WO2007014998A1 - Composition de caoutchouc comportant des polymeres blocs branches - Google Patents

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WO2007014998A1
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Sylvie Gandon-Pain
Alain Hut
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Societe De Technologie Michelin
Michelin Recherche Et Technique S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to branched block polymers, to rubber compositions containing them, used in particular for the manufacture of tires or semi-finished products for tires. It also relates to processes for preparing said polymers and compositions.
  • the branched polymers may be prepared by radical type, cationic, Ziegler-Natta, metallocene or anionic polymerization.
  • the branched polymers may have various structures depending on the reaction conditions put into operation.
  • US-B-4,996,266 discloses the synthesis of branched copolymers whose arms (or grafts) are arranged along the main chain, either randomly or at predetermined locations.
  • copolymers are obtained by the synthesis of a living elastomer obtained by reaction of a lithic initiator with a polymerizable monomer and a vinyl-metal-functional organo-metallic condensation agent; the lithian initiator is used at a substoichiometric molar ratio with respect to the condensing agent, followed by reaction with a multifunctional coupling agent.
  • branched copolymers which can be used as adhesives, have a structure that approaches a random and dendritic structure because there is simultaneously formation of the macromonomer and polymerization of the polymerizable monomer.
  • WO 02/16490 A2 discloses a branched polymer having a comb structure with a large number of side arms imparting damping properties. This document also describes the use of this branched comb structure polymer in tire treads.
  • a first object of the invention relates to a branched diene polymer which corresponds to a block elastomer comprising at least two main linear diene polymer chains (called branches), and preferably to 2 branches, connected to each other by a group having a heteroatom , such as in particular silicon, germanium, tin, lead, phosphorus or a radical derived from any electrophilic coupling agent at least difunctional non-polymerizable such as an ester, multiester, orthoester, diisocyanate, etc. and having at each of the other ends at least two linear dienic polymer chains (also called grafts).
  • branches main linear diene polymer chains
  • the invention also relates to a branched linear diene polymer which corresponds to a block elastomer comprising at least two linear dienic polymer chains (grafts) all placed at one end of a main linear dienic polymer chain, while the other end carries a functional group, advantageously a function of the carboxylic acid, alcohol, amine, silanol, alkoxysilane, organostannyl, or a proton type.
  • the proton-terminated end is obtained by quenching the propagating main polymer chain by addition of an acidic proton donor, such as, for example, methanol.
  • an acidic proton donor such as, for example, methanol.
  • the invention also relates to a process for preparing such elastomers.
  • the invention also relates to a rubber composition, usable for the manufacture of tires, based on at least: an elastomer according to the invention and a reinforcing filler.
  • the invention also relates to the use of a composition according to the invention for the manufacture of finished articles or semi-finished products comprising a rubber composition according to the invention, these articles or products being intended for any ground connection system for motor vehicles, such as pneumatic tires, internal tire safety supports, wheels, rubber springs, elastomeric joints, other suspension elements and anti-vibration devices.
  • the subject of the invention is particularly the use of a composition according to the invention for the manufacture of tires or semi-finished rubber products intended for these tires, these semi-finished articles being chosen in particular from the group consisting of by the treads, the sub-layers intended for example to be placed under these treads, the crown reinforcement plies, the sidewalls, the carcass reinforcement plies, the heels and the protectors.
  • the invention also relates to these finished articles and semi-finished products themselves, in particular tires and semi-finished products for tires, when they comprise an elastomeric composition according to the invention.
  • the tires according to the invention can be especially intended for passenger vehicles such as industrial vehicles chosen from vans, "heavy vehicles” - ie, metro, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), vehicles outside - the-road -, agricultural or civil engineering machinery, airplanes, other transport or handling vehicles.
  • One of the objects of the invention therefore relates to block elastomers comprising at least two main linear diene polymer chains, and preferably those comprising only two main linear polymer chains, the main linear polymer chains being interconnected (at one of their ends). ) with a group having a heteroatom derived from a coupling agent, such as in particular silicon, germanium, tin, lead, phosphorus or with a radical derived from any at least difunctional electrophilic coupling agent, such as for example ester, multiester, orthoester, diisocyanate, etc. and having at each of the other ends at least two dienic linear polymer chains.
  • a coupling agent such as in particular silicon, germanium, tin, lead, phosphorus
  • a radical derived from any at least difunctional electrophilic coupling agent such as for example ester, multiester, orthoester, diisocyanate, etc.
  • the block elastomers according to the invention comprising 2 branches can be represented as follows:
  • the main chain (shown horizontally) is called the core of the elastomer and is a linear diene polymer and the ends of chains, distributed on average in equal numbers on either side of the heart, are called grafts. and are dienic linear polymers.
  • This representation is of course an average representation because the connected diene polymer can be asymmetrical.
  • the grafts are at the average number of 10 (2x5), but their number may vary according to the conditions used during the process for preparing said elastomers, and in particular as a function of the number of branches which constitute the heart of the elastomer.
  • the block elastomer comprises on average from 2 to 25, advantageously from 3 to 10, linear diene polymer chains placed at one end of each main diene or branch polymer chain, or for 2 branches, up to 2 x 25 grafts.
  • block elastomers comprising a main dienic linear polymer chain and at least two grafts, that is to say at least two linear diene polymer chains all placed at one end of said polymer chain.
  • linear main diene the other end bearing either a proton or a Z function of the electrophilic type, preferably of the carboxylic acid, alcohol, amine, silanol, alkoxysilane, organostannyl, etc. type.
  • the block elastomers thus defined according to the invention comprising a Z function and 5 grafts can be represented as follows:
  • the block elastomers then comprise on average from 2 to 25, advantageously from 3 to 10, linear diene polymer chains (grafts) all placed at one end of each linear diene main polymer chain.
  • the main polymer chains and the polymer chains of the grafts comprise dienic linear polymers.
  • the linear diene polymers of the grafts are generally homopolymers or copolymers of diene monomers (monomers bearing two carbon-carbon double bonds, conjugated or otherwise).
  • essentially unsaturated diene polymer is meant herein a diene polymer derived at least in part from conjugated diene monomers, having a level of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (mol%).
  • diene polymers such as butyl rubbers or copolymers of dienes and alpha-olefins of the EPDM type do not fall within this definition and may instead be called “substantially saturated” diene polymers. (low or very low diene origin, always less than 15%).
  • the term “highly unsaturated” diene polymer is particularly understood to mean a diene polymer having a degree of units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 50%.
  • linear diene polymers of the grafts and the core of the elastomer are preferably essentially unsaturated, in particular with:
  • conjugated dienes 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene and 2,3-di-(C 1 -C 5 ) alkyl-1,3-butadienes such as, for example, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-isopropyl- 1,3-butadiene, aryl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,4-hexadiene.
  • Suitable vinyl aromatic compounds are, for example, styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial "vinyl-toluene" mixture, para- tert-butylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes, vinylmesitylene, and vinylnaphthalene.
  • the copolymers may contain between 99% and 20% by weight of diene units and between 1% and 80% by weight of vinyl aromatic units.
  • the copolymers may have any microstructure which is a function of the polymerization conditions used, in particular the presence or absence of a modifying and / or randomizing agent and the amounts of modifying and / or randomizing agent used.
  • the polymers may be, for example, block, random, block, microsequential, and prepared in dispersion or in solution. They may optionally be coupled or functionalized with a coupling or functionalization agent.
  • butadiene-styrene-isoprene copolymers are especially suitable those having a styrene content of between 5% and 50% by weight and more particularly of between 10% and 40%, an isoprene content of between 15% and 60%.
  • the diene polymers of the grafts of the elastomer according to the invention are chosen from the group of essentially or even strongly unsaturated diene linear elastomers consisting of polybutadienes (BR) and synthetic polyisoprenes (IR), butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these polymers.
  • BR polybutadienes
  • IR synthetic polyisoprenes
  • Such copolymers are more preferably selected from the group consisting of butadiene-styrene copolymers (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), isoprene-styrene copolymers (SIR), isoprene-copolymers of butadiene-styrene (SBIR) and mixtures of such copolymers.
  • SBR butadiene-styrene copolymers
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR isoprene-styrene copolymers
  • SBIR isoprene-copolymers of butadiene-styrene
  • Each main polymer chain also comprises dienic linear polymers.
  • the diene polymers present in a main chain can be defined in the same way as those present in the grafts. They may be of a different chemical nature or identical to those present in the grafts.
  • the diene polymers of a main chain are highly unsaturated (as defined above). They are in particular chosen from polybutadienes (BR), synthetic polyisoprenes (IR), butadiene copolymers, isoprene copolymers and mixtures of these polymers.
  • each main linear polymer chain is connected to another branch by a group having a heteroatom, such as in particular silicon, germanium, tin, lead, phosphorus or a radical derived from an electrophilic coupling agent such as in particular an ester, multiester, orthoester, or diisocyanate.
  • the core of the elastomer may comprise several branches depending on the nature of the electrophilic coupling agent, advantageously of 2 to 6 branches.
  • the group having a heteroatom may vary according to the conditions of implementation of the process for preparing the elastomer according to the invention.
  • the heteroatom is silicon.
  • the organosilicon group may have the following formula (I): If (R 1 ) n , in which n is an integer 2, 3, or 4 (advantageously 2), R 1 , which may be identical or different, is a hydrocarbon radical of C 1 -C 12, preferably a saturated alkyl radical, linear, cyclic or branched C 1 -C 6, preferably methyl or ethyl, cycloalkyl C 5 -C 18 aryl C 6 -C 18, especially phenyl, alkoxyl C 1 -C 12 cycloalkoxy, C 5 -C 1 S, aryloxy, C 6 -C 18.
  • the organosilicon group may also have the following formula (II): (R 1) 3-n >Si-R'-Si (R 1 ) 3 . m , in which R 'is a linear or cyclic C 1 -C 12 alkylene radical, preferably C 1 -C 6 , advantageously the methylene radical, a C 8 -C 18 cycloalkylene radical or a C 6 -C 6 arylene radical; 18 , in particular a phenylene radical, n and m, identical or different, represent an integer 1, 2 or 3 and R 1 corresponds to the meaning given above.
  • the functionalization agents may be all the functionalization agents known and conventionally used in anionic polymerization and advantageously 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, ethylene oxide, polyisocyanate and the like. hexamethylcyclotrisiloxane, CO 2 , alkoxysilanes, or tributyltin chloride.
  • the length of a main linear polymer chain is advantageously greater than the length of a graft.
  • the length of each graft may be 1000 to 4 times, 100 to 10 times, smaller than that or any one of the branches constituting the main chains.
  • each main linear chain is described in terms of average length.
  • the average length refers to the number-average molecular weight of the chains, before they are connected together to form the elastomer according to the invention.
  • each main chain or branch may vary to a large extent.
  • each linear polymeric portion of each branch preferably has a number-based molecular weight of between 2000 and 500000, advantageously between 50000 and 300000 (according to the above scheme, the main chain thus has two polymeric parts) .
  • the length of each linear chain of the grafts present at the ends of the main chain preferably has a number-based molecular weight of between 500 and 70000, advantageously between 2500 and 25000.
  • the elastomers according to the invention are advantageously obtained by the process described below.
  • the present invention also relates to a method for preparing the elastomers according to the invention, which comprises at least the following steps:
  • step (2) reacting the macromonomer solution formed in step (1) with a nucleophilic initiator, to obtain a living polymacromonomer
  • step (3) reaction of the living polymacromonomer obtained in step (2) with at least one conjugated diene monomer having from 4 to 12 carbon atoms, such as butadiene, in order to obtain a living linear polymacromonomer-linear polymer diene,
  • step (3) reaction of the living diblock obtained in step (3) either with an electrophilic coupling reagent at least difunctional non-polymerizable, or with an electrophilic reagent, precursor of functional groups, such as in particular alcohol, carboxylic acid, amine, silanol , alkoxysilane, or organostannyl, or with an acidic proton donor compound.
  • the living polymer used in step (1) is a polymer of diene nature which will correspond to a graft as defined above.
  • BR polybutadienes
  • IR synthetic polyisoprenes
  • SBR styrene butadiene
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR isoprene-styrene copolymers
  • SBIR isoprene-butadiene-styrene copolymers
  • This polymer has at one of its ends a carbanion, and its counterion is derived from the family of alkali or alkaline earth metals, in particular lithium.
  • step (1) The polymer preparation methods used in step (1) are widely described in the literature (see “Principles of Polymerization” 3rd edition, G. Odian, John Wiley & Sons, 1991) and therefore the scope of skilled person.
  • the compound having both an anionic polymerizable group and a group capable of nucleophilic displacement by the carbanion of said living polymer is preferably a compound having a styryl function on the one hand and a halogen atom, on the other hand, such as in particular chlorine, bromine, iodine and fluorine.
  • a styryl function on the one hand and a halogen atom, on the other hand, such as in particular chlorine, bromine, iodine and fluorine.
  • chloromethylstyrene (VBC) chlorodimethylsilylstyrene
  • chlorodimethylsilylmethylstyrene or bromomethylstyrene are commercially available or can be synthesized by methods described in the literature (see Asami et al., Polym Prepr ACS, Div Polym Chem 29 (2), 19-20 (1998)).
  • the compound having both an anionically polymerizable group and a group capable of nucleophilic displacement by the carbanion of said living polymer is used in stoichiometric excess relative to the amount of theoretical active alkali or alkaline earth metal, advantageously active Li, that is to say in an amount strictly greater than 1.0 and less than 2 molar equivalents, preferably from 1.05 to 1.5 molar equivalents, in order to obtain a linear structure of the macromonomer.
  • the reaction temperature of step (1) is generally between -20 ° C and 70 ° C, it is typically -10 ° C to 5 ° C to moderate the reactivity of carbanion and guide the reaction on the nucleophilic displacement . Temperature is a known means of moderating reactivity, but any other means known to those skilled in the art can be used, such as the prior reaction of the living end-chain with diphenylethylene.
  • Step (1) can be carried out in a polar or nonpolar solvent, such as tetrahydrofuran (THF), or a hydrocarbon compound, such as acyclic or cyclic hexanes, heptanes, octanes, pentanes, their alkyl derivatives (by methylcyclohexane), or an aromatic solvent (for example toluene) or mixtures thereof and / or in the presence of ether, amino or randomizing coordinators such as sodium alkoxides for the synthesis of diene macromonomer (including SBR) at a level of 1.2 units of greater than 10%.
  • a polar or nonpolar solvent such as tetrahydrofuran (THF), or a hydrocarbon compound, such as acyclic or cyclic hexanes, heptanes, octanes, pentanes, their alkyl derivatives (by methylcyclohexane), or an aromatic solvent (for example toluene
  • the product (or else called macromonomer) that can be obtained at the end of step (1) corresponds to a substituted styrene by a linear polybutadiene polymer chain.
  • the nucleophilic initiator used in step (2) may be any initiator commonly used in anionic polymerization reactions. It may be in particular an initiator of general formula (III): RM, in which M represents a metal chosen from an alkali metal and an alkaline earth metal and R represents a linear or branched alkyl radical containing from 2 to 6 carbon atoms. carbon or an aryl radical of 6 to 12 carbon atoms.
  • M represents a metal chosen from an alkali metal and an alkaline earth metal
  • R represents a linear or branched alkyl radical containing from 2 to 6 carbon atoms. carbon or an aryl radical of 6 to 12 carbon atoms.
  • Nucleophilic initiators may especially be chosen from sec-butyllithium, n-butylmium, t-butyllithium, napthalenesodium, 1,4-disodio-1,1,4,4-tetraphenylbutane, diphenylmethylpotassium, diphenylmethylsodium, r-methylstyryllithium and 1,1 -diphenyl-3-methylpentyllithium or functional initiators, such as those carrying an amine function, tin, imine, optionally protected alcohol.
  • the initiator is sec-butyllithium.
  • the anionic polymerization is generally carried out in a polar or nonpolar solvent, such as tetrahydrofuran (THF), or a hydrocarbon compound, such as acyclic or cyclic hexanes, heptanes, octanes, pentanes, their alkyl derivatives (eg methylcyclohexane) , or an aromatic solvent or mixtures thereof.
  • a polar or nonpolar solvent such as tetrahydrofuran (THF)
  • a hydrocarbon compound such as acyclic or cyclic hexanes, heptanes, octanes, pentanes, their alkyl derivatives (eg methylcyclohexane) , or an aromatic solvent or mixtures thereof.
  • a polar coordinator (or modifying and / or randomizing agent) may be added to the reaction mixture.
  • the amount of polar coordinator employed can range from 0 to about 90 or more equivalents per molar equivalent of lithium.
  • the amount of polar coordinator depends on the amount of vinyl desired, the rate of styrene used, the temperature of polymerization, as well as the nature of the coordinator used.
  • Such coordinators include, for example, the ethers or amines providing the intended microstructure.
  • the reaction of the macromonomer solution formed in step (1) with the nucleophilic initiator to polymerize the macromonomer is advantageously carried out in a medium of relatively high minimum polarity to obtain a narrow polydispersity index Ip of the elastomer according to the invention. 'invention.
  • the polarity of the medium is regulated in a manner known per se as a function of the polar agent used.
  • the subject of the invention is also the diene polymacromonomer obtainable by reaction of the living polymacromonomer obtained at the end of step 2, or with an electrophilic precursor reagent with functional groups, such as, in particular, alcohol, carboxylic acid, amine, silanol, alkoxysilane or organostannyl, or with an acidic proton donor compound.
  • an electrophilic precursor reagent with functional groups, such as, in particular, alcohol, carboxylic acid, amine, silanol, alkoxysilane or organostannyl, or with an acidic proton donor compound.
  • the subject of the present invention is also a process for the preparation of diene polymacromonomers, comprising the steps (1) and (2) as defined above, preferably followed by the reaction of the living polymacromonomer obtained at the end of the step 2, or with an electrophilic reagent precursor of functional groups, such as in particular alcohol, carboxylic acid, amine, silanol, alkoxysilane or organostannyl, or with an acidic proton donor compound.
  • an electrophilic reagent precursor of functional groups such as in particular alcohol, carboxylic acid, amine, silanol, alkoxysilane or organostannyl
  • an acidic proton donor compound such as in particular alcohol, carboxylic acid, amine, silanol, alkoxysilane or organostannyl
  • the conditions and acid-proton donor compounds and electrophilic precursor-functional group reagents that can be used for this step are as described below.
  • step (3) as identified above corresponds in particular to a diene polymerization by propagation of dienes from the living polymacromonomer of step (2).
  • the conditions of this step correspond more specifically to the conventional conditions used during anionic polymerization.
  • This step makes it possible in particular to prepare the polymeric part of the linear main chain of the elastomer according to the invention.
  • the conjugated dienes used are in particular 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-di (C 1 -C 5 alkyl) -1,3-butadienes such as for example 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-3- isopropyl-1,3-butadiene, aryl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,4-hexadiene.
  • vinyl aromatic compounds can also be envisaged to form a copolymer type chain.
  • suitable vinyl aromatic compounds are styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the "vinyl-toluene" commercial mixture, para-tert-butylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes and vinylmesitylene. vinylnaphthalene.
  • the compound thus obtained in step (3) can be placed in the presence of an electrophilic coupling agent at least difunctional non-polymerizable, according to step (4).
  • halogenated or non-halogenated organometallic compounds having the following formulas (IV): Y (X) n (RO 4-115 or (V): (R 1 ) 3 -N'XmY -R'-YXn '(R 1) 3-n', in which n is an integer 2, 3 or 4 (advantageously 2) or n 'and m, identical or different, represent an integer 1, 2 or 3, Y is If Ge 5 Sn 5 Pb 5 X is a halogen atom, such as in particular chlorine, bromine, iodine and fluorine, advantageously chlorine, or an alkoxyl or aryloxy group, R 1 , which is identical or different, is a hydrocarbon radical C 1 -C 12, preferably a saturated alkyl radical, linear, cyclic or branched C 1 -C 6, preferably methyl or ethyl or an aryl radical C 6 -C 18, preferably phenyl, R is
  • Phosphites may also be suitable, advantageously compounds corresponding to the formulas P (ORi) 3 or P (OAr) 3 in which R 1 corresponds to the definition above and Ar is a C 6 -C 18 aryl radical, and the derivatives tin corresponding to the following general formula (VI) wherein R 1 , X and n have the meaning indicated above, esters, orthoesters, multiesters, or diisocyanates.
  • the coupling agent is a silicon compound corresponding to the formula Si (X) n (R 1) 4 - n in which X, R 1 and n correspond to the definition above.
  • the amount of the at least one non-polymerizable electrophilic coupling agent can vary depending on its functionality and the desired number of branches. In practice, it is advantageously between 0.1 and 0.5 molar equivalents relative to the compound obtained in step (3).
  • the compound thus obtained in step (3) can be placed in the presence of an acidic proton donor according to step (4), and advantageously methanol, or a functionalizing agent (or electrophilic reagent) in an amount of 1 to 10 molar equivalents, preferably
  • carboxylic acid As functionalizing agents, carboxylic acid, alcohol, silanol, alkoxysilane, organostannyl or amine precursor agents are advantageously used.
  • the process advantageously also comprises a step (5) bringing the polymer obtained at the end of step (4) into contact with an antioxidant or a proton-donating agent, in particular an alcohol. and preferentially methanol.
  • an antioxidant or a proton-donating agent in particular an alcohol. and preferentially methanol.
  • This agent reduces or even prevents, in particular any oxidation or crosslinking of the plugged block polymer of the invention.
  • the agent may be any antioxidant conventionally used in the polymer field, in particular 2,2'-methylene bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and N-1,3-dimethylbutyl N- phénylparaphénylènediamine.
  • the amount of this agent can vary in a wide measured, it is generally between 0.1 and 5 per cent elastomer parts relative to the compound obtained in step (4).
  • Steps of the temperature (2), (3) and (4) can generally be between about 0 ° C to 90 0 C 5 and preferably between about 20 ° C and 70 ° C.
  • step 2 All of the steps described above can be carried out batchwise or advantageously in a continuous manner, in particular without isolating (or purifying) the reaction products obtained after each step, except when it is desired to recover the polymacromonomer at the end of the process. from step 2.
  • the block copolymer thus prepared is recovered according to conventional methods, in particular by hot drying and / or reduced pressure or by stripping.
  • the invention also relates to a rubber composition, usable for the manufacture of tires, based on at least: a connected block elastomer according to the invention and a reinforcing filler.
  • composition based on means a composition comprising the mixture and / or the reaction product in situ of the various constituents used, some of these basic constituents being capable of or intended to react. between them, at least in part, during the different phases of manufacture of the composition, in particular during its crosslinking.
  • composition according to the invention is for example usable as a tire tread, whether it is a new or used tire (in the case of retreading).
  • composition according to the invention is for example usable as a tread for a passenger car tire, a truck tire, or used as an internal tire mixture, for example for the production of underlays, for the calendering of reinforcing bars. top or carcass.
  • the composition according to the invention may contain at least one essentially saturated diene elastomer, in particular at least one EPDM copolymer, in particular mixing with one or more of the elastomers according to the invention.
  • compositions of the invention may contain a single elastomer according to the invention or a mixture of several elastomers according to the invention, the diene elastomer or elastomers which may be used in combination with any type of synthetic elastomer other than diene, or even with polymers other than elastomers, for example thermoplastic polymers.
  • reinforcing filler known for its capacity to reinforce a rubber composition that can be used for the manufacture of tires, for example an organic filler such as carbon black, or a reinforcing inorganic filler such as silica to which then associated with a coupling agent.
  • Suitable carbon blacks are all carbon blacks, especially HAF (High Abrasion Furnace), ISAF (Intermediate Super Abrasion Furnace), SAF (Super Abrasion Furnace), conventionally used in tires ( so-called pneumatic grade blacks), for example in the treads of these tires.
  • HAF High Abrasion Furnace
  • ISAF Intermediate Super Abrasion Furnace
  • SAF Super Abrasion Furnace
  • pneumatic grade blacks for example in the treads of these tires.
  • reinforcing carbon blacks of the 100, 200 or 300 series such as, for example, Nl 15, N134, N234, N330, N339, N347 and N375 blacks.
  • Suitable reinforcing inorganic fillers are, in particular, mineral fillers of the siliceous type, in particular silica (SiC 2), or aluminous type, in particular alumina (Al 2 O 3) or aluminum (oxide) hydroxides.
  • the silica used may be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or fumed silica having a BET surface and a CTAB specific surface both less than 450 m 2 / g, preferably from 30 to 400 m 2 / g.
  • HD silicas include the silicas Ultrasil 7000 and Ultrasil 7005 from Degussa, the Zeosil silicas 1165MP 5 1135MP and 1115MP from Rhodia, the silica Hi-Sil EZ150G from PPG, the Zeopol 8715 silicas, 8745 and 8755 of the Huber Society.
  • reinforcing aluminas examples include “Baikalox””A125” or “CR125” aluminums (Baikowski company), “APA-100RDX” (Condea company), “Aluminoxid C” (Degussa company) or “AKP-G015"”(Sumitomo Chemicals).
  • any known coupling agent or bond is used, in particular at least bifunctional organosilanes or polyorganosiloxanes.
  • Silanes will be used in particular polysulfides, said "symmetrical” or “asymmetrical” according to their particular structure, as described for example in patents or patent applications FR 2 149 339, FR 2 206 330, US 3 842 111, US 3 873 489, US 3 978 103, US 3,997,581, US 4,002,594, US 4,072,701, US 4,129,585, US 5,580,919, US 5,583,245, US 5,650,457, US 5,663,358, US 5,663,395, US 5,663.
  • the content of total reinforcing filler is between 20 and 200 phr, more preferably between 30 and 150 phr (parts by weight per hundred parts of elastomer), optimum being different depending on the intended applications: the level of reinforcement expected on a bicycle tire, for example, is known in a manner well below that required on a tire capable of driving at high speed in a sustained manner, for example a motorcycle tire, a tire for passenger vehicle or commercial vehicle such as Heavy weight.
  • composition of the invention may further comprise a vulcanization system, in particular sulfur, other common sulfur donor agent (s) or mixture thereof.
  • a vulcanization system in particular sulfur, other common sulfur donor agent (s) or mixture thereof.
  • the rubber compositions in accordance with the invention also comprise all or part of the additives normally used in rubber compositions comprising a diene elastomer and intended for the manufacture of tires or semi-thin tire products, such as, for example, plasticizers, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical antiozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, adhesion promoters, reinforcing resins as described for example in WO02 / 10269, peroxides and / or bismaleimides, various known secondary accelerators or vulcanization activators such as zinc oxide, stearic acid, guanidine derivatives (in particular diphenylguanidine), etc.
  • plasticizers such as, for example, plasticizers, protective agents such as anti-ozone waxes, chemical antiozonants, anti-oxidants, anti-fatigue agents, adhesion promoters, reinforcing resins as described for example in WO02 / 10269, peroxides and / or bismale
  • reinforcing filler especially when it is a reinforcing inorganic filler, may also be associated, if necessary, a conventional inorganic filler with little or no reinforcing, for example particles of clay, bentonite, talc, chalk, or kaolin.
  • reinforcing filler used is an inorganic filler
  • reinforcing inorganic filler recovery agents or, more generally, processing aid agents that are capable in a known manner, thanks to an improvement in the dispersion of the inorganic filler in The rubber matrix and a lowering of the viscosity of the compositions, to improve their ability to implement in the green state
  • these agents being for example alkylalkoxysilanes, especially alkyltriethoxysilanes, such as for example 1-octyltriethoxysilane; marketed by Degussa-H ⁇ ls under the name Dynasylan Octeo or 1-hexa-decyl-triethoxysilane marketed by Degussa-H ⁇ ls under the name Si216, polyols, polyethers (for example polyethylene glycols), primary amines, secondary amines or tertiary (for example trialkanol-amines),
  • compositions are manufactured in appropriate mixers, using two successive preparation phases well known to those skilled in the art: a first phase of work or thermomechanical mixing (sometimes called a "nonproductive" phase) at high temperature, up to a maximum temperature (denoted T max ) of between 0 ° C. and 190 ° C., preferably between 130 ° C. and 180 ° C., followed by a second mechanical working phase (sometimes referred to as a "productive" phase) at a lower temperature, typically less than 0 ° C., for example between 40 ° C. and 100 ° C., a finishing phase during which the crosslinking or vulcanization system is incorporated.
  • a first phase of work or thermomechanical mixing sometimes called a "nonproductive" phase
  • T max maximum temperature
  • a second mechanical working phase sometimes referred to as a "productive” phase
  • a finishing phase during which the crosslinking or vulcanization system is incorporated.
  • the method of manufacturing the compositions according to the invention comprises the following steps:
  • the first (non-productive) phase is carried out in a single thermomechanical step during which all the necessary basic constituents, the optional agents, are introduced into a suitable mixer such as a conventional internal mixer. Additional coating or processing and other miscellaneous additives, with the exception of the vulcanization system.
  • a second step of thermomechanical work can be added in this internal mixer, after falling of the mixture and intermediate cooling (cooling temperature preferably less than 10O 0 C) 5 for the purpose of subjecting the compositions to an additional thermomechanical treatment, in particular to further improve the dispersion in the elastomeric matrix, of the reinforcing filler and other ingredients.
  • the total mixing time, in this non-productive phase is preferably between 2 and 10 minutes.
  • the vulcanization system is then incorporated at low temperature, generally in an external mixer such as a roll mill; the whole is then mixed (productive phase) for a few minutes, for example between 5 and 15 minutes.
  • the final composition thus obtained is then calendered, for example in the form of a sheet, a plate or extruded, for example to form a rubber profile used for the manufacture of semi-finished products such as treads, top tablecloths, flanks, carcass plies, heels, protectors.
  • the vulcanization (or cooking) is conducted in a known manner at a temperature generally between 130 ° C. and 200 ° C., for a sufficient time which may vary, for example, between 5 and 90 min depending in particular on the cooking temperature, the system vulcanization method adopted, the vulcanization kinetics of the composition in question or, for example, the size of the tire.
  • the vulcanization system itself is preferably based on sulfur and a primary vulcanization accelerator, in particular a sulfenamide type accelerator.
  • a primary vulcanization accelerator in particular a sulfenamide type accelerator.
  • various known secondary accelerators or vulcanization activators such as zinc oxide, stearic acid, guanidine derivatives (especially diphenylguanidine), etc.
  • the sulfur content is preferably between 0.5 and 3.0 phr, that of the primary accelerator is preferably between 0.5 and 5.0 phr.
  • the invention relates to the rubber compositions described above both in the so-called “raw” state (Le., Before cooking) and in the so-called “cooked” or vulcanized state (Le., After crosslinking or vulcanization).
  • compositions in accordance with the invention may be used alone or in blends (Le., In admixture) with any other rubber composition which may be used, for example, for the manufacture of tires.
  • FIG. 1 Evolution of Tan ( ⁇ ) as a Function of the Temperature for the B and C Compositions Based on Elastomers According to the Invention
  • the elastomers according to the invention are characterized before cooking as indicated below.
  • Mn monomer charge in mass x conversion / number of moles of active theoretical alkali or alkaline earth metal, knowing that the number of moles of alkali or alkaline-earth metal
  • Theoretical asset is equal to the number of moles of total alkali or alkaline earth metal introduced minus the number of moles alkali or alkaline earth metal used to neutralize the impurities.
  • the polymer chains are separated according to the size they occupy when they are solubilized in tetrahydrofuran: the more they occupy a large volume, the less accessible the pores of the columns and their elution time is low.
  • the polymer is solubilized in tetrahydrofuran at a concentration of 1 g / l.
  • a volume of 100 ⁇ l is injected through a set of size exclusion chromatography columns.
  • the mobile phase, tetrahydrofuran, is eluted with a flow rate of 1 ml / min.
  • the columns are thermostatically controlled in an oven at 35 ° C.
  • the detection is ensured by a refractometer thermostated at 35 ° C.
  • the stationary phase of the columns is based on a divinylbenzene polystyrene gel with controlled porosity.
  • Equipment used - Liquid chromatography chain, for example the WATERS Alliance 2690 chain, equipped with an in-line degasser
  • the inherent viscosity is determined by measuring the flow time t of the polymer solution and the flow time t 0 of toluene in a capillary tube.
  • C concentration of the toluene solution of polymer in g / dl; t: flow time of the toluene solution of polymer in seconds; t 0 : toluene flow time in seconds; ⁇ i nh : inherent viscosity expressed in dl / g.
  • the glass transition temperatures Tg of the polymers are measured by means of a differential scanning calorimeter.
  • the rubber compositions are characterized, before and after firing, as indicated below.
  • the Shore A hardness of the compositions after curing is assessed according to ASTM D 2240-86.
  • the dynamic properties ⁇ G * max and tan ( ⁇ ) max are measured on a viscoanalyzer (Metravib VA4000) according to ASTM D 5992-96.
  • the response of a sample of vulcanized composition (cylindrical specimen 4 mm in thickness and 400 mm 2 in section), subjected to a sinusoidal stress in alternating simple shear, at the frequency of 10 Hz, is recorded under normal conditions. temperature (23 ° C) according to ASTM D 1349-99.
  • a strain amplitude sweep of 0.1 to 50% (forward cycle) and then 50% to 1% (return cycle) are performed.
  • the hysteresis properties can be evaluated by measuring the energy loss by rebound energy imparted to the samples measured at 6 th shock under the conditions normal temperature (23 0 C) or at higher temperatures (60 0 C) and expressed in% according to the following relationship:
  • PH (%) 100 [(WO-W1) / WO] with WO: energy fourme; Wl: restored energy.
  • a 10 liter reactor is charged with 5,500 ml of nitrogen-doped methylcyclohexane and 870 ml of butadiene. With the medium being brought to 60 ° C., the impurities being neutralized with 350 ⁇ moles of BuLi, 40 ml of 1.415 mol / l sBuLi are introduced. After forty minutes of polymerization at 60 ° C, the reaction temperature is lowered to - 5 0 C.
  • VBC chloromethylstyrene
  • Cis 29% Viscosity inherent in O 5 I g / dl in toluene at 25 ° C.: 1.38
  • a 10 liter reactor is charged with 5455 ml of nitrogen-sparged methylcyclohexane, 398.5 ml of butadiene, 100.0 ml of styrene and 0.605 ml of ethyltetrahydrofurfuryl ether (TEE) diluted in the styrene feed.
  • the medium being brought to 40 ° C., the impurities being neutralized with 400 ⁇ mol of sBuLi, 25.4 ml of 1.38 mol / l sBuLi are introduced.
  • the temperature of the reaction medium is cooled. Either 5 minutes later, the temperature is 29 ° C.
  • LiAlR 4 solution ie 1.025 mol equivalents of TEE
  • TEE 1.025 mol equivalents of TEE
  • VBC chloromethylstyrene
  • a 10 liter reactor is charged with 5500ml of nitrogen-spiked methylcyclohexane, 543ml of butadiene. With the medium being brought to 60 ° C., the impurities being neutralized with 600 ⁇ mol of nBuLi, 25.6 ml of sBuLi at 1.38 mol / l are introduced. After 50 minutes of polymerization at 60 ° C., the temperature of the reaction medium is lowered to -5 ° C.
  • VBC chloromethylstyrene
  • a reactor is charged with 49687 ml of nitrogen-doped methylcyclohexane and 8184 ml of butadiene.
  • the medium being brought to 60 ° C., the impurities being neutralized with 4.54 mmol of BuLi, 2111 ml of 0.252 mol / l sBuLi are introduced.
  • the temperature of the reaction medium is lowered to -5 ° C.
  • VBC chloromethylstyrene
  • the polymer is recovered dry after stripping and drying on Welding (single-screw extruder equipped with a 1-hole 3 mm die and 6 6-mm holes).
  • a reactor is charged with 53172 ml of methylcyclohexane sparged with nitrogen and 5391 ml of butadiene.
  • the medium being brought to 60 ° C., the impurities being neutralized with 4.45 mmol of BuLi, 1419 ml of 0.247 mol / l sBuLi are introduced.
  • the temperature of the reaction medium is lowered to -5 ° C.
  • VBC chloromethylstyrene
  • a reactor is charged with 41826 ml of methylcyclohexane sparged with nitrogen and 1335 ml of butadiene. With the medium being brought to 60 ° C., the impurities being neutralized with 2.72 mmol of BuLi, 351 ml of 0.247 mol / l sBuLi are introduced. After 70 minutes of polymerization at 60 ° C. (conversion of 100%), are successively introduced:
  • the polymer is recovered dry after stripping and drying in an oven at 50 ° C. under reduced pressure under nitrogen.
  • Linear triblock BR is the result of 4 type syntheses:
  • thermo-mechanical work in one step which lasts about 5 minutes for an average pallet speed of 85 rpm in a mixer of about 400 cm 3 until reaching a maximum temperature of fall 160 ° C identical, while the step of incorporating the vulcanizing system is performed on the roll tool at 30 ° C for 3 to 4 minutes.
  • compositions thus obtained are then calendered in the form of plates (thickness of 2 to 3 mm) or thin sheets of rubber for the measurement of their physical or mechanical properties, or extruded to form profiles that can be used directly, after cutting and / or assembly to the desired dimensions, for example as semi-finished products for tires, in particular as treads of tires.
  • compositions B and C respectively based on elastomers EB1 and EB2 exhibit hysteretic properties at 23 ° C. (rebound losses and tan ( ⁇ ) max ) which are much greater than to those of the composition A based on a control butadiene triblock elastomer (BR).
  • compositions B and C have significantly improved damping properties in a temperature zone close to the Tg with respect to the control composition A.
  • the hysteretic properties (rebound losses) of compositions B and C are then equivalent to those of control composition A.
  • Tan ( ⁇ ) as a function of the temperature presented in FIG. 1 makes it possible to illustrate the increase in hysteresis in a temperature range between 0 ° C. and 60 ° C. for compositions B and C to base of elastomers according to the invention.
  • the invention finds particularly advantageous applications in rubber compositions that can be used for the manufacture of finished articles or semi-finished products used in the composition of tires, such as, for example, underlays, sidewalls, belts and obtain tires with improved grip or comfort.

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Abstract

La présente invention se rapporte à des polymères blocs branchés, aux compositions de caoutchouc les contenant, utilisables notamment pour la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-finis pour pneumatiques. Elle concerne également des procédés de préparation desdits polymères et compositions.

Description

COMPOSITIONDE CAOUTCHOUC COMPORTANTDESPOLYMERES BLOCS
BRANCHES
La présente invention se rapporte à des polymères blocs branchés, aux compositions de caoutchouc les contenant, utilisables notamment pour la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-finis pour pneumatiques. Elle concerne également des procédés de préparation desdits polymères et compositions.
L'amélioration de l'adhérence ou du confort sont devenues des priorités importantes pour un grand nombre de gammes pneumatiques. Par conséquent, il est souhaitable de produire des mélanges possédant de bonnes propriétés mécaniques et une hystérèse augmentée dans une certaine plage de température afin de pouvoir les mettre en œuvre pour la fabrication de produits semi-finis entrant dans la composition d'enveloppes de pneumatiques, tels que par exemple des sous-couches, des flancs, des bandes de roulement et d'obtenir des pneumatiques possédant une adhérence ou un confort amélioré.
Il est connu que le degré de ramification (branching) peut influencer certaines propriétés des polymères. Les polymères branchés peuvent être préparés par polymérisation de type radicalaire, cationique, Ziegler-Natta, métallocène ou anionique. Les polymères branchés peuvent présenter diverses structures en fonction des conditions réactionnelles mises en service.
Ainsi, il est connu d'après les publications de KNAUSS et al., Polym. Prep. ACS. Div. PoIy. Chem. 38(1), pages 68-69 (1997), Polym. Prep. ACS. Div. PoIy, PoIy Chem. 41(2) pages 1397-1398 (2000), J. PoIy. Sci. Polym. Chem. 38, pages 4289-4298 (2000), J. PoIy. Sci. Polym. Chem. 38, pages 3547-3555 (2001), Macromolécules, 35, pages 2055-2062 (2002), de faire réagir un polymère anionique vivant, en l'occurrence le polystyryllithium, sur un agent de couplage pour former un macromonomère in-situ qui réagit à son tour sur les chaînes vivantes présentes. Les chaînes vivantes alors formées réagissent avec l'agent de couplage nouvellement introduit et ce jusqu'à consommation totale de l'agent de couplage. La réaction avec un agent électrophile difonctionnel ou tétrafonctionnel conduit à des polymères fortement branchés « pom- pom » ou « pom-star » dont les bras eux-mêmes peuvent être branchés ou reliés à des hybrides dendritique-linéaires lorsque l'agent de couplage est ajouté lentement.
Le document US-B-4.996.266 divulgue la synthèse de copolymères branchés dont les bras (ou greffons) sont disposés le long de la chaîne principale, soit aléatoirement, soit à des endroits prédéterminés.
Ces copolymères sont obtenus par la synthèse d'un élastomère vivant obtenu par réaction d'un initiateur lithien avec un monomère polymérisable et un agent dit de condensation organo-métallique portant une fonction vinylique ; l'initiateur lithien est utilisé à un rapport molaire sous-stœchiométrique par rapport à l'agent de condensation, puis réaction avec un agent de couplage multifonctionnel.
Ces copolymères branchés, utilisables comme adhésifs, possèdent une structure qui se rapproche d'une structure aléatoire et dendritique car il y a simultanément formation du macromonomère et polymérisation du monomère polymérisable.
Le document WO 02/16.490 A2 décrit un polymère branché ayant une structure en peigne avec un nombre important de bras latéraux conférant des propriétés d'amortissement. Ce document décrit également l'utilisation de ce polymère branché de structure en peigne dans des bandes de roulement de pneumatiques.
Or, les Demanderesses ont découvert lors de leurs recherches qu'une composition de caoutchouc spécifique, à base d'un polymère diénique branché de structure spécifique permet d'obtenir une augmentation significative de l'hystérèse dans une certaine gamme de températures par rapport aux mélanges noir habituels. Les bandes de roulement de pneumatiques et les pneumatiques obtenus à partir de ces compositions de caoutchouc présentent des performances d'adhérence et de confort améliorées.
En conséquence, un premier objet de l'invention concerne un polymère diénique branché qui correspond à un élastomère bloc comprenant au moins deux chaînes polymériques linéaires principales diéniques (appelées branches), et préférentiellement à 2 branches, reliées entre elles par un groupe présentant un hétéroatome, tel que notamment le silicium, le germanium, Pétain, le plomb, le phosphore ou par un radical issu de tout agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable tel qu'un ester, multiester, orthoester, diisocyanate, etc. et présentant à chacune des autres extrémités au moins deux chaînes polymériques linéaires diéniques (encore appelés greffons).
L'invention concerne également un polymère diénique linéaire branché qui correspond à un élastomère bloc comprenant au moins deux chaînes polymériques linéaires diéniques (greffons) placées toutes à l'une des extrémités d'une chaîne polymérique linéaire principale diénique, sachant que l'autre extrémité porte un groupe fonctionnel, avantageusement une fonction du type acide carboxylique, alcool, aminé, silanol, alcoxysilane, organostannyle, ou un proton.
L'extrémité terminée par un proton est obtenue par désactivation de la chaîne polymérique principale propageante par addition d'un donneur de proton acide, tel que par exemple le méthanol.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation de tels élastomères.
L'invention concerne également une composition de caoutchouc, utilisable pour la fabrication de pneumatiques, à base d'au moins : un élastomère selon l'invention et une charge renforçante. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition conforme à l'invention pour la fabrication d'articles finis ou produits semi-finis comportant une composition de caoutchouc conforme à l'invention, ces articles ou produits étant destinés à tout système de liaison au sol des véhicules automobiles, tels que pneumatiques, appuis internes de sécurité pour pneumatiques, roues, ressorts en caoutchouc, articulations élastomériques, autres éléments de suspension et anti-vibratoire.
L'invention a tout particulièrement pour objet l'utilisation d'une composition conforme à l'invention pour la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-finis en caoutchouc destinés à ces pneumatiques, ces articles semi-finis étant notamment choisis dans le groupe constitué par les bandes de roulement, les sous-couches destinées par exemple à être placées sous ces bandes de roulement, les nappes d'armature de sommet, les flancs, les nappes d'armature de carcasse, les talons et les protecteurs.
L'invention a également pour objet ces articles finis et produits semi-finis eux-mêmes, en particulier les pneumatiques et produits semi-finis pour pneumatiques, lorsqu'ils comportent une composition élastomérique conforme à l'invention. Les pneumatiques conformes à l'invention peuvent être notamment destinés à des véhicules tourisme comme à des véhicules industriels choisis parmi camionnettes, "Poids-lourd" - i.e., métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors- la-route - , engins agricoles ou de génie civil, avions, autres véhicules de transport ou de manutention.
L'invention ainsi que ses avantages seront aisément compris à la lumière de la description et des exemples de réalisation, ainsi que de la figure, qui suivent.
I. CONDITIONS DE REALISATION DE L'INVENTION
Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des % en masse.
I- 1. Elastomères
Un des objets de l'invention concerne donc des elastomères blocs comprenant au moins deux chaînes polymériques linéaires principales diéniques, et préférentiellement ceux comprenant uniquement deux chaînes polymériques linéaires principales, les chaînes polymériques linéaires principales étant reliées entre elles (à l'une de leurs extrémités) par un groupe présentant un hétéroatome issu d'un agent de couplage, tel que notamment le silicium, le germanium, l'étain, le plomb, le phosphore ou par un radical issu de tout agent de couplage électrophile au moins difonctionnel, tel que par exemple ester, multiester, orthoester, diisocyanate, etc. et présentant à chacune des autres extrémités au moins deux chaînes polymériques linéaires diéniques. Selon une forme d'exécution préférentielle de l' invention, les élastomères blocs selon l'invention comportant 2 branches peuvent être représentés de la manière suivante :
Coeur
Figure imgf000005_0001
Greffons
Ainsi, selon cette représentation, la chaîne principale (représentée horizontalement) est appelée cœur de l'élastomère et est un polymère linéaire diénique et les bouts de chaînes, répartis en moyenne en nombre égal de part et d'autre du cœur, sont appelés greffons et sont des polymères linéaires diéniques.
Cette représentation est bien entendu une représentation en moyenne car le polymère diénique branché peut être dissymétrique.
Dans ce schéma, les greffons sont au nombre moyen de 10 (2x5), mais leur nombre peut varier en fonction des conditions mises en oeuvre lors du procédé de préparation desdits élastomères, et notamment en fonction du nombre de branches qui constituent le cœur de l'élastomère.
Ainsi, selon un aspect particulier de l'invention, l'élastomère bloc comprend en moyenne de 2 à 25, avantageusement de 3 à 10, chaînes polymériques diéniques linéaires placées à l'une des extrémités de chaque chaîne polymérique principale diénique ou branche, soit pour 2 branches, jusqu'à 2 x 25 greffons.
Un autre objet de l'invention concerne des élastomères blocs comprenant une chaîne polymérique linéaire principale diénique et au moins deux greffons, c'est-à-dire au moins deux chaînes polymériques linéaires diéniques placées toutes à l'une des extrémités de ladite chaîne polymérique linéaire principale diénique, l'autre extrémité portant soit un proton, soit une fonction Z de type électrophile, avantageusement du type acide carboxylique, alcool, aminé, silanol, alcoxysilane, organostannyle, etc..
Selon une forme d'exécution préférentielle de l'invention, les élastomères blocs ainsi définis selon l'invention comportant une fonction Z et 5 greffons peuvent être représentés de la manière suivante :
Figure imgf000006_0001
Les élastomères blocs comprennent alors en moyenne de 2 à 25, avantageusement de 3 à 10, chaînes polymériques diéniques linéaires (greffons) toutes placées à l'une des extrémités de chaque chaîne polymérique principale linéaire diénique.
Les chaînes polymériques principales et les chaînes polymériques des greffons comprennent des polymères linéaires diéniques.
Les polymères linéaires diéniques des greffons sont généralement des homopolymères ou copolymères de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non).
Par polymère diénique "essentiellement insaturé", on entend ici un polymère diénique issu au moins en partie de monomères diènes conjugués, ayant un taux de motifs ou unités d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15% (% en moles). C'est ainsi, par exemple, que des polymères diéniques tels que les caoutchoucs butyle ou les copolymères de diènes et d'alpha-oléfmes type EPDM n'entrent pas dans cette définition et peuvent être qualifiés au contraire de polymères diéniques "essentiellement saturés" (taux de motifs d'origine diénique faible ou très faible, toujours inférieur à 15%). Dans la catégorie des polymères diéniques "essentiellement insaturés", on entend en particulier par polymère diénique "fortement insaturé" un polymère diénique ayant un taux de motifs d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 50%.
Ces définitions générales étant données, les polymères linéaires diéniques des greffons et du cœur de l'élastomère sont de préférence essentiellement insaturés, en particulier avec :
(a) tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone;
(b) tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinyle aromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone.
A titre de diènes conjugués conviennent notamment le butadiène-1,3, le 2-méthyl-l,3- butadiène, les 2,3-di-alkyl(C1-C5)-l,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl- 1,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-l,3-butadiène, le 2- méthyl-3-isopropyl-l,3-butadiène, un aryl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène, le 2,4- hexadiène. A titre de composés vinyle-aromatiques conviennent par exemple le styrène, l'ortho-, meta-, para-méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para- tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, et le vinylnaphtalène.
Les copolymères peuvent contenir entre 99% et 20% en poids d'unités diéniques et entre 1% et 80% en poids d'unités vinyle-aromatiques. Les copolymères peuvent avoir toute microstructure qui est fonction des conditions de polymérisation utilisées, notamment de la présence ou non d'un agent modifiant et/ou randomisant et des quantités d'agent modifiant et/ou randomisant employées. Les polymères peuvent être par exemple à blocs, statistiques, séquences, microséquencés, et être préparés en dispersion ou en solution. Ils peuvent être éventuellement couplés ou fonctionnalisés avec un agent de couplage ou de fonctionnalisation..
A titre préférentiel conviennent les polybutadiènes et en particulier ceux ayant une teneur en unités -1,2 comprise entre 4% et 80%, les polyisoprènes, les copolymères de butadiène-styrène et en particulier ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement entre 20% et 40%, une teneur en liaisons -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4% et 70%, une teneur en liaisons trans-1,4 comprise entre 20% et 80%, les copolymères de butadiène-isoprène et notamment ceux ayant une teneur en isoprène comprise entre 5% et 90% en poids, les copolymères isoprène-styrène et notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50% en poids. Dans le cas des copolymères de butadiène-styrène-isoprène conviennent notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement comprise entre 10% et 40%, une teneur en isoprène comprise entre 15% et 60% en poids et plus particulièrement entre 20% et 50%, une teneur en butadiène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement comprise entre 20% et 40%, une teneur en unités -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4% et 85%, une teneur en unités trans -1,4 de la partie butadiénique comprise entre 6% et 80%, une teneur en unités -1,2 plus -3,4 de la partie isoprénique comprise entre 5% et 70% et une teneur en unités trans -1,4 de la partie isoprénique comprise entre 10% et 50%, et plus généralement tout copolymère butadiène-styrène-isoprène ayant une Tg comprise entre 00C et -70°C.
En résumé, de manière particulièrement préférentielle, les polymères diéniques des greffons de l'élastomère conforme à l'invention sont choisis dans le groupe des élastomères linéaires diéniques essentiellement, voire fortement, insaturés constitué par les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces polymères.
De tels copolymères sont plus préférentiellement choisis dans le groupe constitué par les copolymères de butadiène-styrène (SBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR), les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR) et les mélanges de tels copolymères. Chaque chaîne polymérique principale comprend également des polymères linéaires diéniques. Ainsi, les polymères diéniques présents dans une chaîne principale peuvent être définis de la même manière que ceux présents dans les greffons. Ils peuvent être de nature chimique différente ou identique de ceux présents dans les greffons. Avantageusement, les polymères diéniques d'une chaîne principale sont fortement insaturés (tel que défini ci-dessus). Ils sont en particulier choisis parmi les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces polymères.
Lorsque le cœur de l'élastomère bloc est constitué de 2 branches ou plus, chaque chaîne polymérique linéaire principale est reliée à une autre branche par un groupe présentant un hétéroatome, tel que notamment le silicium, le germanium, l'étain, le plomb, le phosphore ou par un radical issu d'un agent de couplage électrophile tel que notamment un ester, multiester, orthoester, ou diisocyanate. Le cœur de l'élastomère peut comprendre plusieurs branches selon la nature de l'agent de couplage électrophile, avantageusement de 2 à 6 branches.
Le groupe présentant un hétéroatome peut varier selon les conditions de mise en œuvre du procédé de préparation de l'élastomère selon l'invention. De manière avantageuse, l'hétéroatome est le silicium. Le groupe organosilicié peut être de formule (I) suivante : Si(R1)^n, dans lequel n est un entier 2, 3, ou 4 (avantageusement 2), R1, identique ou différent, est un radical hydrocarboné de C1-C12, de préférence un radical alkyle saturé, linéaire, cyclique ou ramifié, de C1-C6 , avantageusement le radical méthyle ou éthyle, cycloalkyle en C5-C18, aryle en C6-C18, en particulier un radical phényle, alkoxyle en C1-C12, cycloalkoxyle en C5-C1S, aryloxy en C6-C18. Le groupe organosilicié peut également être de formule (II) suivante : (Ri)3-n>Si-R'-Si(R1)3.m, dans lequel R' est un radical alkylène de C1-C12 linéaire ou cyclique, de préférence C1-C6, avantageusement le radical méthylène, un radical cycloalkylène en Cs-C18, un radical arylène en C6-C18, en particulier un radical phénylène, n'et m, identiques ou différents, représentent un entier 1 , 2 ou 3 et R1 correspond à la signification donnée ci-dessus.
Dans le cas d'un élastomère branché fonctionnalisé, les agents de fonctionnalisatîon peuvent être tous les agents de fonctionnalisation connus et classiquement utilisés en polymérisation anionique et avantageusement la 4,4'-bis(diéthylamino)benzophénone, l'oxyde d'éthylène, l'hexaméthylcyclotrisiloxane, le CO2, les alcoxysilanes, ou le chlorure de tributylétain.
La longueur d'une chaîne polymérique linéaire principale est avantageusement supérieure à la longueur d'un greffon. Selon un mode préféré, la longueur de chaque greffon peut être de 1000 à 4 fois, de 100 à 10 fois, plus petite que celle ou de l'une quelconque des branches constituant les chaînes principales.
La longueur de chaque chaîne linéaire principale est décrite en termes de longueur moyenne. La longueur moyenne se réfère au poids moléculaire en nombre des chaînes, avant qu'elles ne soient reliées entre elles pour former Pélastomère selon l'invention. Sauf indication contraire, les poids moléculaires en nombre sont donnés par la relation Mn = charge de monomère en masse x conversion / nombre de moles de métal alcalin actif théorique, sachant que le nombre de moles de métal alcalin actif théorique est égal au nombre de moles de métal alcalin total introduit moins le nombre de moles métal alcalin utilisé pour neutraliser les impuretés.
La longueur de chaque chaîne ou branche principale peut varier dans une large mesure. Pour donner un ordre de grandeur, chaque partie polymérique linéaire de chaque branche présente préférentiellement un poids moléculaire en nombre compris entre 2000 et 500000, avantageusement compris entre 50000 et 300000 (selon le schéma ci-dessus, la chaîne principale présente donc deux parties polymériques). La longueur de chaque chaîne linéaire des greffons présents aux extrémités de la chaîne principale présente préférentiellement un poids moléculaire en nombre compris entre 500 et 70000, avantageusement compris entre 2500 et 25000.
1-2. Préparation des élastomères
Les élastomères conformes à l'invention sont avantageusement obtenus par le procédé décrit ci-dessous.
Ainsi, la présente invention a également pour objet un procédé de préparation des élastomères selon l'invention, qui comprend au moins les étapes suivantes:
(1) synthèse d'un macromonomère par réaction d'au moins un polymère diénique linéaire vivant présentant un carbanion avec un excès stoechiométrique par rapport à la quantité de métal alcalin ou alcalino-terreux actif théorique d'un composé présentant un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant,
(2) réaction de la solution de macromonomère formée à l'étape (1) avec un initiateur nucléophile, pour obtenir un polymacromonomère vivant,
(3) réaction du polymacromonomère vivant obtenu à l'étape (2) avec au moins un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, tel que le butadiène, afin d'obtenir un dibloc vivant polymacromonomère-polymère linéaire diénique,
(4) réaction du dibloc vivant obtenu à l'étape (3) soit avec un réactif de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable, soit avec un réactif électrophile, précurseur de groupes fonctionnels, tels que notamment alcool, acide carboxylique, aminé, silanol, alcoxysilane, ou organostannyle, soit avec un composé donneur de proton acide. Le polymère vivant mis en oeuvre à l'étape (1) est un polymère de nature diénique qui va correspondre à un greffon tel que défini ci-dessus. Ainsi, il peut notamment être choisi parmi les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, les copolymères de butadiène- styrène (SBR)5 les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène- styrène (SIR), les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR) et les mélanges de tels (co)polymères.
Ce polymère présente à l'une de ses extrémités un carbanion, et son contre-ion est issu de la famille des métaux alcalins ou alcalino-terreux, en particulier du lithium.
Les procédés de préparation des polymères utilisés à l'étape (1) sont largement décrits dans la littérature (voir « Principles of Polymerization » 3e édition, G. Odian, John Wiley & Sons, 1991) et sont donc à la portée de l'homme du métier.
Le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant est de préférence un composé présentant une fonction styryle d'une part et un atome d'halogène, d'autre part, tel que notamment les chlore, brome, iode et fluor. On peut citer par exemple le chlorométhylstyrène (VBC), le chlorodiméthylsilylstyrène, le chlorodiméthylsilylméthylstyrène ou le bromométhylstyrène. Ces produits sont disponibles commercialement ou synthétisables par des procédés décrits dans la littérature (cf. Asami et al., Polym. Prepr. ACS, Div. Polym. Chem. 29(2), 19-20 (1998)).
Le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant est utilisé en excès stœchiométrique par rapport à la quantité de métal alcalin ou alcalino-terreux actif théorique, avantageusement de Li actif, c'est-à-dire en une quantité strictement supérieure à 1,0 et inférieure à 2 équivalents molaires, préférentiellement de 1,05 à 1,5 équivalents molaires, afin d'obtenir une structure linéaire du macromonomère.
La température de réaction de l'étape (1) est généralement comprise entre -20°C et 70°C, elle est typiquement de -10°C à 5°C pour modérer la réactivité du carbanion et orienter la réaction sur le déplacement nucléophile. La température est un moyen connu pour modérer la réactivité, mais tout autre moyen connu de l'homme de l'art peut être utilisé, tel que la réaction préalable du bout de chaîne vivant avec le diphényléthylène.
L'étape (1) peut être réalisée dans un solvant polaire ou non-polaire, tel que le tetrahydrofurane (THF), ou un composé hydrocarboné, tel que les hexanes acycliques ou cycliques, heptanes, octanes, pentanes, leurs dérivés alkylés (par exemple le méthylcyclohexane), ou encore un solvant aromatique (par exemple le toluène) ou leurs mélanges et/ou en présence de coordinateurs éthers, aminés ou randomisants tels que des alcoolates de sodium pour la synthèse de macromonomère diénique (y compris SBR) à taux d'unités 1,2 supérieur à 10%.
Dans le cas de la synthèse de macromonomère avec un taux d'unités 1,2 supérieur à 10% (y compris SBR) par des moyens connus de l'homme de l'art, il est avantageux de modérer davantage la réactivité du carbanion alors exacerbée par la présence des composés polaires pour minimiser la réaction parasite qui est la réaction d'addition nucléophile sur la double liaison styryle et par suite pour maintenir une sélectivité de réaction suffisante. Les moyens pour y parvenir sont en particulier l'introduction de l'adduit de formule LiAl(R)3(R'), décrit dans le brevet US 6506862 B2, où R et R' représentent chacun indépendamment un groupe alkyle, cycloalkyle ou aryle, ou bien l'introduction de diphényléthylène avant réaction avec le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion du polymère vivant, avantageusement du type halogénoalkylstyrène.
Ainsi, dans le cas d'une réaction à l'étape (1) de polybutadiène avec du VBC, le produit (ou encore appelé macromonomère) qui peut être obtenu à l'issue de l'étape (1) correspond à un styrène substitué par une chaîne polymérique polybutadiène linéaire.
L'initiateur nucléophile utilisé à l'étape (2) peut être tout initiateur utilisé couramment dans les réactions de polymérisation anionique. Il peut être en particulier un initiateur de formule générale (III) : R-M, dans laquelle M représente un métal choisi parmi un métal alcalin et un alcalino-terreux et R représente un radical alkyle, linéaire ou ramifiée, contenant de 2 à 6 atomes de carbone ou un radical aryle de 6 à 12 atomes de carbone.
Des initiateurs nucléophiles peuvent notamment être choisis parmi les sec-butyllithium, n-butylMiium, t-butyllithium, napthalènesodium, l,4-disodio-l,l,4,4-tetraphénylbutane, diphénylméthylpotassium, diphénylméthylsodium, r-méthylstyryllithium et l,l-diphényl-3- méthylpentyllithium ou encore des amorceurs fonctionnels, tels que ceux porteurs d'une fonction aminé, étain, imine, alcool éventuellement protégée. De préférence, l'initiateur est le sec-butyllithium.
La polymérisation anionique est généralement réalisée dans un solvant polaire ou non- polaire, tel que le tetrahydrofurane (THF), ou un composé hydrocarboné, tels que les hexanes acycliques ou cycliques, heptanes, octanes, pentanes, leurs dérivés alkylés (e.g. le méthylcyclohexane), ou un solvant aromatique ou leurs mélanges. Lorsque le macromonomère formé à l'étape (1) ou lorsque le cœur de l'élastomère branché est un copolymère d'un diène conjugué et d'un composé vinyle aromatique, afin de promouvoir le caractère aléatoire de la copolymérisation et/ou de contrôler la teneur en espèces vinyliques, un coordinateur polaire (ou agent modifiant et/ou randomisant) peut être ajouté au mélange réactionnel. La quantité de coordinateur polaire employée peut varier de 0 à environ 90 ou plus d'équivalents par équivalent molaire de lithium. La quantité de coordinateur polaire dépend de la quantité de vinyl désirée, du taux de styrène employé, de la température de polymérisation, ainsi que de la nature du coordinateur utilisé. De tels coordinateurs incluent, par exemple, les éthers ou aminés fournissant la microstructure envisagée.
La réaction de la solution de macromonomère formée à l'étape (1) avec l'initiateur nucléophile pour polymériser le macromonomère est avantageusement effectuée dans un milieu de polarité minimum relativement élevée pour obtenir un indice de polydispersité Ip étroit de l'élastomère conforme à l'invention. La polarité du milieu est réglée de manière connue en soi en fonction de l'agent polaire utilisé.
L'invention a également pour objet le polymacromonomère diénique susceptible d'être obtenu par réaction du polymacromonomère vivant, obtenu au terme de l'étape 2, soit avec un réactif électrophile précurseur de groupes fonctionnels, tels que notamment alcool, acide carboxylique, aminé, silanol, alcoxysilane ou organostannyle, soit avec un composé donneur de proton acide.
Ainsi, la présente invention a également pour objet un procédé de préparation de polymacromonomères diéniques, comprenant les étapes (1) et (2) telles que définies ci- dessus, de préférence suivi de la réaction du polymacromonomère vivant obtenu au terme de l'étape 2, soit avec un réactif électrophile précurseur de groupes fonctionnels, tels que notamment alcool, acide carboxylique, aminé, silanol, alcoxysilane ou organostannyle, soit avec un composé donneur de proton acide. Les conditions et les composés donneurs de proton acide et réactifs électrophile précurseurs de groupes fonctionnels susceptibles d'être mis en œuvre pour cette étape sont tels que décrits ci- après.
L'étape (3) telle qu'identifiée ci-dessus correspond en particulier à une polymérisation diénique par propagation de diènes à partir du polymacromonomère vivant de l'étape (2). Ainsi, les conditions de cette étape correspondent plus spécifiquement aux conditions classiques mises en oeuvre lors d'une polymérisation anionique. Cette étape permet en particulier de préparer la partie polymérique de la chaîne principale linéaire de l'élastomère conforme à l'invention.
En particulier, les diènes conjugués mis en oeuvre sont notamment le butadiène-1,3, le 2-méthyl-l,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en Cl à C5)-l,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl-l,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3- éthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-l,3-butadiène, un aryl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène, le 2,4-hexadiène.
L'ajout de composés vinyle-aromatiques peut également être envisagée pour former une chaîne de type copolymère. Ainsi, à titre de composés vinyle-aromatiques conviennent par exemple le styrène, l'ortho-, meta-, para-méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para-tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, le vinylnaphtalène. Le composé ainsi obtenu à l'étape (3) peut être mis en présence d'un agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable, selon l'étape (4). A titre d'agents de couplage électrophiles, conviennent avantageusement les composés organométalliques halogènes ou non, répondant aux formules suivantes (IV) : Y(X)n(RO4-115 ou (V) : (R1)3-n'XmY-R'-YXn'(Ri)3-n', dans lesquelles n est un entier 2, 3 ou 4 (avantageusement 2) ou n' et m, identiques ou différents, représentent un entier 1, 2 ou 3, Y est Si, Ge5 Sn5 Pb5 X est un atome d'halogène, tel que notamment les chlore, brome, iode et fluor, avantageusement le chlore, ou un groupe alcoxyle ou aryloxy, R1, identique ou différent, est un radical hydrocarboné de C1-C12, de préférence un radical alkyle saturé, linéaire, cyclique ou ramifié, de C1-C6, avantageusement le radical méthyle ou éthyle ou un radical aryle en C6-C18, avantageusement le groupe phényle, R' étant un radical hydrocarboné insaturé de C1-C12, linéaire ou cyclique, de préférence un radical alkylène C1-C6 et avantageusement le radical méthylène, ou arylène en C6-C18 et avantageusement le radical phénylène. Peuvent également convenir les phosphites, avantageusement les composés répondant aux formules P(ORi)3 ou P(OAr)3 dans lesquelles R1 correspond à la définition ci-dessus et Ar est un radical aryle en C6-C18, et les dérivés de l'étain répondant à la formule générale (VI) suivante
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dans laquelle R1, X et n ont la signification indiquée ci-dessus, les esters, orthoesters, multiesters, ou les diisocyanates.
A titre préférentiel, l'agent de couplage est un composé du silicium répondant à la formule Si(X)n (Ri)4-n dans laquelle X, R1 et n correspondent à la définition ci-dessus.
La quantité de l'agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable peut varier selon sa fonctionnalité et selon le nombre de branches souhaité. De manière pratique, elle est avantageusement comprise entre 0,1 et 0,5 équivalent molaire par rapport au composé obtenu à l'étape (3).
Selon une variante d'exécution du procédé de l'invention, le composé ainsi obtenu à l'étape (3) peut être mis en présence d'un donneur de proton acide, selon l'étape (4), et avantageusement le méthanol, ou bien d'un agent de fonctionnalisation (ou réactif électrophile) à raison d'une quantité de 1 à 10 équivalent molaire, préférentiellement de
1 à 3. A titre d'agents de fonctionnalisation, conviennent avantageusement des agents précurseurs de fonction acide carboxylique, alcool, silanol, alcoxysilane, organostannyle, ou aminé.
De manière connue en soi, le procédé comprend avantageusement en outre une étape (5) mettant en contact le polymère obtenu à l'issue de l'étape (4) avec un agent anti-oxydant ou un agent donneur de proton, notamment un alcool et préférentiellement le méthanol. Cet agent diminue, voire empêche, notamment toute oxydation ou réticulation du polymère bloc branché de l'invention. L'agent peut être tout agent anti-oxydant classiquement utilisé dans le domaine des polymères, en particulier on peut citer le 2,2'- méthylène bis(4-méthyl-6-tertiobutylphénol) et le N- 1,3 diméthylbutyl N- phénylparaphénylènediamine. La quantité de cet agent peut varier dans une large mesure, elle est généralement comprise entre 0.1 et 5 pour cent parties d'élastomère par rapport au composé obtenu à l'étape (4).
La température des étapes (2), (3) et (4) peut généralement être comprise entre environ 0°C à 900C5 et de préférence entre environ 20°C et 70°C.
Tous les réacteurs, monomères, solvants et autres composés sont au préalable avantageusement barbotes à l'azote. Sauf indication contraire, les solutions sont préparées dans le méthylcyclohexane. La solution de nBuLi est avantageusement dans le cyclohexane.
L'ensemble des étapes décrites ci-dessus peut se faire de manière discontinue ou avantageusement de manière continue, en particulier sans isoler (ni purifier) les produits réactionnels obtenus après chaque étape, sauf lorsque l'on veut récupérer le polymacromonomère à l'issue de l'étape 2.
Le copolymère bloc ainsi préparé est récupéré selon les méthodes classiques, notamment par séchage à chaud et/ou pression réduite ou par stripping.
L'homme du métier peut bien entendu sélectionner les conditions de réaction convenables pour réaliser le procédé conforme à l'invention.
1-3. Composition de caoutchouc
L'invention concerne également une composition de caoutchouc, utilisable pour la fabrication de pneumatiques, à base d'au moins : un élastomère bloc branché selon l'invention et une charge renforçante.
Bien entendu, par l'expression composition "à base de", il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants de base étant susceptibles de, ou destinés à réagir entre eux, au moins en partie, lors des différentes phases de - fabrication de la composition, en particulier au cours de sa réticulation.
La composition conforme à l'invention est par exemple utilisable comme bande de roulement pour pneumatique, qu'il s'agisse d'un pneumatique neuf ou usagé (cas d'un rechapage).
La composition conforme à l'invention est par exemple utilisable comme bande de roulement pour pneumatique de tourisme, de Poids-lourds, ou utilisée comme mélange interne au pneumatique, par exemple pour la réalisation de sous-couches, pour le calandrage d'armatures de sommet ou de carcasse. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, notamment lorsqu'elle est destinée à un flanc de pneumatique, la composition conforme à l'invention peut contenir au moins un élastomère diénique essentiellement saturé, en particulier au moins un copolymère EPDM, en mélange avec un ou plusieurs des élastomères selon l'invention.
Les compositions de l'invention peuvent contenir un seul élastomère selon l'invention ou un mélange de plusieurs élastomères selon l'invention, le ou les élastomères diéniques pouvant être utilisés en association avec tout type d'élastomère synthétique autre que diénique, voire avec des polymères autres que des élastomères, par exemple des polymères thermoplastiques.
On peut utiliser tout type de charge renforçante connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc utilisable pour la fabrication de pneumatiques, par exemple une charge organique tel que du noir de carbone ou encore une charge inorganique renforçante telle que de la silice à laquelle sera alors associée un agent de couplage.
Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs du type HAF ("High Abrasion Furnace"), ISAF ("Intermediate Super Abrasion Furnace"), SAF ("Super Abrasion Furnace"), conventionnellement utilisés dans les pneumatiques (noirs dits de grade pneumatique), par exemple dans les bandes de roulement de ces pneumatiques. Parmi ces derniers, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200 ou 300 (grades ASTM), comme par exemple les noirs Nl 15, N134, N234, N330, N339, N347, N375.
Comme charges inorganiques renforçantes conviennent notamment des charges minérales du type siliceuse, en particulier de la silice (SiC^), ou du type alumineuse, en particulier de l'alumine (AI2O3) ou des (oxyde)hydroxydes d'aluminium. La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier, notamment toute silice précipitée ou pyrogénée présentant une surface BET ainsi qu'une surface spécifique CTAB toutes deux inférieures à 450 m2/g, de préférence de 30 à 400 m2/g. Les silices précipitées hautement dispersibles (dites "HD") sont préférées, en particulier lorsque l'invention est mise en oeuvre pour la fabrication de pneumatiques présentant une faible résistance au roulement ; comme exemples de silices HD, on peut citer les silices Ultrasil 7000 et Ultrasil 7005 de la société Degussa, les silices Zeosil 1165MP5 1135MP et 1115MP de la société Rhodia, la silice Hi-SiI EZ150G de la société PPG, les silices Zeopol 8715, 8745 et 8755 de la Société Huber. Comme exemples d'alumines renforçantes, on peut citer les alumines "Baikalox" "A125" ou "CR125" (société Baïkowski), "APA-100RDX" (société Condea), "Aluminoxid C" (société Degussa) ou "AKP-G015" (Sumitomo Chemicals).
Pour coupler la charge inorganique renforçante à l'élastomère diénique, on utilise tout agent de couplage ou liaison connu, en particulier des organosilanes ou des polyorganosiloxanes au moins bifonctionnels. On utilisera notamment des silanes polysulfurés, dits "symétriques" ou "asymétriques" selon leur structure particulière, tels que décrits par exemple dans les brevets ou demandes de brevet FR 2 149 339, FR 2 206 330, US 3 842 111, US 3 873 489, US 3 978 103, US 3 997 581, US 4 002 594, US 4 072 701, US 4 129 585, US 5 580 919, US 5 583 245, US 5 650 457, US 5 663 358, US 5 663 395, US 5 663 396, US 5 674 932, US 5 675 014, US 5 684 171, US 5 684 172, US 5 696 197, US 5 708 053, US 5 892 085, EP 1 043 357, WO 01/49782, WO 02/22728, WO 02/31041, WO 02/083782.
De manière préférentielle, le taux de charge renforçante totale (noir de carbone et/ou charge inorganique renforçante) est compris entre 20 et 200 pce, plus préférentiellement entre 30 et 150 pce (parties en poids pour cent parties d'élastomère), l'optimum étant différent selon les applications visées : le niveau de renforcement attendu sur un pneumatique vélo, par exemple, est de manière connue nettement inférieur à celui exigé sur un pneumatique apte à rouler à grande vitesse de manière soutenue, par exemple un pneu moto, un pneu pour véhicule de tourisme ou pour véhicule utilitaire tel que Poids lourd.
A la lumière de la présente description, l'homme du métier saura ajuster cette teneur, dans les domaines indiqués ci-dessus, en fonction de l'application visée, par exemple de la partie du pneumatique à laquelle est destinée la composition de caoutchouc de l'invention, de la nature de l'élastomère diénique ou encore de la quantité de charge renforçante utilisée.
La composition de l'invention peut comprendre en outre un système de vulcanisation, en particulier du soufre, d'autre(s) agent(s) donneur(s) de soufre usuel(s) ou leur mélange.
Bien entendu, les compositions de caoutchouc conformes à l'invention comportent également tout ou partie des additifs habituellement utilisés dans les compositions de caoutchouc comportant un élastomère diénique et destinées à la fabrication de pneumatiques ou de produits semi-fins pour pneumatiques, comme par exemple des plastifiants, des agents de protection tels que cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, agents anti-fatigue, des promoteurs d'adhésion, des résines renforçantes telles que décrites par exemple dans WO02/10269, des peroxydes et/ou bismaléimides, divers accélérateurs secondaires ou activateurs de vulcanisation connus tels que oxyde de zinc, acide stéarique, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), etc. A la charge renforçante, notamment lorsqu'il s'agit d'une charge inorganique renforçante, peut être également associée, si besoin est, une charge inorganique conventionnelle peu ou non renforçante, par exemple des particules d'argiles, de bentonite, talc, craie, ou kaolin.
Dans le cas où la charge renforçante utilisée est une charge inorganique, on pourra utiliser avantageusement des agents de recouvrement de la charge inorganique renforçante, ou plus généralement des agents d'aide à la mise en oeuvre susceptibles de manière connue, grâce à une amélioration de la dispersion de la charge inorganique dans Ia matrice de caoutchouc et à un abaissement de la viscosité des compositions, d'améliorer leur faculté de mise en oeuvre à l'état cru, ces agents étant par exemple des alkylalkoxysilanes, notamment des alkyltriéthoxysilanes, comme par exemple le 1- octyl-triéthoxysilane commercialisé par la société Degussa-Hϋls sous la dénomination Dynasylan Octeo ou le 1-hexa-décyl-triéthoxysilane commercialisé par la société Degussa-Hϋls sous la dénomination Si216, des polyols, des polyéthers (par exemple des polyéthylèneglycols), des aminés primaires, secondaires ou tertiaires (par exemple des trialcanol-amines), des polyorganosiloxanes hydroxylés ou hydrolysables, par exemple des α,ω-dihydroxy-polyorganosiloxanes (notamment des α,ω-dihydroxy- polydiméthylsiloxanes).
1-4. Préparation des compositions de caoutchouc
Les compositions sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant deux phases de préparation successives bien connues de l'homme du métier : une première phase de travail ou malaxage thermo-mécanique (parfois qualifiée de phase "non- productive") à haute température, jusqu'à une température maximale (notée Tmax) comprise entre HO0C et 1900C, de préférence entre 1300C et 1800C, suivie d'une seconde phase de travail mécanique (parfois qualifiée de phase "productive") à plus basse température, typiquement inférieure à HO0C, par exemple entre 400C et 1000C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation ou vulcanisation. De telles phases ont été décrites par exemple dans les demandes EP-A- 0501227, EP-A-0735088, EP-A-0810258, EP-A-0881252, WO99/28376, WO00/05300, WO00/05301 ou WO02/10269.
Le procédé de fabrication des compositions selon l'invention comporte les étapes suivantes:
• incorporer à un élastomère diénique, au cours d'une première étape dite "non- productive", au moins une charge renforçante, en malaxant thermomécaniquement le tout, en une ou plusieurs fois, jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 1100C et 1900C;
• refroidir l'ensemble à une température inférieure à 1000C;
• incorporer ensuite, au cours d'une seconde étape dite "productive", le système de réticulation ou de vulcanisation; • malaxer le tout jusqu'à une température maximale inférieure à 1200C,
• extrader ou calandrer la composition de caoutchouc ainsi obtenue, sous la forme désirée, telle qu'une bande de roulement de pneumatique par exemple.
A titre d'exemple, la première phase (non-productive) est conduite en une seule étape thermomécanique au cours de laquelle on introduit, dans un mélangeur approprié tel qu'un mélangeur interne usuel, tous les constituants de base nécessaires, les éventuels agents de recouvrement ou de mise en œuvre complémentaires et autres additifs divers, à l'exception du système de vulcanisation. Une seconde étape de travail thermomécanique peut être ajoutée dans ce mélangeur interne, après tombée du mélange et refroidissement intermédiaire (température de refroidissement de préférence inférieure à 10O0C)5 dans le but de faire subir aux compositions un traitement thermomécanique complémentaire, notamment pour améliorer encore la dispersion, dans la matrice élastomérique, de la charge renforçante et autres ingrédients. La durée totale du malaxage, dans cette phase non-productive, est de préférence comprise entre 2 et 10 minutes.
Après refroidissement du mélange ainsi obtenu, on incorpore alors le système de vulcanisation à basse température, généralement dans un mélangeur externe tel qu'un mélangeur à cylindres ; le tout est alors mélangé (phase productive) pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 minutes.
La composition finale ainsi obtenue est ensuite calandrée, par exemple sous la forme d'une feuille, d'une plaque ou encore extradée, par exemple pour former un profilé de caoutchouc utilisé pour la fabrication de semi-finis tels que des bandes de roulement, des nappes sommet, des flancs, des nappes carcasse, des talons, des protecteurs.
La vulcanisation (ou cuisson) est conduite de manière connue à une température généralement comprise entre 130°C et 2000C, pendant un temps suffisant qui peut varier par exemple entre 5 et 90 min en fonction notamment de la température de cuisson, du système de vulcanisation adopté, de la cinétique de vulcanisation de la composition considérée ou par exemple de la taille du pneumatique.
Le système de vulcanisation proprement dit est préférentiellement à base de soufre et d'un accélérateur primaire de vulcanisation, en particulier d'un accélérateur du type sulfénamide. A ce système de vulcanisation viennent s'ajouter, incorporés au cours de la première phase non-productive et/ou au cours de la phase productive, divers accélérateurs secondaires ou activateurs de vulcanisation connus tels que oxyde de zinc, acide stéarique, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), etc. Le taux de soufre est de préférence compris entre 0,5 et 3,0 pce, celui de l'accélérateur primaire est de préférence compris entre 0,5 et 5,0 pce.
Il va de soi que l'invention concerne les compositions de caoutchouc précédemment décrites tant à l'état dit "cru" (Le., avant cuisson) qu'à l'état dit "cuit" ou vulcanisé (Le., après réticulation ou vulcanisation).
Les compositions conformes à l'invention peuvent être utilisées seules ou en coupage (Le., en mélange) avec toute autre composition de caoutchouc utilisable par exemple pour la fabrication de pneumatiques.
L'invention est illustrée dans la section suivante par des exemples et la figure 1 qui doivent être considérés comme illustratifs et non limitatifs. FIGURE 1 : Evolution de Tan(δ) en fonction de la température pour les compositions B et C à base d'élastomères selon l'invention.
π. MESURES ET TESTS UTILISES
Les élastomères selon l'invention sont caractérisés avant cuisson comme indiqué ci-après.
H-A -Détermination des masses moléculaires en nombre Mn
Sauf indication contraire, les masses moléculaires en nombre sont donnés par la relation Mn = charge de monomère en masse x conversion/ nombre de moles de métal alcalin ou alcalino-terreux actif théorique, sachant que le nombre de moles de métal alcalin ou alcalino-terreux actif théorique est égal au nombre de moles de métal alcalin ou alcalino-terreux total introduit moins le nombre de moles métal alcalin ou alcalino- terreux utilisé pour neutraliser les impuretés.
Ïï-B - Détermination de la distribution des masses moléculaires des polymères obtenus par la technique de chromatographie d'exclusion de taille (SEC) :
Préparation du polymère :
II n'y a pas de traitement particulier de l'échantillon de polymère avant analyse. Celui-ci est simplement solubilisé dans du tétrahydrofurane à une concentration d'environ 1 g/1.
Principe de la mesure :
Les chaînes polymères sont séparées selon la taille qu'elles occupent quand elles sont solubilisées dans le tétrahydrofuranne: plus elles occupent un volume important, moins les pores des colonnes leur sont accessibles et plus leur temps d'élution est faible.
Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses moléculaires d'un polymère. A partir de produits étalons, les différentes masses moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et l'indice de polydispersité calculé (Ip = Mw/Mn).
Le polymère est solubilisé dans du tétrahydrofuranne à une concentration de 1 g/1. Un volume de 100 μl est injecté à travers un jeu de colonnes de chromatographie d'exclusion stérique. La phase mobile, le tétrahydrofuranne, est éluée avec un débit de 1 ml/min. Les colonnes sont thermostatées dans un four à 35°C. La détection est assurée par un réfractomètre thermostaté à 35°C. La phase stationnaire des colonnes est à base d'un gel de polystyrène divinylbenzène à porosité maîtrisée.
Matériel utilisé : - Chaîne de chromatographie en phase liquide par exemple la chaîne Alliance 2690 de WATERS, munie d'un dégazeur en ligne
- Réfractomètre, par exemple le réfractomètre 2410 de WATERS
- Logiciel d'acquisition et de traitement des données, par exemple le logiciel MILLENNIUM32 de WATERS
- Four à colonnes, par exemple le WATERS columns Heater Module
- filtre de porosité 0.45 μm pour filtration du tétrahydrofuranne
- Colonnes chromatographiques : 2 colonnes sont montées en série:
Figure imgf000020_0002
H-C -Détermination de la viscosité inhérente à 25° C d'une solution de polymère à 0,1 g/dl dans le toluène, à partir d'une solution de polymère sec :
PRINCIPE :
La viscosité inhérente est déterminée par la mesure du temps d'écoulement t de la solution de polymère et du temps d'écoulement t0 du toluène, dans un tube capillaire.
Dans un tube Ubbelhode (diamètre du capillaire 0.46 mm, capacité 18 à 22 ml), placé dans un bain thermostaté à 25 ± 0,10C, le temps d'écoulement du toluène et celui de la solution polymère à 0,1 g/dl sont mesurés.
La viscosité inhérente est obtenue par la relation suivante
Figure imgf000020_0001
avec :
C : concentration de la solution toluénique de polymère en g/dl ; t : temps d'écoulement de la solution toluénique de polymère en secondes ; t0 : temps d'écoulement du toluène en secondes ; ηinh : viscosité inhérente exprimée en dl/g.
H-D -Détermination de la microstructure des polymères par RMN du carbone 13 :
Préparation de l'échantillon :
- Solvant : CDC13 (3ml) - Masse de l'échantillon : 200 mg (effet très influent sur la qualité du spectre, il faut concentrer au maximum)
- Condition de solubilisation : Température ambiante, lh-2h (minimum)
- Filtration : en cas de présence de particules en suspension
Réglages de l'expérience RMN :
Spectromètre : BRUKER AV250s Sonde : DUAL 13C/1H 10mm
Séquence d'impulsion :
• zgig
• ns = 8192 • dl = 6s
• SW =180ppm
• TD =16k
• Temps d'acquisition : 10h30 II-E- Plasticité Mooney (réalisée sur les élastomères) comme décrit ci-après.
II-F - Détermination de la température de transition vitreuse des polymères :
Les températures de transition vitreuse Tg des polymères sont mesurées au moyen d'un calorimètre différentiel (« differential scanning calorimeter »).
Les compositions de caoutchouc sont caractérisées, avant et après cuisson, comme indiqué ci-après.
II- 1. Plasticité Moonev
On utilise un consistomètre oscillant tel que décrit dans la norme ASTM D 1646. La mesure de plasticité Mooney se fait selon le principe suivant : la composition à l'état cru
(i.e., avant cuisson) est moulée dans une enceinte cylindrique chauffée à 1000C. Après une minute de préchauffage, selon le cas le rotor de faible largeur ou le rotor large, tourne au sein de l'éprouvette à 2 tours/minute et on mesure le couple utile pour entretenir ce mouvement après 4 minutes de rotation. La plasticité Mooney, respectivement (ML 1+4) et (MS 1+4) est exprimée en "unité Mooney" (UM, avec 1 UM = 0.83 N.m).
II-2. Essais de traction
Ces essais permettent de déterminer les contraintes d'élasticité et les propriétés à la rupture. Sauf indication différente, ils sont effectués conformément à la norme française NF T 46-002 de septembre 1988. On mesure en seconde élongation (i.e. après un cycle d'accommodation au taux d'extension prévu pour la mesure elle-même) les modules sécants nominaux (ou contraintes apparentes, en MPa) à 10% d'allongement (noté MAlO), 100% d'allongement (noté MAlOO) et 300% d'allongement (noté MA300). On mesure également les contraintes à la rupture (en MPa) et les allongements à la rupture (en %). Toutes ces mesures de traction sont effectuées dans les conditions normales de température (23 ± 2°C) et d'hygrométrie (50 ± 5% d'humidité relative), selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979).
II-3. Dureté Shore A
La dureté Shore A des compositions après cuisson est appréciée conformément à la norme ASTM D 2240-86.
II-4. Propriétés dynamiques
Les propriétés dynamiques ΔG* max et tan(δ)max sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, dans les conditions normales de température (23 °C) selon la norme ASTM D 1349-99. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1% (cycle retour). Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique (G*), le module complexe de cisaillement dynamique G" exprimé par la mesure du maximum de G", noté G" max 23 °C à une amplitude de 0,1 à 50 % et à une amplitude de déformation de 50 % et le facteur de perte tan(δ). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan(δ) observée, noté tan(δ)max, ainsi que l'écart de module complexe (ΔG*) entre les valeurs à 0,15 et 50% de déformation (effet Payne).
II-5. Mesure des propriétés hvstérétiques
Les propriétés hystérétiques peuvent être évaluées par la mesure des pertes d'énergie par rebond des échantillons à énergie imposée mesurée au 6e choc, dans les conditions normales de température (230C) ou à des températures plus élevées (600C) et exprimées en % selon la relation suivante :
PH (%) = 100 [(WO - Wl) / WO] avec WO : énergie fourme ; Wl : énergie restituée.
III. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
III- 1. Préparation des élastomères
A - Synthèse d'un élastomère comprenant en moyenne 2 x 5 greffons de polybutadiène de Mn 10.000 (BR) et un cœur BR de Mn 2 x 50.000.
- Synthèse d'un polybutadiène vivant de Mn 10000
Un réacteur de 10 litres est chargé avec 5500 ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote et 870 ml de butadiène. Le milieu étant porté à 60°C, les impuretés étant neutralisées avec 350 μmoles de BuLi, 40 ml de sBuLi à 1,415 mol/1 sont introduits. Après quarante minutes de polymérisation à 60°C, la température du milieu réactionnel est abaissée à - 50C.
- Synthèse du macromonomère polybutadiène Mn 10000
A -50C, 8,7 ml de chlorométhylstyrène (VBC) sont introduits. Après 17 h de contact à - 50C, la température est élevée à nouveau à 6O0C.
- Polymérisation du macromonomère, suivie de celle du butadiène et réaction de couplage avec le diméthyldichlorosilane
13,1 ml de sBuLi à 1,415 mol/1 (dont 39% pour neutraliser l'excès de VBC) sont introduits, puis 9,6 ml d'une solution de tétrahydrofurfuryléthyléther à 100 g/1. Après 30 minutes de polymérisation du macromonomère à 6O0C, 870 ml de butadiène sont ajoutés. Après 15 minutes de polymérisation à 6O0C, 9,7 ml de diméthyldichlorosilane à 0,536 mol/1 sont introduits. Après 30 minutes de contact à 6O0C, 1,4 ml de méthanol dilué dans 150 ml de toluène barboté sont ajoutés au milieu réactionnel. Enfin, au polymère encore en solution est ajouté 0,5 pce de 2,2' -méthylène bis(4- méthyl-6-tertiobutylphénol). Le polymère est récupéré sec après séchage en étuve sous pression réduite à 600C sous azote.
Caractérisation de l' élastomère ainsi préparé :
Tg (ΔT) : -76°C (16)
Vinyl : 34,7 % (dont 61 % dans la chaîne principale)
Trans : 37 %
Cis : 29 % Viscosité inhérente à O5I g/dl dans le toluène à 250C : 1,38
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl :
- du polybutadiène avant réaction avec le VBC et stoppé au méthanol : 0,26
- du macromonomère : 0,29
- du polymacromonomère stoppé au méthanol : 0,49
- du polymère bloc macromonomère-butadiène : 0,78
- Analyse SEC Mn : 89.136 Mw : 155.885
Ip : 1,75 mesure à 0,2 g/dl
B - Synthèse d'un élastomère comprenant en moyenne 2 x 5 greffons SBR de Mn 10000 et un cœur SBR de Mn 2 x 75000 :
- Préparation préalable de la solution de AlLiR4 :
Dans 55,62 ml de méthylcyclohexane barboté sont introduits 7,43 ml de nBuLi à 0,9425 mol/1 et 8,2 ml de trioctylaluminium à 0,8747 mol/1.
- Synthèse d'un SBR vivant de Mn 10000
Un réacteur de 10 litres est chargé avec 5455 ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote, 398,5 ml de butadiène, 100,0 ml de styrène et 0,605 ml d'éthyltetrahydrofurfuryléther (ETE) dilué dans la charge styrène. Le milieu étant porté à 40°C, les impuretés étant neutralisées avec 400 μmoles de sBuLi, 25,4 ml de sBuLi à 1,38 mol/1 sont introduits. Après 55 minutes de polymérisation à 400C, la température du milieu réactionnel est refroidie. Soit 5 minutes après, la température est de 290C.
- Synthèse du macromonomère SBR Mn 10000
A la suite, 45,7 ml de la solution de LiAlR4 (soit 1,025 équivalent molaire de ETE) précédemment préparée est injectée à 29°C. La température est alors abaissée à -12°C en l'espace d'une vingtaine de minutes, 5,5 ml de chlorométhylstyrène (VBC, soit 1,1 équivalent molaire lithium actif) sont introduits. Après une nuit à -7°C, la température est élevée à 600C.
- Polymérisation du macromonomère, suivie de celle du butadiène et styrène, puis réaction de couplage avec le diméthyldichlorosilane
8,62 ml de sBuLi à 1,38 mol/1 (dont 41% pour neutraliser l'excès de VBC) sont introduits à 6O0C, ainsi qu'une solution de ETE dans le méthylcyclohexane (8.37 ml à 0.835 mol/1). Après 30 minutes de polymérisation du macromonomère à 6O0C, 525 g d'une charge à 74% de butadiène et 26% de styrène est injectée. La polymérisation est conduite à une température maintenue entre 58 et 63°C. 22 minutes après, 6,8 ml d'une solution de diméthyldichlorosilane dans le méthylcyclohexane à 0,413 mol/1) est introduite au milieu réactionnel. Après 30 minutes de contact à 60°C, 0,82 ml de méthanol dilué dans 150 ml de toluène barboté est ajouté au milieu réactionnel.
Enfin, au polymère encore en solution est ajouté 0,4 pce de 2,2 '-méthylène bis(4- méthyl-6-tertiobutylphénol). Le polymère est récupéré sec après séchage en étuve sous pression réduite à 60°C sous azote.
Caractérisation :
de l'élastomère ainsi préparé : du greffon :
Styrène : 25,4% styrène : 23,9% Vinyl : 58,0 % vinyl : 59,4%
Trans : 21,7 % trans : 21,7%
Cis : 20,4 % cis : 20,4%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 25°C : 1,87 Analyse SEC Mn : 96.529 Mw : 240.827
Ip : 2,50
C - Synthèse d'un élastomère comprenant en moyenne 2x 5 greffons BR de Mn 10000 et un cœur SBR de Mn 2x 75000 :
- Synthèse d'un BR vivant de Mn 10000
Un réacteur de 10 litres est chargé avec 5500ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote, 543 ml de butadiène. Le milieu étant porté à 60°C, les impuretés étant neutralisées avec 600 μmoles de nBuLi, 25.6 ml de sBuLi à 1,38 mol/1 sont introduits. Après 50 minutes de polymérisation à 60°C, la température du milieu réactionnel est abaissée à -50C.
- Synthèse du macromonomère BR Mn 10000
A -5°C, 5,5 ml de chlorométhylstyrène (VBC, soit 1.1 équivalent molaire lithium actif) sont introduits. Après une nuit de contact à -5°C, la température est élevée à nouveau à 60°C.
- Polymérisation du macromonomère, suivie de celle du butadiène et styrène, puis réaction de couplage avec le diméthyldichlorosilane
8,11 ml de sBuLi à 1,38 mol/1 (dont 37% pour neutraliser l'excès de VBC) sont introduits à 60°C, ainsi qu'une solution de ETE dans le méthylcyclohexane (8,8 ml à 0,804 mol/1). Après 30 minutes de polymérisation du macromonomère à 6O0C, 529 g d'une charge à 74% de butadiène et 26% de styrène est injectée. La polymérisation est conduite à une température maintenue entre 56 et 630C. 22 minutes après, 6,7 ml d'une solution de diméthyldichlorosilane dans le méthylcyclohexane à 0,422 mol/1) est introduite au milieu réactionnel. Après 30 minutes de contact à 600C, 0,82 ml de méthanol dilué dans 150 ml de toluène barboté est ajouté au milieu réactionnel.
Enfin, au polymère encore en solution est ajouté 0,4 pce de 2,2 '-méthylène bis(4- méthyl-6-tertiobutylphénol). Le polymère est récupéré sec après séchage en étuve sous pression réduite à 600C sous azote.
Caractérisation :
de l'élastomère ainsi préparé : du greffon :
Styrène : 14,9%
Vinyl : 33,7% vinyl : 7,1%
Trans : 34,9% trans : 49,8%
Cis : 31,8% cis : 43,1%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 25°C : 1,97 Analyse SEC Mn : 123.616
Mw : 263.626 Ip : 2,13
D - Synthèse d'un élastomère bloc EBl comprenant en moyenne 2 x 5 greffons BR de Mn 10.000 et un cœur BR de Mn 2 x 50.000.
- Synthèse d'un polybutadiène vivant de Mn 10000
Un réacteur est chargé avec 49687 ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote et 8184 ml de butadiène. Le milieu étant porté à 600C, les impuretés étant neutralisées avec 4,54 mmoles de BuLi, 2111 ml de sBuLi à 0,252 mol/1 sont introduits. Après 50 minutes de polymérisation à 600C, la température du milieu réactionnel est abaissée à -50C.
- Synthèse du macromonomère polybutadiène Mn 10000
A -5°C, 160 ml de chlorométhylstyrène (VBC) à 3,5 mol/1 sont introduits. Après une nuit de contact à -5°C, la température est élevée à nouveau à 6O0C.
- Polymérisation du macromonomère, suivie de celle du butadiène et réaction de couplage avec le diméthyldichlorosilane
597 ml de sBuLi à 0,252 mol/1 (dont 29% pour neutraliser l'excès de VBC) sont introduits, puis 582 ml d'une solution de tétrahydrofurfuryléthyléther à 0,134 mol/1. Après 30 minutes de polymérisation du macromonomère à 6O0C, 8184 ml de butadiène sont ajoutés. Après 14 minutes de polymérisation à une température s'élevant jusqu'à 760C, 1404 ml de diméthyldichlorosilane à 0,035 mol/1 sont introduits. Après 30 minutes de contact à 60°C, 641 ml de méthanol à 0,5 mol/1 dans le toluène barboté sont ajoutés au milieu réactionnel.
Enfin, au polymère encore en solution est ajouté :
- 0,8 pce de 2,2' -méthylène bis(4-méthyl-6-tertiobutylphénol)
- 0,2 pce de N-1 ,3 diméthylbutyl N-phénylparaphénylènediamine.
Le polymère est récupéré sec après stripping et séchage sur Welding (extrudeuse monovis équipée d'une filière 1 trou de 3 mm et 6 trous de 6 mm).
Caractérisation de Pélastomère ainsi préparé :
Tg (ΔT) : -80°C
Vinyl : 31.0%, Trans : 39.7%, Cis : 29.3%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 25°C : 1,55
Analyse SEC : Mn 114106 ; Mw 205235 ; Ip 1,80 (ML 1+4) : 47
Caractérisation du greffon :Vinyl : 8.2%, Trans : 54.9%, Cis : 36.9%
E - Synthèse d'un élastomère bloc EB2 comprenant en moyenne 2 x 5 greffons BR de Mn 10.000 et un cœur de BR de Mn 2 x 75.000 :
- Synthèse d'un polybutadiène vivant de Mn 10000
Un réacteur est chargé avec 53172 ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote et 5391 ml de butadiène. Le milieu étant porté à 60°C, les impuretés étant neutralisées avec 4,45 mmoles de BuLi, 1419 ml de sBuLi à 0,247 mol/1 sont introduits. Après 60 minutes de polymérisation à 60°C, la température du milieu réactionnel est abaissée à -50C.
- Synthèse du macromonomère polybutadiène Mn 10000
A -5°C, 105 ml de chlorométhylstyrène (VBC) à 3,5 mol/1 sont introduits. Après une nuit de contact à -5°C, la température est élevée à nouveau à 6O0C.
- Polymérisation du macromonomère, suivie de celle du butadiène et réaction de couplage avec le diméthyldichlorosilane
424 ml de sBuLi à 0,247 mol/1 (dont 33% pour neutraliser l'excès de VBC) sont introduits, puis 586 ml d'une solution de tétrahydrofurfuryléthyléther à 0,134 mol/1. Après 30 minutes de polymérisation du macromonomère à 600C, 8086 ml de butadiène sont ajoutés selon le protocole suivant : 1300 ml sont d'abord injectés en une seule fois, puis le complément est introduit environ 4 minutes plus tard à raison de 250 g/min. Après 15 minutes de polymérisation à une température s'élevant de 40 à 76°C, 882 ml de diméthyldichlorosilane à 0,035 mol/1 sont introduits. Après 30 minutes de contact à 600C, 421 ml de méthanol à 0,5 mol/1 dans le toluène barboté sont ajoutés au milieu réactionnel.
Enfin, au polymère encore en solution est ajouté :
- 0,8 pce de 2,2 '-méthylène bis(4-méthyl-6-tertiobutylphénol)
- 0,2 pce de N-1 ,3 diméthylbutyl N-phénylparaphénylènediamine. Le polymère est récupéré sec après stripping et séchage sur Welding (extrudeuse monovis équipée d'une filière 1 trou de 3 mm et 6 trous de 6 mm).
Caractérisation de l'élastomère ainsi préparé :
Tg (ΔT) : -740C
Vinyl : 36,0%, Trans : 36,6%, Cis : 27,4%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 25°C : 2,15
Analyse SEC : Mn 120673; Mw 258258 ; Ip 2,14
(ML 1+4) : 85 Caractérisation du greffon : Vinyl : 7,8%, Trans : 54,9%, Cis : 37,3%
EB2 est la résultante de 3 synthèses : Tg (ΔT) : -74°C
Vinyl : 35,7 %, Trans : 36,2 %, Cis : 28,1 % Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 250C : 2,15 (ML 1+4) : 91 Analyse SEC : Mn 125160; Mw 256558 ; Ip 2,05
- Synthèse d'un élastomère témoin linéaire non branché (BR linéaire tribloc) :
Un réacteur est chargé avec 41826 ml de méthylcyclohexane barboté à l'azote et 1335 ml de butadiène. Le milieu étant porté à 60°C, les impuretés étant neutralisées avec 2,72 mmoles de BuLi, 351 ml de sBuLi à 0,247 mol/1 sont introduits. Après 70 minutes de polymérisation à 60°C (conversion de 100%), sont successivement introduits :
458 ml d'une solution de tétrahydrofurfuryléthyléther à 0,134 mol/1 10018 ml de butadiène selon le protocole suivant : 1300 ml sont d'abord injectés en une seule fois, puis le complément est introduit environ 4 minutes plus tard à raison de 250 g/min. Après 23 minutes de polymérisation à une température s'élevant jusqu'à 750C, 1091 ml de diméthyldichlorosilane à 0,035 mol/1 sont introduits.-Après 30 minutes de contact à 6O0C, 521 ml de méthanol à 0,5 mol/1 dans le toluène barboté sont ajoutés au milieu réactionnel.
Enfin, au polymère encore en solution est ajouté : - 0,8 pce de 2,2 '-méthylène bis(4-méthyl-6-tertiobutylphénol),
- 0,2 pce de N-1 ,3 diméthylbutyl N-phénylparaphénylènediamine.
Le polymère est récupéré sec après stripping et séchage en étuve à 5O0C sous pression réduite sous azote.
Caractérisation de Pélastomère ainsi préparé :
Tg (ΔT) : -610C Vinyl : 49,3%, Trans : 28,4%, Cis : 22,3%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 250C : 1,65
Analyse SEC : Mn 122728; Mw 137716 ; Ip 1,12
Caractérisation du 1er bloc BR : Vinyl : 7,5%, Trans : 53,7%, Cis : 38,8%,
Mn 11543 ; Mw 12193 ; Ip 1,06
« BR linéaire tribloc » est la résultante de 4 synthèses type :
Tg (ΔT) : -61°C (8)
Vinyl : 49,3%, Trans : 28,4%, Cis : 22,3%
Viscosité inhérente à 0,1 g/dl dans le toluène à 25 °C : 1,65 Analyse SEC : Mn 128936; Mw 150025 ; Ip 1,16
Les caractéristiques physico-chimiques de ces élastomères sont résumées dans le tableau 1 suivant.
Tableau 1
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000030_0001
L'homme du métier comprendra que des conditions de synthèse modifiées permettraient d'obtenir d'autres élastomères selon l'invention.
III-2. Préparation des compositions de caoutchouc
Deux lots d' élastomères blocs branchés préparés en discontinu selon l'invention comme décrit ci-dessus aux paragraphes III-l-D et E, l'un de masse moléculaire en nombre Mn = 100000 g/mol (EBl), l'autre de masse moléculaire en nombre Mn = 150000 g/mole (EB2) pour le cœur et un élastomère témoin (BR linéaire tribloc) de masse moléculaire 150000 g/mole pour le cœur et possédant un seul greffon par extrémité alors que les élastomères EBl et EB2 possèdent en moyenne 5 greffons de masse moléculaire 10000 g/mole à chaque extrémité, sont testés en compositions de caoutchouc vulcanisables.
Pour les essais qui suivent, les élastomères ont été testés dans une composition de base renforcée au noir de carbone décrite ci-dessous (taux des différents produits exprimés en pce).
Elastomère 100
Noir de carbone N234 50
ZnO 3
Acide stéarique 2
Antioxydant* 1
Soufre Sol 2H 1,2
Accélérateur** 1,2
* : N-l,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine (Santoflex 6-PPD de la société Flexsys); ** : N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfénamide (Santocure CBS de la société Flexsys).
Les mélanges ont été réalisés avec les conditions de mélangeage suivantes :
- 0 minute : Elastomère + Noir + ZnO + Acide stéarique
- 5 minutes : Tombée
Chaque composition est réalisée par un travail thermo-mécanique en une étape qui dure environ 5 minutes pour une vitesse moyenne des palettes de 85 tr/minute dans un mélangeur d'environ 400cm3 jusqu'à atteindre une température maximale de tombée identique de 160°C, tandis que l'étape d'incorporation du système vulcanisant est effectuée sur l'outil à cylindres à 30°C pendant 3 à 4 minutes.
Les compositions ainsi obtenues sont ensuite calandrées sous la forme de plaques (épaisseur de 2 à 3 mm) ou de feuilles fines de caoutchouc pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques, ou extradées pour former des profilés utilisables directement, après découpage et/ou assemblage aux dimensions souhaitées, par exemple comme produits semi-finis pour pneumatiques, en particulier comme bandes de roulement de pneumatiques.
III-3. Evaluation des compositions à base de noir de carbone
Les propriétés des compositions telles que préparées ci-dessus sont présentées dans le tableau 2 suivant.
Tableau 2
Figure imgf000031_0001
Ainsi, il apparaît de façon surprenante que les compositions B et C à base respectivement d'élastomères EBl et EB2, conformes à l'invention, présentent des propriétés hystérétiques à 23 °C (Pertes par rebond et tan(δ)max) largement supérieures à celles de la composition A à base d'un élastomère tribloc butadiène témoin (BR).
Ces différences de propriétés hystérétiques permettent de garantir aux compositions B et C des propriétés d'amortissement nettement améliorées dans une zone de température proche de la Tg par rapport à la composition A témoin. A haute température (60°C), les propriétés hystérétiques (pertes par rebond) des compositions B et C sont alors équivalentes à celles de la composition A témoin.
L'évolution du Tan(δ) en fonction de la température présentée à la Figure 1 permet d'illustrer l'augmentation de l'hystérèse dans une gamme de température comprise entre 00C et 600C pour les compositions B et C à base d'élastomères selon l'invention.
En résumé, grâce à l'incorporation dans les compositions de caoutchouc d'un élastomère selon l'invention, il est possible d'obtenir une augmentation significative de l'hystérèse dans une certaine gamme de températures par rapport aux mélanges noir habituels.
L'invention trouve des applications particulièrement avantageuses dans les compositions de caoutchouc utilisables pour la fabrication d'articles finis ou produits semi-finis entrant dans la composition d'enveloppes de pneumatiques, tels que par exemple des sous-couches, des flancs, des bandes de roulement et d'obtenir des pneumatiques possédant une adhérence ou un confort amélioré.

Claims

REVENDICATIONS
1. Elastomères blocs comprenant au moins deux chaînes polymériques principales diéniques linéaires (branches) reliées entre elles par un groupe présentant un hétéroatome choisi parmi le groupe constitué par Si, Sn, Ge, Pb, P, issu d'un agent de couplage, ou par un radical issu d'un agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable, et présentant à chacune de leurs autres extrémités au moins deux chaînes polymériques diéniques linéaires (greffons).
2. Elastomères blocs selon la revendication 1, caractérisés en ce que les elastomères comprennent de 2 à 6 chaînes polymériques principales diéniques linéaires (branches).
3. Elastomères blocs selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils présentent deux chaînes polymériques principales diéniques linéaires (branches)-.
4. Elastomères blocs comprenant une chaîne polymérique principale diénique linéaire et au moins deux chaînes polymériques diéniques linéaires placées toutes à l'une des deux extrémités de ladite chaîne polymérique linéaire principale diénique, l'autre extrémité portant :
- une fonction (Z) de type électrophile, avantageusement du type acide carboxylique, alcool, aminé, silanol, alcoxysilane, ou organostannylée,
- ou un proton.
5. Elastomères blocs selon les revendications 1 à 3, caractérisés en ce qu'ils comprennent en moyenne de 2 à 25 chaînes polymériques diéniques linéaires (greffons) placées à une des extrémités de chaque chaîne polymérique principale diénique.
6. Elastomères blocs selon la revendication 4, caractérisés en ce qu'ils comprennent en moyenne de 2 à 25 chaînes polymériques diéniques (greffons) placées à l'extrémité de la chaîne polymérique principale diénique.
7. Elastomères blocs selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que les polymères diéniques présents dans la chaîne polymérique principale ou dans les chaînes polymériques diéniques (greffons) placées à une des extrémités de la ou des chaîne(s) polymérique(s) principale(s) sont choisis parmi les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces polymères.
8. Elastomères blocs selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que la longueur de la ou des chaîne(s) polymérique(s) principale(s) est supérieure à la longueur d'un greffon.
9. Elastomères blocs selon la revendication 8, caractérisés en ce que la longueur de chaque greffon est de 1000 à 4 fois, de 100 à 10 fois, plus petite que celle de la chaîne principale.
10. Elastomères blocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que chaque partie polymérique d'une chaîne principale présente un poids moléculaire en nombre compris entre 2000 et 500000, avantageusement compris entre 50000 et 300000.
11. Elastomères blocs selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que la longueur de chaque chaîne présente aux extrémités d'une chaîne principale (greffons) possède un poids moléculaire en nombre compris entre 500 et 70000, avantageusement compris entre 5000 et 25000.
12. Procédé de préparation d' elastomères blocs, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes:
(1) synthèse d'un macromonomère par réaction d'au moins un polymère diénique vivant présentant un carbanion avec un excès stoechiométrique d'un composé présentant un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant
(2) réaction de la solution du macromonomère formé à l'étape (1) avec un initiateur nucléophile, pour obtenir un polymacromonomère vivant,
(3) réaction du polymacromonomère vivant obtenu à l'étape (2) avec au moins un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, tel que le butadiène, afin d'obtenir un dibloc vivant polymacromonomère-polymère diénique,
(4) réaction du dibloc vivant obtenu à l'étape (3) avec un agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable, avec un réactif électrophile précurseur de groupes fonctionnels ou avec un composé donneur de proton acide.
13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le polymère diénique vivant est choisi parmi les polybutadiènes (BR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, les copolymères de butadiène-styrène (SBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR), les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR) et les mélanges de tels (co)polymères
14. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant est un composé présentant une fonction styryle d'une part et un atome d'halogène réactif vis-à-vis des nucléophiles.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant est choisi parmi le chlorométhylstyrène (VBC), le chlorodiméthylsilylstyrène, le chlorodiméthylsilylméthylstyrène et le bromométhylstyrène.
16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que le composé présentant à la fois un groupement polymérisable par voie anionique et un groupement susceptible de déplacement nucléophile par le carbanion dudit polymère vivant est utilisé en excès stœchiométrique par rapport à la quantité de métal alcalin ou alcalino-terreux théorique dans un rapport strictement supérieur à 1,0 et inférieur à 2 équivalents molaires, et préférentiellement de 1,05 à 1,5 équivalents molaires.
17. Procédé selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que la température de réaction de l'étape (1) est comprise entre -20°C et 70°C, avantageusement de -10°C à 5°C.
18. Procédé selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que l'initiateur nucléophile utilisé à l'étape (2) est choisi parmi sec-butyllithium, n- butyllithium, t-butyllithium, napthalènesodium, l,4-disodio-l,l,4,4-tetraphénylbutane, diphénylméthylpotassium, diphénylméthylsodium, r-méthylstyryllithium et 1,1- diphényl-3-méthylpentyllithium ou les amorceurs d'une fonction aminé, imine, étain, alcool éventuellement protégée.
19. Procédé selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que les diènes conjugués utilisés à l'étape (3) sont choisis parmi le butadiène-1,3, le 2-méthyl-l,3- butadiène, les 2,3-di(alkyle en Cl à C5)-l,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3- diméthyl-l,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-l,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-l,3-butadiène, un aryl-l,3-butadiène, le 1,3-pentadiène, et le 2,4-hexadiène
20. Procédé selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que l'agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable est choisi dans le groupe constitué par les composés de type organométallique répondant aux formules suivantes (IV) : Y(X)n(Ri)4-H, ou (V) : (RO3-H-Xn-Y-R' -YXn-(Ri)3-D dans lesquelles n est un entier 2, 3 ou 4 (avantageusement 2) ou n' est un entier 1, 2 ou 3, Y est Si, Ge, Sn, Pb, X est un atome d'halogène, ou un groupe alcoxyle ou aryloxy, R1 identique ou différent, est un radical hydrocarboné de C1-Cn, de préférence un radical alkyle saturé, linéaire, cyclique ou ramifié, de CI-CÔ, avantageusement le radical méthyle ou éthyle ou un radical aryle en CO-C1S, avantageusement le groupe phényle, R' étant un radical hydrocarboné insaturé de C1-C12, linéaire ou cyclique, de préférence un radical alkylène C1-C6 et avantageusement le radical méthylène, ou arylène en C6-Ci8 et avantageusement le radical phénylène ; les phosphites, avantageusement les composés répondant aux formules P(ORi)3 ou P(OAr)3 dans lesquelles Ri identique ou différent, est un radical hydrocarboné de Ci-C12, de préférence un radical alkyle saturé, linéaire, cyclique ou ramifié, de C1-C6 , et Ar est un radical aryle en C6-C18 ; et les dérivés de l'étain répondant à la formule générale (VI) suivante :(Ri)4.n Sn(X)n dans laquelle Ri, X et n ont la signification indiquée ci-dessus ; les esters ; orthoesters ; multiesters ; et les diisocyanates.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable est choisi parmi les composés de formule (IV) : SiPC)n(RO4-0 dans laquelle X est un atome d'halogène, Ri identique ou différent, est un radical hydrocarboné de C1-C12, de préférence un radical alkyle saturé, linéaire, cyclique ou ramifié, de C1-C6, n est un entier 2, 3 ou 4, et avantageusement le diméthyldichlorosilane.
22. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que le réactif électrophile précurseur de fonction est choisi parmi les agents de fonctionnalisation précurseurs de fonctions acide carboxylique, alcool, silanol, alcoxysilane, organostannyle, aminé et en ce que le composé donneur de proton acide est le méthanol.
23. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que la quantité de l'agent de couplage électrophile au moins difonctionnel non polymérisable est comprise entre 0,1 et 0,5 équivalent molaire par rapport au composé obtenu à l'étape
(3).
24. Procédé selon la revendication 12 ou 22, caractérisé en ce que la quantité du composé donneur de proton ou d'un agent de fonctionnalisation est compris entre 1 et 10 équivalent molaire, préférentiellement entre 1 et 3.
25. Procédé selon l'une des revendications 12 à 24, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une étape (5) mettant en contact le polymère obtenu à l'issue de l'étape (4) avec un agent anti-oxydant.
26. Polymacromonomère diénique obtenu par réaction du polymacromonomère diénique vivant obtenu à l'issue de l'étape 2 du procédé selon la revendication 12, soit avec un réactif électrophile précurseur de groupes fonctionnels tels que notamment alcool, acide carboxylique, aminé, silanol, alcoxysilane ou organostannyle, soit avec un composé donneur de proton acide.
27. Composition de caoutchouc, utilisable pour la fabrication de pneumatiques, à base d'au moins : un élastomère bloc défini selon l'une des revendications 3, 5 et 7 à 11 et une charge renforçante.
28. Composition selon la revendication 27, caractérisée en ce que la charge renforçante est présente à un taux compris entre 20 et 200 pce, de préférence entre 30 et
150 pce (parties en poids pour cent d'élastomère diénique).
29. Composition selon l'une quelconque des revendications 27 et 28, la charge renforçante étant majoritairement une charge inorganique, de préférence de la silice.
30. Composition selon l'une quelconque des revendications 27 à 28, la charge renforçante étant majoritairement une charge organique, de préférence du noir de carbone.
31. Composition selon l'une quelconque des revendications 27 à 30, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un système de vulcanisation.
32. Composition selon la revendication 31, caractérisée en ce qu'elle se trouve à l'état vulcanisé.
33. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 27 à
31, pour la fabrication d'un article fini ou d'un produit semi-fini destiné à un système de liaison au sol de véhicule automobile.
34. Utilisation selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'article fini est un pneumatique.
35. Utilisation selon la revendication 34, caractérisée en ce que les produits semi- finis destinés aux pneumatiques sont choisis dans le groupe constitué par les bandes de roulement, les sous-couches, les nappes d'armature de sommet, les flancs, les nappes d'armature de carcasse, les talons, et les protecteurs.
36. Article fini ou produit semi-fini destiné à un système de liaison au sol de véhicule automobile, comportant une composition selon l'une quelconque des revendications 27 à 32.
37. Article fini selon la revendication 36, consistant en un pneumatique.
38. Produit semi-fini selon la revendication 36, consistant en un produit semi-fini pour pneumatique.
39. Produit semi-fini selon la revendication 38, choisi dans le groupe constitué par les bandes de roulement, les sous-couches de ces bandes de roulement, les nappes sommet, les flancs, les nappes carcasse, les talons, et les protecteurs.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011002830A2 (fr) 2009-06-30 2011-01-06 Bridgestone Corporation Polymères fonctionnalisés par du diphényléthylène à teneur en groupe hydroxyle
CN103146322A (zh) * 2013-03-06 2013-06-12 华东理工大学 一种丁基再生胶系阻尼胶黏剂

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7279531B1 (en) 2007-03-05 2007-10-09 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubbery polymers containing tin coupling agents and rubber compounds including the same
JP5508066B2 (ja) * 2010-03-08 2014-05-28 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
FR2975044B1 (fr) * 2011-05-12 2013-06-14 Michelin Soc Tech Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere thermoplastique
WO2013032468A2 (fr) * 2011-08-31 2013-03-07 Michelin Recherche Et Technique S.A. Bande de roulement de pneu avec adhérence améliorée sur la neige /sur terrain sec
FR2995559B1 (fr) 2012-09-17 2014-09-05 Michelin & Cie Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere thermoplastique et du noir de carbone
FR3022263B1 (fr) * 2014-06-12 2017-10-27 Michelin & Cie Cable gomme in situ comprenant une composition de gommage comprenant un inhibiteur de corrosion
FR3022842B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-10 Michelin & Cie Pneumatique comportant une couche d'elements de renforcement circonferentiels
FR3022843B1 (fr) * 2014-06-26 2017-11-24 Michelin & Cie Pneumatique comportant une couche d'elements de renforcement circonferentiels
FR3022848B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-10 Michelin & Cie Pneumatique presentant des proprietes dynamiques ameliorees
FR3022849B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-10 Michelin & Cie Pneumatique presentant des proprietes dynamiques ameliorees
FR3022838B1 (fr) * 2014-06-26 2016-06-10 Michelin & Cie Pneumatique comportant une couche d'elements de renforcement circonferentiels
FR3022844A1 (fr) * 2014-06-26 2016-01-01 Michelin & Cie Pneumatique comportant une couche d'elements de renforcement circonferentiels
HUE043275T2 (hu) * 2016-06-07 2019-08-28 Trinseo Europe Gmbh Gumikészítmény
US10544241B2 (en) 2016-09-15 2020-01-28 Fina Technology, Inc. Farnesene-based macromonomers and methods of making and using the same
FR3058148A1 (fr) * 2016-10-31 2018-05-04 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Composition de caoutchouc comprenant une charge renforcante specifique
FR3105225B1 (fr) * 2019-12-18 2021-12-03 Michelin & Cie Copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène
WO2021167608A1 (fr) 2020-02-19 2021-08-26 Nusmile, Ltd. Ciment céramique médical bioactif
CN113493553B (zh) * 2020-04-08 2023-05-26 中国石油天然气股份有限公司 一种高支化丁基橡胶的制备方法
US20230340253A1 (en) 2020-09-25 2023-10-26 Kuraray Co., Ltd. Resin composition and shaped article
CN116199979B (zh) * 2023-01-10 2024-05-17 苏州硕宏高分子材料有限公司 一种预分散橡胶促进剂及其制备的橡胶

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996266A (en) * 1987-10-09 1991-02-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making condensed phase polymers
EP0709235A1 (fr) * 1994-10-28 1996-05-01 Bridgestone Corporation Composition à base de caoutchouc pour bande de moulement
US5717035A (en) * 1990-01-16 1998-02-10 Mobil Oil Corporation Solid block and random elastomeric copolymers
EP1018521A1 (fr) * 1999-01-06 2000-07-12 Société de Technologie Michelin Procede de preparation de polymeres dieniques fonctionnalises amine, de tels polymeres, composition de caoutchouc et enveloppe de pneumatique comportant ces polymeres.
WO2002016490A2 (fr) * 2000-08-18 2002-02-28 Bridgestone Corporation Compositions de caoutchouc et vulcanisats comprenant des polymeres en peigne
EP1380604A1 (fr) * 2001-03-16 2004-01-14 Zeon Corporation Caoutchouc expanse a l'huile et composition de caoutchouc
FR2854635A1 (fr) * 2003-05-07 2004-11-12 Michelin Soc Tech Procede de preparation de copolymeres a blocs pour compositions de bande de roulement de pneumatique, et ces copolymeres
FR2854636A1 (fr) * 2003-05-07 2004-11-12 Michelin Soc Tech Procede de preparation de copolymeres a blocs pour compositions de bande de roulement de pneumatique, et ces copolymeres

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57200403A (en) * 1981-06-03 1982-12-08 Phillips Petroleum Co Polymerization as initiator of organic lithium base agent
JP3157033B2 (ja) * 1992-03-10 2001-04-16 日本エラストマー株式会社 末端変性共役ジエン系重合体の製造方法
WO2005054320A1 (fr) * 2003-12-04 2005-06-16 Korea Kumho Petrochemical Co., Ltd. Composition de copolymere bloc de polystyrene/polyisoprene radial hetero-ramifie et procede de preparation associe
US7687580B2 (en) * 2005-12-08 2010-03-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Synthesis and use of well-defined, highly-branched saturated hydrocarbon polymers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996266A (en) * 1987-10-09 1991-02-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making condensed phase polymers
US5717035A (en) * 1990-01-16 1998-02-10 Mobil Oil Corporation Solid block and random elastomeric copolymers
EP0709235A1 (fr) * 1994-10-28 1996-05-01 Bridgestone Corporation Composition à base de caoutchouc pour bande de moulement
EP1018521A1 (fr) * 1999-01-06 2000-07-12 Société de Technologie Michelin Procede de preparation de polymeres dieniques fonctionnalises amine, de tels polymeres, composition de caoutchouc et enveloppe de pneumatique comportant ces polymeres.
WO2002016490A2 (fr) * 2000-08-18 2002-02-28 Bridgestone Corporation Compositions de caoutchouc et vulcanisats comprenant des polymeres en peigne
EP1380604A1 (fr) * 2001-03-16 2004-01-14 Zeon Corporation Caoutchouc expanse a l'huile et composition de caoutchouc
FR2854635A1 (fr) * 2003-05-07 2004-11-12 Michelin Soc Tech Procede de preparation de copolymeres a blocs pour compositions de bande de roulement de pneumatique, et ces copolymeres
FR2854636A1 (fr) * 2003-05-07 2004-11-12 Michelin Soc Tech Procede de preparation de copolymeres a blocs pour compositions de bande de roulement de pneumatique, et ces copolymeres

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011002830A2 (fr) 2009-06-30 2011-01-06 Bridgestone Corporation Polymères fonctionnalisés par du diphényléthylène à teneur en groupe hydroxyle
WO2011002830A3 (fr) * 2009-06-30 2011-04-21 Bridgestone Corporation Polymères fonctionnalisés par du diphényléthylène à teneur en groupe hydroxyle
US8765888B2 (en) 2009-06-30 2014-07-01 Bridgestone Corporation Polymers functionalized with hydroxyl group-containing diphenylethylene
CN103146322A (zh) * 2013-03-06 2013-06-12 华东理工大学 一种丁基再生胶系阻尼胶黏剂

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