JP2013227523A - Method of manufacturing vinyl cis-polybutadiene and vinyl cis-polybutadiene obtained by the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シス−1,4−ポリブタジエン及びシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンからなるビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法及びそれによって得られたビニル・シス−ポリブタジエンに関する。 The present invention relates to a process for producing vinyl cis-polybutadiene comprising cis-1,4-polybutadiene and syndiotactic-1,2-polybutadiene and the vinyl cis-polybutadiene obtained thereby.
従来から、ビニル・シス−ポリブタジエンの製造は、ベンゼン、トルエン及びキシレンなどの炭化水素を主成分とする不活性有機溶媒中において、所定の触媒を用いて、1,3−ブタジエンを1,4−シス重合し、続いて、シンジオタクチック−1,2重合(以下、「1,2−ビニル重合」という場合がある。)する方法により行われている。 Conventionally, vinyl cis-polybutadiene has been produced by converting 1,3-butadiene into 1,4-butadiene using a predetermined catalyst in an inert organic solvent mainly containing hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. It is carried out by a method of carrying out cis polymerization and subsequently syndiotactic-1,2 polymerization (hereinafter sometimes referred to as “1,2-vinyl polymerization”).
例えば、特許文献1には、1,2−ビニル重合の際のハロゲン含有の有機アルミニウム化合物中のハロゲン原子のモル数と有機アルミニウム化合物のモル数の比を調整し、耐疲労性に優れたシス−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ゴムを製造する方法が記載されている。また、例えば、特許文献2には、1,4−シス重合の際に二硫化炭素を存在させないことで、耐疲労性に優れた補強ポリブタジエンゴムを製造する方法が記載されている。このように、ビニル・シス−ポリブタジエンの製造においては、求めるゴムの性質に応じてあらゆる製造工程を調整することが求められる。 For example, in Patent Document 1, a ratio of the number of moles of halogen atoms and the number of moles of organoaluminum compound in a halogen-containing organoaluminum compound during 1,2-vinyl polymerization is adjusted to provide a cis having excellent fatigue resistance. A method for producing a reinforced polybutadiene rubber comprising -1,4-polybutadiene and syndiotactic-1,2-polybutadiene is described. For example, Patent Document 2 describes a method for producing a reinforced polybutadiene rubber having excellent fatigue resistance by not allowing carbon disulfide to be present during 1,4-cis polymerization. As described above, in the production of vinyl cis-polybutadiene, it is required to adjust every production process in accordance with the desired property of rubber.
ところで、ビニル・シス−ポリブタジエンは、その沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)の含有量により、様々な性質を変化させる。一般に、低HIのビニル・シス−ポリブタジエンほど、ゴム組成物としたときに耐摩耗性、低発熱性に優れ、押出量が多く、生産性に優れる、などの特徴を有するようになる。 By the way, vinyl cis-polybutadiene changes various properties depending on the content of boiling n-hexane insoluble matter (HI). In general, vinyl cis-polybutadiene having a low HI has characteristics such as excellent abrasion resistance and low heat build-up when used as a rubber composition, a large amount of extrusion, and excellent productivity.
しかしながら、ビニル・シス−ポリブタジエンの製造において、HIを低く調整することは容易ではなく、安定的にビニル・シス−ポリブタジエンを生産するための製造方法が望まれている。 However, in the production of vinyl cis-polybutadiene, it is not easy to adjust the HI low, and a production method for stably producing vinyl cis-polybutadiene is desired.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、容易にHIを低く調整することができ、生産性が良好で安定生産が可能なビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法及びそれによって得られたビニル・シス−ポリブタジエンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a method for producing vinyl cis-polybutadiene, which can easily adjust HI low, has good productivity and enables stable production, and is obtained thereby. It is an object of the present invention to provide vinyl cis-polybutadiene.
本発明者らは、以上の目的を達成するために、鋭意検討した結果、1,4−シス重合における水に対する有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量、1,4−シス重合における有機アルミニウムと有機ハロゲン化合物の比率、原料となる共役ジエン系モノマーに対する1,2−ビニル重合における触媒の添加量、並びに1,4−シス重合及び1,2−ビニル重合において添加する全有機アルミニウムに対する1,2−ビニル重合における触媒の添加量を調整することにより、容易にHIを低く調整することができ、生産性が良好で安定生産が可能なビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法を見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the total amount of organoaluminum and organic halogen compound added to water in 1,4-cis polymerization, organoaluminum in 1,4-cis polymerization, and The ratio of the organic halogen compound, the amount of catalyst added in 1,2-vinyl polymerization relative to the conjugated diene monomer used as a raw material, and 1,2 relative to the total organoaluminum added in 1,4-cis polymerization and 1,2-vinyl polymerization -By adjusting the amount of catalyst added in vinyl polymerization, a method for producing vinyl cis-polybutadiene capable of easily adjusting HI to be low, having good productivity and enabling stable production has been found, and the present invention has been achieved. It was.
すなわち本発明は、沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)が3〜9重量%であるビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法であって、共役ジエン系モノマー及び溶媒を含む共役ジエン系モノマー溶液に水、第1の有機アルミニウム、有機ハロゲン化合物及び1,4重合触媒を添加して前記共役ジエン系モノマーを1,4−シス重合するシス重合工程(a)と、該シス重合工程(a)の後に第2の有機アルミニウム、二硫化炭素及び1,2重合触媒を添加して1,2−ビニル重合するビニル重合工程(b)とを有し、(1)前記水1molに対する前記第1の有機アルミニウム及び前記有機ハロゲン化合物の全添加量が1.5〜3.0molであり、(2)前記第1の有機アルミニウムが非ハロゲン化有機アルミニウム化合物であり、前記非ハロゲン化有機アルミニウム化合物1molに対する前記有機ハロゲン化合物の添加量が1.5〜9.0molであり、(3)前記共役ジエン系モノマー1molに対する前記1,2重合触媒の添加量が0.1〜2.4μmolであり、(4)前記第1及び第2の有機アルミニウムからなる全有機アルミニウム1molに対する前記1,2重合触媒の添加量が0.0001〜0.0030molであることを特徴とするビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法に関する。 That is, the present invention relates to a method for producing vinyl cis-polybutadiene having a boiling n-hexane insoluble content (HI) of 3 to 9% by weight, wherein water is added to a conjugated diene monomer solution containing a conjugated diene monomer and a solvent, A cis-polymerization step (a) for adding 1,4-cis polymerization of the conjugated diene monomer by adding a first organoaluminum, an organic halogen compound and a 1,4-polymerization catalyst, and a step after the cis-polymerization step (a) A vinyl polymerization step (b) in which 1,2-vinyl polymerization is carried out by adding 2 organoaluminum, carbon disulfide and 1,2 polymerization catalyst, and (1) the first organoaluminum with respect to 1 mol of the water and The total amount of the organohalogen compound is 1.5 to 3.0 mol, (2) the first organoaluminum is a nonhalogenated organoaluminum compound, and the nonhalogen The amount of the organohalogen compound added per mol of the organoaluminum compound is 1.5 to 9.0 mol, and (3) the amount of the 1,2 polymerization catalyst added per mol of the conjugated diene monomer is 0.1 to 2. (4) The vinyl cis characterized in that the addition amount of the 1,2 polymerization catalyst is 0.0001 to 0.0030 mol with respect to 1 mol of the total organoaluminum composed of the first and second organoaluminums. -It relates to a method for producing polybutadiene.
本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法において、前記1,2重合触媒が、遷移金属触媒であることが好ましく、前記共役ジエン系モノマーが、1,3−ブタジエンであることが好ましい。 In the method for producing vinyl cis-polybutadiene according to the present invention, the 1,2 polymerization catalyst is preferably a transition metal catalyst, and the conjugated diene monomer is preferably 1,3-butadiene.
また、本発明は、上記記載のビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法によって製造されたことを特徴とするビニル・シス−ポリブタジエンに関する。 The present invention also relates to a vinyl cis-polybutadiene produced by the above-described method for producing vinyl cis-polybutadiene.
以上のように、本発明によれば、容易にHIを低く調整することができ、生産性が良好で安定生産が可能なビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法及びそれによって得られたビニル・シス−ポリブタジエンを提供することができる。 As described above, according to the present invention, a method for producing vinyl cis-polybutadiene capable of easily adjusting HI low, having good productivity and enabling stable production, and vinyl cis-obtained thereby. Polybutadiene can be provided.
本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンは、二段重合法によって製造できる。すなわち、シス重合工程(a)で1,4−シス重合を行い、そのまま重合を停止することなく、ビニル重合工程(b)で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ビニル・シス−ポリブタジエンが得られる。 The vinyl cis-polybutadiene according to the present invention can be produced by a two-stage polymerization method. That is, 1,4-cis polymerization is performed in the cis polymerization step (a), and syndiotactic-1,2 polymerization is performed in the vinyl polymerization step (b) without stopping the polymerization as it is. A vinyl cis-polybutadiene is obtained in which syndiotactic-1,2-polybutadiene crystals are dispersed in 4-polybutadiene.
(シス重合工程(a))
本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンにおいて、シス重合工程(a)は、共役ジエン系モノマー及び溶媒を含む共役ジエン系モノマー溶液に水、第1の有機アルミニウム、有機ハロゲン化合物及び1,4重合触媒を添加して前記共役ジエン系モノマーを1,4−シス重合する。
(Cis polymerization step (a))
In the vinyl cis-polybutadiene according to the present invention, the cis polymerization step (a) is carried out by adding water, a first organoaluminum, an organic halogen compound, and a 1,4 polymerization catalyst to a conjugated diene monomer solution containing a conjugated diene monomer and a solvent. Is added to perform 1,4-cis polymerization of the conjugated diene monomer.
シス重合工程(a)で使用する共役ジエン系モノマーとしては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエンが挙げられる。中でも、1,3−ブタジエンが好ましい。共役ジエン系モノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記共役ジエン系モノマーは、共役ジエン系モノマー以外の他の共重合モノマーと組み合わせて使用してもよく、他の共重合モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物が挙げられる。他のモノマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
The conjugated diene monomer used in the cis polymerization step (a) includes 1,3-butadiene, isoprene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, and 2-phenyl-1,3-butadiene. 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 4-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-hexadiene It is done. Of these, 1,3-butadiene is preferred. As the conjugated diene monomer, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
The conjugated diene monomer may be used in combination with other copolymerization monomers other than the conjugated diene monomer. Examples of the other copolymerization monomers include aromatic vinyl compounds such as styrene and α-methylstyrene. Can be mentioned. Another monomer may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
シス重合工程(a)において使用する溶媒としては、トルエン、ベンゼン及びキシレン等の芳香族炭化水素、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン及びペンタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン及びシクロペンタン等の脂環族炭化水素、上記のオレフィン化合物及びシス−2−ブテン、トランス−2−ブテン等のオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ及びケロシン等の炭化水素系溶媒、並びに塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。また、1,3−ブタジエンモノマーのように共役ジエン系モノマーそのものを重合溶媒として用いてもよい。 Solvents used in the cis polymerization step (a) include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, and alicyclic groups such as cyclohexane and cyclopentane. Hydrocarbons, the above olefin compounds and olefinic hydrocarbons such as cis-2-butene and trans-2-butene, hydrocarbon solvents such as mineral spirits, solvent naphtha and kerosene, and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride A solvent etc. are mentioned. Further, a conjugated diene monomer itself such as 1,3-butadiene monomer may be used as a polymerization solvent.
上記溶媒の中でも、シスおよびトランス−2−ブテンを主成分とし、1−ブテン、n−ブタンなどを含む炭素数4の炭化水素混合物であるC4留分と、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と、からなる混合溶媒が好ましく、環状脂肪族炭化水素の中では、安全性が高く、製造コストを抑える観点から、シクロヘキサンが特に好ましい。反応系中の共役ジエン系モノマーの濃度は10〜60重量%が好ましい。 Among the above solvents, cis and trans-2-butene as the main components, C4 fraction which is a C4 hydrocarbon mixture containing 1-butene, n-butane and the like, and cycloaliphatic such as cyclopentane and cyclohexane A mixed solvent consisting of hydrocarbons is preferred, and among the cycloaliphatic hydrocarbons, cyclohexane is particularly preferred from the viewpoint of high safety and reduced production costs. The concentration of the conjugated diene monomer in the reaction system is preferably 10 to 60% by weight.
シス重合工程(a)では、上記共役ジエン系モノマーと溶媒を混合して調整された共役ジエン系モノマー溶液に、水を加え、混合物中の水分の濃度を調整することが好ましい。水の添加量は、後述するように、第1の有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量に応じて適宜調整することが好ましい。 In the cis polymerization step (a), it is preferable to adjust the concentration of water in the mixture by adding water to the conjugated diene monomer solution prepared by mixing the conjugated diene monomer and the solvent. As will be described later, the amount of water added is preferably adjusted as appropriate according to the total amount of the first organoaluminum and organic halogen compound added.
シス重合工程(a)で使用する第1の有機アルミニウムは非ハロゲン化有機アルミニウム化合物であり、有機ハロゲン化合物と併用する。非ハロゲン化有機アルミニウム化合物のみではリニアリティーを高くする場合に生産性が悪く、有機ハロゲン化合物のみでは1,4−シス重合しないため好ましくない。両者を併用することで、生産性よく1,4−シス重合できるため好ましい。
非ハロゲン化有機アルミニウム化合物としては、例えば一般式AlR3(但し、Rは炭素原子数1〜10の炭化水素基である)により表わされるトリアルキルアルミニウムを用いることができる。トリアルキルアルミニウムの例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、及びトリベンジルアルミニウムを挙げることができる。なお、トリアルキルアルミニウム内のアルキル基は、互いに同一でも、あるいは異なっていてもよい。この中でも特に、トリエチルアルミニウムが好ましい。また、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド及びセスキエチルアルミニウムハイドライドなどの水素化有機アルミニウム化合物を用いることもできる。
The first organoaluminum used in the cis polymerization step (a) is a non-halogenated organoaluminum compound and is used in combination with the organohalogen compound. When only non-halogenated organoaluminum compounds are used, productivity is poor when increasing linearity, and only organic halogen compounds are not preferable because 1,4-cis polymerization is not performed. It is preferable to use both in combination because 1,4-cis polymerization can be performed with good productivity.
As the non-halogenated organoaluminum compound, for example, a trialkylaluminum represented by the general formula AlR 3 (wherein R is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms) can be used. Examples of trialkylaluminums include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tripentylaluminum, trihexylaluminum, tricyclohexylaluminum, trioctyl Mention may be made of aluminum, triphenylaluminum, tri-p-tolylaluminum and tribenzylaluminum. The alkyl groups in the trialkylaluminum may be the same as or different from each other. Among these, triethylaluminum is particularly preferable. In addition, organic aluminum hydride compounds such as diethylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride and sesquiethylaluminum hydride can also be used.
有機ハロゲン化合物としては、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、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、及びアルキルアルミニウムジクロライドなどのハロゲン化有機アルミニウム化合物が挙げられる。上記ハロゲン化有機アルミニウム化合物のうち、ジメチルアルミニウムクロライド及びジエチルアルミニウムクロライドなどのジアルキルアルミニウムクロライド、セスキエチルアルミニウムクロライドなどのアルキルアルミニウムセスキクロライド、並びにエチルアルミニウムジクロライドなどのアルキルアルミニウムジクロライドが好ましく用いられ、ジメチルアルミニウムクロライド及びジエチルアルミニウムクロライドなどのジアルキルアルミニウムクロライドが特に好ましく用いられる。この中でも特に、ジエチルアルミニウムクロライドが好ましい。 Examples of the organic halogen compound include halogenated organoaluminum compounds such as dialkylaluminum chloride, dialkylaluminum bromide, alkylaluminum sesquichloride, alkylaluminum sesquibromide, and alkylaluminum dichloride. Of the halogenated organoaluminum compounds, dialkylaluminum chlorides such as dimethylaluminum chloride and diethylaluminum chloride, alkylaluminum sesquichlorides such as sesquiethylaluminum chloride, and alkylaluminum dichlorides such as ethylaluminum dichloride are preferably used, and dimethylaluminum chloride. And dialkylaluminum chlorides such as diethylaluminum chloride are particularly preferably used. Among these, diethyl aluminum chloride is particularly preferable.
また、有機ハロゲン化合物として、一般式RX(式中、Rは炭素数が1〜40、好ましくは1〜20の炭化水素基、Xはハロゲンを示す)で表されるハロゲン化アルキル化合物を用いることもできる。炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基などが挙げられる。 Further, as the organic halogen compound, a halogenated alkyl compound represented by the general formula RX (wherein R represents a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, and X represents halogen) is used. You can also. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an aryl group, and a cycloalkyl group.
また、有機ハロゲン化合物として、一般式R1R2R3C−Xで表される有機ハロゲン化合物を用いることもできる。式中、R1は水素、アルキル基、アリール基、クロル置換アルキル基、アルコキシ基などであり、R2は水素、アルキル基、アリール基、クロル、ブロムなどであり、R3はアルキル基、アリール基、ビニル基、クロル、ブロムなどであり、Xはクロル、ブロムなどのハロゲンである。また、R2+R3が酸素であってもよい。R1及びR2が水素である場合は、R3はアリール基であることが好ましい。上記のアルキル基は、飽和あるいは不飽和であってもよく、また、直鎖状、分岐状または環状のものであってもよく、脂肪族炭化水素基などが挙げられる。 In addition, as the organic halogen compound, an organic halogen compound represented by the general formula R 1 R 2 R 3 C—X can also be used. In the formula, R 1 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group, a chloro-substituted alkyl group, an alkoxy group, R 2 is hydrogen, an alkyl group, an aryl group, chloro, bromo, etc., and R 3 is an alkyl group, aryl Group, vinyl group, chloro, bromo and the like, and X is halogen such as chloro, bromo and the like. R 2 + R 3 may be oxygen. When R 1 and R 2 are hydrogen, R 3 is preferably an aryl group. The alkyl group may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic, and examples thereof include an aliphatic hydrocarbon group.
具体的な化合物としては、メチル、エチル、iso−プロピル、iso−ブチル、t−ブチル、フェニル、ベンジル、ベンゾイル、ベンジリデンなどのクロル化物またはブロム化物などが挙げられる。また、メチルクロロホルメート、ブロモホルメート、クロロジフェニルメタンまたはクロロトリフェニルメタンなどが挙げられる。 Specific examples of the compound include chlorinated or brominated compounds such as methyl, ethyl, iso-propyl, iso-butyl, t-butyl, phenyl, benzyl, benzoyl, and benzylidene. Further, methyl chloroformate, bromoformate, chlorodiphenylmethane, chlorotriphenylmethane, and the like can be given.
上記非ハロゲン化有機アルミニウム化合物1molに対する前記有機ハロゲン化合物の添加量は、1.5〜9.0molであり、2.0〜8.9molが好ましく、2.2〜8.8molが特に好ましい。上記範囲外では、重合活性が失活する可能性があるため好ましくない。 The amount of the organic halogen compound added to 1 mol of the non-halogenated organoaluminum compound is 1.5 to 9.0 mol, preferably 2.0 to 8.9 mol, and particularly preferably 2.2 to 8.8 mol. Outside the above range, the polymerization activity may be deactivated, which is not preferable.
上記第1の有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量(上記非ハロゲン化有機アルミニウム化合物と有機ハロゲン化合物とを併用した合計の添加量)は、例えば、水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒系を用いて1,4−シス重合する場合は、共役ジエン系モノマー1mol当たり0.1mmol以上、特に0.5〜50mmolであることが好ましい。また、例えば、ニッケル化合物、有機アルミニウム化合物及びフッ素化合物からなる触媒系を用いて1,4−シス重合する場合は、共役ジエン系モノマー1mol当たり1×10−5〜1×10−1molであることが好ましい。 The total addition amount of the first organoaluminum and the organic halogen compound (total addition amount using the non-halogenated organoaluminum compound and the organic halogen compound in combination) is composed of, for example, water, an organoaluminum compound, and a soluble cobalt compound. When 1,4-cis polymerization is performed using a catalyst system, it is preferably 0.1 mmol or more, particularly 0.5 to 50 mmol, per 1 mol of the conjugated diene monomer. For example, when 1,4-cis polymerization is performed using a catalyst system composed of a nickel compound, an organoaluminum compound, and a fluorine compound, the amount is 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 mol per mol of the conjugated diene monomer. It is preferable.
また、本発明においては、上記第1の有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量と上記水の添加量とを調整することを特徴とする。上記第1の有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量は、上記水1mol当たり、好ましくは1.5〜3.0mol、より好ましくは1.55〜2.5mol、特に好ましくは1.6〜2.0molの範囲である。この範囲外では触媒活性が低下したり、シス−1,4構造含有率が低下したり、分子量が異常に低く又は高くなったりするため好ましくない。また、上記の範囲外では、重合時のゲルの発生を抑制することができず、このため重合槽などへのゲルの付着が起こり、さらに連続重合時間を延ばすことができないので好ましくない。 In the present invention, the total addition amount of the first organoaluminum and the organic halogen compound and the addition amount of the water are adjusted. The total amount of the first organoaluminum and the organic halogen compound added is preferably 1.5 to 3.0 mol, more preferably 1.55 to 2.5 mol, and particularly preferably 1.6 to 2 per 1 mol of the water. The range is 0.0 mol. Outside this range, the catalytic activity is lowered, the cis-1,4 structure content is lowered, and the molecular weight is abnormally low or high. Further, outside the above range, it is not preferable because the generation of gel at the time of polymerization cannot be suppressed, so that the gel adheres to the polymerization tank and the continuous polymerization time cannot be extended.
次いで、上記第1の有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物を添加した混合物に1,4重合触媒を添加して、共役ジエン系モノマーを1,4−シス重合する。1,4重合触媒としては、可溶性コバルト化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物等が挙げられるが、可溶性コバルト化合物が特に好ましい。 Subsequently, a 1,4 polymerization catalyst is added to the mixture to which the first organoaluminum and the organic halogen compound are added, and the conjugated diene monomer is subjected to 1,4-cis polymerization. Examples of the 1,4 polymerization catalyst include soluble cobalt compounds, nickel compounds, and fluorine compounds, and soluble cobalt compounds are particularly preferable.
可溶性コバルト化合物としては、上記溶媒又は液体共役ジエン系モノマーに可溶なものであるか、又は均一に分散できる、例えば、コバルト(II)アセチルアセトナート及びコバルト(III)アセチルアセトナートなどコバルトのβ−ジケトン錯体、コバルトアセト酢酸エチルエステル錯体のようなコバルトのβ−ケト酸エステル錯体、コバルトオクトエート、コバルトナフテネート及びコバルトベンゾエートなどの炭素数6以上の有機カルボン酸のコバルト塩、塩化コバルトピリジン錯体及び塩化コバルトエチルアルコール錯体などのハロゲン化コバルト錯体などが用いられる。可溶性コバルト化合物の添加量は、共役ジエン系モノマー1mol当たり0.001mmol以上、特に0.005mmol以上であることが好ましい。また、可溶性コバルト化合物に対する第1の有機アルミニウムのモル比(Al/Co)は10以上であり、特に50以上であることが好ましい。 The soluble cobalt compound is soluble in the above solvent or liquid conjugated diene monomer, or can be uniformly dispersed, for example, cobalt β such as cobalt (II) acetylacetonate and cobalt (III) acetylacetonate. -Cobalt salts of organic carboxylic acids with 6 or more carbon atoms such as diketone complexes, cobalt β-keto acid ester complexes such as cobalt acetoacetic acid ethyl ester complex, cobalt octoate, cobalt naphthenate and cobalt benzoate, cobalt chloride pyridine complex And halogenated cobalt complexes such as cobalt chloride ethyl alcohol complex are used. The amount of the soluble cobalt compound added is preferably 0.001 mmol or more, particularly 0.005 mmol or more, per 1 mol of the conjugated diene monomer. The molar ratio (Al / Co) of the first organoaluminum to the soluble cobalt compound is 10 or more, and particularly preferably 50 or more.
ニッケル化合物としては、ニッケルの塩や錯体が好ましく用いられる。特に好ましいものとして、塩化ニッケル及び臭化ニッケルなどのハロゲン化ニッケル、硝酸ニッケルなどの無機酸のニッケル塩、オクチル酸ニッケル、酢酸ニッケル、ニッケルオクトエートなどの炭素原子数1〜18のカルボン酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、マロン酸ニッケル、ニッケルのビスアセチルアセトナート及び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などのニッケル錯体、ハロゲン化ニッケルのトリアリールホスフィン錯体、トリアルキルホスフィン錯体、ピリジン錯体及びピコリン錯体等の有機塩基錯体、並びにエチルアルコール錯体などの各種錯体を挙げることができる。ニッケル化合物の添加量は、共役ジエン系モノマー1mol当たり1×10−7〜1×10−3molであることが好ましい。 As the nickel compound, a nickel salt or complex is preferably used. Particularly preferred are nickel halides such as nickel chloride and nickel bromide, nickel salts of inorganic acids such as nickel nitrate, nickel carboxylic acid having 1 to 18 carbon atoms such as nickel octylate, nickel acetate, nickel octoate, Nickel naphthenate, nickel malonate, nickel bisacetylacetonate and trisacetylacetonate, nickel complexes such as ethyl acetoacetate, nickel halide triarylphosphine complex, trialkylphosphine complex, pyridine complex and picoline complex Examples include organic base complexes and various complexes such as ethyl alcohol complexes. The addition amount of the nickel compound is preferably 1 × 10 −7 to 1 × 10 −3 mol per mol of the conjugated diene monomer.
フッ素化合物としては、三フッ化ホウ素のエーテル、アルコール、又はこれらの混合物の錯体、あるいはフッ化水素のエーテル、アルコール、又はこれらの錯体の混合物が好ましく用いられる。特に好ましいものとして、三フッ化ホウ素ジエチルエーテレート、三フッ化ホウ素ジブチルエーテレート、フッ化水素ジエチルエーテレート、及びフッ化水素ジブチルエーテレートを挙げることができる。フッ素化合物の添加量は、共役ジエン系モノマー1mol当たり1×10−4〜1molであることが好ましい。 As the fluorine compound, boron trifluoride ether, alcohol, or a mixture of these mixtures, or hydrogen fluoride ether, alcohol, or a mixture of these complexes is preferably used. Particularly preferred are boron trifluoride diethyl etherate, boron trifluoride dibutyl etherate, hydrogen fluoride diethyl etherate, and hydrogen fluoride dibutyl etherate. The addition amount of the fluorine compound is preferably 1 × 10 −4 to 1 mol per mol of the conjugated diene monomer.
共役ジエン系モノマーを1,4−シス重合する温度は、0℃を超えて100℃以下、好ましくは10〜100℃、さらに好ましくは20〜100℃である。重合時間は、10分〜2時間の範囲が好ましい。また、1,4−シス重合後のポリマー濃度が5〜26重量%となるように、1,4−シス重合を行うことが好ましい。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号公報に記載された装置を用いることができる。 The temperature for the 1,4-cis polymerization of the conjugated diene monomer is more than 0 ° C and not more than 100 ° C, preferably 10 to 100 ° C, more preferably 20 to 100 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 10 minutes to 2 hours. Moreover, it is preferable to perform 1,4-cis polymerization so that the polymer concentration after 1,4-cis polymerization is 5 to 26% by weight. 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.
また、触媒成分の添加順序に特に制限はないが、水と第1の有機アルミニウムとをあらかじめ混合し、熟成して用いることが特に好ましい。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 particularly preferable that water and the first organoaluminum are mixed in advance and aged. The aging time is preferably 0.1 to 24 hours, and the aging temperature is preferably 0 to 80 ° C.
1,4−シス重合時に、公知の分子量調節剤、例えばシクロオクタジエン、アレン、メチルアレン(1,2−ブタジエン)などの非共役ジエン類、又はエチレン、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、重合時のゲルの生成をさらに抑制するため、公知のゲル化防止剤を使用することができる。 During 1,4-cis polymerization, known molecular weight regulators, for example, non-conjugated dienes such as cyclooctadiene, allene, methylallene (1,2-butadiene), or α-olefins such as ethylene, propylene, butene-1 Can be used. Moreover, in order to further suppress the production | generation of the gel at the time of superposition | polymerization, a well-known gelation inhibitor can be used.
1,4−シス重合で得られる共役ジエン系ポリマーのシス−1,4構造含有率は90%以上、特に95%以上であることが好ましい。ムーニー粘度(ML1+4,100℃、以下「ML1+4」とする。)は10〜130が好ましく、特に15〜80が好ましい。5%トルエン溶液粘度(Tcp)は、25〜400であることが好ましい。また、1,4−シス重合で得られる共役ジエン系ポリマーは、実質的にゲル分を含有しないことが好ましい。 The cis-1,4 structure content of the conjugated diene polymer obtained by 1,4-cis polymerization is preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more. The Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C., hereinafter referred to as “ML 1 + 4 ”) is preferably 10 to 130, and particularly preferably 15 to 80. The 5% toluene solution viscosity (Tcp) is preferably 25 to 400. Moreover, it is preferable that the conjugated diene type polymer obtained by 1, 4- cis-polymerization does not contain gel content substantially.
(ビニル重合工程(b))
本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法において、ビニル重合工程(b)は、上記シス重合工程(a)で得られた重合反応混合物を用い、引き続きこの重合系で、第2の有機アルミニウム、二硫化炭素及び1,2重合触媒を添加して1,2−ビニル重合、特に好ましくは、シンジオタクチック−1,2重合する。その際に、得られた1,4−シス重合物には、さらに共役ジエン系モノマーを添加しても添加しなくてもよいが、生産性を高める観点から添加することが好ましい。添加する場合には、上記シス重合工程(a)で得られた重合反応混合物100重量部当たり1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部の共役ジエン系モノマーを添加することが好ましく、これにより、1,2−ビニル重合時の1,2−ポリブタジエンの収量を増大させることができる。
(Vinyl polymerization step (b))
In the method for producing vinyl cis-polybutadiene according to the present invention, the vinyl polymerization step (b) uses the polymerization reaction mixture obtained in the cis polymerization step (a), and in this polymerization system, the second organic aluminum is subsequently used. Then, carbon disulfide and a 1,2 polymerization catalyst are added to perform 1,2-vinyl polymerization, particularly preferably syndiotactic-1,2. At that time, the conjugated diene monomer may or may not be added to the obtained 1,4-cis polymer, but it is preferably added from the viewpoint of increasing productivity. When added, it is preferable to add 1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight of a conjugated diene monomer per 100 parts by weight of the polymerization reaction mixture obtained in the cis polymerization step (a). Thus, the yield of 1,2-polybutadiene during 1,2-vinyl polymerization can be increased.
ビニル重合工程(b)で添加する第2の有機アルミニウムとしては、一般式AlR3により表される有機アルミニウム化合物が好ましく、具体的には、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリn−ヘキシルアルミニウム及びトリフェニルアルミニウムなどが好適である。上記有機アルミニウム化合物は、共役ジエン系モノマー1mol当たり0.1mmol以上、特に0.5〜50mmolが好ましい。なお、第2の有機アルミニウムとして、上記第1の有機アルミニウムの残部を用いることもできる。 The second organoaluminum added in the vinyl polymerization step (b) is preferably an organoaluminum compound represented by the general formula AlR 3 , specifically, trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tri-n-hexyl. Aluminum and triphenylaluminum are preferred. The organoaluminum compound is preferably 0.1 mmol or more, particularly 0.5 to 50 mmol, per 1 mol of the conjugated diene monomer. Note that the remaining portion of the first organoaluminum can be used as the second organoaluminum.
二硫化炭素の濃度は、20mmol/L以下、特に好ましくは0.01〜10mmol/Lである。二硫化炭素の代替として、公知のイソチオシアン酸フェニルやキサントゲン酸化合物を使用してもよい。水は、有機アルミニウム化合物と接触させた後、重合系に添加することが好ましい。水の添加量は、第2の有機アルミニウム1mol当たり0.1〜1.5molが好ましい。 The concentration of carbon disulfide is 20 mmol / L or less, particularly preferably 0.01 to 10 mmol / L. As an alternative to carbon disulfide, a known phenyl isothiocyanate or xanthate compound may be used. Water is preferably added to the polymerization system after contacting with the organoaluminum compound. The amount of water added is preferably 0.1 to 1.5 mol per mol of the second organoaluminum.
1,2重合触媒としては、遷移金属触媒であることが好ましく、特に、可溶性コバルト化合物を好適に用いることができる。可溶性コバルト化合物としては、上記1,4重合触媒として添加したものと同様のものが挙げられる。本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法においては、前記共役ジエン系モノマー1molに対する1,2重合触媒の添加量が0.1〜2.4μmolの範囲内が好ましく、0.2〜2.3μmolがより好ましく、0.3〜2.2μmolが特に好ましい。遷移金属触媒の添加量が上記範囲より多いと、遷移金属触媒に対する共役ジエン系モノマーが少なくなるので、得られるシンジオタクチック−1,2構造が多く、且つ得られる樹脂成分の分子量が低くなってしまう。一方、シンジオタクチック−1,2構造の分子量を上げるという観点からすれば、遷移金属触媒の添加量は少なくても構わないが、上記範囲より少ない場合には得られる樹脂成分の収量が減ってしまう。上記共役ジエン系モノマー1molに対する1,2重合触媒の添加量は、1,2−ビニル重合の際にさらに共役ジエン系モノマーを添加した場合には、添加された共役ジエン系モノマーも含んだ共役ジエン系モノマー1molに対する1,2重合触媒の添加量とする。 As the 1,2 polymerization catalyst, a transition metal catalyst is preferable, and a soluble cobalt compound can be particularly preferably used. Examples of the soluble cobalt compound include the same compounds as those added as the 1,4 polymerization catalyst. In the method for producing vinyl cis-polybutadiene according to the present invention, the addition amount of the 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of the conjugated diene monomer is preferably in the range of 0.1 to 2.4 μmol, and preferably 0.2 to 2. 3 μmol is more preferable, and 0.3 to 2.2 μmol is particularly preferable. When the addition amount of the transition metal catalyst is more than the above range, the conjugated diene monomer with respect to the transition metal catalyst is decreased, so that the resulting syndiotactic-1,2 structure is large and the molecular weight of the obtained resin component is low. End up. On the other hand, from the viewpoint of increasing the molecular weight of the syndiotactic-1,2 structure, the addition amount of the transition metal catalyst may be small, but if it is less than the above range, the yield of the resin component obtained is reduced. End up. The addition amount of the 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of the conjugated diene monomer is such that, when a conjugated diene monomer is further added during 1,2-vinyl polymerization, the conjugated diene containing the added conjugated diene monomer. The addition amount of the 1,2 polymerization catalyst per 1 mol of the system monomer.
また、前記第1及び第2の有機アルミニウムからなる全有機アルミニウム1molに対する前記1,2重合触媒の添加量が0.0001〜0.0030molの範囲内が好ましく、0.0002〜0.0020molがより好ましく、0.0003〜0.0012molが特に好ましい。上記範囲外では、シンジオタクチック−1,2重合を制御することが困難なため好ましくない。本発明においては、上記共役ジエン系モノマー1molに対する1,2重合触媒の添加量の調整、及び上記第1及び第2の有機アルミニウムからなる全有機アルミニウム1molに対する1,2重合触媒の添加量の調整を行うことにより、容易に沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)を低く調整することができる。 Moreover, the addition amount of the said 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of all the organoaluminum which consists of said 1st and 2nd organoaluminum is within the range of 0.0001-0.0030 mol, 0.0002-0.0020 mol is more Preferably, 0.0003 to 0.0012 mol is particularly preferable. Outside the above range, it is difficult to control the syndiotactic-1,2 polymerization, which is not preferable. In the present invention, adjustment of the addition amount of the 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of the conjugated diene monomer and adjustment of the addition amount of the 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of the total organoaluminum composed of the first and second organic aluminums. The boiling n-hexane insoluble matter (HI) can be easily adjusted to a low level.
1,2−ビニル重合する温度は、−5〜100℃が好ましく、特に−5〜80℃が好ましい。重合時間は、10分〜2時間の範囲が好ましい。1,2−ビニル重合後のポリマー濃度が9〜29重量%となるように、1,2−ビニル重合を行うことが好ましい。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。1,2−ビニル重合に用いる重合槽としては、1,2−ビニル重合中は更に高粘度となり、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。 The temperature for 1,2-vinyl polymerization is preferably from -5 to 100 ° C, particularly preferably from -5 to 80 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 10 minutes to 2 hours. It is preferable to carry out 1,2-vinyl polymerization so that the polymer concentration after 1,2-vinyl polymerization is 9 to 29% by weight. The polymerization is carried out by stirring and mixing the polymerization solution in a polymerization tank (polymerizer). As a polymerization tank used for 1,2-vinyl polymerization, the viscosity becomes higher during 1,2-vinyl polymerization and the polymer tends to adhere, so a polymerization tank equipped with a high-viscosity liquid stirring device, for example, Japanese Patent Publication No. 40-2645. The apparatus described in the publication can be used.
重合反応が所定の重合率に達した後、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)、並びに硫黄系の4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール及びジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート(TPL)などが挙げられる。これらを単独でも2種以上組み合わせて用いてもよく、老化防止剤の添加はビニル・シス−ポリブタジエン100重量部に対して0.001〜5重量部である。 After the polymerization reaction reaches a predetermined polymerization rate, 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 4,6-bis (octylthio). Methyl) -o-cresol and dilauryl-3,3′-thiodipropionate (TPL). These may be used singly or in combination of two or more, and the addition of the antioxidant is 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of vinyl cis-polybutadiene.
重合反応は、重合溶液にメタノール及びエタノールなどのアルコール、又は水などの極性溶媒を大量に投入する方法、塩酸及び硫酸などの無機酸、酢酸及び安息香酸などの有機酸、又は塩化水素ガスを重合溶液に導入する方法など、それ自体公知の方法を用いて停止する。次いで、通常の方法に従い、生成したビニル・シス−ポリブタジエンを分離、洗浄、続いて乾燥する。 For the polymerization reaction, a large amount of an alcohol such as methanol and ethanol or a polar solvent such as water is added to the polymerization solution, an inorganic acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid, an organic acid such as acetic acid and benzoic acid, or a hydrogen chloride gas is polymerized. The reaction is stopped using a method known per se, such as a method of introducing the solution. The resulting vinyl cis-polybutadiene is then separated, washed and subsequently dried according to conventional methods.
また、本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンゴムの製造方法によって製造されたビニル・シス−ポリブタジエンの沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)は、3〜9重量%であり、3.4〜6.5重量%がより好ましい。上記範囲外では、耐摩耗性、低発熱性に劣り、押出量が少なく、加工性に劣るため好ましくない。一般に、HIを低くすると生産性が低下してしまう問題があるが、本発明の製造方法によれば、上述のとおり、1,4−シス重合における水に対する有機アルミニウム及び有機ハロゲン化合物の全添加量、第1の有機アルミニウムと有機ハロゲン化合物の比率、原料となる共役ジエン系モノマーに対する1,2−ビニル重合における触媒の添加量、並びに1,4−シス重合及び1,2−ビニル重合において添加する全有機アルミニウムに対する1,2−ビニル重合における触媒の添加量を調整することにより、容易に低HIへと調整したビニル・シス−ポリブタジエンゴムを生産性良く製造することが可能となる。
また、沸騰n−ヘキサン可溶分は、ミクロ構造のシス−1,4構造が80%以上が好ましい。
Further, the boiling n-hexane insoluble matter (HI) of vinyl cis-polybutadiene produced by the method for producing vinyl cis-polybutadiene rubber according to the present invention is 3 to 9% by weight, and 3.4 to 6. 5% by weight is more preferred. Outside the above range, it is not preferable because it is inferior in wear resistance and low exothermic property, has a small amount of extrusion, and is inferior in workability. In general, there is a problem that productivity decreases when HI is lowered. However, according to the production method of the present invention, as described above, the total amount of organoaluminum and organohalogen compounds added to water in 1,4-cis polymerization. The ratio of the first organoaluminum and the organic halogen compound, the amount of the catalyst added in 1,2-vinyl polymerization relative to the conjugated diene monomer used as a raw material, and the addition in 1,4-cis polymerization and 1,2-vinyl polymerization By adjusting the addition amount of the catalyst in 1,2-vinyl polymerization with respect to the total organoaluminum, it becomes possible to easily produce vinyl cis-polybutadiene rubber adjusted to low HI with high productivity.
The boiling n-hexane soluble content is preferably 80% or more of the microstructure cis-1,4 structure.
本発明に係るビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法によって製造されたビニル・シス−ポリブタジエンのシンジオタクチック−1,2重合体の融点は100〜220℃が好ましく、170〜210℃が特に好ましい。 The melting point of the vinyl cis-polybutadiene syndiotactic-1,2 polymer produced by the method for producing vinyl cis-polybutadiene according to the present invention is preferably from 100 to 220 ° C, particularly preferably from 170 to 210 ° C.
また、沸騰n−ヘキサン可溶分の5重量%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、2.1以下であることが好ましく、1.0〜2.1であることがより好ましく、1.5〜2.05が特に好ましい。 Further, the ratio (T cp / ML 1 + 4 ) of 5 wt% toluene solution viscosity (T cp ) of boiling n-hexane solubles to Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. is 2.1 or less. Preferably, it is 1.0 to 2.1, more preferably 1.5 to 2.05.
また、RPA2000型試験機(アルファテクノロジーズ社製)を用いてLAOS測定方法により測定した長鎖分岐指数(LCB Index)は、4.10〜5.90が好ましく、4.30〜5.70がより好ましく、4.50〜5.50が特に好ましい。RPA2000型試験機(アルファテクノロジーズ社製)を用いてLAOS測定方法により測定した長鎖分岐指数(LCB Index)とは、溶解ポリマーのダイナミック特性において、近似した特徴を持つ長鎖分岐(LCB)と分子量分布の挙動から、分子量分布による影響を取り除いたより正確な長鎖分岐の指数を示す。なお、LCB Indexの詳細については、“FT-Rheology, a Tool to Quantify Long Chain Branching (LCB) in Natural Rubber and its Effect on Mastication, Mixing Behaviour and Final Properties.”(Henri G. Burhin, Alpha Technologies, UK 15 Rue du Culot B-1435 Hevillers, Belgium)などを参照することができる。LCB Indexが4.10未満では、配合時の混練機での発熱量が大きくなり、ヤケ問題や連続生産が困難であり、5.90を超えると配合物を押し出した際のスウェルが大きくなり、寸法安定性が劣るため好ましくない。 Further, the long chain branching index (LCB Index) measured by the LAOS measurement method using an RPA2000 type tester (manufactured by Alpha Technologies) is preferably 4.10 to 5.90, more preferably 4.30 to 5.70. Preferably, it is 4.50 to 5.50. The long chain branching index (LCB Index) measured by the LAOS measurement method using an RPA2000 type tester (manufactured by Alpha Technologies) is the long chain branching (LCB) having an approximate characteristic in the dynamic characteristics of the dissolved polymer and the molecular weight. From the distribution behavior, a more accurate index of long-chain branching is shown by removing the influence of molecular weight distribution. For details of LCB Index, see “FT-Rheology, a Tool to Quantify Long Chain Branching (LCB) in Natural Rubber and its Effect on Mastication, Mixing Behavior and Final Properties.” (Henri G. Burhin, Alpha Technologies, UK 15 Rue du Culot B-1435 Hevillers, Belgium). If the LCB Index is less than 4.10, the amount of heat generated in the kneading machine at the time of blending becomes large, and the burning problem and continuous production are difficult. If it exceeds 5.90, the swell when extruding the blend increases. Since dimensional stability is inferior, it is not preferable.
また、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(SPB)による補強効果は、補強ポリブタジエンゴム(すなわち、得られたビニル・シス−ポリブタジエン)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(ΔML1+4)を沸騰n−ヘキサン不溶分(HI)の量で割った値(ΔML1+4/HI)で表すことができる。すなわち、ΔML1+4/HIが大きいほど補強効果が高いことを示す。しかしながら、補強性が高すぎると粘度が高くなりすぎ、加工性に悪影響を及ぼすため好ましくない。 Further, the reinforcing effect of syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB) is the difference between the Mooney viscosity of the reinforced polybutadiene rubber (that is, the obtained vinyl cis-polybutadiene) and the Mooney viscosity of the boiling n-hexane soluble component. (ΔML 1 + 4 ) can be represented by a value (ΔML 1 + 4 / HI) divided by the amount of boiling n-hexane insoluble matter (HI). That is, it shows that a reinforcement effect is so high that (DELTA) ML1 + 4 / HI is large. However, if the reinforcing property is too high, the viscosity becomes too high, which adversely affects workability.
さらにまた、剛性率(G*)は、250〜500kPaが好ましく、260〜490kPaがより好ましい。この数値が250kPaより低いとSPBの補強が得られず、例えばコールドフロー性等が悪くなる。一方、この数値が500kPaより高くなると弾性率が高く加工性が劣る。 Furthermore, the rigidity (G *) is preferably 250 to 500 kPa, and more preferably 260 to 490 kPa. When this numerical value is lower than 250 kPa, SPB reinforcement cannot be obtained, and, for example, cold flow properties are deteriorated. On the other hand, if this value is higher than 500 kPa, the elastic modulus is high and the workability is poor.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではない。なお、各物性の測定方法は次のとおりである。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, these do not limit the objective of this invention. In addition, the measuring method of each physical property is as follows.
(1)ムーニー粘度(ML1+4):JIS K6300に準じて100℃で測定した。なお、表3中「1,4−シス重合後ML1+4」は、沸騰n−ヘキサン可溶分のムーニー粘度を測定した。
(2)沸騰n−ヘキサン不溶分(HI):示差走査熱量計(DSC)により測定した融解熱量から、あらかじめ作成した融解熱量と実測のHIとの検量線を用いて算出した。実測HIは、2gのビニル・シス−ポリブタジエンを200mlのn−ヘキサンで4時間ソックスレー抽出した後の抽出残部の重量%である。
(3)SPB融点(Tm):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。
(4)沸騰n−ヘキサン可溶分の5%トルエン溶液粘度(Tcp):沸騰n−ヘキサン可溶分を5%になるようにトルエンに溶解して、キャノンフェンスケ粘度計を用いて25℃で測定した。
(5)長鎖分岐指数(LCB Index):RPA2000型試験機(アルファテクノロジーズ社製)を用いてLAOS測定方法により測定した。
(1) Mooney viscosity (ML 1 + 4 ): measured at 100 ° C. according to JIS K6300. In Table 3, “ML 1 + 4 after 1,4-cis polymerization” was measured for Mooney viscosity of boiling n-hexane soluble matter.
(2) Boiling n-hexane insoluble matter (HI): Calculated from a calorific value measured with a differential scanning calorimeter (DSC) using a calibration curve between the heat of fusion prepared in advance and the measured HI. The measured HI is the weight% of the remainder after Soxhlet extraction of 2 g of vinyl cis-polybutadiene with 200 ml of n-hexane for 4 hours.
(3) SPB melting point (Tm): determined by the peak temperature of the endothermic curve by a differential scanning calorimeter (DSC).
(4) Viscosity of 5% toluene solution soluble in boiling n-hexane (T cp ): Dissolved in toluene so that the boiling n-hexane soluble content is 5%, and using a Canon Fenske viscometer Measured at ° C.
(5) Long chain branching index (LCB Index): Measured by the LAOS measurement method using an RPA2000 type tester (manufactured by Alpha Technologies).
(6)押出し生産性Index:経験則から導き出した以下の計算式よりゴム組成物での押出し生産性を算出し、比較例2を指数100として算出した。 (6) Extrusion productivity Index: Extrusion productivity in the rubber composition was calculated from the following calculation formula derived from an empirical rule, and Comparative Example 2 was calculated with an index of 100.
(7)VCR生産性:収量を使用した重合触媒及びモノマーで除した値とし、比較例2を指数100として算出した。
(8)剛性指数(G*):100℃において、Alpha Technologies Mooney viscometerを用いて、周波数100cpm、歪み2.79%の条件下にて5分間のウォームアップを行った後、同一温度条件下、歪10%、2〜250cpmの周波数掃引で行った実験より得た。G*は、周波数250cpmにおけるG*の数値である。
(7) VCR productivity: The yield was calculated by dividing the yield by the polymerization catalyst and monomer used, and Comparative Example 2 was calculated with an index of 100.
(8) Rigidity index (G *): At 100 ° C., using Alpha Technologies Mooney viscometer, after warming up for 5 minutes at a frequency of 100 cpm and a strain of 2.79%, It was obtained from an experiment conducted with a frequency sweep of 10% strain and 2 to 250 cpm. G * is a numerical value of G * at a frequency of 250 cpm.
(実施例1)
表1及び2に示す配合で、ビニル・シス−ポリブタジエンを作製した。具体的には、内容量1.5Lのオートクレーブに、予めモレキュラーシーブスで脱水処理したシクロヘキサン、1,3−ブタジエン、シスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC4留分の重量比が37/32/31となるよう調整した混合溶液600mLを入れ、窒素置換した。この溶液に水1.02mmolを加えて30分間攪拌後、1,5−シクロオクタジエン7.68mmol、トリエチルアルミニウム(TEA:有機ハロゲン化合物)0.42mmolおよびジエチルアルミニウムクロライド(DEAC:第1有機Al)1.8mmolを加えて5分間攪拌した。溶液を60℃にしてコバルトオクトエート(1,4重合Co触媒)5.5μmolを加えて20分間1,4−シス重合を行った。その後、トリエチルアルミニウム(TEA:第2有機Al)2.7mmolを加えて60℃とし、水1.20mmolを加えて5分間攪拌後、コバルトオクトエート(1,2重合Co触媒)0.0018mmolを加えて2分間攪拌し、さらに、二硫化炭素0.15mmolを加えることで、20分間シンジオタクチック−1,2重合を行った。所定時間経過後、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを含むメタノールを加えて重合を停止し、重合物を回収、乾燥してビニル・シス−ポリブタジエンを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのHIは、3.8重量%であった。その他の結果は表3に示した。なお、表1及び2は、全ての単位をmol/Lに換算した値を示した。
Example 1
Vinyl cis-polybutadiene was prepared with the formulations shown in Tables 1 and 2. Specifically, the weight ratio of the C4 fraction mainly composed of cyclohexane, 1,3-butadiene, cis and trans-2-butene dehydrated in advance with molecular sieves in an autoclave having an internal volume of 1.5 L is 37 / The mixed solution 600mL adjusted so that it might become 32/31 was put, and nitrogen substitution was carried out. After adding 1.02 mmol of water to this solution and stirring for 30 minutes, 7.68 mmol of 1,5-cyclooctadiene, 0.42 mmol of triethylaluminum (TEA: organohalogen compound) and diethylaluminum chloride (DEAC: first organic Al) 1.8 mmol was added and stirred for 5 minutes. The solution was brought to 60 ° C., and 5.5 μmol of cobalt octoate (1,4-polymerization Co catalyst) was added to carry out 1,4-cis polymerization for 20 minutes. Thereafter, 2.7 mmol of triethylaluminum (TEA: second organic Al) was added to 60 ° C., 1.20 mmol of water was added and stirred for 5 minutes, and then 0.0018 mmol of cobalt octoate (1,2 polymerization Co catalyst) was added. The mixture was stirred for 2 minutes, and 0.15 mmol of carbon disulfide was further added to carry out syndiotactic-1,2 polymerization for 20 minutes. After a predetermined time, methanol containing 4,6-bis (octylthiomethyl) -o-cresol was added to terminate the polymerization, and the polymer was recovered and dried to obtain vinyl cis-polybutadiene. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a HI of 3.8% by weight. The other results are shown in Table 3. Tables 1 and 2 show values obtained by converting all units to mol / L.
(実施例2)
シンジオタクチック−1,2重合の際に追加するコバルトオクトエートを0.0048mmolとした以外は、実施例1と同様にしてビニル・シス−ポリブタジエンを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのHIは、5.6重量%であった。その他の結果は表3に示した。
(Example 2)
Vinyl cis-polybutadiene was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cobalt octoate added during syndiotactic-1,2 polymerization was changed to 0.0048 mmol. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a HI of 5.6% by weight. The other results are shown in Table 3.
(比較例1)
表1及び2に示す配合で、ビニル・シス−ポリブタジエンを作製した。具体的には、内容量1.5Lのオートクレーブに、予めモレキュラーシーブスで脱水処理したシクロヘキサン、1,3−ブタジエン、シスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC4留分の重量比が37/32/31となるよう調整した混合溶液1000mLを入れ、窒素置換した。この溶液に水2.00mmolを加えて30分間攪拌後、1,5−シクロオクタジエン12.2mmol、トリエチルアルミニウム(TEA:有機ハロゲン化合物)0.70mmolおよびジエチルアルミニウムクロライド(DEAC:第1有機Al)2.30mmolを加えて5分間攪拌した。溶液を60℃にしてコバルトオクトエート(1,4重合Co触媒)4.3μmolを加えて20分間1,4−シス重合を行った。その後、トリエチルアルミニウム(TEA:第2有機Al)3.9mmolを加えて60℃とし、5分間攪拌後、コバルトオクトエート(1,2重合Co触媒)0.043mmolを加えて2分間攪拌し、さらに、二硫化炭素0.25mmolを加えることで、20分間シンジオタクチック−1,2重合を行った。所定時間経過後、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを含むメタノールを加えて重合を停止し、重合物を回収、乾燥してビニル・シス−ポリブタジエンを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのHIは、13.8重量%であった。その他の結果は表3に示した。
(Comparative Example 1)
Vinyl cis-polybutadiene was prepared with the formulations shown in Tables 1 and 2. Specifically, the weight ratio of the C4 fraction mainly composed of cyclohexane, 1,3-butadiene, cis and trans-2-butene dehydrated in advance with molecular sieves in an autoclave having an internal volume of 1.5 L is 37 / 1000 mL of a mixed solution adjusted to 32/31 was added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. After adding 2.00 mmol of water to this solution and stirring for 30 minutes, 12.2-mmol of 1,5-cyclooctadiene, 0.70 mmol of triethylaluminum (TEA: organic halogen compound) and diethylaluminum chloride (DEAC: first organic Al) 2.30 mmol was added and stirred for 5 minutes. The solution was brought to 60 ° C. and 4.3 μmol of cobalt octoate (1,4-polymerization Co catalyst) was added, and 1,4-cis polymerization was carried out for 20 minutes. Thereafter, 3.9 mmol of triethylaluminum (TEA: second organic Al) was added to 60 ° C., and the mixture was stirred for 5 minutes. Then, 0.043 mmol of cobalt octoate (1,2 polymerization Co catalyst) was added, and the mixture was stirred for 2 minutes. By adding 0.25 mmol of carbon disulfide, syndiotactic-1,2 polymerization was carried out for 20 minutes. After a predetermined time, methanol containing 4,6-bis (octylthiomethyl) -o-cresol was added to terminate the polymerization, and the polymer was recovered and dried to obtain vinyl cis-polybutadiene. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a HI of 13.8% by weight. The other results are shown in Table 3.
(比較例2)
シンジオタクチック−1,2重合の際に追加するコバルトオクトエートを0.006mmolとした以外は、実施例1と同様にしてビニル・シス−ポリブタジエンゴムを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのHIは、6.7重量%であった。その他の結果は表3に示した。
(Comparative Example 2)
A vinyl cis-polybutadiene rubber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of cobalt octoate added during syndiotactic-1,2 polymerization was 0.006 mmol. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a HI of 6.7% by weight. The other results are shown in Table 3.
(比較例3)
内容量1.5Lのオートクレーブに、予めモレキュラーシーブスで脱水処理したシクロヘキサン、1,3−ブタジエン、シスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC4留分の重量比が45/30/25となるよう調整した混合溶液600mLを入れ、窒素置換した。この溶液に水1.74mmolを加えて30分間攪拌後、1,5−シクロオクタジエン4.8mmol、ジエチルアルミニウムクロライド(DEAC:第1有機Al)0.96mmol及びトリエチルアルミニウム(TEA:有機ハロゲン化合物)0.96mmolを加えて5分間攪拌した。溶液を60℃にしてコバルトオクトエート(1,4重合Co触媒)4.8μmolを加えて20分間1,4−シス重合を行った。その後、トリエチルアルミニウム(TEA:第2有機Al)2.7mmolを加えて60℃とし、水1.2mmolを加えて5分間攪拌後、コバルトオクトエート(1,2重合Co触媒)0.006mmolを加えて2分間攪拌し、さらに、二硫化炭素0.15mmolを加えることで、20分間シンジオタクチック−1,2重合を行った。所定時間経過後、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを含むメタノールを加えて重合を停止し、重合物を回収、乾燥してビニル・シス−ポリブタジエンを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのTcp/ML1+4は、2.16であった。その他の結果は表3に示した。
(Comparative Example 3)
The weight ratio of the C4 fraction mainly composed of cyclohexane, 1,3-butadiene, cis and trans-2-butene dehydrated in advance in molecular sieves in an autoclave having an internal volume of 1.5 L is 45/30/25. Then, 600 mL of the mixed solution prepared as described above was added and purged with nitrogen. 1.74 mmol of water was added to this solution and stirred for 30 minutes. Then, 4.8 mmol of 1,5-cyclooctadiene, 0.96 mmol of diethylaluminum chloride (DEAC: first organic Al) and triethylaluminum (TEA: organohalogen compound) 0.96 mmol was added and stirred for 5 minutes. The solution was brought to 60 ° C., 4.8 μmol of cobalt octoate (1,4 polymerization Co catalyst) was added, and 1,4-cis polymerization was carried out for 20 minutes. Thereafter, 2.7 mmol of triethylaluminum (TEA: second organic Al) was added to 60 ° C., 1.2 mmol of water was added and stirred for 5 minutes, and then 0.006 mmol of cobalt octoate (1,2 polymerization Co catalyst) was added. The mixture was stirred for 2 minutes, and 0.15 mmol of carbon disulfide was further added to carry out syndiotactic-1,2 polymerization for 20 minutes. After a predetermined time, methanol containing 4,6-bis (octylthiomethyl) -o-cresol was added to terminate the polymerization, and the polymer was recovered and dried to obtain vinyl cis-polybutadiene. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a Tcp / ML 1 + 4 of 2.16. The other results are shown in Table 3.
(比較例4)
内容量1.5Lのオートクレーブに、予めモレキュラーシーブスで脱水処理したシクロヘキサン、1,3−ブタジエン、シスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC4留分の重量比が25/30/45となるよう調整した混合溶液600mLを入れ、窒素置換した。この溶液に水1.28mmolを加えて30分間攪拌後、1,5−シクロオクタジエン6.36mmol、ジエチルアルミニウムクロライド(DEAC:第1有機Al)1.8mmolを加えて5分間攪拌した。溶液を60℃にしてコバルトオクトエート(1,4重合Co触媒)4.44μmolを加えて20分間1,4−シス重合を行った。その後、トリエチルアルミニウム(TEA:第2有機Al)2.7mmolを加えて60℃とし、水1.2mmolを加えて5分間攪拌後、コバルトオクトエート(1,2重合Co触媒)0.0258mmolを加えて2分間攪拌し、さらに、二硫化炭素0.15mmolを加えることで、20分間シンジオタクチック−1,2重合を行った。所定時間経過後、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを含むメタノールを加えて重合を停止し、重合物を回収、乾燥してビニル・シス−ポリブタジエンを得た。得られたビニル・シス−ポリブタジエンのTcp/ML1+4は、2.17であった。その他の結果は表3に示した。
(Comparative Example 4)
The weight ratio of the C4 fraction mainly composed of cyclohexane, 1,3-butadiene, cis and trans-2-butene, dehydrated with molecular sieves in advance in an autoclave with an internal volume of 1.5 L is 25/30/45. Then, 600 mL of the mixed solution prepared as described above was added and purged with nitrogen. 1.28 mmol of water was added to this solution and stirred for 30 minutes, and then 6.36 mmol of 1,5-cyclooctadiene and 1.8 mmol of diethylaluminum chloride (DEAC: first organic Al) were added and stirred for 5 minutes. The solution was heated to 60 ° C. and 4.44 μmol of cobalt octoate (1,4-polymerization Co catalyst) was added to carry out 1,4-cis polymerization for 20 minutes. Thereafter, 2.7 mmol of triethylaluminum (TEA: second organic Al) was added to 60 ° C., 1.2 mmol of water was added and stirred for 5 minutes, and then 0.0258 mmol of cobalt octoate (1,2 polymerization Co catalyst) was added. The mixture was stirred for 2 minutes, and 0.15 mmol of carbon disulfide was further added to carry out syndiotactic-1,2 polymerization for 20 minutes. After a predetermined time, methanol containing 4,6-bis (octylthiomethyl) -o-cresol was added to terminate the polymerization, and the polymer was recovered and dried to obtain vinyl cis-polybutadiene. The resulting vinyl cis-polybutadiene had a Tcp / ML 1 + 4 of 2.17. The other results are shown in Table 3.
以上より、水に対する第1有機Alと有機ハロゲン化合物の全添加量、第1有機Alに対する有機ハロゲン化合物の添加量、1,3−ブタジエンに対する1,2−重合Co触媒の添加量、並びに第1及び第2有機Alの合計有機Alに対する1,2−重合Co触媒の添加量を調整することで、容易にHIを低く調整することができ、生産性よく安定的に低HIのビニル・シス−ポリブタジエンが得られることが分かる。 From the above, the total addition amount of the first organic Al and the organic halogen compound to water, the addition amount of the organic halogen compound to the first organic Al, the addition amount of the 1,2-polymerization Co catalyst to 1,3-butadiene, and the first By adjusting the amount of the 1,2-polymerization Co catalyst added to the total organic Al of the second organic Al, the HI can be easily adjusted to a low level, and the vinyl cis- It can be seen that polybutadiene is obtained.
Claims (4)
共役ジエン系モノマー及び溶媒を含む共役ジエン系モノマー溶液に水、第1の有機アルミニウム、有機ハロゲン化合物及び1,4重合触媒を添加して前記共役ジエン系モノマーを1,4−シス重合するシス重合工程(a)と、
該シス重合工程(a)の後に第2の有機アルミニウム、二硫化炭素及び1,2重合触媒を添加して1,2−ビニル重合するビニル重合工程(b)とを有し、
(1)前記水1molに対する前記第1の有機アルミニウム及び前記有機ハロゲン化合物の全添加量が1.5〜3.0molであり、
(2)前記第1の有機アルミニウムが非ハロゲン化有機アルミニウム化合物であり、前記非ハロゲン化有機アルミニウム化合物1molに対する前記有機ハロゲン化合物の添加量が1.5〜9.0molであり、
(3)前記共役ジエン系モノマー1molに対する前記1,2重合触媒の添加量が0.1〜2.4μmolであり、
(4)前記第1及び第2の有機アルミニウムからなる全有機アルミニウム1molに対する前記1,2重合触媒の添加量が0.0001〜0.0030molであることを特徴とするビニル・シス−ポリブタジエンの製造方法。 A method for producing vinyl cis-polybutadiene having a boiling n-hexane insoluble content (HI) of 3 to 9% by weight, comprising:
Cis polymerization in which water, first organoaluminum, organic halogen compound and 1,4 polymerization catalyst are added to a conjugated diene monomer solution containing a conjugated diene monomer and a solvent to 1,4-cis polymerize the conjugated diene monomer. Step (a);
A vinyl polymerization step (b) in which a second organoaluminum, carbon disulfide and a 1,2 polymerization catalyst are added after the cis polymerization step (a) to polymerize 1,2-vinyl;
(1) The total addition amount of the first organoaluminum and the organohalogen compound with respect to 1 mol of the water is 1.5 to 3.0 mol,
(2) The first organoaluminum is a non-halogenated organoaluminum compound, and the amount of the organohalogen compound added relative to 1 mol of the non-halogenated organoaluminum compound is 1.5 to 9.0 mol,
(3) The addition amount of the 1,2 polymerization catalyst with respect to 1 mol of the conjugated diene monomer is 0.1 to 2.4 μmol,
(4) Production of vinyl cis-polybutadiene, wherein the addition amount of the 1,2 polymerization catalyst is 0.0001 to 0.0030 mol with respect to 1 mol of total organoaluminum composed of the first and second organoaluminums. Method.
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