 30 до 400 м²/г и более предпочтительно в интервале от 60 до 250 м²/г, со средним размером частиц не более 500 нм и более предпочтительно не более 200 нм. В качестве неограничительных примеров таких активных оксидов алюминия можно упомянуть, в частности, оксиды алюминия Вагка1ох А125 или СК.125 (компании

- 6 017106

Ва1ко\\ък|). ЛРЛ-100КОХ (Сопбеа), А1итшох1б С (Оедшка) или АКР-6015 (Зитйото СкешкаЬ).

Следует отметить, что активный наполнитель каучуковой композиции по настоящему изобретению также может содержать в смеси (смесевой композиции) один или несколько активных неорганических наполнителей, упомянутых ранее, и сажу в качестве минорных компонентов (т.е. в количестве меньше 50%) или инертных (неактивных) наполнителей. В качестве сажи приемлемыми являются любые типы сажи, в частности сажа типа НАР, 18АР, ЗАР, традиционно используемая в пневматических шинах и, в частности, в протекторах пневматических шин. В качестве неограничительных примеров таких типов сажи можно упомянуть сажу типа N115, N134, N234, N339, N347, N375. В качестве неактивных инертных наполнителей приемлемыми являются частицы глины, бентонита, талька, мела, каолина.

Например, смеси сажа/диоксид кремния или сажа, частично или полностью покрытая диоксидом кремния, являются приемлемыми для составления активного наполнителя. Приемлемыми являются также активные наполнители, содержащие сажу, покрытую по меньшей мере частично неорганическим слоем, например диоксидом кремния, при этом требуется использование связывающего агента для обеспечения связи с эластомером, такие, как приводимые в качестве неограничительного примера наполнители, реализуемые компанией САВОТ под названием СРХ 2000 и описанные в АО-А-96/37547.

В качестве активного неорганического наполнителя также можно использовать приводимые в качестве неограничительного примера оксиды алюминия (формулы А1₂О₃), такие как высокодисперсные оксиды алюминия, описанные в европейском патенте ЕР-А-810258, или также гидроксиды алюминия, такие, как описанные в АО-А-99/28376.

В случае, когда активный наполнитель содержит только активный неорганический наполнитель и сажу, массовая доля сажи в упомянутом активном наполнителе предпочтительно имеет значение, меньшее или равное 30%.

Однако эксперимент показывает, что упомянутые ранее характеристики композиции по настоящему изобретению улучшаются тем больше, чем больше в активном наполнителе, содержащемся в ней, становится массовое содержание активного неорганического наполнителя, и что упомянутые характеристики являются оптимальными тогда, когда упомянутая композиция в качестве активного наполнителя содержит только активный неорганический наполнитель, например диоксид кремния. Последний случай представляет собой, таким образом, предпочтительный пример каучуковой композиции по настоящему изобретению.

Кроме того, каучуковая композиция по настоящему изобретению традиционно содержит агент связывания активного неорганического наполнителя с эластомерной матрицей.

Под связывающим агентом более точно понимают агент, который способен устанавливать достаточно прочную связь химической и/или физический природы между рассматриваемым наполнителем и эластомером, при этом облегчая диспергирование такого наполнителя в эластомерной матрице. Такой связывающий агент, являющийся по меньшей мере бифункциональным, соответствует, например, общей условной формуле Υ-Τ-Х, где

Υ означает функциональную группу (группу Υ), способную связываться физически и/или химически с неорганическим наполнителем, при этом такая связь может быть установлена, например, между атомом кремния связывающего агента и гидроксильными группами (ОН) поверхности неорганического наполнителя (например, силанолами поверхности в случае, когда речь идет о диоксиде кремния);

X означает функциональную группу (группу X), способную связываться физически и/или химически с эластомером, например, за счет атома серы;

Τ означает двухвалентную группу, обеспечивающую связывание Υ и X.

Связывающие агенты не следует путать с простыми покровными агентами рассматриваемого наполнителя, которые известным образом могут содержать группу Υ, являющуюся активной в отношении наполнителя, но не имеют группу X, являющуюся активной в отношении эластомера. Можно использовать любой известный связывающий или способный обеспечить эффективное связывание в каучуковых композициях, приемлемых для изготовления пневматических шин, агент для связи (или связывания) активного неорганического наполнителя, такого, как диоксид кремния, с диеновым эластомером, такой, как, например, органосиланы и предпочтительно полисульфидные алкоксисиланы или меркаптосиланы, или также полиорганосилоксаны, содержащие упомянутые ранее группы X и Υ. Агенты, связывающие, в частности, диоксид кремния с эластомером, широко описаны в литературе, при этом наиболее известны бифункциональные алкоксисиланы, такие, как полисульфидные алкоксисиланы.

В частности, используют полисульфидные алкоксисиланы, называемые симметричными или асимметричными в зависимости от их конкретной структуры, такие, как описанные, например, в патентах И8-А-3842111, И8-А-3873489, И8-А-3978103, И8-А-3997581, И8-А-4002594, И8-А-4072701, И8А-4129585 или в недавно опубликованных патентах И8-А-5580919, И8-А-5583245, И8-А-5650457, И8-А5663358, И8-А-5663395, И8-А-5663396, И8-А-5674932, И8-А-5675014, И8-А-5684171, И8-А-5684172, И8-А-5696197, И8-А-5708053, И8-А-5892085, ЕР-А-1043357, АО 03/002648 (или И8 2005/0016651) и АО 03/002649 (или И8 2005/0016650), в которых подробно описаны такие известные соединения.

Особенно приемлемыми являются симметричные полисульфидные алкоксисиланы, соответствующие следующей далее общей формуле (Ι), при этом определение, приведенное далее, не является ограни

- 7 017106 чительным:

(I) Ζ-Α-8_η-Α-Ζ. где η означает целое число от 2 до 8 (предпочтительно от 2 до 5);

А означает двухвалентный углеводородный радикал (предпочтительно алкилены С1-С1₈ или арилены С₆-С1₂. более предпочтительно алкилены С₁-С₁₀ и наиболее предпочтительно С₁-С₄. в частности пропилен);

Ζ соответствует одной из следующих формул:_________________________

В¹ РР р2 —3ί—Р?¹ _; —3,—р2 ; —3ί—рг _:

К²_____________^2_______________^2________ где радикалы К¹. являющиеся замещенными или незамещенными. одинаковыми или различающимися. означают алкилы С₁-С₁₈. циклоалкилы С₅-С₁₈ или арилы С₆-С1₈ (предпочтительно алкилы С₁-С₆. циклогексил или фенил. предпочтительно алкилы С₁-С₄. более предпочтительно метил и/или этил);

радикалы К². являющиеся замещенными или незамещенными. одинаковыми или различающимися. означают гидроксил. алкоксилы С^С₁₈ или циклоалкоксилы С₅-С1₈ (предпочтительно алкоксилы С₁-С₈ или циклоалкоксилы С₅-С₈. более предпочтительно алкоксилы С1 -С₄. в частности метокси- и/или этоксигруппы).

В случае смеси полисульфидных алкоксисиланов. соответствующих формуле (I). в частности в случае традиционных коммерчески доступных смесей. можно сделать вывод. что среднее значение η является дробным числом. находящимся предпочтительно в интервале от 2 до 5 и более предпочтительно равным около 4.

В качестве полисульфидных алкоксисиланов более предпочтительно можно упомянуть бис(алкокси(С1-С₄)алкил(С1-С₄)силилалкил(С1-С₄))полисульфиды (предпочтительно дисульфиды. трисульфиды или тетрасульфиды). такие. как. например. бис-(З-триметоксисилилпропил)- или бис-(3триэтоксисилилпропил)полисульфиды. Среди таких соединений предпочтительно используют бис-(3триэтоксисилилпропил)тетрасульфид. сокращенно ТЕ8РТ. формулы [(С₂Н₅О)₃81(СН₂)₃8₂]₂ или бис(триэтоксисилилпропил) дисульфид. сокращенно ΤΕ8ΡΌ. формулы [(С₂Н₅О)₃81(СН₂)₃8]₂. ΊΈ8ΡΌ реализуется. например. компанией Педина под названиями 81266 или 8175 (во втором случае в виде смеси дисульфида (75 мас.%) и полисульфидов) или также компанией \Уйсо под названием 8Пс.|ие51 Α1589. ТЕ8РТ реализуется. например. компанией Эеди^а под названием 8169 (или Х508 в случае. когда он нанесен на сажу в количестве 50% масс). или также компанией Θδί 8рес1а1(1е8 под названием 8Пс.|ие51 Α1289 (в обоих случаях коммерческая смесь полисульфидов имеет среднее значение п около 4). Можно упомянуть также бис-(моноалкокси(С1 -С₄)диалкил(С1 -С₄)силилпропил)полисульфиды (предпочтительно дисульфиды. трисульфиды или тетрасульфиды). более предпочтительно бис-моноэтоксидиметилсилилпропилтетрасульфид или бис-моноэтоксидиметилсилилпропилдисульфид (сокращенно МЕ8РТ). являющиеся объектом международной заявки \УО 02/083782 (или И8 2004/0132880). поданной заявителем.

В качестве примеров связывающих агентов. отличающихся от упомянутых ранее алкоксисиланполисульфидов. можно упомянуть. в частности. бифункциональные полиорганосилоксаны или также гидроксисиланполисульфиды. такие. как описанные в \УО 02/30939 и \УО 02/41041.

В композициях по настоящему изобретению содержание связывающего агента составляет преимущественно меньше 20 и предпочтительно меньше 10 мас.% в пересчете на эластомер при условии. что в общем случае является желательным применять возможно меньшее количество и с поправкой на количество активного неорганического наполнителя.

Композиции по настоящему изобретению. кроме упомянутого мономодального связанного диенового эластомера. содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т содержащих 81 функциональных групп. представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ. где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния. определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг. Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера. в интервале от 0.36 до 0.60 (что соответствует доле функциональных групп. содержащих 81. в интервале от 36 до 60%). долю Т1 силанольных групп (81ОН) в середине цепи. определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ¹Н-²⁹81. в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей. и упомянутого активного неорганического наполнителя содержат также пластификаторы. пигменты. антиоксиданты. противоусталостные агенты. воски-антиозонанты. активаторы адгезии. армирующие или пластифицирующие смолы. например. такие как описанные в \УО 02/10269. пероксиды и/или диимиды малеиновой кислоты. акцепторы (например. новолачная фенольная смола) или доноры метилена (например. НМТ или Н3 М). сшивающая система на основе серы и/или пероксидов и/или диимидов малеиновой кислоты. активаторы сшивания. содержащие оксид цинка и стеариновую кислоту. гуанидиновые производные (в частности. дифенилгуанидин). мягчители. один или несколько агентов для покрытия диоксида кремния. такие. как алкоксисиланы. полиолы или амины.

В частности. такие композиции могут представлять собой композиции. в которых в упомянутый

- 8 017106 мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи и имеющий общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν_?,/Ν_ρ. где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (81ОН) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹81, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, добавлены масло из ароматических или неароматических углеводородов или из углеводородов с низкой степенью ароматичности, выбранное из группы, которую составляют парафиновое масло, нафтеновое масло, масло ΜΕδ, масло ΤΌΆΕ, сложные эфиры глицерина, углеводородные пластифицирующие смолы, имеющие высокую Тд предпочтительно больше 30°С, и смеси таких пластификаторов, причем количество масла-мягчителя находится в интервале от 0 до 50% масс, в пересчете на эластомер.

Объектом настоящего изобретения является также способ получения сшиваемой каучуковой композиции по настоящему изобретению. Данный способ включает:

(ί) осуществление при максимальной температуре в интервале от 130 до 200°С первой стадии термомеханической обработки (иногда называемой непродуктивной стадией) необходимых компонентов основы (за исключением сшивающей системы) упомянутой композиции, содержащей мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи и имеющий общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν,/Ν_ρ, где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ' Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (81ОН) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹81, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, и активный неорганический наполнитель за исключением сшивающей системы;

(ίί) осуществление второй стадии механической обработки, в ходе которой вводят сшивающую систему при температуре ниже максимальной температуры первой стадии, предпочтительно ниже 120°С;

(ΐϊϊ) экструдирование или каландрование полученной таким образом каучуковой композиции в форме, требуемой для изготовления полуфабрикатов, таких, как протекторы шин.

Данный способ может включать также стадию получения мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи и имеющего общую долю Т содержащих 8ί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν/Ν_ρ, где Ν₈ означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР ¹Н и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число моль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60 (что соответствует доле функциональных групп, содержащих δί, в интервале от 36 до 60%), долю Т1 силанольных групп (81ОН) в середине цепи, определенную методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό ¹ Н-²⁹§1, в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей, состоящую в том, что на первой стадии осуществляют взаимодействие одного или нескольких мономеров в присутствии или в отсутствие инертного углеводородного растворителя, в присутствии хелатообразующего полярного агента, имеющего по меньшей мере на двух атомах по меньшей мере одну свободную электронную пару с инициатором полимеризации для получения активного диенового полимера, а на второй стадии, как известно по существу, осуществляют взаимодействие упомянутого активного полимера с агентом связывания полимерных цепей с получением после гидролиза мономодального связанного диенового полимера, содержащего силанольную группу в середине цепи, до осуществления упомянутых ранее стадий (1), (и) и (ш).

Объектом настоящего изобретения является также протектор пневматической шины, который содержит сшиваемую или сшитую каучуковую композицию, такую, как упомянуто ранее, или же состоит из такой композиции.

Следует отметить, что по причине пониженного гистерезиса, характеризующего каучуковую композицию по настоящему изобретению в сшитом состоянии, пневматическая шина, протектор которой содержит упомянутую композицию, имеет преимущественно пониженное сопротивление качению.

Пневматическая шина по настоящему изобретению содержит такой протектор.

Упомянутые ранее аспекты настоящего изобретения, а также другие аспекты можно будет лучше понять при чтении дальнейшего описания, содержащего некоторые примеры осуществления настоящего изобретения с отсылкой к прилагаемым фиг. 1-6, на которых показано распределение молекулярных масс М₁, определенное методом 8ЕС, соответственно для сополимеров А, В, Е, Р, О и Н по настоящему изобретению. На данных фигурах размерность оси X соответствует десятичному логарифму молекулярных масс (М₁) в г/моль полимеров, а размерность оси Υ соответствует массе полимера со среднечислен

- 9 017106 ной молекулярной массой (М₁) в произвольном пропорциональном масштабе.

Пример 1. Синтез 8ВК в периодическом режиме.

Сополимер А, связанный и функционализированный группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

Связанный сополимер В, полученный в присутствии нехелатообразующего полярного агента.

Функционализированные группой δίΘΗ на конце цепи и нефункционализированные сравнительные сополимеры 8ВВ С и Ό.

1) Получение сополимера А, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению, с помощью хелатообразующего полярного агента.

В сравнительный сосуд вместимостью 0,25 л, выдерживаемый в атмосфере азота, и в другой идентичный сосуд, предназначенный для осуществления варианта по настоящему изобретению, вносят по 105 г циклогексана (135 мл) и бутадиен и стирол в соответствующих массовых соотношениях 1/0,091/0,051. Также вносят 22 м.д. этилтетрагидрофурфурилового эфира в качестве агента-активатора виниловых связей. После нейтрализации примесей н-бутиллитием (п-ВиМ) прибавляют 123 мкмоль нбутиллития. Полимеризацию проводят в каждом из двух сосудов при 40°С, при этом степень превращения мономера составляет 76% через 100 мин. Степень превращения определяют взвешиванием экстракта, высушенного при 110°С и при пониженном давлении 200 мм рт.ст.

В сравнительном сосуде, содержащем продукт полимеризации, полимеризацию останавливают метанолом, взятым в избытке относительно лития. Характеристическая вязкость (исходная вязкость), измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 0,94 дл/г. Молекулярная масса Мп данного сравнительного образца, определенная методом δΕ03ϋ. равна 92000 г/моль, 1р равен 1,07.

Связывание с помощью связывающего агента по настоящему изобретению.

Во второй сосуд, содержащий такой же продукт полимеризации, вносят раствор метилтрихлорсилана (61 мкмоль). Таким образом, соотношение δί/Ы составляет 0,50. Через 20 мин реагирования при 0°С реакцию связывания останавливают водой, взятой в избытке относительно лития, с целью гидролиза оставшихся групп δίί,Ί. Измеренная конечная характеристическая вязкость равна 1,52 дл/г.

Коэффициент изменения вязкости, определенный как отношение конечной вязкости к исходной вязкости, в данном случае равен 1,62. Вязкость МЬ полимера, связанного таким образом, равна 41.

Полученный таким образом сополимер А, связанный и функционализированный группой δίΘΗ в середине цепи, подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,35 части на сто частей эластомеров (% масс, в пересчете на эластомер) 4,4'-метилен-бис-2,6-трет-бутилфенола и 0,10 части на сто частей эластомера (% масс, в пересчете на эластомер) И-(1,3-диметилбутил)-М'-фенил-п-фенилендиамина. Полученный сополимер выделяют высушиванием в сушильном шкафу при 60°С в токе азота.

Микроструктура сополимера А определена методом ЯМР ¹³С.

Массовая доля звеньев 1,4-транс равна 34%, звеньев 1,4-цис 25% и звеньев 1,2-41% (каждое из трех данных значений относится к звеньям бутадиена).

Массовая доля стирола равна 27%.

Молекулярная масса Мп сополимера А, определенная стандартным методом δΕΟ равна 139000 г/моль, молекулярная масса М„ равна 158000 г/моль, 1р равен 1,14.

Содержание групп СЩЗц определенное методом ЯМР ^!Η, для сополимера А равно 4,15 ммоль/кг, что с учетом молекулярной массы М_п соответствует значению Т, равному 0,38.

При анализе методом ЯМР 2Ό ¹Π-²⁹δί обнаружено только одно корреляционное пятно с ά_δι=+8 м.д. Это позволяет сделать вывод о степени функционализации Т1, равной 100%, т.е. о 100%-м наличии формы СИ^1^ВВ)₂ОН с функциональной группой в середине цепи.

Анализы ЯМР и δΕС иллюстрируют факт того, что реакция связывания, осуществленная в присутствии хелатообразующего полярного агента, является особо селективной.

2) Получение сополимера В, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи, с помощью нехелатообразующего полярного агента.

Данный опыт является сравнительным по отношению к опыту по настоящему изобретению.

В сравнительный сосуд вместимостью 0,25 л, выдерживаемый в атмосфере азота, и в другой идентичный сосуд, предназначенный для осуществления варианта по настоящему изобретению, вносят по 105 г циклогексана (135 мл) и бутадиен и стирол в соответствующих массовых соотношениях 1/0,104/0,045. Также вносят 2600 м.д. тетрагидрофурана в качестве агента-активатора виниловых связей. После нейтрализации примесей посредством п-ВиЬ1 прибавляют 123 мкмоль н-бутиллития. Полимеризацию проводят в каждом из двух сосудов при 40°С, при этом степень превращения мономера составляет 78% через 100 мин. Степень превращения определяют взвешиванием экстракта, высушенного при 110°С и при пониженном давлении 200 мм рт. ст.

В сравнительном сосуде, содержащем продукт полимеризации, полимеризацию останавливают метанолом, взятым в избытке относительно лития. Характеристическая вязкость (исходная вязкость), измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 0,92 дл/г. Молекулярная масса М_п данного сравнительного образца, определенная методом δΕΕΤΟ, равна 98000 г/моль, 1р равен 1,07.

- 10 017106

Связывание с помощью связывающего агента.

В другой сосуд, содержащий такой же продукт полимеризации, вносят раствор метилтрихлорсилана (61 мкмоль). Таким образом, соотношение 31/Ы составляет 0,50. Через 20 мин реагирования при 0°С реакцию связывания останавливают водой, взятой в избытке относительно лития, с целью гидролиза оставшихся групп 31С1. Измеренная конечная характеристическая вязкость равна 1,85 дл/г.

Коэффициент изменения вязкости, определенный как отношение конечной вязкости к исходной вязкости, в данном случае равен 2,01. Вязкость МЬ полимера, связанного таким образом, равна 60.

Полученный таким образом сополимер В, связанный и функционализированный группой 31ОН в середине цепи, подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,35 части на сто частей эластомеров (мас.%, в пересчете на эластомер) 4,4'-метилен-бис-2,6-трет-бутилфенола и 0,10 части на сто частей эластомеров (мас.% в пересчете на эластомер) №(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-п-фенилендиамина. Полученный сополимер выделяют высушиванием в сушильном шкафу при 60°С в токе азота.

Микроструктура сополимера В определена методом ЯМР ¹³С.

Массовая доля звеньев 1,4-транс ВК равна 34%, звеньев 1,4-цис ВК - 22% и звеньев 1,2 ВК - 44% (каждое из трех данных значений относится к звеньям бутадиена). Массовая доля стирола равна 26%.

Молекулярная масса М_п сополимера В, определенная стандартным методом 8ЕС, равна 170000 г/моль, молекулярная масса М„ равна 209000 г/моль, 1р равен 1,23.

Общее содержание групп СН₃31, определенное методом ЯМР 'Η. для сополимера В равно 4,2 ммоль/кг, что соответствует значению Т, равному 0,42.

При анализе методом ЯМР 2Ό ¹Н-²⁹31 обнаружено три корреляционных пятна: б_3|=+8 м.д., что соответствует требуемому продукту (в форме (3ВК)₂31СН₃ОН с функциональной группой в середине цепи), б₃,=-8 м.д., что соответствует геминальному продукту (в форме 3ВК31СН₃(ОН)₂ с функциональной группой на конце цепи), и б_3|-0 м.д., что соответствует звездообразному продукту (в форме (3ВК)₃31СН₃). Интегрирование площадей пиков дает долю 47% для области б_3|=+8 м.д., 35% для области б_3|=-8 м.д. и 18% для области б_3|-0 м.д.

Сополимер В имеет долю 31, находящегося в виде группы 31ОН в середине цепи, 47%.

Анализы ЯМР и 3ЕС позволяют сделать вывод о существовании нескольких функциональных групп со значительными долями, характеризующих факт того, что реакция связывания, осуществленная в присутствии нехелатообразующего полярного агента, не является селективной.

3) Получение ''сравнительного 3ВК С, функционализированного группой 31ОН на конце цепи.

Такой сравнительный линейный 3ВК С, функционализированный гексаметилциклотрисилоксаном, получают сополимеризацией стирола и бутадиена.

В сосуд вместимостью 0,25 л, выдерживаемый в атмосфере азота, вносят 105 г циклогексана (135 мл) и бутадиен и стирол в соответствующих массовых соотношениях 1/0,091/0,051. Также вносят 15 м.д. этилтетрагидрофурфурилового эфира в качестве агента-активатора виниловых связей. После нейтрализации примесей прибавляют 90 мкмоль н-бутиллития. Полимеризацию в сосуде проводят при 40°С, при этом степень превращения мономера составляет 74% через 120 мин. Степень превращения определяют взвешиванием экстракта, высушенного при 110°С и при пониженном давлении 200 мм рт.ст.

Функционализация с помощью гексаметилциклотрисилоксана.

В сосуд, содержащий данный продукт полимеризации, вносят раствор гексаметилциклотрисилоксана (45 мкмоль). Таким образом, соотношение 31/Ь1 составляет 1,50. Через 20 мин реагирования при 40°С реакцию функционализации останавливают метанолом, взятым в избытке относительно лития. Конечная характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,59 дл/г.

Полученный таким образом сравнительный функционализированный гексаметилциклотрисилоксаном линейный сополимер С подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,35 части на сто частей эластомеров (мас.%, в пересчете на эластомер) 4,4'-метилен-бис-2,6-трет-бутилфенола и 0,10 части на сто частей эластомеров (мас.%, в пересчете на эластомер) №(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-пфенилендиамина. Полученный сополимер выделяют высушиванием в сушильном шкафу при 60°С в токе азота.

Молекулярная масса М_п сополимера С, определенная стандартным методом 3ЕС, равна 133000 г/моль.

Вязкость МЬ данного сополимера равна 39.

Микроструктура сополимера С определена методом ЯМР ¹³С. Массовая доля звеньев 1,4-транс ВК равна 34%, звеньев 1,4-цис ВК - 25% и звеньев 1,2 ВК - 41% (каждое из трех данных значений относится к звеньям бутадиена).

Массовая доля стирола равна 26%.

Анализ методом ЯМР 2Ό ¹Н-²⁹31 позволяет сделать вывод о наличии функциональной группы на конце цепи типа 3ВК(СН₃)₂31ОН. Содержание групп (СН₃)₂31, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера С равно 5,70 ммоль/кг.

4) Получение сравнительного нефункционализированного 3ВК Ό.

- 11 017106

Такой сравнительный нефункционализированный δΒΒ Ό получают сополимеризацией стирола и бутадиена.

В сосуд вместимостью 0,25 л, выдерживаемый в атмосфере азота, и в другой идентичный сосуд вносят по 105 г циклогексана (135 мл) и бутадиен и стирол в соответствующих массовых соотношениях 1/0,091/0,051. Также вносят 15 м.д. этилтетрагидрофурфурилового эфира в качестве агента-активатора виниловых связей. После нейтрализации примесей посредством п-ВцЬ1 прибавляют 90 мкмоль нбутиллития. Полимеризацию в сосуде проводят при 40°С, при этом степень превращения мономера составляет 75% через 123 мин. Степень превращения определяют взвешиванием экстракта, высушенного при 110°С и при пониженном давлении 200 мм рт.ст.

В сосуде, содержащем продукт полимеризации, полимеризацию останавливают метанолом, взятым в избытке относительно лития. Характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,59 дл/г.

Полученный таким образом сравнительный линейный сополимер Ό подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,35 части на сто частей эластомеров (мас.% в пересчете на эластомер) 4,4'метилен-бис-2,6-трет-бутилфенола и 0,10 части на сто частей эластомеров (мас.% в пересчете на эластомер) №(1,3-диметилбутил)-№-фенил-п-фенилендиамина. Полученный сополимер выделяют высушиванием в сушильном шкафу при 60°С в токе азота.

Вязкость МЬ данного сополимера равна 39.

Молекулярная масса М_п сополимера Ό, определенная стандартным методом δΕί.\ равна 143000 г/моль.

Микроструктура сополимера Ό определена методом ЯМР¹³С: массовая доля звеньев 1,4-транс ВВ равна 33%, звеньев 1,4-цис ВВ - 24% и звеньев 1,2 ВВ - 43% (каждое из трех данных значений относится к звеньям бутадиена).

Массовая доля стирола равна 26%.

Пример 2. Синтез δΒВ в непрерывном режиме.

Сополимеры Е, Е, С и Η, связанные и функционализированные группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению, по сравнению со сравнительными функционализированными группой δίΘΗ на конце цепи и нефункционализированными сополимерами δΒВ I, 1, К и Ь.

1) Получение сополимера Е, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и этилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/11/3,2/0,045. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЕ1) из расчета 160 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЕ1 подают из расчета 1160 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 70°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 96%, а характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,28 дл/г. Молекулярная масса М_п, определенная методом δЕС3^, равна 83000 г/моль.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют метилтрихлорсилан в виде раствора в циклогексане из расчета 638 мкмоль на 100 г мономеров. После 3 мин протекания реакции связывания к данному раствору прибавляют воду из расчета 580 ммоль на 100 г мономера, затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол)а и 0,2 мас.% №(1,3-диметилбутил)-№фенил-п-фенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки с острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

Характеристическая вязкость сополимера Е равна 1,69 дл/г, коэффициент изменения вязкости равен

1,32, а вязкость МЬ равна 55. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом δΕί.\ равна 137000 г/моль, молекулярная масса М„ равна 237000 г/моль, Ιρ равен 1,73.

Микроструктура сополимера Е определена методом ЯМР ¹³С.

Блок δΒВ сополимера Е содержит 25% стирола (масс), а в бутадиеновой части он содержит 59% виниловых звеньев, 21% звеньев 1,4-цис и 20% звеньев 1,4-транс.

Содержание групп 0Η₃δί-, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера Е равно 5,03 ммоль/кг, что соответствует значению Т, равному 0,42.

При анализе методом ЯМР 2Ό ^!Η-²⁹δί обнаружено два корреляционных пятна: ά_δ1=+8 м.д., что соответствует требуемому продукту (в форме (δΒВ)₂δ^СΗзΟΗ с функциональной группой в середине цепи),

- 12 017106 ά_δ1=-15,4 м.д., что соответствует связанному геминальному продукту (в форме δВΒδ^СΗ₃(ОН)-Οδ^СΗ₃(ОН)δВΚ.). Интегрирование площадей пиков дает долю 94% для области ά_δ1=+8 м.д. и 6% для области ά_δ1=-15,4 м.д. Таким образом, данный анализ позволяет сделать вывод о степени функционализации Т1, равной 94%.

Анализы ЯМР и δЕС иллюстрируют факт того, что реакция связывания, осуществленная в присутствии хелатообразующего полярного агента, является особо селективной.

2) Получение сополимера Е, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и этилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/11/3,2/0,043. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЫ) из расчета 200 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЫ подают из расчета 800 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 70°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 95%, а характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,61 дл/г. Молекулярная масса М_п, определенная методом δЕС3^, равна 118000 г/моль.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют метилтрихлорсилан в виде раствора в циклогексане из расчета 560 мкмоль на 100 г мономеров. После 3 мин протекания реакции связывания к данному раствору прибавляют воду из расчета 400 ммоль на 100 г мономера, затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол)а и 0,2 мас.% №(1,3-диметилбутил)-№фенил-п-фенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, связанного и функционализированного группой δίΘΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

Характеристическая вязкость сополимера Е равна 2,18 дл/г, коэффициент изменения вязкости равен 1,35, а вязкость МЬ равна 81. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом δЕС, равна 185000 г/моль, молекулярная масса Μ_ν равна 323000 г/моль, 1р равен 1,75.

Микроструктура сополимера Е определена методом ЯМР ¹³С.

Блок δΕΡ сополимера Е содержит 25% стирола (мас.), а в бутадиеновой части он содержит 58% виниловых звеньев, 21% звеньев 1,4-цис и 21% звеньев 1,4-транс.

Содержание групп 0Η₃δί, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера Е равно 4,06 ммоль/кг, что соответствует значению Т, равному 0,48.

При анализе методом ЯМР 2Ό ^ιΗ-²⁹'δί обнаружено три корреляционных пятна: ά_δι=+8 м.д., что соответствует требуемому продукту (в форме ^ВВ)^1СН₃ОН с функциональной группой в середине цепи), ά_δ1=-8 м.д., что соответствует геминальному продукту (в форме δВΒδ^СΗ₃(ОН)₂ с функциональной группой на конце цепи), и ά_δι-0 м.д., что соответствует звездообразному продукту (в форме (8ВК)з81СН₃). Интегрирование площадей пиков дает долю 94% для области ά_δ1=+8 м.д., 3% для области ά_δ1=-8 м.д. и 3% для области ά_δ,-0 м.д. Таким образом, данный анализ позволяет сделать вывод о степени функционализации Т1, равной 94%.

3) Получение сополимера С, связанного и функционализированного группой δίΟΗ в середине цепи по настоящему изобретению.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и этилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/11/3,2/0,048. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЫ) из расчета 160 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЫ подают из расчета 1460 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 70°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 97%, а характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,06 дл/г. Молекулярная масса М_п, определенная методом δΗΓΜΟ, равна 66000 г/моль.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют метилтрихлорсилан в виде раствора в циклогексане из расчета 803 мкмоль на 100 г мономеров. После 3 мин протекания реакции связывания к данному раствору прибавляют воду из расчета 730 ммоль на 100 г мономера, затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол)а и 0,2 мас.% №(1,3-диметилбутил)-№

- 13 017106 фенил-п-фенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки с острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, связанного и функционализированного группой 31ОН в середине цепи по настоящему изобретению.

Характеристическая вязкость сополимера С равна 1,40 дл/г, коэффициент изменения вязкости равен

1,32, а вязкость МЬ равна 37. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом 3ЕС, равна 114000 г/моль, молекулярная масса М„ равна 190000 г/моль, Ιρ равен 1,67.

Микроструктура сополимера С определена методом ЯМР ¹³С.

Блок 3ВВ сополимера С содержит 25,1% стирола (мас.), а в бутадиеновой части он содержит 58% виниловых звеньев, 22% звеньев 1,4-цис и 20% звеньев 1,4-транс.

Содержание групп СН₃31, определенное методом ЯМР 'Н. для сополимера С равно 6,16 ммоль/кг, что соответствует значению Т, равному 0,40.

При анализе методом ЯМР 2Ό ¹ Η-²⁹§ί обнаружено три корреляционных пятна: й3|=+8 м.д., что соответствует требуемому продукту (в форме (3ВВ)231СН3ОН с функциональной группой в середине цепи), й3|=-8 м.д., что соответствует геминальному продукту (в форме 3ВВ31СН3(ОН)2 с функциональной группой на конце цепи), и ά31»0 м.д., что соответствует звездообразному продукту (в форме (3ВВ)331СН3). Интегрирование площадей пиков дает долю 92% для области й31=+8 м.д., 3% для области й3|=^-8 м.д. и 5% для области й3,-0 м.д. Таким образом, данный анализ позволяет сделать вывод о степени функционализации Т1, равной 92%.

4) Получение сополимера Н, связанного и функционализированного группой 31ОН в середине цепи по настоящему изобретению.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и зтилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/9,8/4,4/0,0055. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЫ) из расчета 150 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЫ подают из расчета 1175 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 80°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 89%, а характеристическая вязкость, измеренная при 25°С для концентрации 0,1 г/дл в толуоле, равна 1,27 дл/г. Молекулярная масса М_п, определенная методом 3ЕС3И, равна 76000 г/моль.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют метилтрихлорсилан в виде раствора в циклогексане из расчета 705 мкмоль на 100 г мономеров. После 3 мин протекания реакции связывания к данному раствору прибавляют воду из расчета 590 ммоль на 100 г мономера, затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол)а и 0,2 мас.% И-(1,3-диметилбутил)-Н'фенил-п-фенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки с острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, связанного и функционализированного группой 31ОН в середине цепи по настоящему изобретению.

Характеристическая вязкость сополимера Н равна 1,68 дл/г, коэффициент изменения вязкости равен

1,32, а вязкость МЬ равна 53. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом 3ЕС, равна 130000 г/моль, молекулярная масса М„ равна 208000 г/моль, Ιρ равен 1,60.

Микроструктура сополимера Н определена методом ЯМР ¹³С.

Блок 3ВВ сополимера Н содержит 28% стирола (масс), а в бутадиеновой части он содержит 24% виниловых звеньев, 30% звеньев 1,4-цис и 46% звеньев 1,4-транс.

Содержание групп СН₃31, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера Н равно 7,63 ммоль/кг, что соответствует значению Т, равному 0,58.

При анализе методом ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹31 обнаружено два корреляционных пятна: й_3|=+8 м.д., что соответствует требуемому продукту (в форме (3ВВ)₂31СН₃ОН с функциональной группой в середине цепи), й₃₁=-15,4 м.д., что соответствует связанному геминальному продукту (в форме 3ВВ31СН₃(ОН)-О31СН₃(ОН)3ВВ). Интегрирование площадей пиков дает долю 92% для области ά3ί=+8 м.д. и 8% для области ά₃₁=-15,4 м.д. Таким образом, данный анализ позволяет сделать вывод о степени функционализации Т1, равной 92%.

5) Получение сравнительного сополимера I, функционализированного группой 31ОН на конце цепи.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и этилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/11/3,2/0,037. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЫ) из расчета

- 14 017106

200 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЫ подают из расчета 530 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 70°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 98%.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют гексаметилциклотрисилоксан в виде раствора в циклогексане из расчета 265 мкмоль на 100 г мономеров. Затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол) а и 0,2 мас.% Ы-(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-пфенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки с острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, функционализированного группой Б1ОН на конце цепи.

Вязкость МЬ сополимера I равна 53. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом БЕС, равна 123000 г/моль.

Микроструктура сополимера I определена методом ЯМР ¹³С.

Блок БВЯ сополимера I содержит 25% стирола (мас.), а в бутадиеновой части он содержит 58% виниловых звеньев, 21% звеньев 1,4-цис и 21% звеньев 1,4-транс.

Анализ методом ЯМР 2Ό ¹ Η-²⁹§ί позволяет сделать вывод о наличии функциональной группы на конце цепи БВК(СН₃)₂БЮН. Содержание групп (СН₃)₂Б1, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера I равно 5,85 ммоль/кг.

6) Получение сравнительного нефункционализированного сополимера 1.

Синтез сополимера 1 осуществляют по методике, описанной в опыте 5, за исключением того, что вместо гексаметилциклотрисилоксана прибавляют метанол в соотношении МеОН/п-ВиЫ=1,5.

Вязкость МЬ сополимера 1 равна 53. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом БЕС, равна 123000 г/моль.

Микроструктура сополимера 1 определена методом ЯМР ¹³С.

Блок БВЯ сополимера 1 содержит 25% стирола (масс), а в бутадиеновой части он содержит 58% виниловых звеньев, 21% звеньев 1,4-цис и 21% звеньев 1,4-транс.

7) Получение сравнительного сополимера К, функционализированного группой Б1ОН на конце цепи.

В реактор вместимостью 32,5 л, оснащенный смесителем турбинного типа, в непрерывном режиме вводят циклогексан, бутадиен, стирол и этилтетрагидрофурфуриловый эфир с подачей в соответствующих массовых соотношениях 100/9,8/4,4/0,0043. В начале линии подают н-бутиллитий (п-ВиЫ) из расчета 200 мкмоль на 100 г мономеров для нейтрализации протонных примесей, вносимых различными компонентами, имеющимися в начале линии. На входе в реактор п-ВиЫ подают из расчета 610 мкмоль на 100 г мономеров.

Различные расходы регулируют так, чтобы среднее время пребывания в реакторе составляло 40 мин. Температуру поддерживают равной 80°С.

Степень превращения, измеренная в пробе, отобранной на выходе из реактора, равна 93%.

В заключение, на выходе из реактора к раствору активного полимера (в проточном статическом смесителе) прибавляют гексаметилциклотрисилоксан в виде раствора в циклогексане из расчета 265 мкмоль на 100 г мономеров. Затем сополимер подвергают антиоксидантной обработке прибавлением 0,8 мас.% 2,2'-метилен-бис-(4-метил-6-трет-бутилфенол)а и 0,2 мас.% Ы-(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-пфенилендиамина в пересчете на эластомер.

Обработанный таким образом сополимер отделяют от раствора операцией отгонки с острым водяным паром, затем сушат в цилиндрическом устройстве при 100°С в течение 20 мин с получением сополимера, функционализированного группой Б1ОН на конце цепи.

Вязкость МЬ сополимера К равна 54. Молекулярная масса данного сополимера, определенная стандартным методом БЕС, равна 119000 г/моль.

Микроструктура сополимера К определена методом ЯМР ¹³С.

Блок БВЯ сополимера К содержит 27% стирола (масс), а в бутадиеновой части он содержит 24% виниловых звеньев, 30% звеньев 1,4-цис и 46% звеньев 1,4-транс.

Анализ методом ЯМР 2Ό ¹Н-²⁹Б1 позволяет сделать вывод о наличии на конце цепи функциональной группы (СН₃)₂Б1ОН. Содержание групп (СН₃)₂Б1, определенное методом ЯМР ¹Н, для сополимера К равно 6,0 ммоль/кг.

8) Получение сравнительного нефункционализированного сополимера Ь.

Синтез сополимера Ь осуществляют по методике опыта 7, за исключением того, что вместо гексаметилциклотрисилоксана прибавляют метанол в соотношении МеОН/п-ВиЬ1=1,5.

Вязкость МЬ равна 54. Молекулярная масса сополимера, определенная стандартным методом БЕС,

- 15 017106 равна 120 000 г/моль. Микроструктура сополимера Ь определена методом ЯМР ¹³С. Блок 8ВК сополимера Ь содержит 27% стирола (масс), а в бутадиеновой части он содержит 24% виниловых звеньев, 30% звеньев 1,4-цис и 46% звеньев 1,4-транс.

Пример 3.

Композиции, содержащие эластомер по настоящему изобретению, содержащий силанольную группу в середине цепи, или эластомер, не соответствующий настоящему изобретению.

В данном примере четыре эластомера 8ВК А, 8ВК В, 8ВК С и 8ВК Ό с Тд=-38°С, полученные по примеру 1, использованы для получения каучуковых композиций А, В, С и Ό типа композиций для протектора, каждая из которых содержит диоксид кремния в качестве активного неорганического наполнителя.

Каждая из композиций А, В, С или Ό имеет приведенный далее состав (выраженный в мас/% в пересчете на эластомер или в частях на сто частей эластомера):

Эластомер100 диоксид кремния (1)80

N2341

Масло из ароматических углеводородов39,5 (ЕИЕКГЬЕХ 65)(5)

Связывающий агент	(2)	6, 4
Ζηο		2,5
Стеариновая кислота	2
Антиоксидант (3)		1, 9
Воск-антиозонант '	'С323Т (6)	1,5
Дифенилгуанидин		1,5
Сера		1,2
Сульфенамид (4)		2

где (1) = диоксид кремния Ζοοδίΐ 1165 МР компании Κΐιοάία:

(2) = связывающий агент 8169 компании Оедибба:

(3) = №(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-п-фенилендиамин:

(4) = №циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид:

(5) = масло из ароматических углеводородов компании Напкеп & Βοδοηΐΐιαΐ Ειποροαπ:

(6) = воск-антиозонант компании Κ^ρκοΙ.

Получение каждой из следующих композиций осуществляют на первой стадии термомеханической обработки, состоящей из двух этапов, разделенных этапом охлаждения, и затем на второй стадии конечной отделки путем механической обработки.

В лабораторный смеситель ВаиЬигу закрытого типа вместимостью 400 см³, наполняемый на 70% и имеющий начальную температуру приблизительно 90°С, последовательно вносят эластомер, две третьих части активного наполнителя, связывающий агент и дифенилгуанидин, затем приблизительно через минуту вносят остаток активного наполнителя, масло из ароматических углеводородов, стеариновую кислоту и воск-антиозонант С328Т.

Осуществляют первый этап термомеханической обработки в течение 4-5 мин до максимальной температуры приблизительно 160°С. Затем блок эластомера извлекают и охлаждают.

Далее осуществляют второй этап термомеханической обработки в том же смесителе в течение 3-4 мин с добавкой оксида цинка и антиоксиданта до максимальной температуры около 160°С.

Таким образом осуществляется упомянутая ранее первая стадия термомеханической обработки, при этом следует уточнить, что средняя частота вращения лопастей во время первой стадии составляет 45 об/мин.

Полученную таким образом смесь извлекают и охлаждают, затем в смеситель открытого типа (измельчитель-гомогенизатор) вносят серу и сульфенамид при 30°С, перемешивая всю массу еще в течение 3-4 мин (упомянутая ранее вторая стадия механической обработки).

Затем полученные таким образом композиции каландруют в виде каучуковых пластин (толщиной 2-3 мм) или тонких листов для определения их физических или механических характеристик, или в виде фасонного профиля, приемлемого для непосредственного использования после резки и/или сборки до требуемых размеров, например, такого, как полуфабрикат для пневматических шин, в частности, для протекторов.

Сшивание осуществляют при 150°С в течение 40 мин.

Результаты представлены в приведенной далее табл. 1.

- 16 017106

Таблица 1

Композиция	А	В	С	ϋ
Эластомер	ЗВК А	ЗВВ В	ЗВК С	ЗВВ ϋ
МЬ (1 + 41 при 100°С (смола)	41	60	39	39

Характеристики в несшитом состоянии

I МЪ (1 + 4) при 100°С (смесь
Муни)	47	49	73	44

Характеристики в сшитом состоянии

Твердость по Шору А	58, 3	59, 4	56, 6	66, 9
МАЮ	3,72	4,17	3, 48	5, 92
ΜΆ100	1,57	1,71	1, 57	1,73
МА30 0	2,08	1, 97	2, 11	1, 84
ΜΑ300/ΜΑ100	1,33	1, 15	1, 35	1, 06
Индекс дробления по Скотту при 20°С
Ег (МПа)	21,21	18,03	24,94	20,90
Аг (%)	520	535	577	597
Потери при 60°С	25, 9	34,7	19,4	31, 6

Динамические характеристики в зависимости от деформации

Дельта С+ (МПа) при 23°С	1, 12	1, 16	0, 88	5,39
Тап(б)тах при 23°С	0,231	0,267	0,210	0,346

Следует отметить, что композиция А по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, сравнимое со значением для композиции Ό на основе нефункционализированного эластомера. Композиция А по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, которое заметно меньше значения для композиции С на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить характеристики при переработке по сравнению с эластомером, функционализированным группой δίΘΗ на конце цепи.

Касательно характеристик в сшитом состоянии следует отметить, что значение соотношения МА300/МА100 для композиции А по настоящему изобретению равно значению для композиции С на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Композиция А по настоящему изобретению имеет значение соотношения МА300/МА100, которое заметно превышает значение для композиции Ό на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить упрочнение по сравнению с нефункционализированным эластомером.

Следует отметить, что композиция В имеет значение соотношения МА300/МА100 меньше значения для композиции А по настоящему изобретению. Такой результат ясно показывает, что упрочнение заметно улучшено только для композиции по настоящему изобретению.

Касательно динамических характеристик следует отметить, что гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) композиции А по настоящему изобретению близки к характеристикам композиции С на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Композиция А по настоящему изобретению имеет гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях), которые являются заметно улучшенными по сравнению с характеристиками композиции Ό на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) по сравнению с нефункционализированным эластомером. Таким образом, за счет функционализированного эластомера по настоящему изобретению для композиции А обеспечивается предпочтительный компромисс между характеристиками в несшитом состоянии (характеристики при переработке) и характеристиками в сшитом состоянии (гистерезисные характеристики).

Следует отметить, что композиция В имеет гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях), более низкие по сравнению с характеристиками композиции по настоящему изобретению. Такой результат ясно показывает, что гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) улучшены только для композиции по настоящему изобретению.

Иначе говоря, композиция А по настоящему изобретению на основе эластомера, который содержит группу δίΘΗ в середине цепи и в котором доля δί, содержащегося в виде группы δίΘΗ в середине цепи,

- 17 017106 равна 100%, имеет характеристики при переработке в сшитом состоянии, которые являются улучшенными по сравнению с характеристиками композиции Ό на основе нефункционализированного эластомера вследствие пониженного гистерезиса и по сравнению с композицией С на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи, вследствие улучшенной приемлемости к переработке.

Композиция А по настоящему изобретению на основе эластомера, который содержит группу δίΘΗ в середине цепи и в котором доля δί, содержащегося в виде группы δίΘΗ в середине цепи, равна 100%, имеет характеристики при переработке в сшитом состоянии, которые являются улучшенными по сравнению с характеристиками композиции В, в которой доля δί, содержащегося в виде группы δίΘΗ в середине цепи, равна 47%, вследствие пониженного гистерезиса при малых и больших деформациях и вследствие улучшенного упрочнения.

Пример 4.

Композиции, содержащие эластомер по настоящему изобретению, содержащий силанольную группу в середине цепи, или эластомер, не соответствующий настоящему изобретению.

В данном примере три эластомера δВК Е, δВК I и δВК ί с Тд=-25°С, полученные по примеру 2, использованы для получения каучуковых композиций Е, I и ί типа композиций для протектора, каждая из которых содержит диоксид кремния в качестве активного неорганического наполнителя.

Каждая из композиций Е, I и 1 имеет приведенный далее состав (выраженный в % масс, в пересчете на эластомер или в частях на сто частей эластомера):

Эластомер 100

Диоксид кремния (1)

N234

Масло

МЕЗ (7)

Смола (5)

Связывающий

6,

ΖηΟ

2,

Стеариновая кислота

Антиоксидант (3)

Воск-антиозонант С323Т (6}

Дифенилгуанидин

1,

1,

Сера

Сульфенамид (4)

Где (1) = диоксид кремния 2ео811 1165 МР компании Εΐιοάία:

(2) = связывающий агент δί69 компании Оеди^а:

(3) = №(1,3-диметилбутил)-Ы'-фенил-п-фенилендиамин:

(4) = №циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид:

(5) = смола Оегсо1у1е Ь120 компании ОКТ или δу1νадит ТК7125С компании Апхопа:

(6) = воск-антиозонант компании Кер§о1:

(7) = С’а1епех® δΝΚ компании δ1κ11.

Получение каждой из следующих композиций осуществляют на первой стадии термомеханической обработки, состоящей из двух этапов, разделенных этапом охлаждения, и затем на второй стадии конечной отделки путем механической обработки.

В лабораторный смеситель ВапЬшу закрытого типа вместимостью 400 см³, наполняемый на 70% и имеющий начальную температуру приблизительно 90°С, последовательно вносят эластомер, две третьих части активного наполнителя, связывающий агент и дифенилгуанидин, затем приблизительно через минуту вносят остаток активного наполнителя, масло, смолу, стеариновую кислоту и воскантиозонант С32δТ.

Осуществляют первый этап термомеханической обработки в течение 4-5 мин до максимальной температуры приблизительно 160°С. Затем блок эластомера извлекают и охлаждают.

Далее осуществляют второй этап термомеханической обработки в том же смесителе в течение 3-4 мин с добавкой оксида цинка и антиоксиданта до максимальной температуры около 160°С.

Таким образом осуществляется упомянутая ранее первая стадия термомеханической обработки, при этом следует уточнить, что средняя частота вращения лопастей во время первой стадии составляет 45 об/мин.

Полученную таким образом смесь извлекают и охлаждают, затем в смеситель открытого типа (измельчитель-гомогенизатор) вносят серу и сульфенамид при 30°С, перемешивая всю массу еще в течение 3-4 мин (упомянутая ранее вторая стадия механической обработки).

Затем полученные таким образом композиции каландруют в виде каучуковых пластин (толщиной

- 18 017106

2-3 мм) или тонких листов для определения их физических или механических характеристик, или в виде фасонного профиля, приемлемого для непосредственного использования после резки и/или сборки до требуемых размеров, например, такого, как полуфабрикат для пневматических шин, в частности, для протекторов.

Сшивание осуществляют при 150°С в течение 40 мин. Результаты представлены в приведенной далее табл. 2.

Таблица 2

Композиция	Е	I	σ
Эластомер	5ВК Е	5ВК I	ЗВЙ ц
МЬ (1+4) при 100°С (смола)	55	53	53

Характеристики в несшитом состоянии

МЬ (1+4) при 100°С (смесь Муни) | 69

98

67

Характеристики в сшитом состоянии

Твердость по Шору А	61,1	61,3	59, 9
ΜΆΙΟ	4,29	4,49	4,40
МА100	1,91	1,87	1,72
МА30 0	2,51	2, 59	1, 91
ΜΑ300/ΜΑ100	1,31	1,39	1, и

Индекс дробления по Скотту при 2 0°С
Гг (МПа)	17,83	17, 69	18,13
Аг (%)	411	399	445
Потери при 60°С	27,7	25, 0	29, 6

Динамические характеристики в зависимости от деформации

Дельта с* (МПа) при 40°С	0,85	0,74	1,08
Тап(5)тах при 40°С	0,221	0,201	0,231

Следует отметить, что композиция Е по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, сравнимое со значением для композиции 1 на основе нефункционализированного эластомера. Композиция Е по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, которое заметно меньше значения для композиции I на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить характеристики при переработке по сравнению с эластомером, функционализированным группой δίΘΗ на конце цепи.

Касательно характеристик в сшитом состоянии следует отметить, что значение соотношения МА300/МА100 для композиции Е по настоящему изобретению близко к значению для композиции I на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Композиция Е по настоящему изобретению имеет значение соотношения МА300/МА100, которое заметно превышает значение для композиции 1 на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить упрочнение по сравнению с нефункционализированным эластомером.

Касательно динамических характеристик следует отметить, что гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) композиции Е по настоящему изобретению близки к характеристикам композиции I на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи. Композиция Е по настоящему изобретению имеет гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях), которые являются улучшенными по сравнению с характеристиками композиции 1 на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) по сравнению с нефункционализированным эластомером.

Иначе говоря, композиция Е по настоящему изобретению на основе эластомера, который содержит группу δίΘΗ в середине цепи и в котором доля δί, содержащегося в виде группы δίΘΗ в середине цепи, равна 94%, имеет характеристики при переработке в сшитом состоянии, которые являются улучшенными, с одной стороны, по сравнению с характеристиками композиции 1 на основе нефункционализированного эластомера вследствие пониженного гистерезиса и, с другой стороны, по сравнению с композицией I на основе эластомера, содержащего группу δίΘΗ на конце цепи, вследствие улучшенной приемлемости

- 19 017106 к переработке.

Пример 5.

Композиции, содержащие эластомер по настоящему изобретению, содержащий силанольную группу в середине цепи, или эластомер, не соответствующий настоящему изобретению.

В данном примере три эластомера 8ВВ Η, 8ВК. К и 8ВК. Ь с Тд=-48°С, полученные по примеру 2, использованы для получения каучуковых композиций Η, К, и Ь типа композиций для протектора, каждая из которых содержит диоксид кремния в качестве активного неорганического наполнителя.

Каждая из композиций Η, К и Ь имеет приведенный далее состав (выраженный в мас.% в пересчете на эластомер или в частях на сто частей эластомера):__________

Эластомер диоксид кремния (1)

N234

Связывающий агент (2)

ΖηΟ

Стеариновая кислота

Антиоксидант {3)

Дифенилгуанидин

Сера

Сульфенамид (4) где (1) = диоксид кремния Ζοοδίΐ 1165 МР компании Ρΐιοάία:

(2) = связывающий агент 8169 компании Осди^а:

(3) = П-(1,3-диметилбутил)-Л'-фенил-п-фенилендиамин:

(4) = Ы-циклогексил-2-бензотиазилсульфенамид.

Получение каждой из следующих композиций осуществляют на первой стадии термомеханической обработки, представляющей собой смешивание, и затем на второй стадии конечной отделки путем механической обработки.

В лабораторный смеситель ВаиЬшу закрытого типа вместимостью 400 см³, наполняемый на 70% и имеющий начальную температуру приблизительно 70°С, последовательно вносят эластомер, активный наполнитель, связывающий агент и дифенилгуанидин, затем приблизительно через минуту вносят стеариновую кислоту, антиоксидант и оксид цинка.

Осуществляют первый этап термомеханической обработки в течение 4-5 мин до максимальной температуры приблизительно 160°С. Затем блок эластомера извлекают и охлаждают.

Таким образом, осуществляется упомянутая ранее первая стадия термомеханической обработки, при этом следует уточнить, что средняя частота вращения лопастей во время первой стадии составляет 45 об/мин.

Полученную таким образом смесь извлекают и охлаждают, затем в смеситель открытого типа (измельчитель-гомогенизатор) вносят серу и сульфенамид при 30°С, перемешивая всю массу еще в течение 3-4 мин (упомянутая ранее вторая стадия механической обработки).

Затем полученные таким образом композиции каландруют в виде каучуковых пластин (толщиной 2-3 мм) или тонких листов для определения их физических или механических характеристик, или в виде фасонного профиля, приемлемого для непосредственного использования после резки и/или сборки до требуемых размеров, например, такого, как полуфабрикат для пневматических шин, в частности, для протекторов.

Сшивание осуществляют при 150°С в течение 40 мин.

Результаты представлены в приведенной далее табл. 3.

I,

I,

Таблица 3

Композиция	Н	К	ъ
Эластомер	5ВК н	звк к	5ВК Ь
МЬ (1+4} при 100°С (смола)	53	54	54

Характеристики в несшитом состоянии

МЬ (1+4) при 100°С [смесь Муни)

57

74

52

- 20 017106

Характеристики в сшитом состоянии

Твердость по Шору А	66, 0	67, 1	70, 5
ΜΆΙΟ	5,70	5,94	6,85
МА100	2,55	2, 64	2, 59
МАЗ 00	2,94	3,00	2,70
ΜΑ300/ΜΑ100	1,15	1,14	1, 05
Индекс дробления по Скотту при 20°С
Г г (МПа)	19, 80	15, 92	20,27
АГ (%)	351	308	391
Потери при 60°С	14,8	12, 6	21, 6

Динамические характеристики в зависимости от деформации

Дельта 6* (МПа) при 23°С	0,76	0, 66	2,44
Тап(6)тах при 2 3°С	0,129	0, 109	0,186

Следует отметить, что композиция Н по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, сравнимое со значением для композиции Ь на основе нефункционализированного эластомера. Композиция Н по настоящему изобретению имеет значение вязкости смеси Муни, которое заметно меньше значения для композиции К на основе эластомера, содержащего группу 81ОН на конце цепи. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить характеристики при переработке по сравнению с эластомером, функционализированным группой 81ОН на конце цепи.

Касательно характеристик в сшитом состоянии следует отметить, что значение соотношения МА300/МА100 для композиции Н по настоящему изобретению равно значению для композиции К на основе эластомера, содержащего группу 81ОН на конце цепи. Композиция Н по настоящему изобретению имеет значение соотношения МА300/МА100, которое заметно превышает значение для композиции Ь на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить упрочнение по сравнению с нефункционализированным эластомером.

Касательно динамических характеристик следует отметить, что гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) композиции Н по настоящему изобретению близки к характеристикам композиции К на основе эластомера, содержащего группу 81ОН на конце цепи. Композиция Н по настоящему изобретению имеет гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях), которые являются заметно улучшенными по сравнению с характеристиками композиции Ь на основе нефункционализированного эластомера. Функционализированный эластомер по настоящему изобретению позволяет улучшить гистерезисные характеристики (при малых и больших деформациях) по сравнению с нефункционализированным эластомером.

Иначе говоря, композиция Н по настоящему изобретению на основе эластомера, который содержит группу 81ОН в середине цепи и в котором доля δί, содержащегося в виде группы 81ОН в середине цепи, равна 92%, имеет характеристики при переработке, которые являются улучшенными в сшитом состоянии, с одной стороны, по сравнению с характеристиками композиции Ь на основе нефункционализированного эластомера вследствие пониженного гистерезиса и, с другой стороны, по сравнению с композицией К на основе эластомера, содержащего группу 81ОН на конце цепи, вследствие улучшенной приемлемости к переработке.

Применяемые способы измерений и испытаний Экспериментальные методы, используемые для определения характеристик полученных полимеров перед вулканизацией (а) Определение распределения молекулярных масс методом стерической эксклюзионной хроматографии (методом стандартной 8ЕС).

Для определения распределения относительных молекулярных масс образцов полимеров использован метод 8ЕС (метод стерической эксклюзионной хроматографии). Исходя из эталонных образцов, характеристики которых описаны в примере 1 европейского патента ЕР-А-692493, такой метод позволил оценить среднечисленную молекулярную массу (МД образца, представляющую собой относительное значение в отличие от определяемой осмометрией, а также среднемассовую молекулярную массу (М„). Из полученных данных определен индекс полидисперсности (Iρ=М_^/М_η) образца, рассчитываемый по методу эталонирования, называемому МООКЕ.

По данному методу макромолекулы разделяют физически соответственно их размерам в набухшем состоянии в колонках, заполненных пористой неподвижной фазой. Перед осуществлением такого разделения образец полимера растворяют в тетрагидрофуране с концентрацией приблизительно 1 г/л. Затем перед вводом раствор фильтруют через фильтр пористостью 0,45 мкм.

- 21 017106

Для упомянутого ранее разделения используют серийный хроматограф ААТЕКЗ АШапсе 2690, снабженный проточным газопоглотителем. Элюирующий растворитель представляет собой тетрагидрофуран, расход равен 1 мл/мин, температура системы равна 35°С, а длительность анализа равна 30 мин. Используют комплект из двух последовательно смонтированных колонок ААТЕКЗ типа ЗТУКАСЕЬ НТ6Е.

Номер	Марка	Интервал молекулярных масс (г/моль)	Длина (мм)	Внутренний диаметр (мм)	Размер частиц (мкм)	Коммерческое название	Позиция по каталогу (для справки)
Колонка 1	\УАТЕЙ8	2000-101	300	7,8	10	8(уга§е1 НТ6Е	ХУАТ044219
Колонка 2	У/АТЕК8	2000-Ю1	300	7,8	10	8(уга§е1 НТ6Е	\УАТ044219

Вводимый объем раствора образца полимера равен 100 мкл. Детектор представляет собой дифференциальный рефрактометр ААТЕКЗ модели 2410. Также используют программу обработки хроматографических данных с коммерческим названием ААТЕКЗ ЕМРОАЕК.

Расчетные средние молекулярные массы соотносят с эталонной кривой, полученной для ЗВК следующей микроструктуры: 25 мас.%, звеньев стирольного типа, 23 мас.%, звеньев типа 1,2 и до 50 мас.%, звеньев типа 1,4-транс.

(b) Определение распределения молекулярных масс методом стерической эксклюзионной хроматографии с тройным детектированием (ЗЕС3Э).

Для определения распределения относительных молекулярных масс образцов полимеров использован метод ЗЕС (метод стерической эксклюзионной хроматографии).

Принцип измерения

Данный метод позволяет разделять макромолекулы в растворе соответственно их размерам посредством колонок, заполненных пористым гелем. Макромолекулы разделяют соответственно их гидродинамическому объему, при этом более объемные молекулы элюируются в первую очередь.

ЗЕС в сочетании с 3 детекторами (3Ό) - рефрактометром, вискозиметром и детектором рассеянного света под углом 90° -позволяет фиксировать распределение абсолютных молекулярных масс полимера. Также могут быть рассчитаны различные абсолютные среднечисленные (М_п) и среднемассовые (М„) молекулярные массы. Из полученных данных определяют индекс полидисперсности (1р=М„/М_п) образца.

По данному методу макромолекулы разделяют физически соответственно их размерам в набухшем состоянии в колонках, заполненных пористой неподвижной фазой. Перед осуществлением такого разделения образец полимера растворяют в тетрагидрофуране с концентрацией приблизительно 1 г/л. Затем перед вводом раствор фильтруют через фильтр пористостью 0,45 мкм.

Анализ методом ЗЕС3Б

Используемая аппаратура представляет собой хроматограф ААТЕКЗ аШапсе. Элюирующий растворитель представляет собой тетрагидрофуран, расход равен 0,5 мл/мин, температура системы равна 35°С. Используют комплект из четырех последовательно смонтированных колонок РОЕУМЕР ЬАВОКАТОК1ЕЗ: двух колонок с коммерческим названием МШЕЭ А ЬЗ и двух колонок с коммерческим названием МШЕЭ В ЬЗ.

Вводимый объем раствора образца полимера равен 100 мкл. Используют систему детектирования ТОА 302 бе У1ЗСОТЕК, которая представляет собой сочетание дифференциального рефрактометра, дифференциального вискозиметра и детектора рассеянного света под углом 90°. Для всех 3 детекторов длина волны равна 670 нм. Для расчета средних молекулярных масс интегрируют значение инкремента показателя преломления бп/бС раствора полимера, которое предварительно определяют в тетрагидрофуране при 35°С и 670 нм. В качестве программы обработки данных используют систему ОММЗЕС бе У1ЗСОТЕК.

(c) Для полимеров и каучуковых композиций вязкость по Муни МЬ (1+4) при 100°С определяют по стандарту АЗТМ Ό-1646.

Используют осциллирующий консистометр, описанный в стандарте АЗТМ Ό-1646. Измерение пластичности по Муни осуществляют следующим образом: композицию в сыром состоянии (т.е. перед вулканизацией) формуют в цилиндрической камере, нагретой до 100°С. После предварительного нагревания в течение минуты ротор вращают в массе образца со скоростью 2 об/мин и измеряют крутящий момент, необходимый для поддержания такого движения через 4 мин вращения. Пластичность по Муни (МЬ 1+4) выражают в единицах Муни (ИМ, где 1 ИМ = 0,83 Н-м).

(б) Температуру стеклования Тд полимеров определяют посредством дифференциального калориметра (б1йетепйа1 ксапшпд са1опте1ег (дифференциальный сканирующий калориметр)).

(е) Функционализацию СН₃З1(ЗВК)₂ОН в середине цепи или ЗВК(СН₃)₂З1ОН на конце цепи характеризуют методом ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹З1 и количественно определяют методом ЯМР ¹Н.

Спектр ЯМР 2Ό ^!Н-²⁹З1 позволяет подтверждать природу функциональной группы по значениям химических сдвигов для соседних ядер кремния и протонов ²1 (по 2 связям). При этом используют значе

- 22 017106 ние константы связывания ²1ι_Η-29δι при 8 Гц. Химический сдвиг, обуславливаемый кремнием в форме 04^1(^6^)204 с расположением в середине цепи, равен приблизительно 8 м.д., а в форме δВΚ(СΗз)₂δ^0Η с расположением на конце цепи составляет около 11-12 м.д.

Спектр ЯМР ¹Η обеспечивает количественное определение функциональных групп интегрированием характеристического сигнала протонов метильной группы, присоединенной к кремнию, ΘΗ^δί в области вокруг 8=0 м.д. Образцы растворяют в сероуглероде (С8₂). В качестве синхронизирующего сигнала прибавляют 100 мкл циклогексана, содержащего дейтерий, (С-ПЩ. Анализы ЯМР осуществляют на спектрометре ВКИКЕК с частотой 500 МГц, оснащенном широкополосным датчиком ВВ1 с ампулой 5 мм. При количественном определении методом ЯМР ¹Η используют последовательность 30°-х импульсов с периодом повторения 2 с.

(!) Для определения микроструктуры полученных эластомеров используют метод ЯМР ¹³С. Анализы методом ЯМР ¹³С осуществляют на спектрометре ВКИКЕК с частотой 250 МГц, оснащенном датчиком 1ЮАЕ с ампулой 10 мм. Эластомер растворяют в СИС1₃ с концентрацией приблизительно 75 г/л. При количественном определении методом ЯМР ¹³С используют последовательность с развязкой от протонов ¹Η и подавлением эффекта Оверхаузера (|пусг5с да1сб Η-άοοοιιρ1ίη§) с 90°-ми импульсами и периодом повторения 6 с. Спектральная ширина равна 200 м.д., число актов сканирования равно 8192. Спектры калибруют по центральному пику триплета СЭСЕ, при 77 м.д.

(д) Для полимеров измеряют характеристическую вязкость при 25°С раствора полимера с концентрацией 0,1 г/дл в толуоле, исходя из раствора сухого полимера.

Принцип

Характеристическую вязкость определяют по измерению времени истечения ΐ раствора полимера и времени истечения ί₀ толуола через капилляр.

Используя вискозиметр Уббелоде (диаметр капилляра 0,46 мм, вместимость 18-22 мл), помещенный в термостатированную баню при 25±0,1°С, измеряют время истечения толуола и раствора полимера с концентрацией 0,1 г/дл в толуоле.

Характеристическую вязкость определяют по следующей формуле

где С - концентрация толуольного раствора полимера, г/дл;

ΐ - время истечения толуольного раствора полимера, с;

ίο - время истечения толуола, с;

η,,,ι, - характеристическая вязкость, дл/г.

(11) Испытания на растяжение.

Данные испытания позволяют определить модули упругости и характеристики на разрыв. Если не указано иное, испытания осуществляют соответственно французскому стандарту ΝΕ Т 46-002 от сентября 1988 г. При втором удлинении (т.е. после цикла аккомодации к степени удлинения, предусмотренного собственно для измерения) измеряют номинальные условные модули (или условные напряжения в МПа) при 10%-м удлинении (обозначено МА10), при 100%-м удлинении (обозначено МА100) и при 300%-м удлинении (обозначено МА300). Также измеряют разрывающие напряжения (в МПа) и удлинения при разрыве (в %). Все упомянутые измерения по растяжению осуществляют в нормальных условиях по температуре (23±2°С) и влажности (50±5% относительной влажности) согласно французскому стандарту ΝΕ Т 40-101 (декабрь 1979 г.).

(ί) Твердость по Шору А.

Твердость по Шору А композиций после вулканизации определяют по стандарту ΑδТМ Ό 2240-86. (ί) Динамические характеристики.

Динамические характеристики ДС*_тах и 1ап(5)_тах определяют вискозиметром-анализатором (Мс(гау1Ь УА4000) по стандарту ΑδТМ Ό 5992-96. Записывают ответ образца вулканизованной композиции (цилиндрического образца толщиной 4 мм и сечением 400 мм²), подвергаемого воздействию синусоидального знакопеременного простого касательного напряжения с частотой 10 Гц в нормальных температурных условиях (при 23 или 40°С) по стандарту АδТМ Ό 1349-99. Осуществляют запись с амплитудой деформации от 0,1 до 50% (прямой цикл) и затем от 50 до 1% (обратный цикл). Используемые результаты представляют собой амплитудно-фазовый модуль динамического касательного напряжения (С*), амплитудно-фазовый модуль динамического касательного напряжения С, определяемый по измерению максимума С, обозначаемого С_тах, при 23°С и амплитуде от 0,1 до 50% и при амплитуде деформации 50%, и фактор потери 1ап(5). Для обратного цикла указывают максимальное значение наблюдаемого 1ап(0), обозначаемое 1ап(5)_тах, а также разность амплитудно-фазового модуля (ДС*) между значениями при 0,15 и 50% деформации (эффект Пейна).

(к) Измерение гистерезисных характеристик.

Гистерезисные характеристики могут быть оценены по измерению потерь энергии при отдаче образцами сообщенной энергии, измеренной при 6-м отскоке, в нормальных температурных условиях

- 23 017106 (23 °С) или при более высокой температуре (60°С), выраженных в % по следующей формуле:

РΗ (%)=100[(ν0-ν1) /Ψϋ], где Ψ₀ - сообщенная энергия; V, -возвращенная энергия.

Claims (21)

1. Связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную функциональную группу, отличающийся тем, что он содержит силанольную группу в середине цепи и имеет общую долю Т содержащих δί функциональных групп, представляющую собой соотношение Ν₈/Ν_ρ, где Ν, означает число моль соединенного со связанным полимером кремния, определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 'Η и выраженное в ммоль/кг, Ν_ρ означает число ммоль полимера перед связыванием на килограмм полимера, в интервале от 0,36 до 0,60, долю Т1 силанольных групп (δίΟΗ) в середине цепи, представляющую собой отношение соответствующего числа моль групп δίΟΗ к числу моль кремния (δί), определенное методом ядерного магнитного резонанса ЯМР 2Ό 'Н-^:98г в интервале от 80 до 100% и мономодальное распределение среднечисленных молекулярных масс связанных полимерных цепей.

2. Способ получения мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи, по п.1, отличающийся тем, что что на первой стадии осуществляют взаимодействие одного или нескольких мономеров при необходимости в присутствии или в отсутствие инертного углеводородного растворителя с инициатором полимеризации в присутствии хелатообразующего полярного агента, имеющего по меньшей мере на двух атомах по меньшей мере одну свободную электронную пару, а на второй стадии осуществляют взаимодействие активного диенового полимера с агентом связывания полимерных цепей, выбранного из любых соединений, соответствующих формуле ΗδίΧ_η, где К. означает первичный или вторичный алкил, циклоалкил, арил, содержащий от 1 до 20 атомов углерода, X означает атом галогена, а η равно 3, в присутствии инертного углеводородного растворителя для получения после гидролиза монономодального связанного диенового полимера, содержащего силанольную группу в середине цепи.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют хелатообразующий полярный агент, выбранный из группы, которую составляют агенты, содержащие по меньшей мере одну группу третичного амина или по меньшей мере одну функциональную группу простого эфира.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют хелатообразующий полярный агент, выбранный из группы, которую составляют этилтетрагидрофурфуриловый эфир и тетраметилэтилендиамин.

5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что соотношение связывающий агент/металл инициатора активных полимерных цепей находится в интервале от 0,4 до 1,0.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что соотношение связывающий агент/металл инициатора активных полимерных цепей находится в интервале от 0,5 до 0,7.

7. Способ по любому из пп.2-6, отличающийся тем, что в качестве растворителя, используемого при полимеризации, используют такой же растворитель, как и растворитель, используемый при связывании полимерных цепей.

8. Способ получения мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи, по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что упомянутый эластомер представляет собой:

гомополимер, полученный полимеризацией в растворе сопряженного диенового мономера, содержащего от 4 до 12 атомов углерода, такой как полибутадиен или полиизопрен; или сополимер, полученный сополимеризацией в растворе одного или нескольких сопряженных диенов между собой и/или с одним или несколькими винилариловыми соединениями, содержащими от 8 до 20 атомов углерода, такой как бутадиен/винилариловый или бутадиен/виниларил/изопреновый сополимер.

9. Мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, полученный способом по любому из пп.2-8.

10. Сшиваемая или сшитая каучуковая композиция, приемлемая для формирования протектора пневматической шины, которая содержит по меньшей мере один активный неорганический наполнитель, по меньшей мере один мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, по п.1, и сшивающую систему.

11. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, представляет собой:

гомополимер, полученный полимеризацией в растворе сопряженного диенового мономера, содержащего от 4 до 12 атомов углерода, такого, как полибутадиен или полиизопрен; или сополимер, полученный сополимеризацией в растворе одного или нескольких сопряженных диенов между собой и/или с одним или несколькими винилариловыми соединениями, содержащими от 8 до 20 атомов углерода, такого, как бутадиен/винилариловый или бутадиен/виниларил/изопреновый сополимер.

12. Композиция по п.11, отличающаяся тем, что мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, получен из бутадиен/виниларилового сополимера, полученного в растворе.

- 24 017106

13. Каучуковая композиция по любому из пп.10-12, отличающаяся тем, что мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи, имеет среднечисленную молекулярную массу М_п в интервале от 100000 до 350000 г/моль.

14. Каучуковая композиция по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что она представляет собой композицию на основе эластомерной матрицы, содержащей в качестве основного компонента мономодальный связанный диеновый эластомер, содержащий силанольную группу в середине цепи.

15. Каучуковая композиция по любому из пп.10-14, отличающаяся тем, что она содержит эластомерную матрицу, образованную мономодальным связанным диеновым эластомером, содержащим силанольную группу в середине цепи.

16. Каучуковая композиция по любому из пп.10-15, причем упомянутая композиция содержит активный наполнитель, содержащий активный неорганический наполнитель, отличающаяся тем, что включает активный наполнитель, содержащий активный неорганический наполнитель в количестве, превышающем 50, и до 100%.

17. Каучуковая композиция по п.16, отличающаяся тем, что активный неорганический наполнитель представляет собой диоксид кремния.

18. Способ получения сшиваемой композиции по любому из пп.10-17, отличающийся тем, что он включает:

(ί) получение мономодального связанного диенового эластомера, содержащего силанольную группу в середине цепи, способом по любому из пп.2-8;

(и) осуществление при максимальной температуре в интервале от 130 до 200°С первой стадии термомеханической обработки компонентов композиции, содержащей эластомер, имеющий силанольную группу в середине цепи, и активный неорганический наполнитель за исключением сшивающей системы;

(ΐϊί) осуществление второй стадии механической обработки, в ходе которой вводят сшивающую систему при температуре ниже максимальной температуры первой стадии.

19. Протектор пневматической шины, отличающийся тем, что он содержит сшиваемую или сшитую каучуковую композицию по любому из пп.10-17.

20. Протектор пневматической шины по п.19, отличающийся тем, что он состоит из упомянутой сшиваемой или сшитой каучуковой композиции.

21. Пневматическая шина, имеющая пониженное сопротивление качению, отличающаяся тем, что она содержит протектор по п.19 или 20.