CN112771089B - 多官能乙烯基芳香族共聚物及其制法、共轭二烯系共聚物及其组合物、交联物、轮胎构件 - Google Patents
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Abstract
提供一种多官能乙烯基芳香族共聚物及其制法、共轭二烯系共聚物及其组合物、交联物、轮胎构件。一种多官能乙烯基芳香族共聚物,含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元a与源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元b,其中结构单元a的至少一部分为由下述式2所表示的交联结构单元、以及由下述式1所表示的含乙烯基的结构单元,交联结构单元相对于结构单元a的摩尔分率为0.05~0.50的范围,含乙烯基的结构单元相对于结构单元a及结构单元b的总和的摩尔分率为0.001~0.35的范围,多官能乙烯基芳香族共聚物的数量平均分子量为1,000~50,000,由重量平均分子量与数量平均分子量之比所表示的分子量分布为8.0以下。
Description
技术领域
本发明尤其涉及一种在阴离子聚合引发剂存在下与共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)的共聚反应性优异的多官能乙烯基芳香族共聚物及其制造方法、以及加工性优异且拉伸强度与耐磨耗性优异的共轭二烯系共聚物、及包含共轭二烯系共聚物的共轭二烯系共聚物组合物以及将其交联而成的橡胶交联物、轮胎构件。
背景技术
苯乙烯-丁二烯橡胶(stylene-butadiene rubber,SBR)、丁二烯橡胶(butadienerubber,BR)、异戊二烯橡胶(isoprene rubber,IR)、苯乙烯-异戊二烯橡胶等共轭二烯系橡胶的耐磨耗性、弹性、耐水性优异,从而用于成型材料、树脂的改良剂等各种用途。
作为所述共轭二烯橡胶的主要用途之一,可列举汽车用的轮胎。作为轮胎中所要求的特性,可列举机械强度、耐磨耗性、抗湿滑(wet grip)性等(以下也一并称为强度等)。进而,近年来,节能性能、即低燃料消耗性优异的轮胎(所谓的“生态轮胎(ecotire)”)的开发活跃起来。对所述生态轮胎不仅要求强度等,而且要求滚动阻力小。
为了确保轮胎的强度等,已知在共轭二烯橡胶中添加碳黑或二氧化硅等填料(增强用填充剂),但作为进一步提高轮胎的强度等并且赋予优异的滚动阻力的材料,末端改性溶液聚合型SBR(末端改性S-SBR)备受瞩目。末端改性S-SBR在SBR的分子末端具有官能基,所述分子末端的官能基与填料相互作用。通过所述相互作用,SBR中的填料的分散性提高,并且SBR的分子末端受到约束,运动性降低。其结果,轮胎的迟滞损耗(hysteresis loss)(内部摩擦)降低,滚动阻力降低。有效利用所述特性,进行了兼备强度等与低滚动阻力的生态轮胎的开发。
例如,在专利文献1中,在非极性溶媒中使用有机锂化合物作为引发剂,通过活性阴离子聚合(living anionic polymerization)来合成包含α-甲基苯乙烯嵌段与丁二烯嵌段的嵌段共聚物,进而视需要使多官能性偶合剂反应,由此获得了兼备高温特性与橡胶性质的S-SBR。
在专利文献2中,公开了一种具有共轭二烯及单乙烯基芳香族单体的无规共聚物嵌段、聚共轭二烯嵌段、以及源自多官能性锂系引发剂的官能基的星形嵌段互聚物(star-block interpolymer),且公开了可作为制作具有滚动阻力的降低、牵引(traction)特性的改善等优异特性的轮胎面的橡胶而广泛使用。
专利文献1、专利文献2认为通过在橡胶成分中导入分支结构而具有确保橡胶的加工性的效果。但针对与用于确保强度的填料的相互作用,未进行特别的设计,对强度的贡献不充分。
在专利文献3中,公开了一种橡胶组合物,其是在包含多个二烯系橡胶的混合橡胶中调配有规定量的碳黑的橡胶组合物中,调配在分子链末端含有与碳黑具有相互作用的官能基、且包含与二烯系橡胶的橡胶成分类似的聚合物结构的含低分子量的官能基的聚合物而成。所述橡胶组合物通过在橡胶中调配与碳黑具有相互作用的低分子化合物,可控制向各二烯系橡胶成分中的碳黑分配量。因此,可有效地表现各个橡胶成分的特长,可达成例如滚动特性与湿(wet)特性之类的处于相反关系的橡胶特性的兼顾。但所述技术对橡胶调配低分子量化合物,因此就对强度的贡献而言并不充分。
在专利文献4中,公开了一种包含共轭二烯单体单元、芳香族乙烯基单体单元及具有至少两个聚合性不饱和基的单体单元的交联橡胶粒子,以及一种含有包含具有特定的键结结构的共轭二烯单体单元的共轭二烯/芳香族乙烯基共聚橡胶的橡胶组合物,且公开了所述交联橡胶粒子可包含具有羧酸基、羟基和/或环氧基的单体单元。所述技术与二氧化硅等无机填充剂(填料)具有适度的相互作用,因此无机填充剂的分散性、加工性优异。但作为具有至少两个聚合性不饱和基的单体单元或具有羧酸基、羟基和/或环氧基的单体单元而公开的物质均为低分子。因此,反应性过高,交联橡胶粒子及橡胶组合物中有进行凝胶化之虞。另外,所述技术必须在与共轭二烯/芳香族乙烯基共聚橡胶独立地合成交联橡胶后,将所述交联橡胶与共轭二烯/芳香族乙烯基共聚橡胶调配,就步骤的简易性的观点而言需要改善。
因此,本申请人鉴于所述课题,发现通过将兼具分支结构及与填料的相互作用功能的特定的多官能乙烯基芳香族共聚物化合物作为共轭二烯橡胶的构成单元,可提供兼备加工性、强度及均质性的共聚物橡胶(专利文献5)。
但在所述多官能乙烯基芳香族共聚物化合物中,关于凝胶化虽然有大幅改善,但仍然有附带产生少量微凝胶(microgel)的问题。
再者,本申请人在专利文献6、专利文献7等中对专利文献5中所公开的多官能乙烯基芳香族共聚物化合物的类似化合物进行了公开。但未教示将这些类似化合物用作共聚物橡胶的构成单元。
另外,专利文献8中所公开的多官能乙烯基芳香族共聚物是包含大量分支结构显著发达的高分子量体的分子量分布宽的共聚物,因此在用作共聚物橡胶的构成单元的情况下,有附带产生少量微凝胶的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2003-73434号公报
专利文献2:日本专利特表2004-517202号公报
专利文献3:日本专利特开2005-213381号公报
专利文献4:国际公开2002/000779号
专利文献5:国际公开2018/084128号
专利文献6:日本专利特开2004-123873号公报
专利文献7:日本专利特开2018-39995号公报
专利文献8:国际公开2018/181842号
发明内容
本发明的目的在于解决所述课题,获得一种不会附带产生少量微凝胶,具有可用于共聚物橡胶的制造的反应性与可溶性的多官能乙烯基芳香族共聚物,并提供一种兼备加工性、强度及均质性的共聚物橡胶材料。
本发明人等人反复进行了努力研究,结果发现,作为第一发明的、含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)、及源自含有芳香族稠环结构的环烯烃系单体的结构单元(c)的多官能乙烯基芳香族共聚物在共聚物橡胶的制造时具有高反应性,并且发现通过将所述多官能乙烯基芳香族共聚物用作共轭二烯橡胶的构成单元而解决所述课题,从而完成了本发明。
所述第一发明为一种多官能乙烯基芳香族共聚物,含有:5摩尔%以上且35摩尔%以下的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a);5摩尔%以上且25摩尔%以下的源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b);以及40摩尔%以上且90摩尔%以下的源自含有芳香族稠环结构的环烯烃系单体的结构单元(c),结构单元(a)的至少一部分为由下述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1),
[化1]
(式中,R1表示碳数6~30的芳香族烃基。)
含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.01~0.30的范围。
所述多官能乙烯基芳香族共聚物的数量平均分子量Mn为300~100,000,由重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)为10.0以下,且能够溶解于甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中。
作为所述环烯烃系单体,可列举选自由茚系化合物、苊系化合物、苯并呋喃系化合物、及苯并噻吩系化合物所组成的群组中的一种以上的单体。
另外,本发明为一种所述多官能乙烯基芳香族共聚物的制造方法,在使包含二乙烯基芳香族化合物、单乙烯基芳香族化合物及含有芳香族稠环结构的环烯烃系单体的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,在路易斯酸(Lewis acid)催化剂的存在下,以20℃~120℃的温度进行聚合。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物,使所述多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与共轭二烯化合物(B)、或与共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)共聚而获得。
所述共轭二烯系共聚物可含有0.001重量%~6重量%的源自多官能乙烯基芳香族共聚物的结构单元(A1)、29重量%~99.999重量%的源自共轭二烯化合物的结构单元(B1)及0重量%~70重量%的源自芳香族乙烯基化合物的结构单元(C1)。另外,也可使所述共轭二烯系共聚物的聚合活性末端进一步与改性剂反应来形成。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物组合物,相对于所述共轭二烯系共聚物100重量份,含有0.5重量份~200重量份的选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂。
所述共轭二烯系共聚物组合物可还含有交联剂。
另外,本发明为一种橡胶交联物,将含有交联剂的所述共轭二烯系共聚物组合物交联而成。
另外,本发明为一种包含所述共轭二烯系共聚物组合物的轮胎构件。
本发明人等人反复进行了努力研究,结果发现,作为第二发明的、含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)及源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)且具有特定的交联度、含乙烯基的结构单元的摩尔分率及溶解度的多官能乙烯基芳香族共聚物在共聚物橡胶的制造时具有高反应性,并且发现通过将所述多官能乙烯基芳香族共聚物用作共轭二烯橡胶的构成单元而解决所述课题,从而完成了本发明。
所述第二发明为一种多官能乙烯基芳香族共聚物,含有:0.5摩尔%以上且40摩尔%以下的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a);以及60摩尔%以上且99.5摩尔%以下的源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b),结构单元(a)的至少一部分为由下述式(2)所表示的交联结构单元(a2)、以及由下述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1),
[化2]
(式中,R1独立地表示碳数6~30的芳香族烃基。)
交联结构单元(a2)相对于结构单元(a)的摩尔分率为0.05~0.50的范围,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和的摩尔分率为0.001~0.35的范围,多官能乙烯基芳香族共聚物的数量平均分子量Mn为1,000~50,000,由重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)为8.0以下。
在石英槽中放入使0.5g的所述多官能乙烯基芳香族共聚物溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(Haze)(混浊度)时的雾度值可为0.1以下。
所述单乙烯基芳香族化合物可列举选自由苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基联苯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、间乙基乙烯基苯、及对乙基乙烯基苯所组成的群组中的一种以上的单体。
另外,本发明为一种所述多官能乙烯基芳香族共聚物的制造方法,在使包含二乙烯基芳香族化合物及单乙烯基芳香族化合物的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,在路易斯酸催化剂的存在下,以20℃~120℃的温度进行聚合。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物,使所述多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与共轭二烯化合物(B)、或与共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)共聚而获得。
所述共轭二烯系共聚物可含有0.001重量%~6重量%的源自多官能乙烯基芳香族共聚物的结构单元(A1)、29重量%~99.999重量%的源自共轭二烯化合物的结构单元(B1)及0重量%~70重量%的源自芳香族乙烯基化合物的结构单元(C1)。另外,也可使所述共轭二烯系共聚物的聚合活性末端进一步与改性剂反应来形成。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物组合物,相对于所述共轭二烯系共聚物100重量份,含有0.5重量份~200重量份的选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂。
所述共轭二烯系共聚物组合物可还含有交联剂。
另外,本发明为一种橡胶交联物,将含有交联剂的所述共轭二烯系共聚物组合物交联而成。
另外,本发明为一种包含所述共轭二烯系共聚物组合物的轮胎构件。
本发明人等人反复进行了努力研究,结果发现,作为第三发明的、含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、源自在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)、及源自α,α-二取代烯烃化合物的结构单元(c)的多官能乙烯基芳香族共聚物在共聚物橡胶的制造时具有高反应性,并且发现通过将所述多官能乙烯基芳香族共聚物用作共轭二烯橡胶的构成单元而解决所述课题,从而完成了本发明。
所述第三发明为一种多官能乙烯基芳香族共聚物,含有:0.5摩尔%以上且75摩尔%以下的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a);5.0摩尔%以上且75摩尔%以下的源自在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b);以及5.0摩尔%以上且75摩尔%以下的源自α,α-二取代烯烃化合物的结构单元(c),结构单元(a)的至少一部分为由下述式(2)所表示的交联结构单元(a2)、以及由下述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1),
[化3]
(式中,R1独立地表示碳数6~30的芳香族烃基。)
交联结构单元(a2)相对于结构单元(a)的摩尔分率为0.05~0.60的范围,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.001~0.60的范围,
多官能乙烯基芳香族共聚物的数量平均分子量Mn为300~50,000,由重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)为10.0以下。
所述α,α-二取代烯烃化合物可列举选自由异丁烯、二异丁烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、1-甲基-1-环戊烯、2-甲基-1-己烯、1-甲基-1-环己烯、2-甲基-1-庚烯、2-甲基-1-辛烯、2-甲基-1-壬烯、2-甲基-1-癸烯、2-甲基-1-十二烯、2-甲基-1-十四烯、2-甲基-1-十六烯、2-甲基-1-十八烯、2-甲基-1-二十烯、2-甲基-1-二十二烯、2-甲基-1-二十四烯、α-甲基苯乙烯所组成的群组中的一种以上的单体。
所述在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物可列举选自由苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基联苯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、间乙基乙烯基苯、及对乙基乙烯基苯所组成的群组中的一种以上的单体。
另外,本发明为一种所述多官能乙烯基芳香族共聚物的制造方法,在使包含二乙烯基芳香族化合物、在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物、及α,α-二取代烯烃化合物的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,在路易斯酸催化剂的存在下,以0℃~120℃的温度进行聚合。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物,使所述多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与共轭二烯化合物(B)、或与共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)共聚而获得。
所述共轭二烯系共聚物可含有0.001重量%~6重量%的源自多官能乙烯基芳香族共聚物的结构单元(A1)、29重量%~99.999重量%的源自共轭二烯化合物的结构单元(B1)及0重量%~70重量%的源自芳香族乙烯基化合物的结构单元(C1)。另外,也可使所述共轭二烯系共聚物的聚合活性末端进一步与改性剂反应来形成。
另外,本发明为一种共轭二烯系共聚物组合物,相对于所述共轭二烯系共聚物100重量份,可含有0.5重量份~200重量份的选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂。
所述共轭二烯系共聚物组合物可还含有交联剂。
另外,本发明为一种橡胶交联物,将含有交联剂的所述共轭二烯系共聚物组合物交联而成。
另外,本发明为一种包含所述共轭二烯系共聚物组合物的轮胎构件。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物具有可用于共聚物橡胶的制造的反应性与可溶性,因此适合作为其原料。本发明的共轭二烯系共聚物具有兼具分支结构及与填料的相互作用功能的结构单元,因此作为兼备加工性及强度的橡胶而优异。进而,不易形成凝胶状物质而成为均质,可适用于成型材料、树脂的改良剂等。
进而,在所述共轭二烯系共聚物中含有填料并进行交联而成的交联橡胶组合物由于填料的分散性优异,因此机械强度、耐磨耗性优异。
具体实施方式
对所述第一发明的多官能乙烯基芳香族共聚物进行说明。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)、及源自包含芳香族稠环结构的环烯烃系单体的结构单元(c)。
而且,数量平均分子量Mn可为300~100,000,由重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)可为10.0以下,且能够溶解于甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物优选为溶媒可溶性,因此也称为可溶性多官能乙烯基芳香族共聚物,或简称为共聚物。
本说明书中所述的结构单元是指存在于共聚物的主链中的重复单元。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)可具有其仅一个乙烯基进行反应而成的结构单元、以及其两个乙烯基进行反应而成的结构单元等若干种结构不同的结构单元,但包含以摩尔分率计为0.01~0.30的范围内的仅一个乙烯基进行反应而成的结构的结构单元即由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)。
优选的下限为0.04,更优选为0.05。另外,优选的上限为0.25,更优选为0.20。通过设为所述范围,可获得在维持可溶性的同时与共轭二烯系化合物共聚时具有优异的反应性,与二烯系橡胶的相容性优异,加工性、拉伸强度、耐磨耗性也优异的共聚橡胶。若所述摩尔分率小于0.01,则有与共轭二烯化合物等的共聚反应性降低的倾向,若大于0.30,则有在共聚时生成微凝胶的倾向。
此处,所述摩尔分率是含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率,其通过下述式(12)来计算。
(a1)/[(a)+(b)+(c)]…(12)
此处,(a)、(b)、(c)及(a1)分别表示结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)及结构单元(a1)的存在量(摩尔)。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物优选为含有5摩尔%~35摩尔%的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)。
在结构单元仅包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的情况下,结构单元(a)的摩尔分率相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和而为0.05~0.35。所述摩尔分率通过下述式(13)来计算。
(a)/[(a)+(b)+(c)]…(13)
(此处,(a)、(b)、及(c)与式(12)为相同含义。)
所述摩尔分率的优选的下限为0.06,更优选为0.07。另外,优选的上限为0.30,更优选为0.25。
再者,在包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)以外的结构单元的情况下,优选的下限为0.02,更优选为0.05,进而优选为0.07。另外,优选的上限为0.35,更优选为0.30,进而优选为0.25。
另一方面,源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)的摩尔分率为0.05~0.25。优选的下限为0.07。另外,优选的上限为0.23,更优选为0.20。
源自所述环烯烃系单体的结构单元(c)的摩尔分率为0.40~0.90,优选的下限为0.45,更优选为0.50,进而优选为0.65。另外,优选的上限为0.86,更优选为0.80。
在仅包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的情况下,结构单元(b)的摩尔分率通过下述式(14)来计算,结构单元(c)的摩尔分率通过下述式(15)来计算。
(b)/[(a)+(b)+(c)]…(14)
(c)/[(a)+(b)+(c)]…(15)
(此处,(a)、(b)、及(c)与式(12)为相同含义。)
再者,在包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)以外的结构单元的情况下,结构单元(b)或结构单元(c)的优选的摩尔分率也为所述范围。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)包含作为用于表现与共轭二烯系化合物的共聚反应性的分支成分的乙烯基,另一方面,源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)不具有参与硬化反应的乙烯基,因此赋予成形性或相容性等。另外,源自环烯烃系单体的结构单元(c)由于其导入量会影响多官能乙烯基芳香族共聚物的分子量、分子量分布,因此赋予反应性、凝胶的生成容易性或相容性。因此,若结构单元(a)的摩尔分率不满0.05,则硬化物的耐热性不足,若结构单元(a)的摩尔分率超过0.35,则成形加工性降低。另外,若结构单元(b)的摩尔分率超过0.25,则耐热性降低,若结构单元(b)的摩尔分率不满0.05,则成形加工性降低。另一方面,若结构单元(c)的摩尔分率超过0.90,则耐热性降低,若结构单元(c)的摩尔分率不满0.40,则成形加工性降低。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的Mn(使用凝胶渗透色谱法测定的标准聚苯乙烯换算的数量平均分子量)优选为300~100,000,更优选为400~50,000,进而优选为500~10,000。若Mn未满300,则共聚物中所含的单官能的共聚物的量增加,因此有与共轭二烯化合物的共聚反应性降低的倾向,另外,若Mn超过100,000,则容易生成凝胶,另外,有成形加工性或拉伸断裂伸长率降低的倾向。分子量分布(Mw/Mn)的值优选为10.0以下,更优选为8.0以下,进而优选为1.0~7.0。最优选为1.3~6.0。若Mw/Mn超过10.0,则有共聚橡胶的加工特性劣化的倾向,另外,有产生凝胶的倾向。
本发明的可溶性多官能乙烯基芳香族共聚物能够溶解于选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中的溶剂,但有利的是能够溶解于所述溶剂的任一种中。由于是能够溶解于溶剂中的多官能的共聚物,因此必须为二乙烯基苯的乙烯基的一部分不进行交联而残留,且为适度的分支度。所述共聚物或其制造方法通过所述专利文献等而已知。而且,可为在100g的溶剂中溶解50g以上的共聚物。更优选为溶解80g以上。
对所述第二发明的多官能乙烯基芳香族共聚物进行说明。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、及源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)。
而且,所述结构单元(a)的至少一部分包含由所述式(2)所表示的交联结构单元(a2)与由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)。
表示源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)相对于结构单元(a)所占的比例的摩尔分率(也称为交联度。)为0.05~0.50的范围。另外,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和的摩尔分率为0.001~0.35的范围。
交联结构单元(a2)的所述交联度为0.05~0.50的范围,优选的下限为0.06,更优选为0.07。另外,优选的上限为0.45,更优选为0.40。特别优选为0.35,最优选为0.30。通过设为所述范围,可获得在维持可溶性的同时与共轭二烯系化合物共聚时具有优异的反应性,与二烯系橡胶的相容性优异,加工性、拉伸强度、耐磨耗性也优异的共聚橡胶。通过本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的制法,所述交联度与后述的由式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)是可独立地任意控制并改变的参数,但若所述交联度小于0.05,则多官能乙烯基芳香族共聚物的交联度小,因此由式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)的分子内容易发生交联反应,在与共轭二烯化合物等共聚时有生成微凝胶的倾向。另一方面,若所述交联度大于0.50,则导致多官能乙烯基芳香族共聚物自身的分子量增大,有分子量分布变宽的倾向,因此有耐磨耗性降低的倾向。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)可具有其仅一个乙烯基进行反应而成的结构单元、以及其两个乙烯基进行反应而成的结构单元等若干种结构不同的结构单元,但包含以所述摩尔分率计为0.001~0.35的范围内的仅一个乙烯基进行反应而成的结构的结构单元即由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)。
优选的下限为0.005,更优选为0.01。另外,优选的上限为0.30,更优选为0.20。通过设为所述范围,可获得在维持可溶性的同时与共轭二烯系化合物共聚时具有优异的反应性,与二烯系橡胶的相容性优异,加工性、拉伸强度、耐磨耗性也优异的共聚橡胶。若所述摩尔分率小于0.001,则有与共轭二烯化合物等的共聚反应性降低的倾向,若所述摩尔分率大于0.35,则有在共聚时生成微凝胶的倾向。
此处,所述摩尔分率是含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和的摩尔分率,其通过下述式(23)来计算。
(a1)/[(a)+(b)] (23)
此处,(a)、(b)及(a1)分别表示结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(a1)的存在量(摩尔)。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有0.5摩尔%~40摩尔%的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)。
在结构单元仅包含结构单元(a)及结构单元(b)的情况下,结构单元(a)的摩尔分率相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和而为0.005~0.40。所述摩尔分率通过下述式(24)来计算。
(a)/[(a)+(b)] (24)
(此处,(a)及(b)与式(23)为相同含义。)
所述摩尔分率的优选的下限为0.006,更优选为0.007。另外,优选的上限为0.30,更优选为0.25。
再者,在包含结构单元(a)及结构单元(b)以外的结构单元的情况下,优选的含有率的下限为0.2摩尔%,更优选为0.5摩尔%,进而优选为0.7摩尔%。另外,优选的上限为35摩尔%,更优选为30摩尔%,进而优选为25摩尔%。
另一方面,源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)的摩尔分率为0.60~0.995。优选的下限为0.70。更优选的下限为0.75。另外,优选的上限为0.994,更优选为0.993。
在仅包含结构单元(a)及结构单元(b)的情况下,结构单元(b)的摩尔分率通过下述式(25)来计算。
(b)/[(a)+(b)] (25)
(此处,(a)及(b)与式(23)为相同含义。)
再者,在包含结构单元(a)及结构单元(b)以外的结构单元的情况下,结构单元(b)的优选的摩尔分率也为所述范围。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)包含作为用于表现与共轭二烯系化合物的共聚反应性的分支成分的乙烯基,另一方面,源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)不具有参与硬化反应的乙烯基,因此赋予成形性或相容性等。因此,若结构单元(a)的摩尔分率不满0.005,则硬化物的耐热性不足,若结构单元(a)的摩尔分率超过0.40,则成形加工性降低。另外,若结构单元(b)的摩尔分率超过0.995,则耐热性降低,若结构单元(b)的摩尔分率不满0.60,则成形加工性降低。
在本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物中,可不仅含有所述结构单元,而且含有其他结构单元。自制造方法的说明中可理解其他结构单元的详情。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的Mn(使用凝胶渗透色谱法测定的标准聚苯乙烯换算的数量平均分子量)为1,000~50,000,优选为1,200~45,000,更优选为1,400~30,000。进而优选为1,600~20,000,最优选为2,000~10,000。若Mn未满1,000,则共聚物中所含的单官能的共聚物的量增加,因此有与共轭二烯化合物的共聚反应性降低的倾向,另外,若Mn超过50,000,则不仅容易生成凝胶,而且有成形加工性或拉伸断裂伸长率降低的倾向。分子量分布为8.0以下,优选为7.0以下,更优选为1.3~6.0。若Mw/Mn超过8.0,则不仅有共聚橡胶的加工特性劣化的倾向,而且有产生凝胶的倾向。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物能够溶解于选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中的溶剂,但有利的是能够溶解于所述溶剂的任一种中。由于是能够溶解于溶剂中的多官能的共聚物,因此必须为二乙烯基苯的乙烯基的一部分不进行交联而残留,且为适度的分支度。所述共聚物或其制造方法通过所述专利文献等而已知。而且,可为在100g的溶剂中溶解50g以上的共聚物。更优选为溶解80g以上。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物可为其甲苯溶液的雾度值(混浊度)为0.1以下。此处,雾度值是指在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物溶解于100g的甲苯中而成的溶液,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置进行测定时的雾度值。
所述雾度值也与在溶剂中的可溶性的评价有关,雾度值低意味着可溶性优异或凝胶少。
对所述第三发明的多官能乙烯基芳香族共聚物进行说明。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、源自在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)、及源自α,α-二取代烯烃化合物的结构单元(c)。
而且,所述结构单元(a)的至少一部分包含由所述式(2)所表示的交联结构单元(a2)与由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)。
表示源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)相对于结构单元(a)所占的比例的摩尔分率(也称为交联度))为0.05~0.60的范围。另外,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.001~0.60的范围。
交联结构单元(a2)的所述交联度为0.05~0.60的范围,优选的下限为0.06,更优选为0.07。另外,优选的上限为0.55,更优选为0.50。特别优选为0.45,最优选为0.40。最适宜为0.20~0.40的范围。通过本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的制法,所述交联度与由式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)是可独立地任意控制并改变的参数,但若交联结构单元(a2)的所述交联度小于0.05,则多官能乙烯基芳香族共聚物的交联度小,因此由式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)的分子内容易发生交联反应,在与共轭二烯化合物等共聚时有生成微凝胶的倾向。另一方面,若所述交联度大于0.60,则导致多官能乙烯基芳香族共聚物自身的分子量增大,有分子量分布变宽的倾向,因此有耐磨耗性降低的倾向。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)可具有其仅一个乙烯基进行反应而成的结构单元、以及其两个乙烯基进行反应而成的结构单元等若干种结构不同的结构单元,但包含以所述摩尔分率计为0.001~0.60的范围内的仅一个乙烯基进行反应而成的结构的结构单元即由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)。
优选的下限为0.005,更优选为0.01。另外,优选的上限为0.55,更优选为0.50。最适宜为0.10~0.50的范围。通过设为所述范围,可获得在维持可溶性的同时与共轭二烯系化合物共聚时具有优异的反应性,与二烯系橡胶的相容性优异,加工性、拉伸强度、耐磨耗性也优异的共聚橡胶。若所述摩尔分率小于0.001,则有与共轭二烯化合物等的共聚反应性降低的倾向,若所述摩尔分率大于0.60,则有在共聚时生成微凝胶的倾向。
此处,所述摩尔分率是含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率,其通过下述式(33)来计算。
(a1)/[(a)+(b)+(c)] (33)
此处,(a)、(b)、(c)及(a1)分别表示结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)及结构单元(a1)的存在量(摩尔)。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有0.5摩尔%~60摩尔%的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)。
在结构单元仅包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的情况下,结构单元(a)的摩尔分率相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和而为0.005~0.75。所述摩尔分率通过下述式(34)来计算。
(a)/[(a)+(b)+(c)] (34)
(此处,(a)、(b)及(c)与式(33)为相同含义。)
所述摩尔分率的优选的下限为0.006,更优选为0.007。另外,优选的上限为0.70,更优选为0.60。最适宜为0.10~0.55。
再者,在包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)以外的结构单元的情况下,优选的含有率的下限为0.2摩尔%,更优选为0.5摩尔%,进而优选为0.7摩尔%。另外,优选的上限为50摩尔%,更优选为45摩尔%,进而优选为40摩尔%。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有5.0摩尔%~75摩尔%的源自在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)。以摩尔分率计,为0.05~0.75。优选的下限为0.06。更优选的下限为0.07。另外,优选的上限为0.70,更优选为0.65。最适宜为0.30~0.60。
在仅包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的情况下,结构单元(b)的摩尔分率通过下述式(35)来计算。
(b)/[(a)+(b)+(c)] (35)
(此处,(a)、(b)及(c)与式(33)为相同含义。)
再者,在包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)以外的结构单元的情况下,结构单元(b)的优选的摩尔分率也为所述范围。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物含有5.0摩尔%~75摩尔%的源自α,α-二取代烯烃化合物的结构单元(c)。以摩尔分率计,为0.05~0.75。优选的下限为0.06。更优选的下限为0.07。另外,优选的上限为0.70,更优选为0.65。最适宜为0.10~0.40。
在仅包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的情况下,结构单元(c)的摩尔分率通过下述式(36)来计算。
(c)/[(a)+(b)+(c)] (36)
(此处,(a)、(b)及(c)与式(33)为相同含义。)
再者,在包含结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)以外的结构单元的情况下,结构单元(c)的优选的摩尔分率也为所述范围。
源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)包含作为用于表现与共轭二烯系化合物的共聚反应性的分支成分的乙烯基,另一方面,源自在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)不具有参与硬化反应的乙烯基,因此赋予成形性或相容性等。源自α,α-二取代烯烃化合物的结构单元(c)容易发生链转移反应,因此具有控制分子量的功能。
进而,若结构单元(a)的摩尔分率不满0.005,则硬化物的耐热性不足,若结构单元(a)的摩尔分率超过0.75,则成形加工性降低。另外,若结构单元(b)的摩尔分率超过0.75,则耐热性降低,若结构单元(b)的摩尔分率不满0.05,则成形加工性降低。另一方面,若结构单元(c)的摩尔分率超过0.75,则耐热性降低,若结构单元(c)的摩尔分率不满0.05,则分子量增大,与其他树脂的相容性或成形加工性降低。
在本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物中,可不仅含有所述结构单元,而且含有其他结构单元。自制造方法的说明中可理解其他结构单元的详情。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的Mn(使用凝胶渗透色谱法测定的标准聚苯乙烯换算的数量平均分子量)为300~50,000,优选为500~45,000,更优选为600~40,000。进而优选为700~35,000,最优选为800~30,000。最适宜为900~3,000。若Mn未满300,则共聚物中所含的单官能的共聚物的量增加,因此有与共轭二烯化合物的共聚反应性降低的倾向,另外,若Mn超过50,000,则不仅容易生成凝胶,而且有成形加工性或拉伸断裂伸长率降低的倾向。分子量分布为10.0以下,优选为9.0以下,更优选为1.3~8.0。最适宜为2.0~6.0。若Mw/Mn超过10.0,则不仅有共聚橡胶的加工特性劣化的倾向,而且有产生凝胶的倾向。
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物能够溶解于选自甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中的溶剂,但有利的是能够溶解于所述溶剂的任一种中。由于是能够溶解于溶剂中的多官能的共聚物,因此必须为二乙烯基苯的乙烯基的一部分不进行交联而残留,且为适度的分支度。所述共聚物或其制造方法通过所述专利文献等而已知。而且,可为在100g的溶剂中溶解50g以上的共聚物。更优选为溶解80g以上。
接着,对所述第一发明、所述第二发明、所述第三发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的制造方法进行说明。通过所述制造方法,可有利地制造所述本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物。
在本发明的制造方法中,可在使包含二乙烯基芳香族化合物及单乙烯基芳香族化合物等必需成分的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,在路易斯酸催化剂的存在下,以20℃~60℃的温度进行聚合。
二乙烯基芳香族化合物使共聚物分支而形成多官能,并且作为用于使共聚物在与共轭二烯化合物共聚时生成分支的交联成分发挥重要的作用。作为二乙烯基芳香族化合物的例子,优选使用二乙烯基苯(包括各异构体)、二乙烯基萘(包括各异构体)、二乙烯基联苯(包括各异构体),但是并不限定于这些。另外,这些可单独使用或将两种以上组合使用。就成形加工性的观点而言,更优选为二乙烯基苯(间体、对体或这些的异构体混合物)。
单乙烯基芳香族化合物改善共聚物的溶剂可溶性、相容性、及加工性。
作为单乙烯基芳香族化合物的例子,可列举苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基联苯等乙烯基芳香族化合物;邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、邻乙基乙烯基苯、间乙基乙烯基苯、对乙基乙烯基苯等核烷基取代乙烯基芳香族化合物;等,但不受这些限制。为了防止共聚物的凝胶化、改善在溶媒中的溶解性、相容性、加工性,就成本及获取容易性的观点而言,尤其优选使用苯乙烯、乙基乙烯基苯(包括各异构体)、乙基乙烯基联苯(包括各异构体)、及乙基乙烯基萘(包括各异构体)。就相容性与成本的观点而言,更优选为苯乙烯、乙基乙烯基苯(间体、对体或这些的异构体混合物)。
优选为在α位不具有取代基的化合物。
在第一发明中,环烯烃系单体含有芳香族稠环结构,但其也作为链转移剂发挥作用,在聚合时控制共聚物的分子量与分子量分布,由此在维持烃系树脂材料的高度介电特性的同时,改善溶剂可溶性及加工性。
作为环烯烃系单体,只要是包含芳香族环及与其缩合的环烯烃环的单体即可,环烯烃环只要具有可进行阳离子聚合的不饱和键即可,作为环构成原子而可包含氧原子或硫原子之类的异种原子。另外,芳香族环或环烯烃环可具有烷基、烷氧基、酰基等取代基。
作为优选的环烯烃系单体,可列举选自由茚系化合物、苊系化合物、苯并呋喃系化合物、及苯并噻吩系化合物所组成的群组中的单体。
作为茚系化合物,可列举选自由茚、烷基茚类、卤化茚类、芳基茚类、烷氧基茚类、烷氧基羰基茚类、酰氧基茚类、烷基硅烷基茚类及烷基锡烷基茚类所组成的群组中的至少一种化合物。
作为苊系化合物,可列举选自由苊、烷基苊类、卤化苊类、芳基苊类、烷氧基苊类、烷氧基羰基苊类、酰氧基苊类、烷基硅烷基苊类及烷基锡烷基苊类所组成的群组中的至少一种化合物。
关于苯并呋喃系化合物及苯并噻吩系化合物,不仅可为苯并呋喃及苯并噻吩,而且可为经与茚系化合物、苊系化合物同样的取代基改性的苯并呋喃类及苯并噻吩类。另外,苯并呋喃系化合物可为1-苯并呋喃,也可为2-苯并呋喃。苯并噻吩也同样如此。
以上所具体例示的环烯烃系单体可单独使用一种或将两种以上组合使用。在这些环烯烃系单体中,就工业上的获取容易性、介电特性以及本发明的共聚物的分子量控制效果的高低的观点而言,适宜使用茚系化合物及苊系化合物。就共聚反应性与分子量控制效果的高低的观点而言,最优选为使用茚。
在所述第三发明中,α,α-二取代烯烃化合物具有控制共聚物的分子量的功能,因此改善溶剂可溶性、相容性及加工性。作为α,α-二取代烯烃化合物的例子,可列举选自由异丁烯、二异丁烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-戊烯、1-甲基-1-环戊烯、2-甲基-1-己烯、1-甲基-1-环己烯、2-甲基-1-庚烯、2-甲基-1-辛烯、2-甲基-1-癸烯、2-甲基-1-十二烯、2-甲基-1-十四烯、2-甲基-1-十六烯、2-甲基-1-十八烯、2-甲基-1-二十烯、2-甲基-1-二十二烯、2-甲基-1-二十四烯、α-甲基苯乙烯所组成的群组中的一种以上的单体,但并不受这些限制。为了控制共聚物的分子量、分子量分布,防止凝胶的产生,改善在溶媒中的溶解性、相容性、加工性,就成本及获取的容易性的观点而言,优选为使用经脂肪族基取代的α,α-二取代烯烃化合物,例如异丁烯、二异丁烯、2-甲基-1-戊烯、2-甲基-1-己烯、及异戊二烯,或者若为经芳香族基取代的α,α-二取代烯烃化合物,则优选为使用α-甲基苯乙烯。就制造的容易性与成本的观点而言,更优选为异丁烯、二异丁烯、α-甲基苯乙烯。
另外,在本发明的共聚物的制造方法中,在无损本发明的效果的范围内,可不仅使用二乙烯基芳香族化合物、单乙烯基芳香族化合物等必需成分,而且使用三乙烯基芳香族化合物、三乙烯基脂肪族化合物或二乙烯基脂肪族化合物及单乙烯基脂肪族化合物等其他单体,从而将源自其他单体的结构单元(e)导入共聚物中。
作为所述其他单体的具体例,可优选地列举1,3,5-三乙烯基苯、1,3,5-三乙烯基萘、1,2,4-三乙烯基环己烷、乙二醇二丙烯酸酯、丁二烯等,但并不受这些限制。这些可单独使用或将两种以上组合使用。其它单体可在未满所有单体的30摩尔%的范围内使用。由此,源自其他单体的结构单元(e)相对于共聚物中的结构单元的总量而成为未满30摩尔%的范围内。
在本发明的共聚物的制造方法中,通过使包含二乙烯基芳香族化合物、单乙烯基芳香族化合物等必需成分且视需要还包含其他单体的单体在路易斯酸催化剂的存在下聚合来制造共聚物。
在所述第一发明中,相对于二乙烯基芳香族化合物、单乙烯基芳香族化合物及环烯烃系单体的合计100摩尔%,作为单体的各成分的使用比例可设为以下范围。
二乙烯基芳香族化合物:5摩尔%~35摩尔%,优选为6摩尔%~30摩尔%,更优选为7摩尔%~25摩尔%。
单乙烯基芳香族化合物:5摩尔%~25摩尔%,优选为6摩尔%~23摩尔%,更优选为7摩尔%~20摩尔%。
环烯烃系单体:40摩尔%~90摩尔%,优选为45摩尔%~86摩尔%,更优选为50摩尔%~80摩尔%。
在所述第二发明中,相对于二乙烯基芳香族化合物及单乙烯基芳香族化合物的合计100摩尔%,作为单体的各成分的使用比例可设为以下范围。
二乙烯基芳香族化合物:0.2摩尔%~45摩尔%,优选为0.3摩尔%~40摩尔%,更优选为0.4摩尔%~35摩尔%。
单乙烯基芳香族化合物:55摩尔%~99.8摩尔%,优选为60摩尔%~99.7摩尔%,更优选为65摩尔%~99.6摩尔%。
在所述第三发明中,相对于二乙烯基芳香族化合物、在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物、及α,α-二取代烯烃化合物的合计100摩尔%,作为单体的各成分的使用比例可设为以下范围。
二乙烯基芳香族化合物:0.2摩尔%~75摩尔%,优选为0.3摩尔%~65摩尔%,更优选为0.4摩尔%~55摩尔%,最适宜为5摩尔%~50摩尔%。
在α位不具有取代基的单乙烯基芳香族化合物:7摩尔%~99摩尔%,优选为10摩尔%~95摩尔%,更优选为15摩尔%~90摩尔%。
α,α-二取代烯烃化合物:5摩尔%~99摩尔%,优选为10摩尔%~95摩尔%,更优选为15摩尔%~90摩尔%,最适宜为20摩尔%~60摩尔%。
作为此处使用的路易斯酸催化剂(e),只要是包含金属离子(酸)与配体(碱)的化合物且可接收电子对,则可无特别限制地使用。在路易斯酸催化剂中,就所获得的共聚物的耐热分解性的观点而言,优选为金属氟化物或其络合物,特别优选为B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ti、W、Zn、Fe及V等的二价~六价的金属氟化物或其络合物。这些催化剂可单独使用或将两种以上组合使用。就所获得的共聚物的分子量及分子量分布的控制及聚合活性的观点而言,最优选为使用三氟化硼的醚络合物。此处,作为醚络合物的醚,有二乙基醚、二甲基醚等。
关于路易斯酸催化剂,相对于所有单体成分的合计100摩尔,可在0.001摩尔~100摩尔的范围内使用路易斯酸催化剂,更优选为0.01摩尔~50摩尔。最优选为0.1摩尔~10摩尔。若超过100摩尔,则聚合速度变得过大,因此难以控制分子量分布。另外,若不满0.001摩尔,则聚合速度变得过小,因此导致成本的增大,从而不适合于工业性实施。
在本发明的共聚物的制造方法中,根据期望可使用一种以上的路易斯碱性化合物作为辅催化剂。
作为所述路易斯碱性化合物的具体例,可列举以下化合物。
1)乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸苯酯、丙酸甲酯等酯系化合物;
2)巯基丙酸甲酯、巯基丙酸乙酯等硫酯系化合物;
3)甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二苯甲酮等酮系化合物;
4)甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺、环己基胺、甲基乙基胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺等胺系化合物;
5)二乙基醚、四氢呋喃等醚系化合物;
6)二乙基硫醚、二苯基硫醚等硫醚系化合物;及
7)三丙基膦、三丁基膦、三己基膦、三环己基膦、三辛基膦、乙烯基膦、丙烯基膦、环己烯基膦、二烯基膦、三烯基膦等膦系化合物。
这些中,就与路易斯酸催化剂协同作用,从而可容易地控制聚合速度及聚合物的分子量分布的方面而言,优选为使用酯系化合物及酮系化合物。
这些路易斯碱性化合物可使用一种或两种以上。
作为辅催化剂成分的路易斯碱性化合物在聚合反应时,通过配位于作为抗衡阴离子的路易斯酸催化剂而控制作为活性种的碳阳离子与抗衡阴离子的相互作用,由此调节与作为链转移剂发挥功能的环烯烃化合物、二乙烯基芳香族化合物及单乙烯基芳香族化合物之间的相对反应频率。通常,通过添加路易斯碱性化合物,作为活性种的碳阳离子与抗衡阴离子的相互作用增强,因此抑制二乙烯基芳香族化合物以及单乙烯基芳香族化合物过度发生插入反应,容易发生环烯烃化合物的插入反应后的链转移反应,分子量的控制变得容易。
相对于所有单体的合计100摩尔,作为辅催化剂的路易斯碱性化合物为0.005摩尔~500摩尔,优选为0.01摩尔~100摩尔,更优选为0.1摩尔~50摩尔。若为所述范围内,则聚合速度得到适当保持,与此同时,单体间的反应的选择性提高,可获得生产性优异、并且分子量的过度增大或降低得到抑制、成型加工性优异的共聚物。
聚合反应是在使包含所述单体的混合物与路易斯酸催化剂的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,以20℃~120℃的温度进行阳离子共聚。
所述溶媒是本质上不阻碍阳离子聚合的化合物,可为溶解催化剂、聚合添加剂、辅催化剂、单体及生成的乙烯基芳香族共聚物而形成均匀溶液,且介电常数在2.0~15.0的范围内的有机溶媒,可单独使用或将两种以上组合使用。若溶媒的介电常数未满2.0,则分子量分布变宽,因此欠佳,若溶媒的介电常数超过15.0,则聚合速度降低。
作为有机溶媒,就聚合活性、溶解性的平衡的观点而言,特别优选为甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、甲基环己烷或乙基环己烷。另外,考虑到所获得的聚合溶液的粘度或除热的容易性,以聚合结束时聚合溶液中的共聚物的浓度变成1wt%~90wt%,优选为变成10wt%~80wt%,特别优选为变成20wt%~70wt%的方式决定溶媒的使用量。在所述浓度不满1wt%的情况下,因聚合效率低而导致成本的增大,若所述浓度超过90wt%,则分子量及分子量分布增大,导致成形加工性的降低。
在制造可溶性多官能乙烯基芳香族聚合物时,需要以20℃~120℃的温度进行聚合。优选为40℃~100℃。若聚合温度超过120℃,则反应的选择性降低,因此产生分子量分布增大或产生凝胶之类的问题,若以未满20℃进行聚合,则催化剂活性显著降低,因此需要添加大量的催化剂。
聚合反应停止后回收共聚物的方法并无特别限定,可使用例如加热浓缩法、蒸汽汽提(steam stripping)法、在不良溶媒中的析出等通常使用的方法。
通过所述制造方法获得的多官能乙烯基芳香族共聚物含有源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)、源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b)、及源自含有芳香族稠环结构的环烯烃系单体的结构单元(c),并且源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a)内,至少一部分是以由所述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1)的形式存在。而且,能够溶解于甲苯、二甲苯、四氢呋喃、二氯乙烷或氯仿中。
所述第一发明、所述第二发明、所述第三发明的多官能乙烯基芳香族共聚物具有未反应的乙烯基,因此可单独进行聚合硬化、成形,但也可与其他聚合性树脂或单体一起共聚而成为第二共聚物。尤其本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物与包含共轭二烯的其他单体共聚而获得共轭二烯系共聚物(橡胶),因此优异。
使作为原料的所述本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与1)共轭二烯化合物(B)、或2)共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)共聚,由此获得本发明的共轭二烯系共聚物。在不使用芳香族乙烯基化合物(C)的情况下,可获得丁二烯橡胶或异戊二烯橡胶之类的二烯系橡胶,通过使用芳香族乙烯基化合物(C),可获得SBR之类的共轭二烯系共聚物。所述共轭二烯系共聚物显示橡胶的特性,因此也称为共聚物橡胶。
在获得共轭二烯系共聚物的聚合步骤中,可采用以下方法:使本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与有机锂化合物反应而预先在规定的反应器中制备多官能阴离子聚合引发剂,并供给至进行共轭二烯系化合物的聚合的反应器中来进行聚合或共聚反应的方法(方法I);将包含多官能乙烯基芳香族共聚物(A)及共轭二烯化合物(B)、或多官能乙烯基芳香族共聚物(A)、共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)的原料与有机锂化合物(或阴离子聚合引发剂)成批供给至进行共聚的反应器来进行共聚反应的方法(方法II);以及将共轭二烯化合物(B)、或共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)供给至规定的反应器来进行共轭二烯系化合物的聚合、或进行共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚,并使反应器中所生成的具有活性末端的共轭二烯系化合物的聚合物、或共轭二烯化合物和芳香族乙烯基化合物的共聚物与多官能乙烯基芳香族共聚物(A)反应,来合成共轭二烯系共聚物的方法(方法III)等。
这些聚合方法内,就与本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物(A)的共聚反应的效率方面而言,优选为方法I。
作为共轭二烯化合物(B),例如可列举:1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、1,3-庚二烯、1,3-己二烯等。这些中,优选为1,3-丁二烯、异戊二烯。这些可单独使用,也可将两种以上组合使用。
作为芳香族乙烯基化合物(C),可单独使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯、1-乙烯基萘、3-乙烯基甲苯、乙基乙烯基苯、乙烯基二甲苯、4-环己基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、叔丁氧基二甲基硅烷基苯乙烯及异丙氧基二甲基硅烷基苯乙烯等,或将这些的两种以上组合使用,这些中,特别优选为苯乙烯。
在使用1,3-丁二烯作为共轭二烯化合物(B)、使用苯乙烯作为芳香族乙烯基化合物的情况下,获得所谓的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。另外,当不使用苯乙烯作为芳香族乙烯基化合物时,在使用1,3-丁二烯作为共轭二烯化合物(B)的情况下,获得所谓的丁二烯橡胶(BR)。在使用异戊二烯作为共轭二烯化合物(B)、且无芳香族乙烯基化合物(C)的结构单元的情况下,成为异戊二烯橡胶(IR)。其中,若具有苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)结构,则耐磨耗性、耐热性、耐老化性优异而特别优选。
用作引发剂的有机锂化合物并无特别限定,例如可列举:正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂、正丙基锂、异丙基锂、苄基锂等单有机锂化合物;1,4-二锂丁烷、1,5-二锂戊烷、1,6-二锂己烷、1,10-二锂癸烷、1,1-二锂二亚苯、二锂聚丁二烯、二锂聚异戊二烯、1,4-二锂苯、1,2-二锂-1,2-二苯基乙烷、1,4-二锂-2-乙基环己烷、1,3,5-三锂苯、1,3,5-三锂-2,4,6-三乙基苯等多官能性有机锂化合物。这些中,优选为正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂的单有机锂化合物。
在制造共轭二烯系共聚物时,作为用于控制共轭二烯部的微观结构的乙烯基化剂,另外,为了改善聚合速度等,优选为添加下述极性化合物。
作为极性化合物,例如可列举:四氢呋喃、二乙基醚、二噁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、二甲氧基苯、2,2-双(2-四氢呋喃基)丙烷等醚类;四甲基乙二胺、二哌啶基乙烷、三甲基胺、三乙基胺、吡啶、奎宁环等三级胺化合物;叔戊醇钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、戊醇钠等碱金属醇盐化合物;三苯基膦等膦化合物等。这些极性化合物可单独使用,也可将两种以上组合使用。
极性化合物的使用量根据所获得的共轭二烯系共聚物组合物的目的等与效果的程度来选择,相对于作为引发剂的有机锂化合物1摩尔,优选为0.005摩尔~100摩尔。
共轭二烯系共聚物优选为在规定的溶媒中聚合。特别优选为在满足所述介电常数的溶媒中进行。溶媒并无特别限定,可使用例如饱和烃、芳香族烃等烃系溶媒。具体而言,可列举包含丁烷、戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环戊烷、甲基环己烷等脂环族烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃及这些的混合物的烃系溶媒。
优选为预先使用有机金属化合物,对所述共轭二烯系化合物及聚合溶媒分别单独进行处理或对这些的混合液进行处理。由此,可对共轭二烯化合物或聚合溶媒中所含的丙二烯类或乙炔类进行处理。其结果,可获得具有高浓度的活性末端的聚合物,可实现高改性率。
也可使本发明的共轭二烯系共聚物的聚合活性末端进一步与改性剂反应。在本说明书中,将通过所述反应而获得的共轭二烯系共聚物也称为改性共轭二烯系共聚物。
本实施方式中使用的改性剂(也称为“末端改性剂”)使用具有可与所述共轭二烯系共聚物的聚合活性末端反应的官能基的化合物。末端改性剂并无特别限定,若使用单官能的化合物,则可获得直链状的两末端改性二烯系共聚物,若使用多官能的化合物,则可获得分支状的两末端改性二烯系共聚物。优选为使用包含选自由氮、硅、锡、磷、氧、硫、卤素所组成的群组中的至少一种元素的单官能或多官能的化合物作为末端改性剂。另外,可加入包含鎓生成剂的末端改性剂来进行反应,以向所述改性共轭二烯系共聚物中导入鎓结构。另外,也可使用在分子中含有多个包含这些元素的官能基的末端改性剂、或含有包含多个这些元素的官能基的末端改性剂。通过连续加入这些末端改性剂的步骤,例如在制成车辆用轮胎等成形品时,有获得滚动阻力更小、耐磨耗性优异、拉伸强度及撕裂强度优异的硫化橡胶组合物的倾向。
以下,对本发明中可使用的各种末端改性剂进行说明。但是,并不限定于所例示的末端改性剂。
作为末端改性剂的含氮化合物例如可列举:异氰酸酯化合物、异硫氰酸酯化合物、异氰脲酸衍生物、含氮基的羰基化合物、含氮基的乙烯基化合物、含氮基的环氧化合物等。
作为末端改性剂的含硅化合物例如可列举:卤化硅化合物、环氧化硅化合物、乙烯基化硅化合物、烷氧基硅化合物、包含含氮基的烷氧基硅化合物等。
作为末端改性剂的含锡化合物例如可列举:卤化锡化合物、有机锡羧酸酯化合物等。作为末端改性剂的含磷化合物例如可列举:亚磷酸酯化合物、膦化合物等。作为末端改性剂的含氧化合物例如可列举:环氧化合物、醚化合物、酯化合物等。作为末端改性剂的含硫化合物例如可列举:巯基衍生物、硫羰基化合物、异硫氰酸酯等。作为末端改性剂的含卤素化合物例如可列举所述卤化硅化合物、卤化锡化合物等。
作为末端改性剂的鎓生成剂,例如可列举可形成一级胺或二级胺的保护化胺化合物(生成铵);可形成氢膦(hydrophosphine)的保护化膦化合物(生成鏻);可形成羟基、硫醇的化合物(生成鋞、锍)等,优选为使用在分子中分别具有用于将鎓生成剂与所述改性共轭二烯系聚合物键结的官能基的末端改性剂。作为用于键结所述改性共轭二烯系聚合物的官能基,例如可列举羰基(酮、酯等)、乙烯基等不饱和基、环氧基、卤化硅基、烷氧基硅基等。
末端改性剂的具体例中,作为异氰酸酯化合物,可列举:2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合型(polymeric type)的二苯基甲烷二异氰酸酯(粗二苯基甲烷二异氰酸酯(crude 4,4-diphenylmethane diisocynate,CMDI))、苯基异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、丁基异氰酸酯、1,3,5-苯三异氰酸酯等。另外,作为异氰脲酸衍生物,例如可列举:1,3,5-三(3-三甲氧基硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(3-三乙氧基硅烷基丙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(氧杂环丙烷-2-基)-1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮、1,3,5-三(异硫氰基甲基)-1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮、1,3,5-三乙烯基-1,3,5-三嗪烷-2,4,6-三酮等。
作为含氮基的羰基化合物的具体例,可列举:1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1-甲基-3-乙基-2-咪唑烷酮、1-甲基-3-(2-甲氧基乙基)-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-2-喹诺酮、4,4'-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4'-双(二甲基氨基)二苯甲酮、甲基-2-吡啶基酮、甲基-4-吡啶基酮、丙基-2-吡啶基酮、二-4-吡啶基酮、2-苯甲酰基吡啶、N,N,N',N'-四甲基脲、N,N-二甲基-N',N'-二苯基脲、N,N-二乙基氨基甲酸甲酯、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基-N',N'-二甲基氨基乙酰胺、N,N-二甲基吡啶甲酸酰胺、N,N-二甲基异烟酸酰胺等。
作为含氮基的乙烯基化合物的具体例,可列举:N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N-甲基马来酰亚胺、N-甲基邻苯二甲酰亚胺、N,N-双三甲基硅烷基丙烯酰胺、吗啉基丙烯酰胺、3-(2-二甲基氨基乙基)苯乙烯、(二甲基氨基)二甲基-4-乙烯基苯基硅烷、4,4'-亚乙烯基双(N,N-二甲基苯胺)、4,4'-亚乙烯基双(N,N-二乙基苯胺)、1,1-双(4-吗啉基苯基)乙烯、1-苯基-1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)乙烯等。
作为含氮基的环氧化合物的具体例,可列举:N,N,N',N'-四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷、N,N,N',N'-四缩水甘油基-间二甲苯二胺、4,4-亚甲基-双(N,N-二缩水甘油基苯胺)、1,4-双(N,N-二缩水甘油基氨基)环己烷、N,N,N',N'-四缩水甘油基-对苯二胺、4,4'-双(二缩水甘油基氨基)二苯甲酮、4-(4-缩水甘油基哌嗪基)-(N,N-二缩水甘油基)苯胺、2-[2-(N,N-二缩水甘油基氨基)乙基]-1-缩水甘油基吡咯烷、双(缩水甘油基甲基苯胺)、N,N'-二缩水甘油基-4-缩水甘油基氧基苯胺、4,4'-二缩水甘油基-二苯基甲基胺、4,4'-二缩水甘油基-二苄基甲基胺、N,N-二缩水甘油基苯胺、N,N-二缩水甘油基邻甲苯胺、N,N-二缩水甘油基氨基甲基环己烷等。
作为卤化硅化合物的具体例,可列举:二丁基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、四氯硅烷、三(三甲基硅氧基)氯硅烷、三(二甲基氨基)氯硅烷、六氯二硅烷、双(三氯硅烷基)甲烷、1,2-双(三氯硅烷基)乙烷、1,2-双(甲基二氯硅烷基)乙烷、1,4-双(三氯硅烷基)丁烷、1,4-双(甲基二氯硅烷基)丁烷等。
作为环氧化硅化合物的具体例,可列举:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧改性硅酮等。
作为烷氧基硅化合物的具体例,可列举:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三苯氧基甲基硅烷、甲氧基取代聚有机硅氧烷等。
作为包含含氮基的烷氧基硅化合物的具体例,可列举:3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-吗啉代丙基三甲氧基硅烷、3-哌啶基丙基三乙氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(4-甲基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、1-[3-(三乙氧基硅烷基)-丙基]-3-甲基六氢嘧啶、3-(4-三甲基硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、3-(3-三乙基硅烷基-1-咪唑烷基)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(3-三甲基硅烷基-1-六氢嘧啶基)丙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基-2-(二甲基氨基甲基)丙基三甲氧基硅烷、双(3-二甲氧基甲基硅烷基丙基)-N-甲基胺、双(3-三甲氧基硅烷基丙基)-N-甲基胺、双(3-三乙氧基硅烷基丙基)甲基胺、三(三甲氧基硅烷基)胺、三(3-三甲氧基硅烷基丙基)胺、N,N,N',N'-四(3-三甲氧基硅烷基丙基)乙二胺、3-异硫氰基丙基三甲氧基硅烷、3-氰基丙基三甲氧基硅烷、2,2-二甲氧基-1-(3-三甲氧基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二乙氧基-1-(3-三乙氧基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-(4-三甲氧基硅烷基丁基)-1-氮杂-2-硅杂环己烷、2,2-二甲氧基-1-(3-二甲氧基甲基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-苯基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二乙氧基-1-丁基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-甲基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-8-(4-甲基哌嗪基)甲基-1,6-二氧杂-2-硅杂环辛烷、2,2-二甲氧基-8-(N,N-二乙基氨基)甲基-1,6-二氧杂-2-硅杂环辛烷等。
可形成一级胺或二级胺的保护化胺化合物中,作为在分子中具有不饱和键与保护化胺的化合物的具体例,可列举:4,4'-亚乙烯基双〔N,N-双(三甲基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N,N-双(三乙基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N,N-双(叔丁基二甲基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-甲基-N-(三甲基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-乙基-N-(三甲基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-甲基-N-(三乙基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-乙基-N-(三乙基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-甲基-N-(叔丁基二甲基硅烷基)苯胺〕、4,4'-亚乙烯基双〔N-乙基-N-(叔丁基二甲基硅烷基)苯胺〕、1-〔4-N,N-双(三甲基硅烷基)氨基苯基〕-1-〔4-N-甲基-N-(三甲基硅烷基)氨基苯基〕乙烯、1-〔4-N,N-双(三甲基硅烷基)氨基苯基〕-1-〔4-N,N-二甲基氨基苯基〕乙烯等。
可形成一级胺或二级胺的保护化胺化合物中,作为在分子中具有烷氧基硅烷与保护化胺的化合物的具体例,可列举:N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基乙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(4-三甲基硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、3-(3-三乙基硅烷基-1-咪唑烷基)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(3-三甲基硅烷基-1-六氢嘧啶基)丙基三甲氧基硅烷、2,2-二甲氧基-1-(3-三甲氧基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二乙氧基-1-(3-三乙氧基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-(4-三甲氧基硅烷基丁基)-1-氮杂-2-硅杂环己烷、2,2-二甲氧基-1-(3-二甲氧基甲基硅烷基丙基)-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-苯基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二乙氧基-1-丁基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、2,2-二甲氧基-1-甲基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷等。
作为卤化锡化合物的具体例,可列举:四氯锡、四溴锡、三氯丁基锡、三氯辛基锡、二溴二甲基锡、二氯二丁基锡、氯三丁基锡、氯三辛基锡、氯三苯基锡、1,2-双(三氯锡烷基)乙烷、1,2-双(甲基二氯锡烷基)乙烷、1,4-双(三氯锡烷基)丁烷、1,4-双(甲基二氯锡烷基)丁烷等。
作为有机锡羧酸酯化合物的具体例,可列举:乙基锡三硬脂酸酯、丁基锡三辛酸酯、丁基锡三硬脂酸酯、丁基锡三月桂酸酯、二丁基锡双辛酸酯等。
作为亚磷酸酯化合物的具体例,可列举:亚磷酸三甲酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯氧化物等。
作为膦化合物的具体例,可列举:P,P-双(三甲基硅烷基)膦丙基三甲氧基硅烷、P,P-双(三乙基硅烷基)膦丙基甲基乙氧基硅烷等保护化膦化合物,3-二甲基膦丙基三甲氧基硅烷、3-二苯基膦丙基三甲氧基硅烷等。
作为含氧化合物的具体例,可列举:乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚等聚缩水甘油醚;1,4-二缩水甘油基苯、1,3,5-三缩水甘油基苯、聚环氧化液体聚丁二烯、环氧化大豆油、环氧化亚麻籽油等聚环氧化合物;己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯等酯化合物,这些在聚合物末端生成羟基。
作为含硫化合物的具体例,可列举S-三甲基硅烷基硫代丙基三甲氧基硅烷、S-三乙基硅烷基硫代丙基甲基二乙基硅烷等保护化硫醇化合物、S-甲基硫代丙基三甲氧基硅烷、S-乙基硫代丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-二乙基二硫代氨基甲酸乙酯、苯基异硫氰酸酯、苯基-1,4-二异硫氰酸酯、六亚甲基二异硫氰酸酯、丁基异硫氰酸酯等。
相对于共轭二烯系共聚物的活性末端1当量,所述末端改性剂的使用量优选为超过0.5当量且为10当量以下,更优选为超过0.7当量且为5当量以下,进而优选为超过1当量且为4当量以下。再者,在本实施方式中,共轭二烯系聚合物的活性末端的量可根据聚合中使用的有机锂化合物的量以及与所述有机锂化合物键结的锂原子的数量来算出,也可根据所获得的共轭二烯系共聚物的数量平均分子量来算出。
末端改性剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
考虑到加工性或物性,本发明的共轭二烯系共聚物的重量平均分子量(聚苯乙烯换算)优选为10万~200万,更优选为15万~100万。重量平均分子量可利用其中使用了以聚苯乙烯系凝胶为填充剂的管柱的凝胶渗透色谱仪(gel permeation chromatograph,GPC)来测定色谱图,并通过使用了标准聚苯乙烯的校准曲线而求出。
关于本发明的共轭二烯系共聚物的结构单元的组成,在不使用芳香族乙烯基化合物(C)的情况下,多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与共轭二烯化合物(B)的比例优选设为下述范围。
源自多官能乙烯基芳香族共聚物(A)的结构单元(A1)为0.001重量%~6重量%,优选为0.001重量%~5重量%,更优选为0.005重量%~5重量%,进而优选为0.01重量%~5重量%,源自共轭二烯化合物(B)的结构单元(B1)为29重量%~99.999重量%,优选为80重量%~99.999重量%,更优选为90重量%~99.995重量%,进而优选为95重量%~99.99重量%。
在使用芳香族乙烯基化合物(C)的情况下,所述比例优选设为下述范围。结构单元(A1)为与上述相同的范围,结构单元(B1)为30重量%~97.999重量%,优选为45重量%~94.995重量%,更优选为55重量%~89.99重量%。源自芳香族乙烯基化合物(C)的结构单元(C1)为2重量%~50重量%,优选为5重量%~45重量%,更优选为10重量%~40重量%。
在为改性共轭二烯系共聚物的情况下,源自末端改性剂的结构单元(H1)可为1重量%~0重量%。在包含结构单元(H1)的情况下,在所述比例的计算中,将结构单元(H1)视为外数而不包含于计算中。
结构单元(A1)对共轭二烯系共聚物赋予分支结构以增加分子量和/或增加末端改性剂的导入量等,来提高共轭二烯系共聚物的物性和/或提高增强性填充剂的分散性。
共轭二烯系共聚物的微观结构(顺式键、反式键、乙烯基键量)可通过使用极性化合物等而任意改变,但在末端被改性之前的状态下,乙烯基键(1,2-键)在共轭二烯单元中所占的含量优选为10摩尔%~80摩尔%。在将本发明的共轭二烯系共聚物制成后述的共轭二烯系共聚物组合物并进一步使其交联而作为汽车轮胎来使用的情况下,为了使滚动阻力性能与耐磨耗性高度平衡,所述含量优选为20摩尔%~75摩尔%,更优选为30摩尔%~75摩尔%,进而优选为40摩尔%~70摩尔%。此时,在共轭二烯键结单元中所占的顺式键与反式键的质量比优选为顺式键/反式键=1/1.1~1.5。
在通过所述聚合方法而获得的共轭二烯系共聚物的聚合物溶液中,视需要也可添加反应停止剂。作为反应停止剂,例如可使用甲醇、乙醇、丙醇等醇类;硬脂酸、月桂酸、辛酸等有机酸;水等。
在进行了共轭二烯系共聚物的聚合反应后,视需要可将聚合物中所含的金属类去灰分。作为去灰分的方法,例如使用使水、有机酸、无机酸、过氧化氢等氧化剂等与聚合物溶液接触来萃取金属类,然后分离水层的方法。
进而,也可在共轭二烯系共聚物的聚合物溶液中添加抗氧化剂。作为抗氧化剂,可列举酚系稳定剂、磷系稳定剂、硫系稳定剂等。
作为自聚合物溶液中获取共轭二烯系共聚物的方法,可适用以往现有的方法。例如,可适用:通过蒸汽汽提等分离溶媒后,将聚合物过滤分离,进而将其脱水及干燥,从而获取聚合物的方法;利用急骤蒸发罐(flashing tank)进行浓缩,进而利用挤气式挤出机等进行脱挥的方法;利用滚筒干燥机(drum dryer)等直接进行脱挥的方法等。
本发明的共轭二烯系共聚物组合物优选为相对于共轭二烯系共聚物100质量份而包含0.5质量份~200质量份的选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂。
作为共轭二烯系共聚物组合物中所含有的二氧化硅系无机填充剂,优选为使用以SiO2或硅酸盐为构成单元的主成分的固体粒子。此处,所谓主成分是指占全体的50质量%以上的成分,优选为占70质量%以上的成分,更优选为占90质量%以上的成分。
作为二氧化硅系无机填充剂的具体例,可列举:二氧化硅、粘土(clay)、滑石(talc)、云母(mica)、硅藻土、硅灰石(wollastonite)、蒙脱石(montmorillonite)、沸石(zeolite)、玻璃纤维等无机纤维状物质等。二氧化硅系无机填充剂可单独使用一种,也可并用两种以上。另外,也可使用对表面进行了疏水化的二氧化硅系无机填充剂、二氧化硅系无机填充剂与二氧化硅系以外的无机填充剂的混合物。这些中,优选为二氧化硅及玻璃纤维,更优选为二氧化硅。
作为二氧化硅,可使用干式二氧化硅、湿式二氧化硅、合成硅酸盐二氧化硅等,这些中,就破坏特性的改良与抗湿滑力(wet skid resistance)性能的兼顾更优异的方面而言,优选为湿式二氧化硅。
就获得良好的耐磨耗性或破坏特性的观点而言,二氧化硅系无机填充剂的利用布鲁诺-埃梅特-泰勒(Brunauer-Emmett-Teller,BET)吸附法求出的氮吸附比表面积优选为170m2/g~300m2/g,更优选为200m2/g~300m2/g。
相对于共轭二烯系共聚物100质量份,共轭二烯系共聚物组合物中的二氧化硅系无机填充剂的调配量优选为0.5质量份~200质量份。相对于作为橡胶成分的共轭二烯系共聚物100质量份,二氧化硅系无机填充剂的调配量的上限优选为100质量份以下,更优选为75质量份以下。下限优选为5质量份以上,更优选为20质量份以上,特别优选为35质量份以上。若二氧化硅系无机填充剂的调配量为所述范围内,则表现出填充剂的添加效果,另外,二氧化硅系无机填充剂的分散性变得良好,所获得的组合物的加工性提高,且机械强度提高。
在共轭二烯系共聚物组合物中,作为二氧化硅系无机填充剂以外的增强性填充剂,也可添加碳黑。
作为碳黑,例如可使用半增强炉(semi-reinforcing furnace,SRF)、快压出炉(fast extrusion furnace,FEF)、高耐磨炉(high abrasion furnace,HAF)、中超耐磨炉(intermediate super abrasion furace,ISAF)、超耐磨炉(super abrasion furnace,SAF)等各类的碳黑。就增强效果优异的观点而言,优选为氮吸附比表面积为50m2/g以上、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)吸油量为80mL/100g的碳黑。
相对于共轭二烯系共聚物100质量份,碳黑的调配量为0.5质量份~200质量份,优选为3质量份~100质量份,更优选为5质量份~50质量份。
在共轭二烯系共聚物组合物中,可不仅添加二氧化硅系无机填充剂或碳黑,而且添加作为增强性填充剂的金属氧化物或金属氢氧化物。金属氧化物优选为以化学式MxOy(M表示金属原子,x、y分别表示1~6的整数。)为构成的主成分的固体粒子。此处,所谓主成分是指占全体的50质量%以上的成分,优选为占70质量%以上的成分,更优选为占90质量%以上的成分。
作为金属氧化物,例如可使用氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌等。作为金属氢氧化物,例如可列举氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化锆等。金属氧化物及金属氢氧化物可单独使用一种,也可并用两种以上。另外,也可使用与金属氧化物及金属氢氧化物以外的无机填充剂的混合物。
在共轭二烯系共聚物组合物中,可含有硅烷偶合剂。硅烷偶合剂具有使共轭二烯系共聚物与二氧化硅系无机填充剂的相互作用紧密的功能,且具有分别与共轭二烯系共聚物及二氧化硅系无机填充剂为亲和性或键结性的基。
作为硅烷偶合剂的具体例,可列举:双-[3-(三乙氧基硅烷基)-丙基]-四硫化物、双-[3-(三乙氧基硅烷基)-丙基]-二硫化物、双-[2-(三乙氧基硅烷基)-乙基]-四硫化物等。
相对于二氧化硅系无机填充剂100质量份,硅烷偶合剂的调配量优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.5质量份~20质量份,进而优选为1质量份~15质量份。通过将硅烷偶合剂的调配量设为所述数值范围,可获得充分的调配效果,并且可使经济性良好。
所述共轭二烯系共聚物组合物可通过将所述各成分混合来制造。
对于将共轭二烯系共聚物与选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂、以及根据期望的硅烷偶合剂混合的方法并无特别限定。例如可列举:使用开放式辊(oper roll)、密炼机(Banbury mixer)、捏合机、单轴螺杆挤出机、双轴螺杆挤出机、多轴螺杆挤出机等一般混合机的熔融混炼方法;将各成分熔解混合后加热去除溶剂的方法等。这些中,就生产性、良好混炼性的观点而言,优选为利用辊、密炼机、捏合机、挤出机的熔融混炼法。另外,可应用将橡胶成分与各种调配剂一次性混炼的方法、分多次混合的方法的任一种方法。
在本发明中,关于在填充材表面的聚合物浓缩能力的程度,可由所述改性共轭二烯系聚合物在25℃下的结合橡胶(bound rubber)量表示。就改善耐磨耗性及破坏强度的观点而言,所述混炼结束后的共轭二烯系共聚物组合物(橡胶组合物)中的结合橡胶量优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上,进而优选为30质量%以上。
再者,结合橡胶量可通过后述的实施例中记载的方法测定。
共轭二烯系共聚物组合物可形成为利用硫化剂实施了硫化处理的硫化组合物。作为硫化剂,例如可使用有机过氧化物及偶氮化合物等自由基产生剂、肟化合物、亚硝基化合物、多胺化合物、硫、硫化合物。硫化合物中包含一氯化硫、二氯化硫、二硫醚化合物、高分子多硫化合物等。
硫化剂的使用量并无特别限定,相对于共轭二烯系共聚物100质量份,优选为0.01质量份~20质量份,更优选为0.1质量份~15质量份。作为硫化方法,可应用现有现有的方法,硫化温度例如优选为120℃~200℃,更优选为140℃~180℃。
硫化时,视需要可使用硫化促进剂。作为硫化促进剂,可使用以往现有的材料,例如可列举次磺酰胺系、胍系、秋兰姆系、醛-胺系、醛-氨系、噻唑系、硫脲系、二硫代胺甲酸酯系等硫化促进剂。作为硫化助剂,可使用锌白、硬脂酸等。
硫化促进剂的使用量并无特别限定,相对于共轭二烯系共聚物100质量份,优选为0.01质量份~20质量份,更优选为0.1质量份~15质量份。
在本发明的共轭二烯系共聚物组合物中,为了达成加工性的改良,可调配橡胶用软化剂。作为橡胶用软化剂,适宜为矿物油、液状或低分子量的合成软化剂。
为了达成橡胶的软化、增容、加工性的改良而使用的被称为工艺油(process oil)或增量油(extender oil)的矿物油系橡胶用软化剂是芳香族环、环烷环及石蜡链的混合物,将石蜡链的碳数在所有碳中占50%以上者称为石蜡系,将环烷环碳数为30%~45%者称为环烷系,将芳香族碳数超过30%者称为芳香族系。作为在本实施方式中使用的橡胶用软化剂,优选为环烷系和/或石蜡系的橡胶用软化剂。
橡胶用软化剂的调配量并无特别限定,相对于共轭二烯系共聚物100质量份,优选为10质量份~80质量份,更优选为20质量份~50质量份。
在共轭二烯系共聚物组合物中,可在无损本实施方式的目的的范围内使用上述以外的软化剂或填充剂、以及耐热稳定剂、抗静电剂、耐候稳定剂、抗老化剂、着色剂、润滑剂等各种添加剂。作为填充剂,具体而言,可列举碳酸钙、碳酸镁、硫酸铝、硫酸钡等。
作为为了调节目标制品的硬度或流动性而视需要调配的软化剂,例如可列举液体石蜡、蓖麻油、亚麻籽油等。作为耐热稳定剂、抗静电剂、耐候稳定剂、抗老化剂、着色剂、润滑剂,可应用现有的材料。
本发明的橡胶交联物通过对所述橡胶组合物进行交联处理而获得。例如,关于轮胎,可根据轮胎的形状(具体而言为胎面的形状)对所述橡胶组合物进行挤出加工、成形,并将其在硫化机中加热加压,由此制造胎面,通过组装所述胎面与其他零件来制造目标轮胎。
本发明的共轭二烯系共聚物组合物(橡胶组合物)在制成所述橡胶交联物时,机械强度及耐磨耗性优异。因此,如上所述,可适宜地应用于低燃料消耗轮胎、大型轮胎、高性能轮胎等轮胎的胎面或者外胎侧面构件等轮胎构件。另外,可不仅适用于所述轮胎构件,而且也适宜地用于橡胶带、橡胶软管、鞋类用材料等。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。再者,各例中的份在并无特别记载的情况下均为重量份,各物性的评价通过以下所示的方法来进行。
1)分子量及分子量分布
分子量及分子量分布测定是使用GPC(东曹制造,HLC-8220GPC),将四氢呋喃(THF)用于溶媒,以流量1.0ml/分钟、管柱温度38℃、利用单分散聚苯乙烯而得的校准曲线来进行。
2)多官能乙烯基芳香族共聚物的结构
使用日本电子制造的JNM-LA600型核磁共振分光装置,通过13C-核磁共振(NuclearMagnetic Resonance,NMR)及1H-NMR分析来决定。使用氯仿-d1作为溶媒,并使用四甲基硅烷的共振线作为内部标准。
3)慕尼粘度(Mooney viscosity)(ML(1+4)100℃)
依照日本工业标准(Japanese Industrial Standards,JIS)K6300-1,以L形转子、预热1分钟、转子工作时间4分钟、温度100℃来求出。
4)微凝胶化物的确认(雾度)
在石英槽中放入使0.5g的共聚物橡胶溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置(日本电色公司制造,SZ-Σ90)测定其雾度(混浊度)。
将雾度值未满0.5时设为无微凝胶:○,将雾度值超过0.5时设为有微凝胶:×。
5)玻璃化温度(Tg)
以干燥后的厚度变成20μm的方式,将使多官能乙烯基芳香族共聚合物溶解于甲苯中而成的溶液均匀地涂布于玻璃基板上,使用热板以90℃加热30分钟来加以干燥。将玻璃基板与所获得的树脂膜一同设置于热机械分析仪(Thermomechanical Analyzer,TMA)(热机械分析装置),在氮气气流下,以升温速度10℃/分钟升温至220℃为止,进而在220℃下进行20分钟加热处理,由此去除残留的溶媒,并且使多官能乙烯基芳香族共聚物硬化。将玻璃基板放置冷却至室温为止后,使分析用探针接触TMA测定装置中的试样,在氮气气流下,以升温速度10℃/分钟自30℃至360℃为止进行扫描测定,并通过切线法来求出软化温度。
6)共轭二烯单元的乙烯基键的含量
将试样制成二硫化碳溶液,使用溶液槽,在600cm-1~1000cm-1的范围内测定红外线光谱,利用规定波数下的吸光度,依照汉普顿(Hampton)(苯乙烯-丁二烯共聚物)的方法的计算式来求出乙烯基键量。装置使用的是铂金埃尔默(Parkin Elmer)公司制造的光谱(Spectrum)100。
7)结合橡胶量(%)
使用混炼室内容积2升的密闭式混炼装置,在{(所混炼的橡胶组合物的体积/混炼室内容积)×100}为60%下对100质量份的改性共轭二烯系聚合物与60质量份的湿式二氧化硅(BET法比表面积:205±10m2/g,东曹二氧化硅(Tosoh Silica)股份有限公司制造,商品名“尼普西(Nipsil)AQ”)进行混炼,在达到最高混炼温度160℃的时刻,将所述橡胶混炼物排出,获得结合橡胶量测定用橡胶组合物M。
将0.2g的所述橡胶组合物M裁断成1mm见方并测定质量后,加入25mL的甲苯中,在25℃下放置48小时后,利用爱德万得科(ADVANTEC)公司制造的玻璃纤维过滤器进行过滤,分离出甲苯不溶成分,然后将分离出的甲苯不溶成分在25℃下真空干燥后秤量,并利用下述式求出结合橡胶量。
结合橡胶量(%)={(甲苯不溶成分的质量-橡胶组合物M中的湿式二氧化硅的质量)/(橡胶组合物M的质量-橡胶组合物M中的湿式二氧化硅的质量)}×100
再者,二氧化硅的BET法比表面积依据国际标准化组织(InternationalOrganization for Standardization,ISO)5794/1来测定。
8)拉伸强度
通过JIS K6251的拉伸试验法测定300%模量(modulus)。
在所述第一发明中,将比较例8A中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
在所述第二发明中,将实施例20B中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
在所述第三发明中,将实施例10C中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
指数值越大,表示拉伸强度越优异。
9)耐磨耗性
利用依据JIS K6264的使用兰伯恩式(Lambourn type)磨耗试验机的方法,测定滑移比率为30%的磨耗量。
在所述第一发明中,将比较例8A中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
在所述第二发明中,将实施例20B中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
在所述第三发明中,将实施例10C中所获得的交联橡胶的测定值设为100来进行指数化。
指数值越大,耐磨耗性越良好。
10)溶剂可溶性
共聚物能够溶解于甲苯、二甲苯、THF、二氯乙烷、二氯甲烷及氯仿中,将相对于100g的所述各溶媒而共聚物溶解100g以上且未观察到凝胶的生成的情况设为溶剂可溶性○。
实施例中使用的原料或其简称如下。
DVB-630:二乙烯基苯成分与乙基乙烯基苯成分的混合物;二乙烯基苯成分含有率63.0wt%,日铁化学&材料(NIPPON STEEL Chemical&Material)制造)
茚:和光纯药制造
BHT(Butylated hydroxytoluene):2,6-二-叔丁基对甲酚
BTESPA:双(3-三甲氧基硅烷基丙基)甲基胺
<所述第一发明的实施例>
实施例1A
将92.98g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.45摩尔、乙基乙烯基苯成分0.26摩尔)、276.58g(2.29摩尔)的茚、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加60毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(7.5mL),并进行2.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了221.7g的共聚物1A。
在实施例及比较例中,所获得的共聚物为可溶性多官能乙烯基芳香族共聚物。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1A的Mn为828,Mw为2620,Mw/Mn为3.17。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物1A中,含有13.8摩尔%(15.1wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为7.9摩尔%(8.8wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及78.2摩尔%(76.1wt%)的源自茚的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物1A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(相当于结构单元(a1))为11.0摩尔%(12.1wt%)。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:182℃,软化温度为280℃以上。热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)测定的结果为350℃下的重量减少为1.52wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为良好○。
多官能乙烯基芳香族共聚物1A为溶剂可溶性○。
实施例2A
将187.11g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.90摩尔、乙基乙烯基苯成分0.53摩尔)、182.37g(1.57摩尔)的茚、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加40毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(5.0mL),并进行3.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,使用4,500mL的甲醇,在强力搅拌下进行再沉淀、过滤、干燥,由此回收多官能乙烯基芳香族共聚物。秤量所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物,确认获得了238.7g的多官能乙烯基芳香族共聚物2A。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2A的Mn为1240,Mw为3580,Mw/Mn为2.89。在共聚物2A中,含有29.6摩尔%(31.3wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为17.9摩尔%(19.2wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及52.5摩尔%(49.5wt%)的源自茚的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物2A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元的含量为19.5摩尔%(20.6wt%)。
另外,硬化物的Tg为205℃,软化温度为280℃以上。热重分析(thermogravimetricanalysis,TGA)测定的结果为350℃下的重量减少为0.96wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物2A为溶剂可溶性○。
实施例3A
将31.16g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.15摩尔、乙基乙烯基苯成分0.09摩尔)、320.83g(2.76摩尔)的茚、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加80毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(10.0mL),并进行3.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,使用4,500mL的甲醇,在强力搅拌下进行再沉淀、过滤、干燥,由此回收多官能乙烯基芳香族共聚物。秤量所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物,确认获得了256.3g的多官能乙烯基芳香族共聚物3A。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物3A的Mn为659,Mw为2560,Mw/Mn为3.88。在共聚物3A中,含有5.1摩尔%(5.8wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为2.9摩尔%(3.3wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及92.0摩尔%(90.9wt%)的源自茚的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物3A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元的含量为3.3摩尔%(3.8wt%)。
另外,硬化物的Tg为192℃,软化温度为280℃以上。TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.63wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物3A为溶剂可溶性○。
比较例1A
将249.41g的DVB-630(二乙烯基苯成分1.20摩尔、乙基乙烯基苯成分0.70摩尔)、127.20g(1.10摩尔)的茚、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加40毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(5.0mL),并进行3.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,使用4,500mL的甲醇,在强力搅拌下进行再沉淀、过滤、干燥,由此回收多官能乙烯基芳香族共聚物。秤量所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物,确认获得了253.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物C1A。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C1A的Mn为1430,Mw为5030,Mw/Mn为3.52。在共聚物C1A中,含有40.2摩尔%(41.6wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为23.6摩尔%(25.0wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及36.2摩尔%(33.4wt%)的源自茚的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物C1A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元的含量为26.5摩尔%(27.4wt%)。
另外,硬化物的Tg为168℃,软化温度为280℃以上。TGA测定的结果为350℃下的重量减少为2.13wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物C1A为溶剂可溶性○。
比较例2A
将12.46g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.06摩尔、乙基乙烯基苯成分0.04摩尔)、337.44g(2.90摩尔)的茚、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加80毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(10.0mL),并进行4.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,使用4,500mL的甲醇,在强力搅拌下进行再沉淀、过滤、干燥,由此回收多官能乙烯基芳香族共聚物。秤量所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物,确认获得了212.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物C2A。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C2A的Mn为596,Mw为1750,Mw/Mn为2.93。在共聚物C2A中,含有1.96摩尔%(2.19wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为1.16摩尔%(1.32wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及96.88摩尔%(96.49wt%)的源自茚的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物C2A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元的含量为1.30摩尔%(1.45wt%)。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg为178℃,软化温度为201℃。TGA测定的结果为350℃下的重量减少为2.45wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物C2A为溶剂可溶性○。
比较例3A
将320.5mL的DVB-810(二乙烯基苯成分1.82摩尔、乙基乙烯基苯成分0.43摩尔)、0.28摩尔(36.9mL)的乙酸正丁酯、140mL的甲苯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加使40毫摩尔的甲磺酸溶解于0.12摩尔(15.7mL)的乙酸正丁酯而成的溶液,并进行6小时反应。利用氢氧化钾使聚合停止后,将活性氧化铝作为过滤助剂进行过滤。其后,在60℃下减压脱挥,获得22.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物C3A。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C3A的Mn为1085,Mw为12400,Mw/Mn为11.4。在多官能乙烯基芳香族共聚物C3A中,含有84.0摩尔%(83.8wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为16.0摩尔%(16.2wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元。多官能乙烯基芳香族共聚物C3A中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元的含量为53.8摩尔%(53.6wt%)。
另外,硬化物的Tg为82℃,软化温度为93℃。TGA测定的结果为350℃下的重量减少为8.25wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物C3A为溶剂可溶性○。
实施例4A
在经氮气置换的内容积0.5升的高压釜(autoclave)反应器中,加入245g的环己烷、2.5g的THF、10g的苯乙烯、40g的1,3-丁二烯、0.10g的实施例1A中所获得的共聚物1A。在25℃下,添加包含50mg的仲丁基锂的环己烷溶液5g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加2,6-二-叔丁基对甲酚(BHT)。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物4A。将所获得的共轭二烯系共聚物4A的物性示于表1A。
实施例5A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.10g的实施例1A中所获得的共聚物1A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物5A。将所获得的共轭二烯系共聚物5A的物性示于表1A。
实施例6A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.050g的实施例2A中所获得的共聚物2A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物6A。将所获得的共轭二烯系共聚物6A的物性示于表1A。
实施例7A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.30g的实施例3A中所获得的共聚物3A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物7A。将所获得的共轭二烯系共聚物7A的物性示于表1A。
比较例4A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.0375g的比较例1A中所获得的共聚物C1A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂大体上能够溶解于环己烷中,但通过目视也观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到82℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C4A。将所获得的共轭二烯系共聚物C4A的物性示于表1A。
比较例5A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.75g的比较例2A中所获得的共聚物C2A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到78℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C5A。将所获得的共轭二烯系共聚物C5A的物性示于表1A。
比较例6A
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.020g的比较例3A中所获得的共聚物C3A的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C6A。将所获得的共轭二烯系共聚物C6A的物性示于表1A。
在表1A中,二烯共聚物意指共轭二烯系共聚物。在其他表中也同样如此。
[表1A]
实施例8A
使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill),在155℃、60rpm下将共轭二烯系共聚物4A、工艺油、碳黑、氧化锌、硬脂酸及抗老化剂混炼4分钟。
在通过所述混炼而获得的混炼物中加入硫与硫化促进剂,使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill),在70℃、60rpm下混炼1分钟以进行硫化,获得交联橡胶8A。
将各添加物的调配比例示于表2A。另外,将交联橡胶8A的物性示于表3A。
实施例9A~实施例11A、比较例7A~比较例9A
除了使用所述实施例或比较例中所合成的共轭二烯系共聚物5A、共轭二烯系共聚物6A、共轭二烯系共聚物7A、共轭二烯系共聚物C4A、共轭二烯系共聚物C5A、共轭二烯系共聚物C6A来代替共轭二烯系共聚物4A以外,通过与实施例8A同样的方法获得交联橡胶9A~交联橡胶11A、交联橡胶C7A~交联橡胶C9A。
将所使用的共轭二烯系共聚物的种类与所获得的交联橡胶9A~交联橡胶11A、交联橡胶C7A~交联橡胶C9A的物性示于表3A。
[表2A]
共聚物橡胶 | 100.0 |
工艺油 | 37.5 |
氧化锌 | 3.0 |
硫 | 1.8 |
硬脂酸 | 1.0 |
二氧化硅 | 65.0 |
碳黑 | 5.0 |
硫化促进剂 | 1.5 |
抗老化剂 | 1.0 |
再者,在表2A中,所使用的添加剂如下。
工艺油:出光兴产制造戴安娜工艺油(Diana process oil)AC-12
硫:鹤见化学工业制造粉末硫
氧化锌:三井金属矿业制造锌白1号
硬脂酸:日油制造
二氧化硅:德固萨(Degussa)公司制造,超硅(ULTRASIL)VN3
碳黑:日铁碳(NIPPON STEEL Carbon)制造尼铁隆(Nitrotron)#300
硫化促进剂:N-叔丁基苯并噻唑-2-次磺酰胺
抗老化剂:大内新兴化学工业制造诺克塞拉(Nocceler)-NS
[表3A]
共轭二烯系共聚物 | 交联橡胶 | 拉伸强度指数 | 耐磨耗性指数 | |
实施例8A | 4A | 8A | 107 | 106 |
实施例9A | 5A | 9A | 109 | 108 |
实施例10A | 6A | 10A | 116 | 117 |
实施例11A | 7A | 11A | 115 | 118 |
比较例7A | C4A | C7A | 102 | 91 |
比较例8A | C5A | C8A | 100 | 100 |
比较例9A | C6A | C9A | 101 | 87 |
在表3A中,拉伸强度指数、耐磨耗性指数是将比较例8A的交联橡胶的数值设为100而得。根据表3A可知,使用本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的本发明的橡胶交联物与使用作为现有的支化剂的二乙烯基苯的情况相比赋予同等以上的加工性,且在调配有碳黑的硫化橡胶中,拉伸强度、耐磨耗性优异。
<所述第二发明的实施例>
实施例1B
将9.30g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.045摩尔、乙基乙烯基苯成分0.026摩尔)、148.79g(1.43摩尔)的苯乙烯、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在50℃下添加200毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(25.1mL),并进行2.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得90.1g的多官能乙烯基芳香族共聚物1B。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1B的Mn为4140,Mw为9550,Mw/Mn为2.31。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物1B中,含有3.0摩尔%(3.7wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、1.4摩尔%(1.8wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及95.5摩尔%(94.5wt%)的源自苯乙烯的结构单元。由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为0.24摩尔%(0.30wt%),因此交联度为0.08。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物1B中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为2.76摩尔%(3.40wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和的摩尔分率为0.028。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:105℃,软化温度为128℃。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.36wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物1B溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.00。
实施例2B
将18.60g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.090摩尔、乙基乙烯基苯成分0.053摩尔)、141.34g(1.36摩尔)的苯乙烯、1.00摩尔(115.0mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在60℃下添加50毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(6.1mL),并进行3.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得95.8g的多官能乙烯基芳香族共聚物2B。
多官能乙烯基芳香族共聚物2B的Mn为2620,Mw为11800,Mw/Mn为4.51,且含有7.37摩尔%(8.97wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、3.34摩尔%(4.12wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、89.3摩尔%(86.9wt%)的源自苯乙烯的结构单元。交联结构单元(a2)为1.55摩尔%(1.82wt%),交联度为0.21,含乙烯基的结构单元(a1)为5.82摩尔%(7.15wt%),结构单元(a1)的摩尔分率为0.058。
另外,硬化物的Tg为158℃,软化温度为265℃。350℃下的重量减少为1.28wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物2B的雾度值为0.01。
实施例3B
将31.00g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.150摩尔、乙基乙烯基苯成分0.088摩尔)、131.43g(1.262摩尔)的苯乙烯、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在55℃下添加60毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(7.5mL),并进行5.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得96.3g的多官能乙烯基芳香族共聚物3B。
多官能乙烯基芳香族共聚物3B的Mn为2950,Mw为13400,Mw/Mn为4.54。含有11.63摩尔%(13.91wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为5.87摩尔%(7.13wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及82.50摩尔%(78.96wt%)的源自苯乙烯的结构单元。所述交联结构单元(a2)为3.14摩尔%(3.76wt%),交联度为0.27。另外,所述结构单元(a1)为8.49摩尔%(10.16wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.085。
另外,硬化物的Tg为165℃,软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为1.46wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物3B的雾度值为0.04。
实施例4B
将46.49g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.225摩尔、乙基乙烯基苯成分0.132摩尔)、119.03g(1.143摩尔)的苯乙烯、1.50摩尔(172.5mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在50℃下添加60毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(7.54mL),并进行3.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得96.10g的多官能乙烯基芳香族共聚物4B。
多官能乙烯基芳香族共聚物4B的Mn为3870,Mw为23600,Mw/Mn为6.10。含有20.64摩尔%(23.98wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、9.09摩尔%(10.72wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及70.27摩尔%(65.30wt%)的源自苯乙烯的结构单元。所述交联结构单元(a2)为6.61摩尔%(7.67wt%),交联度为0.32,含乙烯基的结构单元(a1)为14.04摩尔%(16.31wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.140。
另外,硬化物的Tg为178℃,软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为1.53wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物4B的雾度值为0.07。
实施例5B
将77.49g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.375摩尔、乙基乙烯基苯成分0.220摩尔)、94.23g(0.905摩尔)的苯乙烯、1.57摩尔(180.2mL)的乙酸正丙酯投入至1.0L的反应器内,在50℃下添加23.3毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(2.93mL),并进行5.25小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得76.19g的多官能乙烯基芳香族共聚物5B。
多官能乙烯基芳香族共聚物5B的Mn为4230,Mw为26200,Mw/Mn为6.19。含有39.29摩尔%(43.12wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、15.08摩尔%(16.81wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、及45.63摩尔%(40.07wt%)的源自苯乙烯的结构单元。
所述交联结构单元(a2)为16.89摩尔%(18.54wt%),交联度为0.43,含乙烯基的结构单元(a1)为22.39摩尔%(24.58wt%),结构单元(a1)的摩尔分率为0.224。
另外,硬化物无Tg,且软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为1.61wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物5B的雾度值为0.09。
比较例1B
将320.5mL的DVB-810(二乙烯基苯成分1.82摩尔、乙基乙烯基苯成分0.43摩尔)、0.28摩尔(36.9mL)的乙酸正丁酯、140mL的甲苯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加使40毫摩尔的甲磺酸溶解于0.12摩尔(15.7mL)的乙酸正丁酯而成的溶液,并进行6小时反应。利用氢氧化钾使聚合停止后,将活性氧化铝作为过滤助剂进行过滤。其后,在60℃下减压脱挥,获得22.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物C1B。
多官能乙烯基芳香族共聚物C1B的Mn为1085,Mw为12400,Mw/Mn为11.4,且含有84.0摩尔%(83.8wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为16.0摩尔%(16.2wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元。所述交联结构单元(a2)为2.60摩尔%(2.59wt%),交联度为0.031,含乙烯基的结构单元(a1)为11.40摩尔%(11.37wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.114。
另外,硬化物的Tg为82℃,软化温度为93℃,350℃下的重量减少为8.25wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物C1B的雾度值为0.02。
比较例2B
将1.5摩尔(195.3g)的二乙烯基苯、0.88摩尔(114.7g)的乙基乙烯基苯、12.6摩尔(1314.3g)的苯乙烯、15.0摩尔(1532.0g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加600毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了820.8g的共聚物C2B。
共聚物C2B的Mn为1490,Mw为12600,Mw/Mn为8.44。在共聚物C2B中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:11.3摩尔%(13.5wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:5.79摩尔%(7.04wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:82.9摩尔%(79.4wt%)。
所述交联结构单元(a2)为5.86摩尔%(7.02wt%),交联度为0.52,含乙烯基的结构单元(a1)为5.41摩尔%(6.48wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.054。
另外,硬化物为Tg:162℃,软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为1.86wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C2B的雾度值为0.14。
比较例3B
将2.25摩尔(292.9g)的二乙烯基苯、1.32摩尔(172.0g)的乙基乙烯基苯、11.4摩尔(1190.3g)的苯乙烯、15.0摩尔(1532.0g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加600毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了860.8g的共聚物C3B。
共聚物C3B的Mn为2060,Mw为30700,Mw/Mn为14.9。在共聚物C3B中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:20.92摩尔%(24.29wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:9.06摩尔%(10.68wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:70.02摩尔%(65.03wt%)。
所述交联结构单元(a2)为11.30摩尔%(13.12wt%),交联度为0.54,含乙烯基的结构单元(a1)为9.62摩尔%(11.17wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.096。
另外,硬化物无Tg,且软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为2.11wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C3B的雾度值为0.17。
比较例4B
将3.1摩尔(404.5g)的二乙烯基苯、1.8摩尔(237.6g)的乙基乙烯基苯、7.5摩尔(780.7g)的苯乙烯、13.0摩尔(1325.7g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加193毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了689.2g的共聚物C4B。
共聚物C4B的Mn为2940,Mw为39500,Mw/Mn为13.4。在共聚物C4B中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:36.8摩尔%(40.7wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:14.5摩尔%(16.3wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:48.6摩尔%(43.0wt%)。
所述交联结构单元(a2)为20.99摩尔%(23.20wt%),交联度为0.57,含乙烯基的结构单元(a1)为15.84摩尔%(17.50wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.158。
另外,硬化物无Tg,且软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为2.23wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C4B的雾度值为0.21。
实施例6B
在经氮气置换的内容积0.5升的高压釜反应器中,加入245g的环己烷、2.5g的THF、10g的苯乙烯、40g的1,3-丁二烯、0.50g的实施例1B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1B。在25℃下,添加包含50mg的仲丁基锂的环己烷溶液5g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加2,6-二-叔丁基对甲酚(BHT)。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物6B。将所获得的共轭二烯系共聚物6B的物性示于表1B。
实施例7B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.50g的实施例1B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物7B。将所获得的共轭二烯系共聚物7B的物性示于表1B。
实施例8B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.30g的实施例2B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物8B。将所获得的共轭二烯系共聚物8B的物性示于表1B。
实施例9B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.50g的实施例1B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物9B。将所获得的共轭二烯系共聚物9B的物性示于表1B。
实施例10B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.35g的实施例2B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物10B。将所获得的共轭二烯系共聚物10B的物性示于表1B。
实施例11B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.030g的实施例3B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物3B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂大体上能够溶解于环己烷中,但通过目视也观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到82℃。
聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物11B。将所获得的共轭二烯系共聚物11B的物性示于表1B。
实施例12B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.25g的实施例4B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物4B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物12B。将所获得的共轭二烯系共聚物12B的物性示于表1B。
实施例13B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.15g的实施例5B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物5B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物13B。将所获得的共轭二烯系共聚物13B的物性示于表1B。
比较例5B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.5g的比较例1B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C1B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到84℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C5B。将所获得的共轭二烯系共聚物C5B的物性示于表1B。
比较例6B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.030g的比较例2B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C2B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂大体上能够溶解于环己烷中,但通过目视也观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C6B。将所获得的共轭二烯系共聚物C6B的物性示于表1B。
比较例7B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.25g的比较例3B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C3B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C7B。将所获得的共轭二烯系共聚物C7B的物性示于表1B。
比较例8B
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、2.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为50mg(0.78mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.15g的比较例4B中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C4B的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C8B。将所获得的共轭二烯系共聚物C8B的物性示于表1B。
[表1B]
实施例14B
使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill),在155℃、60rpm下将共轭二烯系共聚物6B、工艺油、碳黑、氧化锌、硬脂酸及抗老化剂混炼4分钟。
在通过所述混炼而获得的混炼物中加入硫与硫化促进剂,使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill),在70℃、60rpm下混炼1分钟以进行硫化,获得交联橡胶14B。
各添加物及调配比例与表2A相同。另外,将交联橡胶14B的物性示于表3B。
实施例15B~实施例21B、比较例9B~比较例12B
除了使用所述实施例或比较例中所合成的共轭二烯系共聚物7B~共轭二烯系共聚物13B、共轭二烯系共聚物C5B~共轭二烯系共聚物C8B来代替共轭二烯系共聚物6B以外,通过与实施例14B同样的方法获得交联橡胶15B~交联橡胶21B、交联橡胶C9B~交联橡胶C12B。
将所使用的共轭二烯系共聚物的种类与所获得的交联橡胶14B~交联橡胶21B、交联橡胶C9B~交联橡胶C12B的物性示于表3B。
[表3B]
根据表3B可知,使用本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的本发明的橡胶交联物与使用作为现有的支化剂的二乙烯基苯的情况相比赋予同等以上的加工性,且在调配碳黑而成的硫化橡胶中,拉伸强度、耐磨耗性优异。
<所述第三发明的实施例>
实施例1C
将31.00g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.150摩尔、乙基乙烯基苯(间体与对体的混合物)成分0.088摩尔)、65.72g(0.631摩尔)的苯乙烯、70.80g(0.631摩尔)的二异丁烯、60毫摩尔(6.90mL)的乙酸正丙酯、48.55g(0.527摩尔)的甲苯投入至500mL的反应器内,在70℃下添加15.2毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(1.91mL),并进行2.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得60.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物1C。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1C的Mn为941,Mw为2850,Mw/Mn为3.03。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物1C中,含有19.0摩尔%(21.8wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、8.3摩尔%(9.6wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、48.6摩尔%(44.6wt%)的源自苯乙烯的结构单元、及24.2摩尔%(24.0wt%)的源自二异丁烯的结构单元。由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为4.6摩尔%(5.2wt%),因此交联度(a2/a)为0.24。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物1C中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为14.4摩尔%(16.5wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.144。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:167℃,软化温度为280℃以上。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.41wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物1C溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.02。
实施例2C
将46.49g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.225摩尔、乙基乙烯基苯成分0.132摩尔)、53.33g(0.512摩尔)的苯乙烯、70.80g(0.631摩尔)的二异丁烯、60毫摩尔(6.90mL)的乙酸正丙酯、48.55g(0.527摩尔)的甲苯投入至500mL的反应器内,在70℃下添加10.0毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(1.26mL),并进行2.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得66.4g的多官能乙烯基芳香族共聚物2C。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2C的Mn为1240,Mw为4980,Mw/Mn为4.02。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物2C中,含有28.2摩尔%(31.5wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、12.2摩尔%(13.8wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、37.6摩尔%(33.6wt%)的源自苯乙烯的结构单元、及22.0摩尔%(21.1wt%)的源自二异丁烯的结构单元。由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为7.6摩尔%(8.5wt%),因此交联度为0.27。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物2C中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为20.6摩尔%(23.0wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.206。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:176℃,软化温度为280℃以上。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.32wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物2C溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.03。
实施例3C
将62.00g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.300摩尔、乙基乙烯基苯成分0.176摩尔)、40.92g(0.393摩尔)的苯乙烯、70.80g(0.631摩尔)的二异丁烯、60毫摩尔(6.90mL)的乙酸正丙酯、48.55g(0.527摩尔)的甲苯投入至500mL的反应器内,在70℃下添加8.2毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(1.03mL),并进行1.5小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得56.3g的多官能乙烯基芳香族共聚物3C。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物3C的Mn为1430,Mw为5490,Mw/Mn为3.84。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物3C中,含有39.4摩尔%(42.6wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、15.9摩尔%(17.4wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、25.7摩尔%(22.2wt%)的源自苯乙烯的结构单元、及19.1摩尔%(17.8wt%)的源自二异丁烯的结构单元。由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为11.4摩尔%(12.3wt%),因此交联度为0.29。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物3C中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为28.0摩尔%(30.2wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.280。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:183℃,软化温度为280℃以上。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.28wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物3C溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.05。
比较例1C
将320.5mL的DVB-810(二乙烯基苯成分1.82摩尔、乙基乙烯基苯成分0.43摩尔)、0.28摩尔(36.9mL)的乙酸正丁酯、140mL的甲苯投入至1.0L的反应器内,在70℃下添加使40毫摩尔的甲磺酸溶解于0.12摩尔(15.7mL)的乙酸正丁酯而成的溶液,并进行6小时反应。利用氢氧化钾使聚合停止后,将活性氧化铝作为过滤助剂进行过滤。其后,在60℃下减压脱挥,获得22.6g的多官能乙烯基芳香族共聚物C1C。
多官能乙烯基芳香族共聚物C1C的Mn为1085,Mw为12400,Mw/Mn为11.4,且含有84.0摩尔%(83.8wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、合计为16.0摩尔%(16.2wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元。所述交联结构单元(a2)为2.60摩尔%(2.59wt%),交联度为0.031,含乙烯基的结构单元(a1)为11.40摩尔%(11.37wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.114。
另外,硬化物的Tg为82℃,软化温度为93℃,350℃下的重量减少为8.25wt%。另一方面,与环氧树脂的相容性为○。
多官能乙烯基芳香族共聚物C1C的雾度值为0.02。
比较例2C
将1.5摩尔(195.3g)的二乙烯基苯、0.88摩尔(114.7g)的乙基乙烯基苯、12.6摩尔(1314.3g)的苯乙烯、15.0摩尔(1532.0g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加600毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了820.8g的共聚物C2C。
共聚物C2C的Mn为1490,Mw为12600,Mw/Mn为8.44。在共聚物C2C中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:11.3摩尔%(13.5wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:5.79摩尔%(7.04wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:82.9摩尔%(79.4wt%)。
所述交联结构单元(a2)为5.86摩尔%(7.02wt%),交联度为0.52,含乙烯基的结构单元(a1)为5.41摩尔%(6.48wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.054。
另外,硬化物为Tg:162℃,软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为1.86wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C2C的雾度值为0.14。
比较例3C
将2.25摩尔(292.9g)的二乙烯基苯、1.32摩尔(172.0g)的乙基乙烯基苯、11.4摩尔(1190.3g)的苯乙烯、15.0摩尔(1532.0g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加600毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了860.8g的共聚物C3C。
共聚物C3C的Mn为2060,Mw为30700,Mw/Mn为14.9。在共聚物C3C中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:20.92摩尔%(24.29wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:9.06摩尔%(10.68wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:70.02摩尔%(65.03wt%)。
所述交联结构单元(a2)为11.30摩尔%(13.12wt%),交联度为0.54,含乙烯基的结构单元(a1)为9.62摩尔%(11.17wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.096。
另外,硬化物无Tg,且软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为2.11wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C3C的雾度值为0.17。
比较例4C
将3.1摩尔(404.5g)的二乙烯基苯、1.8摩尔(237.6g)的乙基乙烯基苯、7.5摩尔(780.7g)的苯乙烯、13.0摩尔(1325.7g)的乙酸正丙酯投入至5.0L的反应器内,在70℃下添加193毫摩尔的三氟化硼的二乙基醚络合物,并进行4小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物。秤量所获得的共聚物,确认获得了689.2g的共聚物C4C。
共聚物C4C的Mn为2940,Mw为39500,Mw/Mn为13.4。在共聚物C4C中,含有源自二乙烯基苯的结构单元:36.8摩尔%(40.7wt%)、源自乙基乙烯基苯的结构单元:14.5摩尔%(16.3wt%)、及源自苯乙烯的结构单元:48.6摩尔%(43.0wt%)。
所述交联结构单元(a2)为20.99摩尔%(23.20wt%),交联度为0.57,含乙烯基的结构单元(a1)为15.84摩尔%(17.50wt%),含乙烯基的结构单元(a1)的摩尔分率为0.158。
另外,硬化物无Tg,且软化温度为280℃以上,350℃下的重量减少为2.23wt%。
多官能乙烯基芳香族共聚物C4C的雾度值为0.21。
实施例4C
在经氮气置换的内容积0.5升的高压釜反应器中,加入245g的环己烷、0.5g的THF、10g的苯乙烯、40g的1,3-丁二烯、0.10g的实施例1C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1C。在25℃下,添加包含10mg(0.16mmol)的仲丁基锂的环己烷溶液5g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加2,6-二-叔丁基对甲酚(BHT)。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物4C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物4C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物4C的物性示于表1C。
实施例5C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.10g的实施例1C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到80℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物5C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物5C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物5C的物性示于表1C。
实施例6C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.085g的实施例2C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物6C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物6C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物6C的物性示于表1C。
实施例7C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.10g的实施例1C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物1C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到81℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物7C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物7C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物7C的物性示于表1C。
实施例8C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.085g的实施例2C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物2C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到82℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物8C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物8C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物8C的物性示于表1C。
实施例9C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.070g的实施例3C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物3C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到78℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物9C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物9C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物9C的物性示于表1C。
比较例5C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.1g的比较例1C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C1C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到84℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C5C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物C5C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到微凝胶的生成。将共轭二烯系共聚物C5C的物性示于表1C。
比较例6C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.08g的比较例2C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C2C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂大体上能够溶解于环己烷中,但通过目视也观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C6C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物C6C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到微凝胶的生成。将共轭二烯系共聚物C6C的物性示于表1C。
比较例7C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.10g的比较例3C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C3C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,但观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C7C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物C7C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到微凝胶的生成。将共轭二烯系共聚物C7C的物性示于表1C。
比较例8C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.08g的比较例4C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物C4C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够部分溶解于环己烷中,且观察到了凝胶的产生。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到83℃。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物C8C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物C8C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到微凝胶的生成。将共轭二烯系共聚物C8C的物性示于表1C。
[表1C]
实施例10C
调配实施例4C中所合成的共轭二烯系共聚物4C(共聚物橡胶)、工艺油、碳黑、氧化锌、硬脂酸及抗老化剂,并使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill)在155℃、60rpm下混炼4分钟。
在通过所述混炼而获得的混炼物中加入硫与硫化促进剂,使用实验室普拉斯托混合机(Labo Plastomill),在70℃、60rpm下混炼1分钟以进行硫化,获得交联橡胶10C。
将各添加物的调配比例示于表2C。另外,将交联橡胶10C的物性示于表3C。
[表2C]
共聚物橡胶 | 100.0 |
工艺油 | 37.5 |
二氧化硅 | 65.0 |
碳黑 | 5.0 |
氧化锌 | 3.0 |
硬脂酸 | 1.0 |
抗老化剂 | 1.0 |
硫 | 1.8 |
硫化促进剂 | 1.5 |
再者,所使用的添加剂如下。
工艺油:出光兴产制造戴安娜工艺油(Diana process oil)AC-12
二氧化硅:德固萨(Degussa)公司制造,超硅(ULTRASIL)VN3
碳黑:日铁碳(NIPPON STEEL Carbon)制造尼铁隆(Nitrotron)#300
氧化锌:三井金属矿业制造锌白1号
硬脂酸:日油制造
抗老化剂:大内新兴化学工业制造诺克塞拉(Nocceler)-NS
硫:鹤见化学工业制造粉末硫
硫化促进剂:N-叔丁基苯并噻唑-2-次磺酰胺
实施例11C~实施例15C、比较例9C~比较例12C
除了使用所述实施例或比较例中所合成的共轭二烯系共聚物5C~共轭二烯系共聚物9C、共轭二烯系共聚物C5C~共轭二烯系共聚物C8C来代替共轭二烯系共聚物4C以外,通过与实施例10C同样的方法获得交联橡胶11C~交联橡胶15C、交联橡胶C9C~交联橡胶C12C。
将所使用的共轭二烯系共聚物的种类与所获得的交联橡胶11C~交联橡胶15C、交联橡胶C9C~交联橡胶C12C的物性示于表3C。
[表3C]
根据表3C可知,使用本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的本发明的橡胶交联物与使用作为现有的支化剂的二乙烯基苯的情况相比赋予同等以上的二氧化硅的分散性与界面处的密接性,因此在硫化橡胶中,拉伸强度、耐磨耗性优异。
实施例16C
将46.49g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.225摩尔、乙基乙烯基苯成分0.132摩尔)、53.33g(0.512摩尔)的苯乙烯、61.95g(0.631摩尔)的2-甲基-1-己烯、60毫摩尔(6.90mL)的乙酸正丙酯、48.55g(0.527摩尔)的甲苯投入至500mL的反应器内,在70℃下添加10.0毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(1.26mL),并进行2.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得64.8g的多官能乙烯基芳香族共聚物16C。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物16C的Mn为1310,Mw为5070,Mw/Mn为3.87。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物16C中,含有28.0摩尔%(32.2wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、12.2摩尔%(14.2wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、32.5摩尔%(35.3wt%)的源自苯乙烯的结构单元、及24.5摩尔%(21.2wt%)的源自2-甲基-1-己烯的结构单元。
由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为8.1摩尔%(9.3wt%),因此交联度为0.29。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物16C中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为19.9摩尔%(22.8wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.199。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:168℃,软化温度为280℃以上。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.41wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物16C溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.04。
实施例17C
将46.49g的DVB-630(二乙烯基苯成分0.225摩尔、乙基乙烯基苯成分0.132摩尔)、53.33g(0.512摩尔)的苯乙烯、53.10g(0.631摩尔)的2-甲基-1-戊烯、60毫摩尔(6.90mL)的乙酸正丙酯、48.55g(0.527摩尔)的甲苯投入至500mL的反应器内,在70℃下添加10.0毫摩尔的三氟化硼二乙基醚络合物(1.26mL),并进行2.0小时反应。利用碳酸氢钠水溶液使聚合停止后,利用纯水将油层清洗3次,在60℃下减压脱挥,并回收共聚物,获得61.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物17C。
所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物17C的Mn为1280,Mw为5260,Mw/Mn为4.11。通过进行13C-NMR及1H-NMR分析,在多官能乙烯基芳香族共聚物17C中,含有26.5摩尔%(31.7wt%)的源自二乙烯基苯的结构单元、11.3摩尔%(13.8wt%)的源自乙基乙烯基苯的结构单元、35.3摩尔%(33.8wt%)的源自苯乙烯的结构单元、及26.8摩尔%(20.8wt%)的源自2-甲基-1-戊烯的结构单元。
由所述式(2)所表示的源自二乙烯基芳香族化合物的交联结构单元(a2)为7.2摩尔%(8.6wt%),因此交联度为0.27。另外,多官能乙烯基芳香族共聚物17C中所包含的具有残留乙烯基的源自二乙烯基苯的结构单元(a1)为19.3摩尔%(23.1wt%),因此,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)、结构单元(b)及结构单元(c)的总和的摩尔分率为0.193。
另外,硬化物的TMA测定的结果为Tg:171℃,软化温度为280℃以上。
TGA测定的结果为350℃下的重量减少为1.38wt%。在石英槽中放入使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物17C溶解于100g的甲苯中而成的样本,以甲苯为基准样本,使用积分球式光线透射率测定装置测定其雾度(混浊度)时的雾度值为0.03。
实施例18C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.085g的实施例16C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物16C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到82℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物18C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物18C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物18C的物性示于表4C。
实施例19C
在经氮气置换的高压釜反应器中,装入200g的环己烷、0.5g的THF,在50℃下添加包含以纯度计为10mg(0.16mmol)的正丁基锂的环己烷溶液5g后,历时30分钟添加包含0.085g的实施例17C中所获得的多官能乙烯基芳香族共聚物17C的环己烷溶液45g,制备多官能阴离子聚合引发剂。所制备的多官能阴离子聚合引发剂能够溶解于环己烷中,且未观察到凝胶。添加预先去除了杂质的苯乙烯10g、1,3-丁二烯40g,开始进行聚合。反应溶液的温度因聚合热而上升,最高温度达到82℃。聚合反应结束后,在反应器中添加21mmol的BTESPA作为改性剂来实施改性反应,且是在80℃的温度条件下实施了5分钟的改性反应而获得聚合物溶液。
确认聚合转化率达到99%后,添加50mg(0.83mmol)的异丙醇来停止聚合,在反应溶液中添加BHT。继而,通过蒸汽汽提进行脱溶媒,获得共轭二烯系共聚物19C。使0.5g的所获得的共轭二烯系共聚物19C溶解于100mL的甲苯中,通过添加0.2wt%的苏丹(Sudan)III甲苯溶液1.0g来进行着色,并利用0.2μm的PTFE制薄膜过滤器进行过滤,在过滤后的薄膜过滤器上利用即时动态显微镜进行观察,结果确认到未生成微凝胶。将共轭二烯系共聚物19C的物性示于表4C。
[表4C]
[产业上的可利用性]
本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物可用作共轭二烯系共聚物的原料。进而,在所述共轭二烯系共聚物中含有填料并进行交联而成的交联橡胶组合物由于填料的分散性优异,机械强度、耐磨耗性优异,因此可有效用作轮胎(特别是轮胎胎面)、减震用橡胶、橡胶软管、橡胶辊、鞋类材料等弹性体材料。
另外,可适用于成型材料、树脂的改良剂等。在电气电子产业、航天航空器产业等领域,可作为介电材料、绝缘材料、耐热材料、结构材料等来提供。另外,涂敷含有本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的硬化性树脂组合物而成的膜及片材可适宜地用于塑料光学零件、触摸屏、平板显示器、膜液晶元件等。本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物也可用作对作为膜、片材及预浸材的主要材料而使用的热塑性树脂或硬化性树脂组合物的耐热性、介电特性及光学特性等特性进行改良的改良剂。另外,也可将含有本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物作为主要材料的硬化性树脂组合物加工成膜、片材及预浸材来使用。进而,含有本发明的多官能乙烯基芳香族共聚物的硬化性树脂组合物也可用作以光波导或光学透镜为首的各种光学元件。
Claims (11)
1.一种多官能乙烯基芳香族共聚物,含有:0.5摩尔%以上且40摩尔%以下的源自二乙烯基芳香族化合物的结构单元(a);以及60摩尔%以上且99.5摩尔%以下的源自单乙烯基芳香族化合物的结构单元(b),其特征在于,结构单元(a)的至少一部分为由下述式(2)所表示的交联结构单元(a2)、以及由下述式(1)所表示的含乙烯基的结构单元(a1),
式中,R1独立地表示碳数6~30的芳香族烃基,
交联结构单元(a2)相对于结构单元(a)的摩尔分率为0.05~0.50的范围,含乙烯基的结构单元(a1)相对于结构单元(a)及结构单元(b)的总和的摩尔分率为0.001~0.35的范围,多官能乙烯基芳香族共聚物的数量平均分子量Mn为1,000~50,000,由重量平均分子量Mw与数量平均分子量Mn之比所表示的分子量分布(Mw/Mn)为8.0以下。
2.根据权利要求1所述的多官能乙烯基芳香族共聚物,其中使0.5g的多官能乙烯基芳香族共聚物溶解于100g的甲苯中而成的溶液的雾度值为0.1以下。
3.根据权利要求1所述的多官能乙烯基芳香族共聚物,其中单乙烯基芳香族化合物为选自由苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基联苯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻,对-二甲基苯乙烯、间乙基乙烯基苯、及对乙基乙烯基苯所组成的群组中的一种以上的单体。
4.一种多官能乙烯基芳香族共聚物的制造方法,其特征在于:所述多官能乙烯基芳香族共聚物为如权利要求1所述的多官能乙烯基芳香族共聚物,且所述制造方法为在使包含二乙烯基芳香族化合物及单乙烯基芳香族化合物的聚合原料溶解于介电常数2.0~15.0的溶媒中而成的均匀溶媒中,在路易斯酸催化剂的存在下,以20℃~60℃的温度进行聚合。
5.一种共轭二烯系共聚物,其特征在于:使如权利要求1所述的多官能乙烯基芳香族共聚物(A)与共轭二烯化合物(B)、或与共轭二烯化合物(B)及芳香族乙烯基化合物(C)共聚而获得。
6.根据权利要求5所述的共轭二烯系共聚物,其特征在于,含有0.001重量%~6重量%的源自多官能乙烯基芳香族共聚物的结构单元(A1)、29重量%~99.999重量%的源自共轭二烯化合物的结构单元(B1)及0重量%~70重量%的源自芳香族乙烯基化合物的结构单元(C1)。
7.根据权利要求5所述的共轭二烯系共聚物,其为使所述共轭二烯系共聚物的聚合活性末端进一步与改性剂反应以进行改性而成。
8.一种共轭二烯系共聚物组合物,其特征在于:相对于如权利要求5所述的共轭二烯系共聚物100重量份,含有0.5重量份~200重量份的选自由二氧化硅系无机填充剂、金属氧化物、金属氢氧化物及碳黑所组成的群组中的至少一种增强性填充剂。
9.根据权利要求8所述的共轭二烯系共聚物组合物,还含有交联剂。
10.一种橡胶交联物,其特征在于:将如权利要求9所述的共轭二烯系共聚物组合物交联而成。
11.一种轮胎构件,包含如权利要求10所述的橡胶交联物。
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