EP3083731A1 - Procédé de synthèse d'un polymère diénique fonctionnalisé par des groupements époxyde pendants le long de la chaîne - Google Patents

Procédé de synthèse d'un polymère diénique fonctionnalisé par des groupements époxyde pendants le long de la chaîne

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Publication number
EP3083731A1
EP3083731A1 EP14808613.5A EP14808613A EP3083731A1 EP 3083731 A1 EP3083731 A1 EP 3083731A1 EP 14808613 A EP14808613 A EP 14808613A EP 3083731 A1 EP3083731 A1 EP 3083731A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
butadiene
polymer
chain
formula
units
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14808613.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rachid Matmour
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP3083731A1 publication Critical patent/EP3083731A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F236/10—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated with vinyl-aromatic monomers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00—Chemical modification of rubber
    • C08C19/25—Incorporating silicon atoms into the molecule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L15/00—Compositions of rubber derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06—Copolymers with styrene

Definitions

  • the present invention relates to a process for synthesizing a modified polymer comprising epoxy groups along the polymer chain. More particularly, the present invention relates to obtaining these epoxidized polymers by functionalization of an unsaturated diene polymer. The invention also relates to the functional polymer obtained and the crosslinkable composition containing it. Polymers carrying epoxide functions are widely used for the reactivity of the epoxide function in various applications. They are mainly used in industry fields using elastomers that need to be cross-linked in some other way than via sulfur.
  • the epoxide function can be carried directly by the carbon skeleton of the diene polymer, and is then mainly obtained by epoxidation of carbon-carbon double bonds initially present after copolymerization.
  • This epoxidation of unsaturated polymers is well known to those skilled in the art, and can be carried out, for example, by chlorohydrin or bromohydrin-based processes, direct oxidation processes or hydrogen peroxide-based processes. alkyl hydroperoxides or peracids (such as peracetic acid or performic acid).
  • the epoxide function may also be pendant and is then either already present in a monomer involved in the copolymerization with the other monomer (s) constituting the polymer (this monomer may be, for example, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether or glycidyl ether) ,.
  • this monomer may be, for example, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether or glycidyl ether
  • the technical problem that arises with respect to the state of the art is to provide a method for synthesizing a polymer carrying epoxy functions along the chain in a simple and controlled manner with productivity in line with a production. industrial.
  • the inventors have now developed a new process for synthesizing a polymer bearing pendant epoxide functional groups along the chain by grafting a hydrogenosilane carrying an epoxide function on the unsaturations of the polymer by reaction. hydrosilylation.
  • the grafting yield is high since it can reach 100% on unsaturations.
  • the process according to the invention is simple, reproducible and capable of being used on an industrial scale.
  • Patent applications WO2003085024A1, JP4586966B2, JP2006002035A, JP07133347A and JP05339504A report the use of hydrogenosilanes to introduce an epoxy end-chain function of vinyl or allyl terminated polymers.
  • functions are terminated at the end of the polymer chain by hydrosilylation using functional epoxy hydrogenosilanes.
  • WO2003085024A1 the authors are interested in the functionalization of polyisobutylene terminated allyl.
  • JP4586966B2 and JP2006002035A the authors are interested in the functionalization of fluorinated polyethers and vinyl-terminated polyimides.
  • JP07133347A the authors are interested in the functionalization of vinyl-terminated polysiloxanes.
  • JP05339504A the authors are interested in the functionalization of aromatic polyether terminated allyl.
  • a first object of the invention relates to a process for synthesizing a diene polymer comprising epoxide functions along the chain, characterized in that it comprises the step of modifying an unsaturated polymer comprising unsaturations. along the chain by hydrosilylation, by reacting the unsaturated polymer with an epoxidized hydrogenosilane of formula 1 in the presence of a catalyst
  • R and R 2 identical or different, each being an alkyl group C 1 -C 5, C 6 -C 4, aromatic C 7 -Cn alkyl;
  • R 3 , R 4 and R 5 which may be identical or different, each being a hydrogen atom or a C 1 -C 5 alkyl, C 6 -C 4 aryl or C 7 aromatic alkyl group;
  • Y is a bridging group with a valence equal to i + 1; and i is an integer of from 1 to 3.
  • Another subject of the invention is the diene polymer comprising epoxide functional groups along the chain that can be obtained by the method which is also the subject of the invention.
  • the subject of the invention is also a rubber composition comprising such a polymer.
  • any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values from more than a to less than b (i.e., terminals a and b excluded) while any range of values designated by the term “from a to b” means the range from a to b (i.e., including the strict limits a and b).
  • a majority compound when reference is made to a "majority" compound, it is understood in the sense of the present invention that this compound is predominant among the compounds of the same type in the composition, that is to say that is the one which represents the largest quantity by mass among the compounds of the same type.
  • a majority elastomer is the elastomer representing the largest mass relative to the total mass of the elastomers in the composition.
  • a so-called majority charge is that representing the largest mass among the charges of the composition.
  • a "minor" compound is a compound that does not represent the largest mass fraction among compounds of the same type.
  • the polymer includes pendant groups of this type or unsaturations at several points in the chain. This includes the end or ends of the chain but is not limited to these locations.
  • the polymer also comprises at least one other pendant group of this type or another unsaturation at another position in the chain.
  • graft means the lateral group attached to the main chain of the polymer from the hydrosilylation grafting of the epoxidized hydrogenosilane.
  • epoxidized means the lateral group attached to the main chain of the polymer from the hydrosilylation grafting of the epoxidized hydrogenosilane.
  • epoxidized means the lateral group attached to the main chain of the polymer from the hydrosilylation grafting of the epoxidized hydrogenosilane.
  • epoxidized epoxy functional
  • epoxy functional epoxy functional
  • a first object of the invention is a process for synthesizing a diene polymer comprising pendant epoxide functions along the chain of modifying a polymer comprising unsaturations along the chain by a hydrosilylation reaction in the presence an epoxidized hydrogenosilane of formula I and a catalyst.
  • the invention comprises the distinct but combinable variants which follow concerning the nature of the hydrogenosilane of formula I.
  • Rx denotes an alkyl radical, it has 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • Rx denotes an alkyl radical, it has 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • R 1 when R 1 represents an aryl radical, it has 6 to 14 carbon atoms.
  • R 1 when R 1 represents an aryl radical, it has 6 to 14 carbon atoms.
  • aryl radical By way of example, mention may be made of phenyl, naphthyl and anthracenyl radicals.
  • Rx is an alkyl aromatic radical, it has 7 to 11 carbon atoms.
  • Rx is an alkyl aromatic radical, it has 7 to 11 carbon atoms.
  • R 3 , R 4 and R 5 are preferably identical and represent a hydrogen atom.
  • R 1 and R 2 which may be identical or different, preferably denote a C 1 -C 5 alkyl group.
  • Y preferably represents a hydrocarbon chain, linear, branched, cyclic, which may contain one or more aromatic radicals, and / or one or more heteroatoms, such as, for example, N, O or Si.
  • the bridging group Y is a linear or branched C1-C24, preferably C1-C10, alkyl chain, optionally interrupted by one or more silicon and / or oxygen atoms.
  • Y is a linear C 1 -C 6 alkyl chain interrupted by one or more silicon and / or oxygen atoms.
  • the hydrocarbon chain Y comprises at least one silicon atom, it may be substituted preferably by at least one C 1 -C 4 alkyl radical, preferably methyl or ethyl.
  • the hydrocarbon chain Y comprises at least one oxygen atom, it is preferably separated from the epoxy group by a methylene group.
  • i is preferably 1.
  • the epoxidized hydrogenosilane that can be used in the context of the process of the invention has at least one of the following four characteristics, preferably the four: R 1 and R 2 , which are identical or different, denote an alkyl radical C1-C5, preferably methyl and ethyl,
  • R 3 , R 4 and R 5 are identical and represent a hydrogen atom
  • Y is a linear C 1 -C 6 alkyl chain interrupted by at least one oxygen atom separated from the epoxy group by a methylene group and by at least one silicon atom substituted with two identical or different alkyl radicals, in d-C 5 preferably methyl and ethyl,
  • i 1.
  • Silanes such as, for example, (3-glycidoxypropyl) -1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (Formula A), may be used as molecules for grafting within the context of the invention.
  • the hydrogenosilane described above reacts by hydrosilylation with the unsaturations of an unsaturated diene polymer.
  • diene polymer should be understood according to the invention any polymer derived at least in part (i.e., a homopolymer or a copolymer) of monomers dienes (monomers bearing two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
  • the diene polymer according to the invention comprises unsaturations of the carbon-carbon double bond type.
  • the polymer according to the invention preferably has between unsaturations, unsaturations hanging along the chain. According to certain variants, these pendant unsaturation are so-called unsaturations of vinyl origin. Unsaturations of vinyl origin are termed pendant unsaturation of the polymer chain from a vinyl type insertion of the diene monomer into the polymer.
  • unsaturations of vinyl origin mention may be made of those resulting from a type 1 insertion, 2 for example butadiene, isoprene or any other diene having a C1 unsaturation, or else type 3,4- inserts of isoprene for example ...
  • the unsaturated polymer according to the invention may belong to any category of diene polymers derived at least in part from diene monomers, conjugated or otherwise. It is any type of polymer in the sense known to those skilled in the art, whether of a thermoplastic or elastomeric nature, provided that this polymer is unsaturated.
  • the unsaturated diene polymer is chosen from diene elastomers.
  • the unsaturated diene polymer according to the invention comprises unsaturations along the chain. The mass ratio of the monomeric units carrying these unsaturations varies in a wide range which makes it possible to encompass the different categories of polymers.
  • the diene polymers suitable for being used in the process of the invention may be weakly unsaturated with a mass content of unsaturated monomeric units of at least 1% relative to the total weight of the polymer. According to variants this rate can then be at least 5% by weight, or even at least 10% by weight.
  • the diene polymers suitable for use in the process of the invention may also be highly unsaturated, with a mass ratio of unsaturated monomeric units greater than 20% and up to 100% based on the total weight of the polymer. According to some variants, this rate can then be at least 40% and even at least 50%. When the mass ratio of unsaturated monomeric units is less than 1%, the intended technical effect of the epoxidized polymer may be insufficient.
  • any diene polymer comprising at least unsaturated units, part of which is derived from an insertion of the conjugated or non-conjugated diene monomer, leading to a pendant unsaturation, in particular according to some of these variants, is suitable according to the invention.
  • iene polymer that may be used in the invention is more particularly understood to mean a diene polymer corresponding to one of the following categories:
  • conjugated diene monomer for the synthesis of polymers (a), (b) and (h), 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-butadiene and 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.
  • 1,3-butadiene 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-butadiene and di (C 1 -C 5) -alkyl-1,3-butadienes
  • vinylaromatic compounds having 8 to 20 carbon atoms for example styrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, the commercial mixture vinylmesitylene, divinylbenzene, vinylnaphthalene; vinyl nitrile monomers having 3 to 12 carbon atoms, for example acrylonitrile or methacrylonitrile; acrylic ester monomers derived from acrylic acid or methacrylic acid with alcohols having 1 to 12 carbon atoms, for example methyl acrylate, ethyl acrylate or propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate;
  • the copolymers (b) or (d) may contain between 99% and 1% by weight of diene units and between 1% and 99% by weight of vinylaromatic units, vinyl nitriles and / or acrylic esters.
  • a mono-olefin monomer suitable for the synthesis of the polymers (h) mention may be made of ethylene, an oolefin having 3 to 6 carbon atoms, for example propylene.
  • the mono-olefin monomer is ethylene.
  • the olefinic copolymer (h) that can be used in the process of the invention is a copolymer whose chain comprises olefinic monomeric units, that is to say units resulting from the insertion of less a mono-olefin, and diene units derived from at least one conjugated diene.
  • the units are not integrally units derived from diene monomers and monoolefinic monomers.
  • other units resulting for example from an ethylenically unsaturated monomer as described above, are present in the carbon chain.
  • the olefinic monomeric units in the polymer (h) are in the majority, more preferably, the molar level of these units is greater than 50% relative to the polymer.
  • the molar rate can be at least 65% and at most 95%, or even at most 85%.
  • diene polymers derived from at least one conjugated diene monomer used in the context of the modification process according to the invention
  • non-exclusive examples include polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene and their hydrogenated versions, polyisobutylene.
  • block copolymers of butadiene and isoprene with styrene and their hydrogenated versions such as poly styrene-b-butadiene (SB), poly styrene-b-butadiene-b-styrene (SBS), poly styrene-b-isoprene-b-styrene (SIS), poly styrene-b- (isoprene-st-butadiene) -b-styrene or poly styrene-b-isoprene-b-butadiene-b-styrene (SIBS), SBS hydrogen (SEBS), poly styrene-b- butadiene-b-methyl methacrylate (SBM), as well as its hydrogenated version (SEBM), the random copolymers of butadiene with styrene (SBR) and acrylonitrile (NBR) and their hydrogenated versions,
  • the diene polymer (s) used in the invention are very particularly chosen from the group of diene polymers consisting of polybutadienes (abbreviated as "BR"), synthetic polyisoprenes (IR) and natural rubber (NR). ), butadiene copolymers, isoprene copolymers, ethylene-diene copolymers and mixtures of these polymers.
  • BR polybutadienes
  • IR synthetic polyisoprenes
  • NR natural rubber
  • 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 ethylene-butadiene copolymers (EBR).
  • SBR butadiene-styrene copolymers
  • BIR isoprene-butadiene copolymers
  • SIR isoprene-styrene copolymers
  • EBR ethylene-butadiene copolymers
  • the polymers that can be used according to the invention can be obtained according to conventional polymerization techniques well known to those skilled in the art.
  • the polymers 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 their quantity.
  • the polymers may be, for example, block, random, sequenced or microsequential, and may be prepared in dispersion, in emulsion or in solution; they can be coupled and / or starred or further functionalized with a suitable functionalization agent.
  • the process comprises dissolving in an apolar solvent at least one unsaturated diene polymer, an epoxy functional hydrogenosilane and a hydrosilylation catalyst. This solubilization can be done according to any implementation at the disposal of the skilled person.
  • the unsaturated polymer, the epoxy functional hydrogenosilane and the catalyst are dissolved in the apolar solvent with stirring.
  • any inert hydrocarbon solvent which may be, for example, an aliphatic or alicyclic hydrocarbon such as pentane, hexane, heptane, isooctane, hexane, hexane, isooctane or octane, may be used according to the process according to the invention.
  • cyclohexane, methylcyclohexane or an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene, xylene, and mixtures thereof.
  • methylcyclohexane or toluene is used.
  • catalyst it is possible to use according to the invention any known catalyst for the catalysis of hydrosilylation based on transition metals generally of group VIII such as platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iron, Among these different catalysts used for the hydrosilylation reaction, platinum-based catalysts such as hexachloroplatinic acid hexahydrate (Speier catalyst) and platinum-1,1,3,3-catalyst will preferably be selected. 1-tetramethyl-1,3-divinylsiloxane (Karstedt catalyst) and more preferably the Karstedt catalyst.
  • the catalyst may be added to the reaction mixture in any customary form, however, preferably in the form of a solution in a solvent.
  • the amount of total solvent, or solvent of the reaction medium is such that the mass concentration of polymer is between 1 and 40% by weight, preferably between 2 and 20% and even more preferably between 2 and 10%. in said solvent.
  • total solvent, or solvent of the reaction medium is meant all the solvents used to solubilize the unsaturated polymer, the epoxy functional hydrogenosilane and the hydrosilylation catalyst.
  • the process according to the invention may advantageously comprise a step of heating the homogeneous reaction mixture obtained in the preceding step to the temperature of the grafting reaction.
  • the grafting reaction temperature is at least 20 ° C and at most 120 ° C, preferably it is at least 50 ° C, or even at least 60 ° C and at most 100 ° C, or at most 90 ° C .
  • the degree of grafting can be adjusted in a manner known to those skilled in the art, by varying different operating conditions, such as in particular the amount of molecules to be grafted, the temperature or the reaction time. It is possible to achieve quantitative grafting yields.
  • the degree of grafting is preferably at least 0.1 mol% of grafts relative to the modified polymer.
  • the degree of grafting is preferably at most 50 mol% of grafts relative to the modified polymer, and according to some variants the degree of grafting is less than 20 mol% of grafts relative to the modified polymer.
  • the variants and the preferred aspects described above are combinable with each other.
  • the grafting method thus defined makes it possible to achieve significantly high grafting yields, ranging from 30% to 100%, or, depending on particular implementations, yields ranging from 70% to 100%, or even even from 80% to 100%, and this in relatively short times especially with respect to an epoxidation reaction. Indeed, according to some variants, the reaction times can be divided by at least 10.
  • the process of the invention makes it possible to synthesize a diene polymer comprising epoxide functions along the chain.
  • This polymer is also the subject of the invention.
  • This diene polymer comprises units (i.e. at least two of which at least one is located in the chain as opposed to the end position of the chain) carrying a pendant epoxide function along the chain and bonded to those by means of a silicon atom.
  • these epoxidized units carry a pendant epoxide function along the chain corresponding to formula 2
  • R 1, R 2, R 4 and R 5 are as defined above, including the advantageous or preferred variants.
  • these epoxidized units carry a pendant epoxide function along the chain according to one of the following formulas AB 'and C:
  • the epoxidized diene polymer comprises units carrying a pendant epoxide function along the chain and bonded thereto via a silicon atom in a molar ratio of at least 0 , 1% and not more than 50%.
  • this level is preferably at most 20%, more preferably at most 10% molar.
  • the epoxidized diene polymer according to the invention therefore comprises non-epoxidized units at a molar ratio of at most 99.9%.
  • this level of non-epoxidized units is preferably at least 80 mol%.
  • the molar levels are measured relative to the totality of the polymer.
  • these non-epoxidized units comprise units derived from at least one diene monomer, conjugated or otherwise, as described above.
  • conjugated diene monomer mention may be made of butadiene and isoprene
  • these non-epoxidized units comprise units that may be derived from at least one monoolefin as described above.
  • the non-epoxidized units comprise units derived from at least one ethylenically unsaturated monomer.
  • vinylaromatic monomers having from 8 to 20 carbon atoms, vinyl nitrile monomers having 3 to 12 carbon atoms and acrylic ester monomers derived from acrylic acid or methacrylic acid with an alcohol having 1 to 12 carbon atoms as described above.
  • acrylic ester monomers derived from acrylic acid or methacrylic acid with an alcohol having 1 to 12 carbon atoms as described above.
  • Another object of the invention is a crosslinkable rubber composition comprising this epoxy functional polymer as described above or prepared by hydrolysis according to the method described above.
  • diene polymers grafted according to the process of the invention can be used as such or in mixtures with one or more other compounds.
  • the presence of epoxide groups grafted along the chain makes it possible to envisage the use in similar applications of diene polymers functionalized with these same epoxide groups.
  • the graft polymer according to the invention makes it possible to envisage its use in the manufacture of various products based on reinforced rubber depending on the nature of the grafted epoxidized hydrogenosilane derivative.
  • the epoxide groups have a very particular reactivity with certain compounds. It is thus possible to envisage a use of the graft polymer according to the invention in applications where such reactivity is necessary.
  • a tire of which one of these components comprises a rubber composition based on an epoxidized diene polymer described above by its structure or its method of synthesis, is also an object of the invention.
  • the elastomers are characterized, before cooking, as indicated below. Ch romatograph of steric excl u sity
  • SEC Size Exclusion Chromatography
  • the SEC allows to apprehend the distribution of the molar masses of a polymer.
  • Preparation of the polymer There is no particular treatment of the polymer sample before analysis. This is simply solubilized in (tetrahydrofuran + 1% vol of distilled water) at a concentration of about 1 g / l. Then the solution is filtered on 0.45 ⁇ porosity filter before injection.
  • SEC analysis The equipment used is a "WATERS alliance" chromatograph. The elution solvent is tetrahydrofuran. The flow rate is 0.7 ml / min, the system temperature 35 ° C and the analysis time 90 min. A set of four WATERS columns in series, trade names "STYRAGEL HMW7", “STYRAGEL HMW6E” and two “STYRAGEL HT6E” are used. The injected volume of the solution of the polymer sample is 100 ⁇ l. The detector is a differential refractometer "WATERS 2410" and the chromatographic data exploitation software is the "WATERS EMPOWER" system.
  • the average molar masses calculated relate to a calibration curve made from commercial standard polystyrene "PSS READY CAL-KIT". Tem of tra ns ition vitreu
  • the glass transition temperatures Tg of the polymers are measured by means of a differential scanning calorimeter. The analysis is performed according to the requirements of ASTM D3418-08.
  • SBR2 copolymer of butadiene and styrene prepared in solution having the following microstructure characteristics by 1 H NMR:
  • Copolymer EBR1 of butadiene and ethylene prepared in solution according to patent EP 1 954 705 B1, exhibiting the following microstructure characteristics by 1 H NMR:
  • the starting polymer is subjected to an antioxidant treatment by the addition of 0.4 parts per hundred parts of elastomers (phr) of 4,4'-methylene-bis-2,6-tert-butylphenol and 0.4 parts by weight. one hundred parts elastomers (phr) of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine.
  • Epoxy functional silicone used is
  • Example 1 2 g of SBR1 are dissolved in 100 ml of toluene in a 250 ml reactor equipped with mechanical stirring. 4.05 mmol (1 g) of (3-glycidoxypropyl) - 1, 1, 3,3-tetramethyldisiloxane and 200, uL of platinum-1, 1, 3,3-tetramethyl-1, 3- divinylsiloxane in solution in xylene (Karstedt catalyst) (CAS No. 68478-92-2) are added to the polymer solution and the reaction medium is heated to 60 ° C.
  • Karstedt catalyst CAS No. 68478-92-2
  • reaction medium After 2 hours at 60 ° C with stirring, the reaction medium is allowed to return to room temperature. Once it has returned to ambient temperature, the reaction medium is then coagulated in 250 ml of methanol and then rinsed with 250 ml of methanol.
  • the solution polymer then undergoes an antioxidant treatment of 0.4 parts per hundred parts elastomers (phr) of 4,4'-methylene-bis-2,6-tert-butylphenol and 0.4 parts for one hundred parts elastomers (phr) of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine.
  • the functionalized SBR is dried by vacuum baking (200 torr) at 60 ° C for 1 day.
  • the degree of graft function determined by 1 H NMR spectroscopy is 1.19 mol% over the entire copolymer.
  • the graft yield is 95%.
  • reaction medium After 2 hours at 60 ° C with stirring, the reaction medium is allowed to return to room temperature. Once it has returned to ambient temperature, the reaction medium is then coagulated in 250 ml of methanol and then rinsed with 250 ml of methanol.
  • the solution polymer then undergoes an antioxidant treatment of 0.4 parts per hundred parts elastomers (phr) of 4,4'-methylene-bis-2,6-tert-butylphenol and 0.4 parts for one hundred parts elastomers (phr) of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine.
  • the functionalized SBR is dried by vacuum baking (200 torr) at 60 ° C for 1 day.
  • the degree of graft function determined by 1 H NMR spectroscopy is 14.4 mol% over the entire copolymer.
  • the grafting yield is 96%.
  • reaction medium After 2 hours at 60 ° C with stirring, the reaction medium is allowed to return to room temperature. Once it has returned to ambient temperature, the reaction medium is then coagulated in 250 ml of methanol and then rinsed with 250 ml of methanol.
  • the polymer then undergoes an antioxidant treatment of 0.4 parts per hundred parts elastomers (phr) of 4,4'-methylene-bis-2,6-tert-butylphenol and 0.4 parts per hundred parts d elastomers (phr) of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine.
  • the functionalized SBR is dried by vacuum baking (200 torr) at 60 ° C for 1 day.
  • the degree of graft function determined by 1 H NMR spectroscopy is 9.4 mol% over the entire copolymer.
  • the grafting yield is 96%. Distribution of each of the patterns over the entire copolymer

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Abstract

La présente invention est relative à un procédé de synthèse d'un polymère modifié comprenant des groupements époxyde le long de la chaîne polymère par réaction d'hydrosilylation des insaturations avec un hydrogénosilane porteur d'une fonction époxyde en présence d'un catalyseur approprié. Le procédé selon l'invention est simple, reproductible et susceptible d'être utilisé à l'échelle industrielle, et permet d'atteindre des rendements de greffage élevés puisqu'ils peuvent atteindre 100%.

Description

Procédé de synthèse d'un polymère diénique fonctionnalisé par des groupements époxyde pendants le long de la chaîne.
La présente invention concerne un procédé de synthèse d'un polymère modifié comprenant des groupements époxyde le long de la chaîne polymère. Plus particulièrement, la présente invention concerne l'obtention de ces polymères époxydés par fonctionnalisation d'un polymère diénique insaturé. L'invention concerne également le polymère fonctionnel obtenu et la composition réticulable le contenant. Les polymères porteurs de fonctions époxyde sont largement utilisés pour la réactivité de la fonction époxyde dans diverses applications. Ils sont principalement employés dans les domaines de l'industrie ayant recours à des élastomères devant être réticulés d'une autre manière que via le soufre.
La fonction époxyde peut être portée directement par le squelette carboné du polymère diénique, et est alors principalement obtenue par époxydation de doubles liaisons carbone-carbone initialement présentes après copolymérisation. Cette époxydation de polymères insaturés est bien connue de l'homme du métier, et peut se faire par exemple par des procédés à base de chlorohydrine ou de bromohydrine, des procédés d'oxydation directe ou des procédés à base de peroxydes d'hydrogène, d'alkyl hydropéroxydes ou de peracides (tels que l'acide peracétique ou acide performique).
La fonction époxyde peut également être pendante et est alors soit déjà présente dans un monomère intervenant dans la copolymérisation avec l'autre ou les autres monomères constitutifs du polymère (ce monomère peut être, par exemple, le méthacrylate de glycidyle, l'allylglycidyléther ou le vinylglycidyléther),. L'utilisation d'un monomère comprenant déjà la fonction époxyde pour la synthèse du polymère époxydé, nécessite des conditions opératoires spécifiques de copolymérisation qui limitent la flexibilité du procédé de synthèse. En effet, certaines synthèses requièrent des pressions très élevées pour des copolymérisations radicalaires en phase gaz de copolymères à base de méthacrylate de glycidyle, par exemple des terpolymères d'éthylène, d'acétate de vinyle et de (méth)acrylate de glycidyle (produits commerciaux LOTADER AX8840® et AX8900® et brevet Arkema EP0599684A1 ). Par ailleurs, il est connu de l'homme du métier que les fonctions polaires, telles les fonctions glycidyles, peuvent agir comme un poison de complexes catalytiques utilisés pour la polymérisation de monomères par coordination-insertion. Le problème technique qui se pose par rapport à l'état de la technique est de pourvoir disposer d'un procédé permettant de synthétiser un polymère porteur de fonctions époxyde le long de la chaîne de manière simple et contrôlée avec une productivité en adéquation avec une production industrielle. Poursuivant leurs recherches, les Inventeurs ont à présent mis au point un nouveau procédé de synthèse d'un polymère porteur de fonctions époxyde pendantes le long de la chaîne par greffage d'un hydrogénosilane porteur d'une fonction époxyde sur les insaturations du polymère par réaction d'hydrosilylation. Le rendement de greffage est élevé puisqu'il peut atteindre 100% sur les insaturations. Le procédé selon l'invention est simple, reproductible et susceptible d'être utilisé à l'échelle industrielle.
Les demandes de brevet WO2003085024A1 , JP4586966B2, JP2006002035A, JP07133347A et JP05339504A, font état de l'utilisation d'hydrogénosilanes pour introduire une fonction époxyde en extrémité de chaîne de polymères terminés vinyle ou allyle. Ainsi, on modifie après polymérisation, des fonctions en extrémité de chaîne de polymères par hydrosilylation en utilisant des hydrogénosilanes fonctionnels époxyde. Dans WO2003085024A1 , les auteurs se sont intéressés à la fonctionnalisation de polyisobutylène terminé allyle. Dans les documents JP4586966B2 et JP2006002035A, les auteurs se sont intéressés à la fonctionnalisation de polyéthers fluorés et polyimides terminés vinyle. Dans JP07133347A, les auteurs se sont intéressés à la fonctionnalisation de polysiloxanes terminé vinyle. Dans JP05339504A, les auteurs se sont intéressés à la fonctionnalisation de polyéther aromatique terminé allyle. Ces modifications par hydrosilylation nécessitent que le polymère soit exclusivement non-diénique et préalablement fonctionnalisé en extrémité par un groupement allylique ou vinylique. En outre, il ne s'agit pas de synthétiser des polymères porteurs de fonctions époxyde le long de la chaîne.
En conséquence, un premier objet de l'invention concerne un procédé de synthèse d'un polymère diénique comportant des fonctions époxyde la long de la chaîne, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de modification d'un polymère insaturé comprenant des insaturations le long de la chaîne par hydrosilylation, en faisant réagir le polymère insaturé avec un hydrogénosilane époxydé de formule 1 en présence d'un catalyseur
Formule I
avec Ri et R2, identiques ou différents, étant chacun un groupement alkyle en C1-C5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7-Cn ;
R3, R4 et R5, identiques ou différents, étant chacun un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle en CrC5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7-
Y est un groupement pontant avec une valence égale à i+1 ; et i est un nombre entier d'une valeur allant de 1 à 3.
Un autre objet de l'invention est le polymère diénique comportant des fonctions époxyde le long de la chaîne susceptible d'être obtenu par le procédé également objet de l'invention.
L'invention a également pour objet une composition de caoutchouc comprenant un tel polymère.
Dans la présente description, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c'est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c'est-à-dire incluant les bornes strictes a et b).
Dans la présente description, lorsqu'on fait référence à un composé « majoritaire », on entend au sens de la présente invention, que ce composé est majoritaire parmi les composés du même type dans la composition, c'est-à-dire que c'est celui qui représente la plus grande quantité en masse parmi les composés du même type. Ainsi, par exemple, un élastomère majoritaire est l'élastomère représentant la plus grande masse par rapport à la masse totale des élastomères dans la composition. De la même manière, une charge dite majoritaire est celle représentant la plus grande masse parmi les charges de la composition. A titre d'exemple, dans un système comprenant un seul élastomère, celui-ci est majoritaire au sens de la présente invention ; et dans un système comprenant deux élastomères, l'élastomère majoritaire représente plus de la moitié de la masse des élastomères. Au contraire, un composé « minoritaire » est un composé qui ne représente pas la fraction massique la plus grande parmi les composés du même type.
Dans la présente description, par l'expression "le long de la chaîne" en se référant à un groupement pendant du polymère ou une insaturation, il faut entendre que le polymère comprend des groupements pendants de ce type ou des insaturations en plusieurs endroits de la chaîne. Ceci inclut la ou les extrémités de la chaîne mais ne se limite pas à ces emplacements. Lorsqu'un groupement ou insaturation est présent en au moins une extrémité de chaîne, le polymère comprend également au moins un autre groupement pendant de ce type ou respectivement une autre insaturation en une autre position dans la chaîne.
Dans la présente description, par l'expression "greffon", il faut entendre le groupement latéral fixée sur la chaîne principale du polymère provenant du greffage par hydrosilylation de l'hydrogénosilane époxydé. Les expressions "époxydé", "fonctionnel époxyde" ou "fonctionnel époxy" sont utilisées dans la présente description comme des expressions équivalentes interchangeables.
Ainsi, un premier objet de l'invention est un procédé de synthèse d'un polymère diénique comportant des fonctions époxyde pendantes la long de la chaîne consistant à modifier un polymère comprenant des insaturations le long de la chaîne par une réaction d'hydrosilylation en présence d'un hydrogénosilane époxydé de formule I et d'un catalyseur.
L'invention comprend les variantes, distinctes mais combinables entre elles, qui suivent concernant la nature de l'hydrogénosilane de formule I.
Dans la formule I, lorsque Rx désigne un radical alkyle, celui-ci comporte 1 à 5 atomes de carbone, de préférence 1 à 4, plus préférentiellement 1 à 3 atomes de carbone. On peut citer à titre d'exemple les radicaux méthyle, éthyle et propyle.
Dans la formule I, lorsque Rx désigne un radical aryle, celui-ci comporte 6 à 14 atomes de carbone. On peut citer à titre d'exemple les radicaux phényle, naphtyle et anthracényle.
Dans la formule I, lorsque Rx désigne un radical alkyl aromatique, celui-ci comporte 7 à 1 1 atomes de carbone. On peut citer à titre d'exemple les radicaux benzyle, tolyle, xylyle.
Selon des variantes, dans la formule I, R3, R4 et R5 sont de préférence identiques et représentent un atome d'hydrogène.
Selon d'autres variantes, dans la formule I, Ri et R2, identiques ou différents, désignent de préférence un groupement alkyle en d-C5. Selon d'autres variantes encore, dans la formule I, Y représente préférentiellement une chaîne hydrocarbonée, linéaire, ramifiée, cyclique, pouvant contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques, et/ou un ou plusieurs hétéroatomes, tels que par exemple N, O ou Si. Selon un mode de réalisation préféré, le groupement pontant Y est une chaîne alkyle linéaire ou ramifiée en C1-C24, de préférence C1-C10, éventuellement interrompue par un ou plusieurs atomes de silicium et/ou d'oxygène. Plus préférentiellement Y est une chaîne alkyle linéaire en CrC6 interrompue par un ou plusieurs atomes de silicium et/ou d'oxygène. Lorsque la chaîne hydrocarbonée Y comprend au moins un atome de silicium, celui-ci peut être substitué à titre préférentiel par au moins un radical alkyle en C1-C4, de préférence méthyle ou éthyle. Lorsque la chaîne hydrocarbonée Y comprend au moins un atome d'oxygène, celui-ci est de préférence séparé du groupement époxy par un groupement méthylène.
Dans la formule I, i vaut de préférence 1 .
Selon des variantes particulièrement avantageuses, l'hydrogénosilane époxydé utilisable dans le cadre du procédé de l'invention présente une au moins des quatre caractéristiques suivantes, de préférence les quatre: - R-ι et R2, identiques ou différents, désignent un radical alkyle en C1-C5, de préférence méthyle et éthyle,
- R3, R4 et R5 sont identiques et représentent un atome d'hydrogène,
- Y est une chaîne alkyle linéaire en CrC6 interrompue par au moins un atome d'oxygène séparé du groupement époxy par un groupement méthylène et par au moins un atome de silicium substitué par deux radicaux alkyle, identiques ou différents, en d- C5, de préférence méthyle et éthyle,
- i vaut 1 .
Ainsi, on peut utiliser à titre de molécules à greffer dans le cadre de l'invention, des silanes tels que par exemple le (3-Glycidoxypropyl)-1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane (Formule A), 3,7-Dioxa-2,4-disilaoctane 2,4,4-trimethyl-8-(2-oxiranyl) (Formule B), 2,7- Dioxa-6,8-disiladecane 6-ethyl-6,8-dimethyl-1 -(2-oxiranyl) (Formule C), etc .. Me 2
Me
Formule A Me 2
Me
Formule B
Me
o SÎH— Et
LA
CH 2 O (CH 2 ) 3— Si - Et
Me
Formule C
Parmi les dérivés hydrogénosilane fonctionnel époxyde utilisables dans le cadre de l'invention, certains peuvent être trouvé dans le commerce tel que le par exemple composé de Formule A commercialement disponible chez ABCR ou Gelest.
Ainsi, selon l'invention, l'hydrogénosilane décrit plus haut réagit par hydrosilylation sur les insaturations d'un polymère diénique insaturé.
Par polymère diénique, doit être compris selon l'invention tout polymère issu au moins en partie (i.e., un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non). Le polymère diénique selon l'invention comporte des insaturations de type double liaison carbone- carbone. Le polymère selon l'invention présente de préférence entre autres insaturations, des insaturations pendantes le long de la chaîne. Selon certaines variantes, ces insaturations pendantes sont des insaturations dites d'origine vinylique. On appelle insaturations d'origine vinylique, des insaturations pendantes de la chaîne polymérique provenant d'une insertion de type vinylique du monomère diénique dans le polymère. A titre d'exemples d'insaturations d'origine vinylique, on peut citer celles provenant d'une insertion de type 1 ,2- par exemple du butadiène, de l'isoprène ou tout autre diène possédant une insaturation en C1 , ou encore d'insertions de type 3,4- de l'isoprène par exemple...
Le polymère insaturé selon l'invention peut appartenir à toute catégorie de polymères diéniques issus au moins en partie de monomères diènes, conjugués ou non. Il s'agit de tout type de polymère au sens connu de l'homme de l'art, qu'il soit de nature thermoplastique ou élastomérique, à la condition que ce polymère soit insaturé. Préférentiellement, le polymère diénique insaturé est choisi parmi les élastomères diéniques. Le polymère diénique insaturé selon l'invention comporte des insaturations le long de la chaîne. Le taux massique des unités monomériques porteuses de ces insaturations varie dans un domaine large qui permet d'englober les différentes catégories de polymères. Ainsi, les polymères diéniques appropriés pour être mis en œuvre dans le procédé de l'invention peuvent être faiblement insaturés avec un taux massique d'unités monomériques insaturées d'au moins 1 % par rapport à la masse totale du polymère. Selon des variantes ce taux peut alors être d'au moins 5% massique, voire d'au moins 10% massique. Les polymères diéniques appropriés pour être mis en œuvre dans le procédé de l'invention peuvent également être fortement insaturés, avec un taux massique d'unités monomériques insaturées supérieur à 20% et pouvant atteindre 100% par rapport à la masse totale du polymère. Selon certaines variantes, ce taux peut alors être d'au moins 40% et voire d'au moins 50%. Quand le taux massique des unités monomériques porteuses de d'insaturations est inférieur à 1 %, l'effet technique visé du polymère époxydé risque d'être insuffisant.
Selon des variantes préférentielles, convient selon l'invention, tout polymère diénique comprenant au moins des unités insaturées dont une partie est issue d'une insertion du monomère diène, conjugué ou non conduisant à une insaturation pendante, notamment, selon certaines de ces variantes, tout polymère diénique comprenant au moins des unités insaturées dont une partie est issue d'une insertion vinylique.
On entend plus particulièrement par polymère diénique susceptible d'être utilisé dans l'invention, un polymère diénique correspondant à l'une des catégories suivantes:
(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 des diènes conjugués cités plus haut, entre eux ou avec un ou plusieurs monomères éthyléniquement insaturés;
(c) tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène non conjugué ayant de 5 à 12 atomes de carbone; (d) tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs des diènes non conjugués cités plus haut, entre eux ou avec un ou plusieurs monomères éthyléniquement insaturés;
(e) un copolymère ternaire obtenu par copolymérisation d'éthylène, d'une ooléfine ayant 3 à 6 atomes de carbone avec un monomère diène non conjugué ayant de 6 à 12 atomes de carbone, comme par exemple les élastomères obtenus à partir d'éthylène, de propylène avec un monomère diène non conjugué tels que décrits en particulier dans les documents WO 2004/035639A1 et US 2005/0239639A1 ;
(f) un copolymère d'isobutène et d'isoprène (caoutchouc butyle), ainsi que les versions halogénées, en particulier chlorées ou bromées, de ce type de copolymère;
(g) le caoutchouc naturel;
(h) un copolymère oléfinique insaturé dont la chaîne comporte au moins des unités monomériques oléfiniques, c'est à dire des unités issues de l'insertion d'au moins une mono-oléfine, et des unités diéniques issues d'au moins un diène conjugué. (i) un mélange de plusieurs des élastomères définis en (a) à (h) entre eux.
A titre de monomère diène conjugué approprié pour la synthèse des polymères (a), (b) et (h), on peut citer le butadiène-1 ,3, le 2-méthyl-1 ,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en C1 -C5)- 1 ,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl-1 ,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-1 ,3- butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-1 ,3-butadiène, un aryl-1 ,3-butadiène, le 1 ,3-pentadiène, le 2,4-hexadiène.
A titre de monomère diène non conjugué approprié pour la synthèse des polymères (c), (d) et (e), on peut citer le pentadiène-1 ,4, l'hexadiène-1 ,4, l'éthylidène norbornène, le dicyclopentadiène;
A titre de monomères éthyléniquement insaturés susceptible d'intervenir dans la copolymérisation avec un ou plusieurs monomères diéniques, conjugué ou non, pour synthétiser les copolymères (b) ou (d), on peut citer:
- les composés vinylaromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone, comme par exemple le styrène, l'ortho-, méta-, para-méthylstyrène, le mélange commercial vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène; - les monomères nitriles vinyliques ayant 3 à 12 atomes de carbone, comme par exemple l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile; - les monomères esters acryliques dérivés de l'acide acrylique ou de l'acide méthacrylique avec des alcools ayant 1 à 12 atomes de carbone, comme par exemple l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de propyle, l'acrylate de n-butyle, l'acrylate d'isobutyle, l'acrylate d'ethyl-2 hexyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le méthacrylate de n-butyle, le méthacrylate d'isobutyle;
Les copolymères (b) ou (d) peuvent contenir entre 99% et 1 % massique d'unités diéniques et entre 1 % et 99% massique d'unités vinylaromatiques, nitriles vinyliques et/ou esters acryliques. A titre de monomère mono-oléfine approprié pour la synthèse des polymères (h), on peut citer l'éthylène, une ooléfine ayant 3 à 6 atomes de carbone, par exemple le propylène. Préférentiellement, le monomère mono-oléfine est l'éthylène.
Selon certaines variantes, le copolymère oléfinique (h) susceptible d'être utilisé dans le procédé de l'invention, est un copolymère dont la chaîne comporte des unités monomériques oléfiniques, c'est à dire des unités issues de l'insertion d'au moins une mono-oléfine, et des unités diéniques issues d'au moins un diène conjugué. Selon d'autres variantes, les unités ne sont pas intégralement des unités issues de monomères diéniques et de monomères mono-oléfiniques. Selon ces variantes, d'autres unités issues par exemple d'un monomère éthyléniquement insaturé tel que décrit plus haut, sont présentes dans la chaîne carbonée.
Selon certaines variantes, les unités monomériques oléfiniques dans le polymère (h) sont majoritaires, plus préférentiellement, le taux molaire de ces unités est supérieur à 50% par rapport au polymère. Parmi ces variantes, le taux molaire peut être d'au moins 65% et au plus 95%, voire au plus 85%. De tels élastomères et leurs procédés de synthèse sont décrits dans les demandes EP 1 092 731 , EP 1 554 321 , EP 1 656 400, EP 1 954 705, EP 1 957 506 et FR 13/50557 au nom des Demanderesses.
Parmi les polymères diéniques issus d'au moins un monomère diène conjugué utilisés dans le cadre du procédé de modification selon l'invention, on peut citer comme exemples non exclusifs, le polybutadiène, le polyisoprène, le poly chloroprène et leurs versions hydrogénées, le polyisobutylène, les copolymères à blocs du butadiène et de l'isoprène avec le styrène, ainsi que leurs versions hydrogénées comme le poly styrène-b-butadiène (SB) , le poly styrène-b-butadiène-b-styrène (SBS) , le poly styrène-b-isoprène-b-styrène (SIS) , les poly styrène-b- (isoprène-stat-butadiène) -b-styrène ou poly styrène-b- isoprène-b-butadiène-b-styrène (SIBS) , le SBS hydrogène (SEBS) , le poly styrène-b- butadiène-b-méthyl méthacrylate (SBM) , ainsi que sa version hydrogénée (SEBM) , les copolymères statistiques du butadiène avec le styrène (SBR) et l'acrylonitrile (NBR) et leurs versions hydrogénées, les copolymères statistiques de l'isoprène avec le styrène (SIR) et leurs versions hydrogénées, les copolymères statistiques de l'isoprène et du butadiène avec le styrène (SBIR) et leurs versions hydrogénées, les caoutchoucs butyle ou halogénés, les terpolymères d'éthylène-propylène-diène (EPDM), les copolymères d'éthylène-diène ainsi que leurs mélanges.
Parmi ceux-ci, le ou les polymères diéniques utilisés dans l'invention sont tout particulièrement choisis dans le groupe des polymères diéniques constitué par les polybutadiènes (en abrégé "BR"), les polyisoprènes (IR) de synthèse, le caoutchouc naturel (NR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, les copolymères d'éthylène-diène 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 copolymères d'éthylène-butadiène (EBR),.
Les polymères utilisables selon l'invention peuvent être obtenus selon des techniques classiques de polymérisation bien connues de l'homme du métier. Les polymères 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 de leur quantité. Les polymères peuvent être par exemple à blocs, statistiques, séquencés, microséquencés, et être préparés en dispersion, en émulsion ou en solution ; ils peuvent être couplés et/ou étoilés ou encore fonctionnalisés avec un agent de fonctionnalisation approprié. Préalablement à la réaction de greffage par hydrosilylation selon l'invention, le procédé comprend la mise en solution dans un solvant apolaire d'au moins un polymère diénique insaturé, un hydrogénosilane fonctionnel époxyde et un catalyseur d'hydrosilylation. Cette solubilisation peut se faire selon toute mise en œuvre à la disposition de l'homme du métier. Selon une mise en œuvre, le polymère insaturé, l'hydrogénosilane fonctionnel époxyde et le catalyseur sont mis en solution dans le solvant apolaire sous agitation.
A titre de solvant apolaire, on peut utiliser selon le procédé conforme à l'invention tout solvant hydrocarboné inerte qui peut être par exemple un hydrocarbure aliphatique ou alicyclique comme le pentane, l'hexane, l'heptane, l'iso-octane, le cyclohexane, le méthylcyclohexane ou un hydrocarbure aromatique comme le benzène, le toluène, le xylène, ainsi que leurs mélanges. A titre préférentielle, on utilise le méthylcyclohexane ou le toluène.
A titre de catalyseur, on peut utiliser selon l'invention, tout catalyseur connu pour la catalyse de l'hydrosilylation à base de métaux de transition généralement du groupe VIII tels que le platine, le palladium, le rhodium, le ruthénium, le fer, etc.... Parmi ces différents catalyseurs employés pour la réaction d'hydrosilylation, on choisira préférentiellement les catalyseurs à base de platine tels que l'acide hexachloroplatinique hexahydraté (catalyseur de Speier) et le catalyseur platine-1 ,1 ,3,3-tetraméthyl-1 ,3- divinylsiloxane (catalyseur de Karstedt) et plus préférentiellement le catalyseur de Karstedt. Le catalyseur pourra être ajouté au mélange réactionnel sous toute forme usuelle, toutefois, de préférence, sous forme d'une solution dans un solvant.
De préférence, la quantité de solvant total, ou de solvant du milieu réactionnel, est telle que la concentration massique en polymère est comprise entre 1 et 40% en masse, de préférence entre 2 et 20% et encore plus préférentiellement entre 2 et 10% dans ledit solvant. On entend par solvant total, ou de solvant du milieu réactionnel, l'ensemble des solvants utilisés pour solubiliser le polymère insaturé, l'hydrogénosilane fonctionnel époxyde et le catalyseur d'hydrosilylation.
Le procédé selon l'invention peut avantageusement comprendre une étape de chauffage du mélange réactionnel homogène obtenu à l'étape précédente à la température de la réaction de greffage. La température de réaction de greffage est au moins 20°C et au plus 120°C, de préférence elle est d'au moins 50°C, voire au moins 60°C et au plus 100°C, voire au plus 90°C.
Le taux de greffage peut être ajusté de manière connue pour l'homme du métier, en faisant varier différentes conditions opératoires, telles que notamment la quantité de molécules à greffer, la température ou encore le temps de réaction. Il est possible d'atteindre des rendements de greffage quantitatifs.
Ainsi le taux de greffage est de préférence d'au moins 0,1 % molaire de greffons par rapport au polymère modifié. Le taux de greffage est de préférence d'au plus 50% molaire de greffons par rapport au polymère modifié, et selon certaines variantes le taux de greffage est inférieur à 20% molaire de greffons par rapport au polymère modifié.
Il convient de noter que dans le cadre de l'invention les variantes et les aspects préférentiels décrits plus haut sont combinables entre eux. Selon l'invention, le procédé de greffage ainsi défini permet d'atteindre des rendements de greffage significativement élevés, variant de 30% à 100%, voire, selon des mises en œuvre particulières, des rendements variant de 70% à 100%, voire même de 80% à 100%, et ce en des temps relativement courts notamment par rapport à une réaction d'époxydation. En effet, selon certaines variantes les temps de réaction peuvent être divisés par au moins 10.
Le procédé de l'invention permet de synthétiser un polymère diénique comportant des fonctions époxyde la long de la chaîne. Ce polymère fait également l'objet de l'invention. Ce polymère diénique comprend des unités (c'est-à-dire au moins deux dont une au moins est situé dans la chaîne par opposition à la position en extrémité de chaîne) portant une fonction époxyde pendante le long de la chaîne et liée à celles-ci par l'intermédiaire d'un atome de silicium.
Plus particulièrement, ces unités époxydées portent une fonction époxyde pendante le long de la chaîne répondant à la formule 2
Formule 2 avec
Ri R2, R3, R4 et R5, ainsi que Y et i sont tels que définis plus haut, y compris les variantes avantageuses ou préférentielles.
* désigne un point de liaison avec la chaîne polymère.
Ainsi, selon certaines variantes particulièrement avantageuses, ces unités époxydées portent une fonction époxyde pendante le long de la chaîne selon l'une des formules suivantes A B' et C:
* désignant dans chacune de ces formules un point de liaison avec la chaîne polymère.
Selon des variantes de l'invention, le polymère diénique époxydé comprend des unités portant une fonction époxyde pendante le long de la chaîne et liée à celle-ci par l'intermédiaire d'un atome de silicium selon un taux molaire d'au moins 0,1 % et d'au plus 50%. En vue de certaines applications, ce taux est de préférence d'au plus 20%, plus préférentiellement d'au plus 10% molaire. Le polymère diénique époxydé selon l'invention comprend donc des unités non époxydées selon un taux molaire d'au plus 99,9%. Selon certaines applications, ce taux d'unités non époxydées est de préférence d'au moins 80% molaire. Les taux molaires sont mesurés par rapport à la totalité du polymère.
Dans le cas où les unités présentes dans la chaîne carbonée comprennent des unités non époxydées plusieurs variantes distinctes mais combinables entre elles sont envisageables.
Ainsi, selon des variantes de l'invention, ces unités non époxydées comprennent des unités issues d'au moins un monomère diène, conjugué ou non, tels que décrits plus haut. On peut notamment citer à titre de monomère diène conjugué particulier le butadiène et l'isoprène
Selon d'autres variantes, ces unités non époxydé comprennent des unités pouvant être issues d'au moins une mono-oléfine telle que décrite plus haut. A ce titre on peut citer l'éthylène, le propylène, le butylène, l'isobutylène, plus particulièrement l'éthylène. Selon d'autres variantes encore, les unités non époxydées comprennent des unités issues d'au moins un monomère éthyléniquement insaturé. A ce titre, on peut citer les monomères vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone, les monomères nitriles vinyliques ayant 3 à 12 atomes de carbone et les monomères ester acryliques dérivés de l'acide acrylique ou de l'acide méthacrylique avec un alcool ayant 1 à 12 atomes de carbone, tels que décrits plus haut. A ce titre on peut citer plus particulièrement le styrène.
Un autre objet de l'invention est une composition de caoutchouc réticulable comprenant ce polymère fonctionnel époxyde tel que décrit plus haut ou préparé par hydrolsilylation selon le procédé décrit plus haut.
Les polymères diéniques greffés selon le procédé de l'invention, peuvent être utilisés en tant que tel ou en mélanges avec un ou plusieurs autres composés. La présence de groupements époxyde greffés le long de la chaîne permet d'envisager une utilisation dans des applications similaires des polymères diéniques fonctionnalisés par ces mêmes groupements époxyde.
Par exemple, il est connu pour l'optimisation des interactions entre l'élastomère et la charge renforçante au sein d'une composition de caoutchouc renforcée, de modifier la nature des élastomères diéniques afin d'y introduire des groupes fonctionnels. Ainsi, la structure particulière du polymère greffé selon l'invention permet d'envisager son utilisation dans la fabrication de divers produits à base de caoutchouc renforcé en fonction de la nature du dérivé hydrogénosilane époxydé greffé.
Il est également connu que les groupements époxyde présentent une réactivité toute particulière avec certains composés. On peut ainsi envisager une utilisation du polymère greffé selon l'invention dans des applications où une telle réactivité est nécessaire.
Dans le domaine des pneumatiques, notamment pour véhicules, les utilisations citées plus haut sont envisageables. C'est pourquoi un pneumatique dont un de ces éléments constitutifs comprend une composition de caoutchouc à base d'un polymère diénique époxydé décrit plus haut par sa structure ou son mode de synthèse, constitue également un objet de l'invention.
Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif. EXEMPLE DE REALISATION DE L'INVENTION.
Mesures utilisés
Les élastomères sont caractérisés, avant cuisson, comme indiqué ci-après. Ch romatograph ie d ' excl usi on stériq u e
On utilise la chromatographie d'exclusion stérique ou SEC (Size Exclusion Chromatography). La SEC permet de séparer les macromolécules en solution suivant leur taille à travers des colonnes remplies d'un gel poreux. Les macromolécules sont séparées suivant leur volume hydrodynamique, les plus volumineuses étant éluées en premier.
Sans être une méthode absolue, la SEC permet d'appréhender la distribution des masses molaires d'un polymère. A partir de produits étalons commerciaux, les différentes masses molaires moyennes en nombre (Mn) et en poids (Mw) peuvent être déterminées et l'indice de polymolécularité ou polydispersité (Ip = Mw/Mn) calculé via un étalonnage dit de MOORE.
Préparation du polymère: Il n'y a pas de traitement particulier de l'échantillon de polymère avant analyse. Celui-ci est simplement solubilisé, dans du (tétrahydrofurane + 1 %vol. d'eau distillée), à une concentration d'environ 1 g/l. Puis la solution est filtrée sur filtre de porosité 0,45μηΊ avant injection. Analyse SEC: L'appareillage utilisé est un chromatographe « WATERS alliance ». Le solvant d'élution est du tétrahydrofurane. Le débit est de 0,7 ml/min, la température du système de 35°C et la durée d'analyse de 90 min. On utilise un jeu de quatre colonnes WATERS en série, de dénominations commerciales « STYRAGEL HMW7 », « STYRAGEL HMW6E » et deux « STYRAGEL HT6E ». Le volume injecté de la solution de l'échantillon de polymère est 100 μΙ. Le détecteur est un réfractomètre différentiel « WATERS 2410 » et le logiciel d'exploitation des données chromatographiques est le système « WATERS EMPOWER».
Les masses molaires moyennes calculées sont relatives à une courbe d'étalonnage réalisée à partir de polystyrènes étalons commerciaux « PSS READY CAL-KIT ». Tem pératu re d e tra ns ition vitreu se
Les températures de transition vitreuse Tg des polymères sont mesurées au moyen d'un calorimètre différentiel (" differential scanning calorimeter "). L'analyse est réalisée selon les requis de la norme ASTM D3418-08.
S pectroscopie de résona n ce m ag n éti q u e n ucl éa i re
Les déterminations des taux des différentes unités monomères et de leurs microstructures au sein du copolymère sont réalisées par une analyse RMN. Les spectres sont acquis sur un spectromètre 500 MHz BRUKER équipé d'une sonde " Broad Band " BBIz-grad 5 mm. L'expérience RMN 1H quantitative, utilise une séquence simple impulsion 30° et un délai de répétition de 5 secondes entre chaque acquisition. Les échantillons sont solubilisés dans le CDCI3.
Exem p les d e réa l isation de l ' i nvention
Polymères de départ utilisés :
Copolymère SBR1 de butadiène et de styrène préparé en solution présentant les caractéristiques de microstructure suivantes par RMN 1H :
Taux massique de motifs 1 ,2- (vinyliques) / PB : 24,2%
Taux massique de motifs styrène / SBR : 27,8%
Ce polymère présente une masse moléculaire Mn = 1 18 300 g/mol et un Ip = 1 ,07 et une Tg de -47°C (avec ΔΤ=7). Copolymère SBR2 de butadiène et de styrène préparé en solution présentant les caractéristiques de microstructure suivantes par RMN 1H :
Taux massique de motifs 1 ,2 - (vinyliques) / PB: 58,7%
Taux massique de motifs styrène / SBR : 27,2%
Ce polymère présente une masse moléculaire Mn = 120348 g/mol, un lp= 1 ,89 et une Tg de -23,8°C (avec ΔΤ=6). Copolymère EBR1 de butadiène et d'éthylène préparé en solution conformément au brevet EP 1 954 705 B1 , présentant les caractéristiques de microstructure suivantes par RMN 1H :
taux massique de motifs éthylène : 51 ,6%
taux massique de motifs 1 ,2- (vinyliques) : 41 ,9%
taux massique de motifs 1 ,4 : 22%
taux massique de motifs cycliques : 36,1 %
Ce copolymère présente une masse moléculaire Mn = 141744 g/mol et un Ip =1 ,65 et une Tg de -44,2°C (avec ΔΤ=5).
Traitement appliqué à cet élastomère de départ :
Le polymère de départ est soumis à un traitement antioxydant par addition de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de 4,4'-méthylène-bis-2,6-tert- butylphénol et de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de N-(1 ,3- diméthylbutyl)-N'-phényl-p-phénylènediamine.
Silane fonctionnel époxyde utilisé :
-Glycidoxypropyl)-1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane de formule:
Exemple 1 : 2 g de SBR1 sont mis en solution dans 100 mL de toluène dans un réacteur de 250 mL équipé d'une agitation mécanique. 4,05 mmol (1 g) de (3-Glycidoxypropyl)- 1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane et 200,uL de platine-1 ,1 ,3,3-tetraméthyl-1 ,3- divinylsiloxane en solution dans le xylène (catalyseur de Karstedt) (n°CAS : 68478- 92-2) sont ajoutés à la solution de polymère et le milieu réactionnel est chauffé à 60 °C.
Après 2 heures à 60 °C sous agitation, on laisse le milieu réactionnel revenir à température ambiante. Une fois revenu à température ambiante, le milieu réactionnel est ensuite coagulé dans 250 mL de méthanol puis rincé avec 250 mL de méthanol.
Le polymère remis en solution subit ensuite un traitement anti-oxydant de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de 4,4'-méthylène-bis-2,6-tert- butylphénol et de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de N-(1 ,3- diméthylbutyl)-N'-phényl-p-phénylènediamine.
Le SBR fonctionnalisé est séché par étuvage sous vide (200 torr) à 60 °C pendant 1 jour.
Le suivi de la réaction est effectué par spectroscopie RMN1H et confirmé par la réduction ou la disparition des signaux des insaturations vinyliques (δ = 4,9 ppm : =CH2) et l'augmentation ou la présence des signaux du groupement époxyde (δ = 3,08 ppm : -CH-O-). Le taux de fonction greffé déterminé par spectroscopie RMN 1 H est de 1 1 ,9%mol sur l'ensemble du copolymère. Le rendement de greffage est de 95%.
Répartition de chacun des motifs sur l'ensemble du copolymère :
SBR1 -Témoin % massique % molaire
% Styrène 27.8 +/- 1.5 16.7 +/- 1.5
% PB 1 -2 14.7 +/- 0.5 20.1 +/- 0.5
% PB 1 -4 54.8 +/- 0.5 63.2 +/- 0.5
% Silane / / SBR1 modifié % massique % molaire
% Styrène 20.6 +/- 1.5 17.9 +/- 1.5
% PB 1 -2 4.7 +/- 0.5 7.9 +/- 0.5
% PB 1 -4 37.7 +/- 0.5 63.1 +/- 0.5
% Silane 36.9 +/- 0.5 1 1.0 +/- 0.5
Exemple 2 :
2 g de SBR2 sont mis en solution dans 100 mL de toluène dans un réacteur de 250 mL équipé d'une agitation mécanique. 4,5 mmol (1 ,12 g) de (3- Glycidoxypropyl)-1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane et 200,uL de platine-1 , 1 ,3,3- tetraméthyl-1 ,3-divinylsiloxane en solution dans le xylène (catalyseur de Karstedt) (n°CAS : 68478-92-2) sont ajoutés à la solution de polymère et le milieu réactionnel est chauffé à 60 °C.
Après 2 heures à 60 °C sous agitation, on laisse le milieu réactionnel revenir à température ambiante. Une fois revenu à température ambiante, le milieu réactionnel est ensuite coagulé dans 250 mL de méthanol puis rincé avec 250 mL de méthanol.
Le polymère remis en solution subit ensuite un traitement anti-oxydant de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de 4,4'-méthylène-bis-2,6-tert- butylphénol et de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de N-(1 ,3- diméthylbutyl)-N'-phényl-p-phénylènediamine.
Le SBR fonctionnalisé est séché par étuvage sous vide (200 torr) à 60 °C pendant 1 jour.
Le suivi de la réaction est effectué par spectroscopie RMN1H et confirmé par la réduction ou la disparition des signaux des insaturations vinyliques (δ = 4,9 ppm : =CH2) et l'augmentation ou la présence des signaux du groupement époxyde (δ = 3,08 ppm : -CH-O-). Le taux de fonction greffé déterminé par spectroscopie RMN 1H est de 14,4%mol sur l'ensemble du copolymère. Le rendement de greffage est de 96%.
Répartition de chacun des motifs sur l'ensemble du copolymère SBR2-Témoin % massique % molaire
% Styrène 27.2 +/- 1.5 16.2 +/- 1.5
% PB 1 -2 42.8 +/- 0.5 49.2 +/- 0.5
% PB 1 -4 30.1 +/- 0.5 34.6 +/- 0.5
% Silane / /
SBR2 modifié % massique % molaire
% Styrène 17.5 +/- 1.5 16.5 +/- 1.5
% PB 1 -2 19.2 +/- 0.5 34.4 +/- 0.5
% PB 1 -4 18.9 +/- 0.5 34.8 +/- 0.5
% Silane 44.5 +/- 0.5 14.4 +/- 0.5
Exemple 3 :
2 g d'EBRI sont mis en solution dans 100mL de toluène dans un réacteur de 250 mL équipé d'une agitation mécanique. 4,94 mmol (1 ,37 mL) de (3- Glycidoxypropyl)-1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane et 200,uL de platine-1 , 1 ,3,3- tetraméthyl-1 ,3-divinylsiloxane en solution dans le xylène (catalyseur de Karstedt) (n°CAS : 68478-92-2) sont ajoutés à la solution de polymère et le milieu réactionnel est chauffé à 60 °C.
Après 2 heures à 60 °C sous agitation, on laisse le milieu réactionnel revenir à température ambiante. Une fois revenu à température ambiante, le milieu réactionnel est ensuite coagulé dans 250 mL de méthanol puis rincé avec 250 mL de méthanol.
Le polymère subit ensuite un traitement anti-oxydant de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de 4,4'-méthylène-bis-2,6-tert-butylphénol et de 0,4 parties pour cent parties d'élastomères (pce) de N-(1 ,3-diméthylbutyl)-N'-phényl-p- phénylènediamine.
Le SBR fonctionnalisé est séché par étuvage sous vide (200 torr) à 60 °C pendant 1 jour.
Le suivi de la réaction est effectué par spectroscopie RMN1 H et confirmé par la réduction ou la disparition des signaux des insaturations vinyliques (δ = 4,9 ppm : =CH2) et l'augmentation ou la présence des signaux du groupement époxyde (δ = 3,08 ppm : -CH-O-). Le taux de fonction greffé déterminé par spectroscopie RMN 1H est de 9,4%mol sur l'ensemble du copolymère. Le rendement de greffage est de 96%. Répartition de chacun des motifs sur l'ensemble du copolymère
EBR1 -Témoin % massique % molaire
% PB 1 -2 20.3 +/- 1.5 14.6 +/- 1.5
% PB 1 -4 10.6 +/- 1.5 7.6 +/- 1 .5
% cycles 17.5 +/- 1.5 6.2 +/- 1 .5
% PE 51.6 +/- 1.5 71.6 +/- 1.5
EBR1 modifié % massique % molaire
% PB 1 -2 4.6 +/- 1 .5 5.2 +/- 1 .5
% PB 1 -4 6.7 +/- 1 .5 7.7 +/- 1 .5
% cycles 10.2 +/- 1.5 5.7 +/- 1 .5
% PE 32.5 +/- 1.5 71.9 +/- 1.5
% Silane 46.1 +/- 1.5 9.4 +/- 0.5

Claims

Revendications
1 - Procédé de synthèse d'un polymère diénique comportant des fonctions époxyde pendantes le long de la chaîne, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de modification d'un polymère insaturé comprenant des insaturations le long de la chaîne par hydrosilylation, en faisant réagir le polymère insaturé avec un hydrogénosilane époxydé de formule 1 en présence d'un catalyseur d'hydrosilylation:
Formule I avec Ri et R2, identiques ou différents, étant chacun un groupement alkyle en CrC5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7-Cn ;
R3, R4 et R5, identiques ou différents, étant chacun un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle en CrC5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7- C11 , et préférentiellement un atome d'hydrogène;
Y est un groupement pontant avec une valence égale à i+1 ; et i est un nombre entier d'une valeur allant de 1 à 3, et préférentiellement 1 .
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que Y est une chaîne hydrocarbonée, linéaire, ramifiée, cyclique, pouvant contenir un ou plusieurs radicaux aromatiques, et/ou un ou plusieurs hétéroatomes, tels que par exemple N, O ou Si.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, l'hydrogénosilane époxydé de formule 1 présente une au moins des quatre caractéristiques suivantes, de préférence les quatre:
- Ri et R2, identiques ou différents, désignent de préférence un radical alkyle en C1-C5, de préférence méthyle et éthyle,
- R3, R4 et R5 sont identiques et représentent un atome d'hydrogène,
- Y est une chaîne alkylène linéaire de valence 2, en CrC6 interrompue par au moins un atome d'oxygène séparé du groupement époxy par un groupement méthylène et par au moins un atome de silicium substitué par deux radicaux alkyle, identiques ou différents, en C1-C5, de préférence méthyle et éthyle,
- i vaut 1 .
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'hydrogénosilane époxydé de formule 1 est choisi parmi le (3-Glycidoxypropyl)-1 ,1 ,3,3-tetramethyldisiloxane (Formule A), 3,7-Dioxa-2,4-disilaoctane 2,4,4-trimethyl-8-(2-oxiranyl) (Formule B), 2,7-Dioxa-6,8- disiladecane 6-ethyl-6,8-dimethyl-1 -(2-oxiranyl) (Formule C):
Me
Formule A Me 2
Me
Formule B
Me
Formule C
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère insaturé est l'un des polymères suivants:
(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 des diènes conjugués, entre eux ou avec un ou plusieurs monomères éthyléniquement insaturés. (c) tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène non conjugué ayant de 5 à 12 atomes de carbone,
(d) tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs des diènes non conjugués, entre eux ou avec un ou plusieurs monomères éthyléniquement insaturés.
(e) un copolymère ternaire obtenu par copolymérisation d'éthylène, d'une o oléfine ayant 3 à 6 atomes de carbone avec un monomère diène non conjugué ayant de 6 à 12 atomes de carbone;
(f) un copolymère d'isobutène et d'isoprène (caoutchouc butyle), ainsi que les versions halogénées;
(g) le caoutchouc naturel;
(h) un copolymère oléfinique insaturé dont la chaîne comporte au moins des unités monomériques oléfiniques et des unités diéniques;
(i) un mélange de plusieurs des élastomères définis en (a) à (h) entre eux. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le monomère diène conjugué est le butadiène-1 ,3, le 2-méthyl-1 ,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en C1 -C5)-1 ,3- butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl-1 ,3-butadiène, le 2,3-diéthyl-1 ,3- butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-1 ,3-butadiène, un aryl-1 ,3-butadiène, le 1 ,3-pentadiène ou le 2,4-hexadiène. 7 - Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le monomère éthyléniquement insaturé est un monomère vinylaromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone, un monomères nitriles vinyliques ayant 3 à 12 atomes de carbone ou un monomère ester acrylique dérivé de l'acide acrylique ou de l'acide méthacrylique avec un alcool ayant 1 à 12 atomes de carbone. 8 - Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le monomère oléfinique est l'éthylène ou une ooléfine ayant 3 à 6 atomes de carbone.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le polymère insaturé comprend un taux massique d'au moins 1 % et d'au plus 100% en unités insaturées par rapport à la masse total du polymère. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le polymère insaturé est choisi parmi les polybutadiènes (en abrégé "BR"),
les polyisoprènes (IR) de synthèse,
le caoutchouc naturel (NR),
les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, les copolymères d'éthylène-diène, 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 copolymères d'éthylène-butadiène (EBR), et
les mélanges de ces polymères.
1 1 - Polymère diénique comprenant des unités portant une fonction époxyde pendante le long de la chaîne et liée à celle-ci par l'intermédiaire d'un atome de silicium.
12 - Polymère selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la fonction époxyde pendante le long de la chaîne répond à la formule 2
Formule 2
Avec
avec Ri et R2, identiques ou différents, étant chacun un groupement alkyle en CrC5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7-Cn;
R3, R4 et R5, identiques ou différents, étant chacun un atome d'hydrogène ou un groupement alkyle en CrC5, aryle en C6-Ci4, alkyle aromatique C7-
C11, et préférentiellement un atome d'hydrogène;
Y est un groupement pontant avec une valence égale à i+1 ; et i est un nombre entier d'une valeur allant de 1 à 3, et préférentiellement 1 ;
*désigne un point de liaison avec la chaîne polymère.
13 - Polymère selon la revendication selon la revendication 1 1 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend des unités portant une fonction époxyde pendante le long de la chaîne et liée à celle-ci par l'intermédiaire d'un atome de silicium, selon un taux molaire d'au moins 0,1 % et d'au plus 20%, et des unités non époxydées selon un taux molaire d'au plus 99,9% et d'au moins 80%, les taux molaires étant mesurés par rapport au polymère. 14 - Polymère selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les unités non époxydées comprennent des unités issues d'au moins un monomère diène conjugué, tel que le butadiène-1 ,3, le 2-méthyl-1 ,3-butadiène, les 2,3-di(alkyle en C1 -C5)-1 ,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3-diméthyl-1 ,3-butadiène, le 2,3-diéthyl- 1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-éthyl-1 ,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-1 ,3-butadiène, un aryl-1 ,3-butadiène, le 1 ,3-pentadiène ou le 2,4-hexadiène.
15 - Polymère selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les unités non époxydées comprennent des unités issues d'au moins une mono- oléfine, telle que l'éthylène, le propylène, le butylène, l'isobutylène. 16 - Polymère selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les unités non époxydées comprennent des unités issues d'au moins monomère éthyléniquement insaturé, tel qu'un monomère vinylaromatique ayant de 8 à 20 atomes de carbone, un monomère nitrile vinylique ayant 3 à 12 atomes de carbone ou un monomère ester acrylique dérivé de l'acide acrylique ou de l'acide méthacrylique avec un alcool ayant 1 à 12 atomes de carbone.
17 - Composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère comprenant des fonctions époxydes tel que préparé selon le procédé défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 1 à 16 et au moins une charge renforçante. 18 - Pneumatique dont un de ses éléments constitutifs comprend une composition de caoutchouc selon la revendication 17.
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