JP2001089540A - 芳香族ビニル化合物と共役ジエンとの共重合体の製造方法 - Google Patents

芳香族ビニル化合物と共役ジエンとの共重合体の製造方法

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JP2001089540A
JP2001089540A JP2000257449A JP2000257449A JP2001089540A JP 2001089540 A JP2001089540 A JP 2001089540A JP 2000257449 A JP2000257449 A JP 2000257449A JP 2000257449 A JP2000257449 A JP 2000257449A JP 2001089540 A JP2001089540 A JP 2001089540A
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conjugated diene
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Ellen Giebeler
エレン・ギーベラー
Claus Wrana
クラウス・ヴラナ
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02Copolymers 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
    • C08F236/04Copolymers 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
    • C08F236/10Copolymers 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用されるモノマー、温度および変性剤の量
の非常に面倒なモニタリングを必要としない、芳香族ビ
ニル化合物および共役ジエンを含む共重合体の簡素化さ
れた製造方法を提供する。 【解決手段】 数平均分子量Mnが50,000〜60
0,000であり、芳香族ビニル化合物の含量が5〜5
0重量%であり、共役ジエンの含量が50〜95重量%
である芳香族ビニル化合物および共役ジエンを含む共重
合体を、リチウム金属含有重合開始剤の存在下に芳香族
ビニル化合物および共役ジエンを反応させ、重合を、ガ
ラス化過程における減衰が、損失正接tanδの最大値の
半値幅が3振動数ディケードより大きい振動数範囲を含
むように制御して製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、芳香族ビニル化合
物および共役ジエンを含む共重合体の製造方法に関す
る。さらに、本発明は、極めて優れた湿潤スキッド挙動
を伴う顕著な減衰挙動を有する架橋物の製造における共
重合体の使用に関する。この共重合体は、架橋物の製造
時における加工性がよい。
【0002】
【従来の技術】ビニル含量またはスチレン含量の分布の
幅を大きくすることによりスチレン−ブタジエン共重合
体の湿潤スキッド挙動(湿潤スキッド安全性)を改良で
きることはよく知られている。これに関しては、とりわ
けDE3115878およびEP553689を参照す
ることができる。これら特許公報に記載されているスチ
レン−ブタジエン共重合体の欠点は、とりわけその製造
方法が複雑なことである。すなわち、開示された方法で
は、1)反応中、特定の温度勾配を維持すること、また
は2)反応中に変性剤またはモノマーの量を常に増加す
る必要があり、その為に、重合中、特別にモニターしな
がら操作することを確実にすることが重要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
されるモノマー、温度および変性剤の量の非常に面倒な
モニタリングを必要としない、芳香族ビニル化合物およ
び共役ジエンを含む共重合体の簡素化された製造方法を
提供することである。更に、この共重合体およびその加
硫物は、改良された湿潤スキッド挙動(wet skid behav
ior)、並びに優れた減衰挙動(damping behavior)お
よび共重合体からの加硫物の製造における優れた加工性
を有していなければならない。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、数平
均分子量Mnが50,000〜600,000であり、芳
香族ビニル化合物の含量が5〜50重量%であり、共役
ジエンの含量が50〜95重量%である芳香族ビニル化
合物および共役ジエンを含む共重合体の製造方法であっ
て、リチウム金属含有重合開始剤の存在下に芳香族ビニ
ル化合物および共役ジエンを反応させることからなり、
重合は、ガラス化過程における減衰が、損失正接tanδ
の最大値の半値幅が3振動数ディケードより大きい、好
ましくは3.5〜6振動数ディケード、より好ましくは
4〜6振動数ディケードの振動数範囲を含むように制御
される製造方法を提供する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法ではポリマー鎖
中の芳香族ビニル化合物含量が連続的に変化するので、
共重合体のガラス転移領域における減衰挙動も変化す
る。ガラス転移領域での減衰挙動は、損失正接tanδの
半値幅を測定することにより、特徴付けらることができ
る。
【0006】複素剪断弾性率の振動数スペクトルを、損
失正接tanδの半値幅を決定するために作成する(C. Wr
ana, University of Ulm, 1996, 2−23頁参照)。振動
数/温度重ね合わせ原理(frequency/temperature supe
rposition principle)を適用することにより、使用す
る測定装置の剪断弾性率スペクトルの装置関連振動数範
囲は、適切な振動数範囲に広げられ得る。エラストマー
の場合にはガラス緩和プロセスにより生じ、参照温度2
0℃における1Hzから1GHzの振動数範囲において見出
される損失正接tanδの最大値に基づき、最大値より大
きいおよび小さい振動数に位置し、最大値の丁度半分に
達するする2つの損失正接の差を求めることにより、半
値幅は決定される。
【0007】本発明の方法によれば、好ましくは共重合
体は、芳香族ビニル化合物と共役ジエンとに基づいて調
製され、100,000〜500,000g/モルの平均
分子量(Mn)(ポリスチレンを標準として用いるゲル
透過クロマトグラフィ(GPC)により決定)を有し、
芳香族ビニル化合物含量は10〜45重量%であり、共
役ジエン含量は55〜90重量%である
【0008】本発明の方法において使用され得る共役ジ
エンは、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペン
タジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1−
フェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ヘキサジエン、
1,3−ヘプタジエンなどであり、1,3−ブタジエンお
よびイソプレンが好ましく使用される。
【0009】本発明の方法において使用される芳香族ビ
ニル化合物は、スチレンの他、p−メチルスチレン、α
−メチルスチレン、3,5−ジメチルスチレン、ビニル
ナフタレン、p−tert.−ブチルスチレン、ジビニルベ
ンゼン、ジフェニルエチレンなどであり、スチレンが好
ましい。芳香族ビニル化合物および共役ジエンは、共重
合体の調製のために、それぞれ独立に、またはモノマー
混合物として使用することができる。
【0010】本発明の方法に適したリチウム金属含有重
合開始剤は、アニオン重合の為には周知のリチウム金属
含有重合開始剤であり、例えばn−ブチルリチウム、se
c.−ブチルリチウム、tert.−ブチルリチウム、n−プ
ロピルリチウム、イソプロピルリチウム、エチルリチウ
ム、シクロへキシルリチウム、フェニルリチウム、2−
ナフチルリチウムなどが挙げられ、n−ブチルリチウム
が好ましい。リチウム金属含有重合開始剤は、本発明の
方法においては、通常、ポリマー100g当たり、0.
1〜15mmol、好ましくは0.2〜10mmolの量で使用
される。
【0011】リチウム金属含有重合開始剤に加えてアル
カリ金属化合物を用いることも、本発明の方法にとって
有利であろう。アルカリ金属化合物は、下記一般式:
【化1】 R1M、R2OM、R3COOM または R45NM (式中、R1、R2、R3、R4およびR5は、それぞれ、
アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリー
ル基またはそれらの部分置換基であり、MはNa、K、
RbまたはCsである。)で示されるアルカリ金属化合
物から選択され得る。
【0012】式R1Mで示されるアルカリ金属化合物に
は、メチルナトリウム、エチルカリウム、n−プロピル
ルビジウム、エチルセシウム、t−ブチルナトリウム、
t−アミルカリウム、n−ヘキシルルビジウム、4−メ
チルシクロヘキシルナトリウム、3−ヘキセニルカリウ
ム、2,5−デカジエニルルビジウム、4,6−ジ−n−
ブチルデシルナトリウム、フェニルナトリウム、ベンジ
ルナトリウム、4−トリルカリウムが包含される。
【0013】使用することができる式R2OMで示され
るアルカリ金属化合物には、1価または多価アルコール
およびフェノールのアルカリ金属塩、例えば、メチルア
ルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、
t−アミルアルコール、n−ヘキシルアルコール、シク
ロヘキシルアルコール、2−ブテニルアルコール、4−
メチルシクロヘキセニルアルコール、3−シクロペンテ
ニルアルコール、3−ヘキシルアルコール、2,5−デ
カジエニルアルコール、アリルアルコール、1,3−ジ
ヒドロキシヘキサン、1,5,9−トリヒドロキシトリデ
カン、ベンジルアルコール、フェノール、カテコール、
レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、1−ナ
フトール、2−ナフトール、2,6−ジ−t−ブチル−
4−メチルフェノール、2,4,5,6−トリ−t−ブチ
ルフェノール、n−ノニルフェノールおよび1,12−
デカンジオールのナトリウム、カリウム、ルビジウムま
たはセシウム塩が包含される。
【0014】使用することができる式R3COOMで示
されるアルカリ金属化合物には、1価または多価カルボ
ン酸のアルカリ金属塩、例えば、ラウリン酸、ミリスチ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、リ
ノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸、安息香酸、セバ
シン酸、フタル酸および1,8,16−ヘキサデカントロ
イルカルボン酸のナトリウム、カリウム、ルビジウムま
たはセシウム塩が包含される。
【0015】使用することができるR45NMで示され
るアルカリ金属化合物には、2級アミンのアルカリ金属
塩、例えば、ジメチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、
メチル−n−ヘキシルアミン、ジ−(3−ヘキセニル)ア
ミン、ジフェニルアミンおよびジベンジルアミンのナト
リウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウム塩が包含
される。
【0016】本発明の方法においては、アルカリ金属含
有アルコラート、例えばメチルアルコール、エチルアル
コール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、tert.−ブチルアルコール、tert.−アミルアルコ
ール、n−ヘキシルアルコール、シクロへキシルアルコ
ール、ブチルアルコール、フェノールおよび1−ナフト
ールのナトリウム、カリウム、ルビジウムまたはセシウ
ム塩が、好ましく使用される。より好ましくは、tert.
−アミルアルコールのカリウム塩が使用される。
【0017】本発明の方法において、アルカリ金属化合
物は、リチウム金属含有重合開始剤対アルカリ金属化合
物のモル比が1:0.005〜1:0.25となるよう
な量で通常使用される。
【0018】もちろん、本発明の方法を、いわゆる変性
剤、例えばポリマー鎖中のビニル含量を制御することが
できるエーテルおよび/またはアミン化合物、例えば3
級アミンの存在下に行なうことも可能である。とりわ
け、言及できるエーテル化合物およびアミン化合物に
は、トリエチルアミン、ピリジン、テトラメチルエチレ
ンジアミン(TMEDA)、テトラヒドロフラン(TH
F)、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソ
ール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレン
グリコールジエチルエーテル、エチレングリコールエチ
ル−tert.−ブチルエーテル、2,2−ビス−(2−オキ
ソラニル)プロパン、およびオリゴマーオキソラニルア
ルカン類が包含される。これら変性剤は、単独で、また
は混合物として使用できる。
【0019】使用される変性剤の最適量は、適切な予備
試験により容易に決定することができ、ポリマー鎖中の
所望のビニル基含量に依存する。使用されるモノマー1
00g当たり約0.005〜400mmolの量が通例であ
る。
【0020】本発明の方法は、約40℃〜160℃の温
度、好ましくは50℃〜130℃の温度で実施すること
ができる。本発明の方法は、大気圧より低い圧力、常圧
および加圧下、例えば1〜10barの圧力下で実施する
ことができる。本発明の方法は、連続式またはバッチ式
のいずれでも実施することができる。
【0021】本発明の方法は、アニオン重合にとって周
知の常套の不活性溶媒の存在下に実施することができ
る。溶媒は、特に、2〜12個の炭素原子を有する芳香
族および/または脂肪族炭化水素であり、エタン、プロ
パン、イソ−およびn−ブタン、イソ−およびn−ペン
タン、イソ−およびn−ヘキサン、イソ−およびn−ヘ
プタン、イソ−およびn−オクタン、シクロブタン、シ
クロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シク
ロオクタンなどが例示できる。中でも、n−ヘキサンお
よびシクロヘキサンが好ましい。溶媒は、単独で、また
は混合物として使用でき、もちろん、異性体混合物も使
用できる。個々の場合に最も有利な溶媒量は、やはり、
適切な予備実験により容易に決定することができる。
【0022】本発明に従って調製された、芳香族ビニル
化合物および共役ジエンに基づく共重合体は、優れた湿
潤スキッド挙動を伴った卓越した減衰挙動を有する加硫
物を製造するのに適している。それ故に、本発明に従っ
て調製された共重合体は、タイヤ、好ましくはタイヤト
レッドの製造に特に適している。もちろん、上記の物理
的性質が重要である他の加硫成形品も、本発明の共重合
体から製造することができる。
【0023】
【実施例】空気および湿気を排除した窒素雰囲気下で、
重合反応を行なった。重合体中のスチレン含量およびポ
リブタジエンの選択率(1,4−シス、1,4−トランス
および1,2−含量)の決定は、IR分光分析により行
ない、減衰挙動および損失正接の半値幅の測定は、複素
物質量(komplexen Materialgroessen)の振動数依存測
定により行なった。
【0024】実施例1〜4重合 重合は、攪拌機および加熱用ジャケットを備えた2リッ
トルビュッチ(Buechi)ガラスオートクレーブ中で行な
った。表1に示された量のスチレン、1,3−ブタジエ
ン、ヘキサン(異性体混合物)、開始剤溶液(n−ヘキ
サン中のn−ブチルリチウム)、アリカリ金属アルコラ
ート:カルシウムtert.−アミラート(KTA)および
変性剤ジエトキシエタン(DEE)を、窒素雰囲気下
に、加えた。温度は60℃に設定した。完全な転化が達
成された後(約2時間)、重合体溶液をエタノール/B
HT(2,6−ジ−tert.−ブチル−4−メチルフェノー
ル)中に沈殿させることにより重合体を単離し、恒量に
なるまで、真空乾燥オーブン中、60℃で乾燥した。バ
ッチサイズ、反応条件および得られた重合体の性質は表
1に示す。
【0025】
【表1】実施例1〜4
【0026】実施例5〜8 エーテルを用いない以外は実施例1〜4と同様にして重
合を行なった。使用量、反応条件および得られた重合体
の性質を表2に示す。
【0027】
【表2】実施例5〜8

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 数平均分子量Mnが50,000〜60
    0,000であり、芳香族ビニル化合物の含量が5〜5
    0重量%であり、共役ジエンの含量が50〜95重量%
    である芳香族ビニル化合物および共役ジエンを含む共重
    合体の製造方法であって、リチウム金属含有重合開始剤
    の存在下に芳香族ビニル化合物および共役ジエンを反応
    させることからなり、重合は、ガラス化過程における減
    衰が、損失正接tanδの最大値の半値幅が3振動数ディ
    ケードより大きい振動数範囲を含むように制御される製
    造方法。
  2. 【請求項2】 該リチウム金属含有重合開始剤を、重合
    体100g当たり0.1〜15mmolの量で用いる請求項
    1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 ガラス化過程における減衰は、損失正接
    tanδの最大値の半値幅が3.5〜6振動数ディケード
    より大きい振動数範囲を含む請求項1に記載の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 重合を、アルカリ金属化合物の存在下に
    行なう請求項1に記載の製造方法。
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