JP2009007507A - Reinforced polybutadiene and method for producing the same - Google Patents

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和田  隆
Yasuyoshi Okabe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reinforced polybutadiene rubber with improved reinforcing effect by a syndiotactic 1,2-polybutadiene and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The invention relates to a reinforced polybutadiene rubber and a method for producing the same which comprises conducting cis-1,4 polymerization of 1,3-butadiene and then conducting syndiotactic-1,2 polymerization under conditions wherein the agitation parameter nd<SP>(2/3)</SP>>35 (n; agitation speed (rpm), d: effective radius of the agitation (m)), and d/D≥0.5, where D (m) is a radius of the reaction chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シス−1,4−ポリブタジエンとシンジオタクチック1,2−ポリブタジエンからなる補強ポリブタジエン及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a reinforced polybutadiene comprising cis-1,4-polybutadiene and syndiotactic 1,2-polybutadiene and a method for producing the same.

1,4−シス−ブタジエンゴム中にシンジオタクチック1,2−ポリブタジエン結晶を分散させたビニル・シスポリブタジエンゴム(以下補強ポリブタジエンゴム)は、従来の1,4−シス−ブタジエンゴムに比べて製品の高硬度化、高弾性率化や加工性の改良を容易にする材料として知られている。   Vinyl cis polybutadiene rubber (hereinafter referred to as reinforced polybutadiene rubber) in which syndiotactic 1,2-polybutadiene crystals are dispersed in 1,4-cis-butadiene rubber is a product compared to conventional 1,4-cis-butadiene rubber. It is known as a material that makes it easy to increase the hardness, increase the elastic modulus, and improve the workability.

特公昭49−17666号公報(特許文献1)、及び特公昭49−17667号公報(特許文献2)には、補強ポリブタジエンゴムの製造方法として、不活性有機溶媒中で1,3−ブタジエンを、水、可溶性コバルト化合物及び一般式AlRn3-nで表せる有機アルミニウムハライドから得られた触媒を用いてシス−1,4重合し、続いてこの重合系で可溶性コバルト化合物と一般式AlR3で表せる有機アルミニウム化合物と二硫化炭素とから得られるシンジオタクチック1,2重合触媒により1,3−ブタジエンをシンジオタクチック1,2重合する方法が開示されている。また、得られた補強ポリブタジエンゴムは1,4−シス−ブタジエンゴムの特性を損なわずに引裂強度や耐屈曲亀裂特性などに優れることが記載されている。 In Japanese Patent Publication No. 49-17666 (Patent Document 1) and Japanese Patent Publication No. 49-17667 (Patent Document 2), as a method for producing a reinforced polybutadiene rubber, 1,3-butadiene is used in an inert organic solvent. water, using a soluble cobalt compound and the general formula AlR n X 3-n catalyst obtained from organic halides representable by cis-1,4 polymerization, followed by soluble cobalt compounds of the general formula AlR 3 in this polymerization system A method of syndiotactic 1,2 polymerization of 1,3-butadiene using a syndiotactic 1,2 polymerization catalyst obtained from an organoaluminum compound and carbon disulfide that can be expressed is disclosed. Further, it is described that the obtained reinforced polybutadiene rubber is excellent in tear strength and bending crack resistance without impairing the properties of 1,4-cis-butadiene rubber.

さらに、特開2000−44633号公報(特許文献3)には、C4留分を主成分とする不活性有機溶媒中で1,3−ブタジエンを、ハロゲン含有有機アルミニウム化合物、可溶性コバルト化合物及び水からなる触媒系を用いてシス−1,4重合し、得られた重合反応混合物中で、さらに可溶性コバルト化合物、トリアルキルアルミニウム化合物及び二硫化炭素とから得られるシンジオタクチック1,2重合触媒により、シンジオタクチック1,2重合して新規な補強ポリブタジエンゴムを製造する方法が提供されている。そして、得られた補強ポリブタジエンゴムは、沸騰n−ヘキサン不溶分が3〜30重量%と沸騰n−ヘキサン可溶分97〜70重量%とからなり、該沸騰n−ヘキサン不溶分が短繊維結晶の分散形態を有するシンジオタクチック1,2−ポリブタジエンであり、該沸騰n−ヘキサン可溶分のシス構造が90%以上のシス−1,4−ポリブタジエンからなることが開示されており、シス−1,4−ポリブタジエンゴムの成形性や引張応力、引張強さ、耐屈曲亀裂成長性などを改良することが記載されている。   Further, JP 2000-44633 A (Patent Document 3) discloses that 1,3-butadiene is converted from a halogen-containing organoaluminum compound, a soluble cobalt compound, and water in an inert organic solvent mainly composed of a C4 fraction. In the polymerization reaction mixture obtained by cis-1,4 polymerization using the following catalyst system, and further by a syndiotactic 1,2 polymerization catalyst obtained from a soluble cobalt compound, a trialkylaluminum compound and carbon disulfide, A method for producing a new reinforced polybutadiene rubber by syndiotactic 1,2 polymerization is provided. The obtained reinforced polybutadiene rubber has a boiling n-hexane insoluble content of 3 to 30% by weight and a boiling n-hexane soluble content of 97 to 70% by weight, and the boiling n-hexane insoluble content is a short fiber crystal. It is disclosed that it is syndiotactic 1,2-polybutadiene having a dispersion form of cis-1,4-polybutadiene having a cis structure soluble in boiling n-hexane of 90% or more. It describes that the moldability, tensile stress, tensile strength, bending crack growth resistance, etc. of 1,4-polybutadiene rubber are improved.

しかしながら、これらの補強ポリブタジエンゴムは耐摩耗性や発熱性がシス−1,4−ポリブタジエンゴムに比べて劣る場合もあり、また近年の地球環境温暖化等の環境問題より、省資源・省エネルギーに貢献する材料、例えば軽量化・薄肉化等の為の高硬度化・高剛性化を容易にする材料なども強く求められてきており、更なる特性を改良することが望まれている。   However, these reinforced polybutadiene rubbers may be inferior to cis-1,4-polybutadiene rubber in wear resistance and heat generation, and contribute to resource and energy savings due to environmental problems such as global warming in recent years. There has been a strong demand for materials to be made, for example, materials that facilitate high hardness and high rigidity for weight reduction and thinning, and further improvements in characteristics are desired.

特公昭49−17666号公報Japanese Patent Publication No.49-17666 特公昭49−17667号公報Japanese Patent Publication No.49-17667 特開平2000−44633号公報JP 2000-44633 A

本発明はシンジオタクチック1,2−ポリブタジエンによる補強効果をより高めた補強ポリブタジエンゴム及びその製造方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a reinforced polybutadiene rubber having a higher reinforcing effect by syndiotactic 1,2-polybutadiene and a method for producing the same.

本発明は1,3−ブタジエンをシス−1,4重合し、続いて攪拌パラメーターnd(2/3)(n:攪拌速度(rpm)、d:攪拌有効径(m))を35以上、攪拌有効径d(m)と反応槽径D(m)の関係をd/D≧0.5としてシンジオタクチック1,2重合する工程で得られる補強ポリブタジエンゴム及びその製造方法に関する。 In the present invention, 1,3-butadiene is cis-1,4 polymerized, and subsequently stirring parameters nd (2/3) (n: stirring speed (rpm), d: effective stirring diameter (m)) of 35 or more are stirred. The present invention relates to a reinforced polybutadiene rubber obtained in a syndiotactic 1,2 polymerization step in which the relationship between an effective diameter d (m) and a reaction vessel diameter D (m) is d / D ≧ 0.5, and a method for producing the same.

また、補強ポリブタジエンゴムのムーニー粘度とその沸騰n−ヘキサン可溶分のムーニー粘度の差(ΔML)を、沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)の量で割った値(ΔML/HI)が2.7以上であるポリブタジエンゴムに関する。   Further, a value (ΔML / HI) obtained by dividing the difference (ΔML) between the Mooney viscosity of the reinforced polybutadiene rubber and the Mooney viscosity of the boiling n-hexane soluble component (ΔML) by the amount of boiling n-hexane insoluble matter (HI) is 2. The present invention relates to a polybutadiene rubber that is 7 or more.

また、沸騰n−ヘキサン不溶分の含有率が1〜25重量%である上記のポリブタジエンゴムに関する。   Moreover, it is related with said polybutadiene rubber whose content rate of a boiling n-hexane insoluble content is 1 to 25 weight%.

本発明により、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエンによる補強効果が非常に高い補強ポリブタジエンゴムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a reinforced polybutadiene rubber having a very high reinforcing effect by syndiotactic 1,2-polybutadiene.

本発明の補強ポリブタジエンゴムは二段重合法によって製造できる。すなわち、第一段階でシス−1,4重合を行い、そのまま重合を停止することなく引き続きシンジオタクチック1,2−重合を行うことによって、シス−1,4−ポリブタジエン中にシンジオタクチック1,2−ポリブタジエン結晶を分散させた補強ポリブタジエンゴムが得られる。   The reinforced polybutadiene rubber of the present invention can be produced by a two-stage polymerization method. That is, by performing cis-1,4 polymerization in the first stage and continuing syndiotactic 1,2-polymerization without stopping the polymerization as it is, syndiotactic 1,2 in cis-1,4-polybutadiene is performed. A reinforced polybutadiene rubber in which 2-polybutadiene crystals are dispersed is obtained.

製造に用いる溶媒としては、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン、ペンタン等の直鎖状脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状脂肪族炭化水素、1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン等のC4留分のオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、ケロシン等の炭化水素系溶媒や、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、混合して用いることもできる。中でも、シクロヘキサンを含有する溶媒が好ましく用いられ、特に、シクロヘキサンと、シス−2−ブテン及びトランス−2−ブテンなどのC4留分との混合物が好適に用いられる。   Solvents used for the production include linear aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane, 1-butene, cis-2-butene, trans- Examples thereof include olefinic hydrocarbons of C4 fraction such as 2-butene, hydrocarbon solvents such as mineral spirit, solvent naphtha and kerosene, and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride. These may be used alone or in combination. Among them, a solvent containing cyclohexane is preferably used, and in particular, a mixture of cyclohexane and a C4 fraction such as cis-2-butene and trans-2-butene is preferably used.

シス−1,4重合の触媒としては、コバルト化合物、有機アルミニウム化合物、及び水からなる触媒を用いることができる。   As a catalyst for cis-1,4 polymerization, a catalyst comprising a cobalt compound, an organoaluminum compound, and water can be used.

コバルト化合物としては、コバルトの塩や錯体が好ましく用いられる。特に好ましいものは、塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルト、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、酢酸コバルト、マロン酸コバルト等のコバルト塩や、コバルトのビスアセチルアセトネートやトリスアセチルアセトネート、アセト酢酸エチルエステルコバルト、ハロゲン化コバルトのトリアリールフォスフィン錯体、トリアルキルフォスフィン錯体、ピリジン錯体やピコリン錯体等の有機塩基錯体、もしくはエチルアルコール錯体等が挙げられる。   As the cobalt compound, a cobalt salt or complex is preferably used. Particularly preferred are cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt nitrate, cobalt octylate, cobalt naphthenate, cobalt acetate, cobalt malonate, cobalt bisacetylacetonate, trisacetylacetonate, ethyl acetoacetate. Examples thereof include ester cobalt, cobalt halide triarylphosphine complex, trialkylphosphine complex, organic base complexes such as pyridine complex and picoline complex, and ethyl alcohol complex.

これらのコバルト化合物の使用量は、通常、ブタジエン1モルに対し1×10-7〜1×10-4モル、好ましくは1×10-6〜1×10-5モルの範囲である。 The amount of these cobalt compounds used is usually in the range of 1 × 10 −7 to 1 × 10 −4 mol, preferably 1 × 10 −6 to 1 × 10 −5 mol, relative to 1 mol of butadiene.

有機アルミニウム化合物としては、R1 3Al(式中、R1 は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)で表されるトリアルキルアルミニウム化合物や、R2 3-nAlXn (式中、R2 は炭素数1〜10の炭化水素基、Xはハロゲンを示し、nは1〜2の数である。)で表されるハロゲン含有アルミニウム化合物が挙げられる。これらは単独あるいは混合物として用いることができる。 Examples of the organoaluminum compound include trialkylaluminum compounds represented by R 1 3 Al (wherein R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), R 2 3-n AlX n (wherein , R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X represents a halogen, and n is a number of 1 to 2). These can be used alone or as a mixture.

有機アルミニウム化合物のうち、R1 3Al(式中、R1 は炭素数1〜10、好ましくは炭素数2〜8の炭化水素基を示す。)で表されるトリアルキルアルミニウム化合物としては、トリエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムなどが挙げられる。中でも、トリエチルアルミニウムが好ましい。 Among the organoaluminum compounds, triethylaluminum compounds represented by R 1 3 Al (wherein R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms) include triethyl. Aluminum, trimethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexylaluminum, trioctylaluminum and the like can be mentioned. Of these, triethylaluminum is preferable.

これらのトリアルキルアルミニウムの使用量は、コバルト化合物1モルに対し、通常、10〜5000モル、好ましくは50〜1000モルの範囲である。   The amount of these trialkylaluminums used is usually in the range of 10 to 5000 mol, preferably 50 to 1000 mol, per 1 mol of the cobalt compound.

また、有機アルミニウム化合物のうち、R2 3-nAlXn (式中、R2 は炭素数1〜10、好ましくは炭素数2〜8の炭化水素基、Xはハロゲンを示し、nは1〜2の数である。)で表されるハロゲン含有アルミニウム化合物としては、ジアルキルアルミニウムクロライド、ジアルキルアルミニウムブロマイドなどのジアルキルアルミニウムハライド、アルキルアルミニウムセスキクロライド、アルキルアルミニウムセスキブロマイドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド、アルキルアルミニウムジクロライド、アルキルアルミニウムジブロマイド等のアルキルアルミニウムジハライド等が挙げられる。具体的化合物としては、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノブロマイド、ジブチルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジシクロヘキシルアルミニウムモノクロライド、ジフェニルアルミニウムモノクロライド等が挙げられる。中でも、ジエチルアルミニウムモノクロライドが好ましい。 Among the organoaluminum compounds, R 2 3-n AlX n (wherein R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, X is halogen, and n is 1 to 1). As the halogen-containing aluminum compound represented by 2), dialkylaluminum halides, dialkylaluminum halides such as dialkylaluminum bromides, alkylaluminum sesquichlorides, alkylaluminum sesquihalides such as alkylaluminum sesquibromides, and alkylaluminum dichlorides. And alkyl aluminum dihalides such as alkyl aluminum dibromide. Specific examples of the compound include diethyl aluminum monochloride, diethyl aluminum monobromide, dibutyl aluminum monochloride, ethyl aluminum sesquichloride, ethyl aluminum dichloride, dicyclohexyl aluminum monochloride, diphenyl aluminum monochloride. Of these, diethylaluminum monochloride is preferable.

これらのハロゲン含有アルミニウム化合物の使用量は、ハロゲン含有アルミニウム化合物中のX原子と、トリアルキルアルミニウム及びハロゲン含有アルミニウム中のAl原子との比(X/Al)が0〜1、好ましくは0.1〜0.9、特に好ましくは0.25〜0.75である。   The amount of these halogen-containing aluminum compounds used is such that the ratio (X / Al) of X atoms in the halogen-containing aluminum compound to Al atoms in the trialkylaluminum and halogen-containing aluminum is 0 to 1, preferably 0.1. It is -0.9, Most preferably, it is 0.25-0.75.

水の使用量は、アルミニウム化合物1モルに対し、通常、0.1〜1.45モル、好ましくは0.2〜1.2モルである。   The usage-amount of water is 0.1-1.45 mol normally with respect to 1 mol of aluminum compounds, Preferably it is 0.2-1.2 mol.

触媒成分の添加順序は特に制限はないが、不活性溶媒中でトリアルキルアルミニウム及びハロゲン含有アルミニウムとを混合熟成して用いることが好ましく、熟成時間は0.1〜24時間、熟成温度は0〜80℃が好ましい。また、この熟成液に水を添加して更に熟成することが好ましく、熟成時間は0.1〜24時間、熟成温度は0〜80℃が好ましい。   The order of addition of the catalyst components is not particularly limited, but it is preferable to mix and ripen trialkylaluminum and halogen-containing aluminum in an inert solvent, the aging time is 0.1 to 24 hours, and the aging temperature is 0 to 0. 80 ° C. is preferred. Moreover, it is preferable to further ripen by adding water to this ripening liquid, the aging time is preferably 0.1 to 24 hours, and the aging temperature is preferably 0 to 80 ° C.

重合時に公知の分子量調節剤、例えば、水素、シクロオクタジエン、アレンなどの非共役ジエン類、またはエチレン、プロピレン、ブテン−1などのα−オレフィン類を使用することができる。また、ゲルの生成を抑制するために公知のゲル化防止剤を使用することができる。   Known molecular weight regulators at the time of polymerization, for example, non-conjugated dienes such as hydrogen, cyclooctadiene, and allene, or α-olefins such as ethylene, propylene, and butene-1 can be used. Moreover, in order to suppress the production | generation of a gel, a well-known antigelling agent can be used.

重合温度は0℃〜100℃の範囲が好ましく、20℃〜80℃の範囲が特に好ましい。重合時間は5分〜5時間の範囲が好ましく、10分〜2時間が特に好ましい。また、重合圧は、常圧又は10気圧(ゲージ圧)程度までの加圧下に行われる。   The polymerization temperature is preferably in the range of 0 ° C to 100 ° C, particularly preferably in the range of 20 ° C to 80 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 5 minutes to 5 hours, particularly preferably 10 minutes to 2 hours. The polymerization pressure is performed under normal pressure or a pressure up to about 10 atmospheres (gauge pressure).

シス−1,4重合後のポリマー濃度は5〜26重量%となるように重合を行うことが好ましい。重合槽は1槽、又は2槽以上の槽を連結して行われる。重合は重合槽(重合器)内にて溶液を攪拌混合して行う。重合に用いる重合槽としては高粘度液攪拌装置付きの重合槽、例えば特公昭40−2645号に記載された装置を用いることができる。   Polymerization is preferably carried out so that the polymer concentration after cis-1,4 polymerization is 5 to 26% by weight. The polymerization tank is performed by connecting one tank or two or more tanks. The polymerization is carried out by stirring and mixing the solution in a polymerization tank (polymerizer). As a polymerization tank used for the polymerization, a polymerization tank equipped with a high-viscosity liquid stirring apparatus, for example, an apparatus described in JP-B-40-2645 can be used.

上記のようにして得られたシス−1,4重合反応混合物に1,3−ブタジエンを添加しても添加しなくてもよいが、引き続きこの重合系でシンジオタクチック1,2重合する。   Although 1,3-butadiene may or may not be added to the cis-1,4 polymerization reaction mixture obtained as described above, syndiotactic 1,2 polymerization is continued in this polymerization system.

シンジオタクチック1,2重合の触媒としては、R1 3Al(式中、R1 は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)で表されるトリアルキルアルミニウム化合物、イオウ化合物、及び、必要ならコバルト化合物からなる触媒系が用いられる。 As a catalyst for syndiotactic 1,2 polymerization, a trialkylaluminum compound represented by R 1 3 Al (wherein R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), a sulfur compound, and If necessary, a catalyst system comprising a cobalt compound is used.

1 3Al(式中、R1 は炭素数1〜10の炭化水素基を示す。)で表されるトリアルキルアルミニウム化合物、及び、コバルト化合物としては、前記シス−1,4重合で用いた化合物が挙げられる。 The trialkylaluminum compound represented by R 1 3 Al (wherein R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms) and the cobalt compound were used in the cis-1,4 polymerization. Compounds.

トリアルキルアルミニウム化合物は1,3−ブタジエン1モル当たり0.1ミリモル以上、特に0.5〜50ミリモル用いるのが好ましい。   The trialkylaluminum compound is preferably used in an amount of 0.1 mmol or more, particularly 0.5 to 50 mmol, per mol of 1,3-butadiene.

イオウ化合物としては、二硫化炭素、イソチオシアン酸フェニル、キサントゲン酸化合物などが挙げられる。中でも、二硫化炭素が好ましい。   Examples of the sulfur compound include carbon disulfide, phenyl isothiocyanate, and xanthate compound. Among these, carbon disulfide is preferable.

イオウ化合物は水分を含まないものであることが好ましく、濃度は20ミリモル/L以下、特に0.01〜10ミリモル/Lが好ましい。   The sulfur compound preferably does not contain moisture, and the concentration is preferably 20 mmol / L or less, particularly preferably 0.01 to 10 mmol / L.

重合温度は0℃〜100℃の範囲が好ましく、20℃〜80℃の範囲が特に好ましい。重合時間は5分〜5時間の範囲が好ましく、10分〜2時間の範囲が特に好ましい。また、重合系に前記のシス重合液100重量部当たり1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部の1,3−ブタジエンを添加することで1,2重合時の1,2−ポリブタジエンの収量を増大させることができる。   The polymerization temperature is preferably in the range of 0 ° C to 100 ° C, particularly preferably in the range of 20 ° C to 80 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 5 minutes to 5 hours, particularly preferably in the range of 10 minutes to 2 hours. Further, 1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight of 1,3-butadiene per 100 parts by weight of the cis polymerization solution is added to the polymerization system, whereby 1,2-polybutadiene at the time of 1,2 polymerization is added. Yield can be increased.

シンジオタクチック1,2重合後のポリマー濃度は6〜30重量%となるように重合を行うことが好ましい。重合槽は1槽,又は2槽以上の槽を連結して行われる。重合は重合槽(重合器)内にて重合溶液を攪拌混合して行う。重合に用いる重合槽としては1,2重合中に更に高粘度となり,ポリマーが付着しやすいので高粘度液攪拌装置付きの重合槽,例えば特公昭40−2645号公報に記載された装置を用いることができる。   Polymerization is preferably performed so that the polymer concentration after syndiotactic 1,2 polymerization is 6 to 30% by weight. The polymerization tank is performed by connecting one tank or two or more tanks. The polymerization is carried out by stirring and mixing the polymerization solution in a polymerization tank (polymerizer). As the polymerization tank used for the polymerization, use of a polymerization tank equipped with a high-viscosity liquid stirrer, for example, the apparatus described in JP-B-40-2645, because the viscosity becomes higher during 1,2 polymerization and the polymer tends to adhere. Can do.

上記のシンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメーターnd(2/3)(n:攪拌速度(rpm)、d:攪拌有効径(m))は35以上が好ましく、より好ましくは40以上、特に好ましくは45以上である。 Stirring parameters nd (2/3) (n: stirring speed (rpm), d: effective stirring diameter (m)) during syndiotactic 1, 2 polymerization are preferably 35 or more, more preferably 40 or more, particularly Preferably it is 45 or more.

また、系内の均一性を得るため攪拌有効径d(m)と反応槽径D(m)の関係はd/D≧0.5が好ましく、より好ましくはd/D≧0.6、特に好ましくはd/D≧0.7である。   Further, in order to obtain uniformity in the system, the relationship between the effective stirring diameter d (m) and the reaction vessel diameter D (m) is preferably d / D ≧ 0.5, more preferably d / D ≧ 0.6, particularly Preferably d / D ≧ 0.7.

さらに、常法に従って公知の老化防止剤を添加することができる。老化防止剤としてはフェノール系の2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、リン系のトリノニルフェニルフォスファイト(TNP)、硫黄系のジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート(TPL)などが挙げられる。これらは単独でも2種以上組み合わせて用いてもよく、添加量はポリマー100重量部に対して0.001〜5重量部である。   Furthermore, a known anti-aging agent can be added according to a conventional method. Anti-aging agents include phenol-based 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT), phosphorus-based trinonylphenyl phosphite (TNP), and sulfur-based dilauryl-3,3′-thiodipropio. Nate (TPL). These may be used alone or in combination of two or more, and the addition amount is 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer.

次に重合停止剤を重合系に加えて停止する。例えば重合反応終了後、メタノール、エタノールなどのアルコールや水などの極性溶媒が大量に供給される重合停止槽にこの重合溶液を投入する方法、塩酸、硫酸などの無機酸、酢酸、安息香酸などの有機酸、塩化水素ガスを重合溶液に導入する方法などの、それ自体公知の方法である。その後、通常の方法に従い生成したポリマーを分離、洗浄、乾燥する。   Next, a polymerization terminator is added to the polymerization system and stopped. For example, after completion of the polymerization reaction, a method of introducing this polymerization solution into a polymerization stop tank in which a large amount of polar solvent such as methanol or ethanol or polar solvent such as water is supplied, inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, acetic acid, benzoic acid, etc. It is a method known per se, such as a method of introducing an organic acid or hydrogen chloride gas into the polymerization solution. Thereafter, the produced polymer is separated, washed and dried according to a usual method.

以上のようにして得られた補強ポリブタジエンゴムの100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は、加工性や強度の観点から20〜150の範囲であることが好ましく、特に30〜110の範囲であることが好ましい。 The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. of the reinforced polybutadiene rubber obtained as described above is preferably in the range of 20 to 150, particularly in the range of 30 to 110, from the viewpoint of processability and strength. Is preferred.

補強ポリブタジエンゴムの沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)は1〜25重量%が好ましく、より好ましくは2〜22重量%、特に好ましくは2.5〜19重量%である。また、融点は170℃以上、特に190〜220℃が好ましく、還元粘度(ηsp/c)は0.5以上であるのが好ましい。ここで、HIの大部分はシンジオタクチック1,2−ポリブタジエンであり、沸騰n−ヘキサン可溶分は1,4−シス−ポリブタジエンゴムである。   The boiling n-hexane insoluble content (HI) of the reinforced polybutadiene rubber is preferably 1 to 25% by weight, more preferably 2 to 22% by weight, and particularly preferably 2.5 to 19% by weight. The melting point is 170 ° C. or higher, particularly 190 to 220 ° C., and the reduced viscosity (ηsp / c) is preferably 0.5 or higher. Here, most of the HI is syndiotactic 1,2-polybutadiene, and the boiling n-hexane soluble component is 1,4-cis-polybutadiene rubber.

補強ポリブタジエンゴムの沸騰n−ヘキサン可溶分のシス−1,4構造含有率は90%以上が好ましく、特に95%以上が好ましい。また、重量平均分子量(M)は300,000〜800,000が好ましく、特に400,000〜700,000が好ましい。 The cis-1,4 structure content of the reinforced polybutadiene rubber is preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more. The weight average molecular weight (M w ) is preferably 300,000 to 800,000, particularly preferably 400,000 to 700,000.

沸騰n−ヘキサン可溶分の100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は10〜130が好ましく、特に15〜80が好ましい。また、25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)は10〜300が好ましく、特に20〜200が好ましい。さらに、固有粘度([η])は1.0〜5.0が好ましく、特に1.0〜4.0が好ましい。 The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. of the boiling n-hexane soluble content is preferably 10 to 130, particularly preferably 15 to 80. Moreover, 10-300 are preferable and, as for the 5% toluene solution viscosity (Tcp) measured at 25 degreeC, 20-200 are especially preferable. Furthermore, the intrinsic viscosity ([η]) is preferably 1.0 to 5.0, and particularly preferably 1.0 to 4.0.

沸騰n−ヘキサン可溶分の25℃で測定した5%トルエン溶液粘度(Tcp)と100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)との比(Tcp/ML1+4)は1以上であることが好ましく、特に1.5以上が好ましい。 The ratio (Tcp / ML 1 + 4 ) of the 5% toluene solution viscosity (Tcp) measured at 25 ° C. to the boiling n-hexane soluble content and the Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. is preferably 1 or more. 1.5 or more is preferable.

シンジオタクチック1,2−ポリブタジエンによる補強効果は、補強ポリブタジエンゴムのムーニー粘度と沸騰n−ヘキサン可溶分のムーニー粘度の差(ΔML)を沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)の量で割った値(ΔML/HI)で表すことができる。すなわち、ΔML/HIが大きいほど補強効果が高いことを示す。   The reinforcing effect by syndiotactic 1,2-polybutadiene was obtained by dividing the difference between the Mooney viscosity of the reinforced polybutadiene rubber and the Mooney viscosity of soluble n-hexane (ΔML) by the amount of boiling n-hexane insoluble (HI). It can be represented by a value (ΔML / HI). That is, the larger the ΔML / HI, the higher the reinforcing effect.

本発明におけるΔML/HIは2.7以上が好ましく、より好ましくは3.0以上、特に好ましくは3.5以上である。   ΔML / HI in the present invention is preferably 2.7 or more, more preferably 3.0 or more, and particularly preferably 3.5 or more.

本発明により得られる補強ポリブタジエンゴムはタイヤ、ホース,ベルトその他の各種工業用品等の剛性、機械的特性及び破壊特性が要求されるゴム用途に使用される。   The reinforced polybutadiene rubber obtained by the present invention is used for rubber applications that require rigidity, mechanical characteristics and fracture characteristics such as tires, hoses, belts and other various industrial products.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、物性の測定方法は次のとおりである。
(1)ムーニー粘度(ML1+4): JIS K6300に準じて100℃で測定した。
(2)トルエン溶液粘度(Tcp): 25℃における5重量%トルエン溶液の粘度を測定した。
(3)沸騰n−ヘキサン不溶分(HI): 2gの補強ポリブタジエンゴムを200mlのn−ヘキサンで4時間ソックスレー抽出し、抽出残部を重量部で示した。
(4)還元粘度(ηsp/c): 135℃、0.20g/dlのオルトジクロルベンゼン溶液で測定した。
(5)融点(T): 示差走査熱量計(DSC)による吸熱曲線のピーク温度により決定した。
(6)重量平均分子量(M): テトラヒドロフラン溶液で、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC,東ソー社製,HLC−802A)により40℃、標準ポリスチレンを使用した検量線より重量平均分子量(M)、数平均分子量(M)及び分子量分布(M/M)を求めた。
(7)ミクロ構造: 赤外吸収スペクトルにおける740cm-1(シス)、967cm-1(トランス)、910cm-1(ビニル)の吸収強度比から算出した。
(8)固有粘度([η]): 30℃でトルエン溶液で測定した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the measuring method of a physical property is as follows.
(1) Mooney viscosity (ML 1 + 4 ): Measured at 100 ° C. according to JIS K6300.
(2) Toluene solution viscosity (Tcp): The viscosity of a 5 wt% toluene solution at 25 ° C was measured.
(3) Boiling n-hexane insoluble matter (HI): 2 g of reinforced polybutadiene rubber was Soxhlet extracted with 200 ml of n-hexane for 4 hours, and the remainder of the extraction was shown in parts by weight.
(4) Reduced viscosity (ηsp / c): Measured with an orthodichlorobenzene solution at 135 ° C. and 0.20 g / dl.
(5) Melting point (T m ): Determined by the peak temperature of the endothermic curve by a differential scanning calorimeter (DSC).
(6) Weight average molecular weight (M w ): Tetrahydrofuran solution, gel permeation chromatography (GPC, manufactured by Tosoh Corporation, HLC-802A) at 40 ° C., based on a calibration curve using standard polystyrene, weight average molecular weight (M w ), The number average molecular weight (M n ) and molecular weight distribution (M w / M n ) were determined.
(7) Microstructure: 740 cm in the infrared absorption spectrum -1 (cis), 967 cm -1 (trans), was calculated from the absorption intensity ratio of 910 cm -1 (vinyl).
(8) Intrinsic viscosity ([η]): Measured with a toluene solution at 30 ° C.

(実施例1)
窒素ガスで置換した内容量1.5L(槽径0.08m)の撹拌機付き(攪拌翼径0.06m)ステンレス製反応槽中に重合溶液1.0L(ブタジエン:31.5wt%、2‐ブテン類:28.8wt%、シクロヘキサン:39.7wt%)を入れた。次に400rpmの攪拌下で、水1.7mmol、ジエチルアルミニウムクロライド3.0mmol、二硫化炭素0.25mmol、シクロオクタジエン13.0mmol、コバルトオクトエート0.005mmolを加え50℃で20分間、シス−1,4重合を行った。
その後、攪拌速度を750rpmにして攪拌パラメータnd(2/3)(n:攪拌速度、d:攪拌有効半径)を115とし、トリエチルアルミニウム3.9mmol、コバルトオクトエート0.004mmolを加えて40℃で20分間、シンジオタクチック1,2重合を行った。これに老化防止剤を含むエタノールを加えて重合を停止した後、未反応のブタジエン及び2‐ブテン類を蒸発除去し、補強ポリブタジエンゴム103gを得た。
この重合体の100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は63.6、沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)は2.7%、HIの融点(T)は204.2℃、HIの還元粘度(ηsp/c)は2.3であった。
また、沸騰n−ヘキサン可溶分のML1+4は29.0、25℃における5重量%トルエン溶液粘度(Tcp)は54.0、重量平均分子量(M)は465,000、シス−1,4構造は98.5%、固有粘度([η])は1.5であった。
Example 1
Polymer solution 1.0L (butadiene: 31.5 wt%, 2- in a stainless steel reaction tank with a stirrer (stirring blade diameter 0.06m) with an internal volume of 1.5L (tank diameter 0.08m) replaced with nitrogen gas, 2- Butenes: 28.8 wt%, cyclohexane: 39.7 wt%). Next, under stirring at 400 rpm, 1.7 mmol of water, 3.0 mmol of diethylaluminum chloride, 0.25 mmol of carbon disulfide, 13.0 mmol of cyclooctadiene, 0.005 mmol of cobalt octoate were added, and cis- 1,4 polymerization was performed.
Thereafter, the stirring speed was set to 750 rpm, the stirring parameter nd (2/3) (n: stirring speed, d: stirring effective radius) was set to 115, and 3.9 mmol of triethylaluminum and 0.004 mmol of cobalt octoate were added at 40 ° C. Syndiotactic 1,2 polymerization was performed for 20 minutes. Ethanol containing an antioxidant was added thereto to stop the polymerization, and then unreacted butadiene and 2-butenes were removed by evaporation to obtain 103 g of reinforced polybutadiene rubber.
This polymer had a Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. of 63.6, a boiling n-hexane insoluble content (HI) of 2.7%, a melting point of HI (T m ) of 204.2 ° C., and a reduced viscosity of HI. (Ηsp / c) was 2.3.
Moreover, ML 1 + 4 of the boiling n-hexane soluble content is 29.0, 5 wt% toluene solution viscosity (Tcp) at 25 ° C. is 54.0, weight average molecular weight (M w ) is 465,000, cis-1, The four structure was 98.5% and the intrinsic viscosity ([η]) was 1.5.

(実施例2)
シンジオタクチック1,2重合時に加えるコバルトオクトエートを0.010mmolとし、表1に示す各HI量へ変量すること以外は実施例1と同様に行った。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the cobalt octoate added during syndiotactic 1,2 polymerization was 0.010 mmol and the amount was changed to each HI amount shown in Table 1.

(実施例3)
シンジオタクチック1,2重合時に加えるコバルトオクトエートを0.050mmolとし、表1に示す各HI量へ変量すること以外は実施例1と同様に行った。
(Example 3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the cobalt octoate added during syndiotactic 1,2 polymerization was 0.050 mmol and the amount was changed to each HI amount shown in Table 1.

(実施例4)
シンジオタクチック1,2重合時に加えるコバルトオクトエートを0.120mmolとし、表1に示す各HI量へ変量すること以外は実施例1と同様に行った。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that the cobalt octoate added during syndiotactic 1,2 polymerization was 0.120 mmol and the amount was changed to each HI amount shown in Table 1.

(実施例5)
シンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメーターを77にすること以外は実施例1と同様に行った。
(Example 5)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the stirring parameter during syndiotactic 1,2 polymerization was changed to 77.

(実施例6)
シンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメーターを35にすること以外は実施例1と同様に行った。
(Example 6)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the stirring parameter at the time of syndiotactic 1,2 polymerization was set to 35.

(実施例7)
シス−1,4重合時に用いるシクロオクタジエンを11.5mmolに変量すること以外は実施例1と同様に行った。
これにより得られた補強ポリブタジエンの沸騰n−ヘキサン可溶分の100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は41.1、25℃における5重量%トルエン溶液粘度(Tcp)は82.2、重量平均分子量(M)は550,000、1,4−シス構造含有率は98.5%、固有粘度([η])は2.0であった。
(Example 7)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the amount of cyclooctadiene used in the cis-1,4 polymerization was changed to 11.5 mmol.
The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. of the boiling n-hexane soluble content of the reinforced polybutadiene thus obtained was 41.1, the 5 wt% toluene solution viscosity (Tcp) at 25 ° C. was 82.2, and the weight average molecular weight. (M w ) was 550,000, the 1,4-cis structure content was 98.5%, and the intrinsic viscosity ([η]) was 2.0.

(実施例8)
シンジオタクチック1,2重合時の温度を60℃にすること以外は実施例1と同様に行った。
これにより得られた補強ポリブタジエンの沸騰n−ヘキサン可溶分の100℃におけるムーニー粘度(ML1+4)は29.0、25℃における5重量%トルエン溶液粘度(Tcp)は54.0、重量平均分子量(M)は465,000、1,4−シス構造含有率は98.5%、固有粘度([η])は1.5であった。
(Example 8)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the temperature during the syndiotactic 1,2 polymerization was 60 ° C.
The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. of the boiling n-hexane soluble content of the reinforced polybutadiene thus obtained was 29.0, the 5 wt% toluene solution viscosity (Tcp) at 25 ° C. was 54.0, and the weight average molecular weight. (M w ) was 465,000, the 1,4-cis structure content was 98.5%, and the intrinsic viscosity ([η]) was 1.5.

(比較例1〜4)
シンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメーターを31にすること以外は実施例1〜4と同様に行った。
(Comparative Examples 1-4)
The same procedure as in Examples 1 to 4 was conducted except that the stirring parameter during syndiotactic 1,2 polymerization was 31.

(比較例5および6)
シンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメーターを31にすること以外は実施例7および8と同様に行った。
(Comparative Examples 5 and 6)
The same procedure as in Examples 7 and 8 was conducted except that the stirring parameter at the time of syndiotactic 1,2 polymerization was 31.

Figure 2009007507
Figure 2009007507

Claims (4)

1,3−ブタジエンをシス−1,4重合し、続いて攪拌パラメータnd(2/3)(n:攪拌速度(rpm)、d:攪拌有効径(m))を35以上、攪拌有効径d(m)と反応槽径D(m)の関係をd/D≧0.5としてシンジオタクチック1,2重合する工程で得られるポリブタジエンゴム。 1,3-Butadiene is cis-1,4 polymerized, followed by stirring parameters nd (2/3) (n: stirring speed (rpm), d: effective stirring diameter (m)) of 35 or more, effective stirring diameter d A polybutadiene rubber obtained in a process of syndiotactic 1,2 polymerization with the relationship between (m) and reaction vessel diameter D (m) being d / D ≧ 0.5. 補強ポリブタジエンゴムのムーニー粘度とその沸騰n−ヘキサン可溶分のムーニー粘度の差(ΔML)を、沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)の量で割った値(ΔML/HI)が2.7以上である請求項1に記載のポリブタジエンゴム。 The value (ΔML / HI) obtained by dividing the difference between the Mooney viscosity of the reinforced polybutadiene rubber and the Mooney viscosity of the boiling n-hexane soluble component (ΔML) by the amount of boiling n-hexane insoluble matter (HI) (ΔML / HI) is 2.7 or more. The polybutadiene rubber according to claim 1. 沸騰n−ヘキサン不溶分の含有率が1〜25重量%である請求項1または2に記載のポリブタジエンゴム。 The polybutadiene rubber according to claim 1 or 2, wherein the content of boiling n-hexane insoluble matter is 1 to 25% by weight. 1,3−ブタジエンをシス−1,4重合し、続いてシンジオタクチック1,2重合する方法において、シンジオタクチック1,2重合時の攪拌パラメータnd(2/3)(n:攪拌速度(rpm)、d:攪拌有効径(m))が35以上であり、攪拌有効径d(m)と反応槽径D(m)の関係がd/D≧0.5であることを特徴とするポリブタジエンゴムの製造方法。 In a method of cis-1,4 polymerization of 1,3-butadiene, followed by syndiotactic 1,2 polymerization, stirring parameter nd (2/3) (n: stirring speed ( rpm), d: effective stirring diameter (m)) is 35 or more, and the relationship between effective stirring diameter d (m) and reaction tank diameter D (m) is d / D ≧ 0.5. A method for producing polybutadiene rubber.
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