JP2015127432A - ポリブタジエン及びその製造方法、並びにゴム組成物及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】希土類元素化合物又はそのルイス塩基との反応物(A成分)、一般式(II):AlR2R3R4[式中、R2及びR3は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R4は上記R2又はR3と同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物(B成分)、ハロゲン化合物、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物、及び活性ハロゲンを含む有機化合物からなる群から選択される少なくとも一種のルイス酸(C成分)、並びに必要に応じてアルミノキサン(D成分)からなる触媒系の存在下、1,3−ブタジエンと該1,3−ブタジエン以外の炭素数が4つの不飽和炭化水素とを含む混合物からポリブタジエンを合成し、前記触媒系が、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分、必要に応じて(D)成分及び共役ジエン単量体の存在下で予備調製されてなることを特徴とするポリブタジエンの製造方法である。
【選択図】なし
Description
(A)成分:下記一般式(I):
L3M ・・・(I)
[式中、LはR1CO2(ここで、R1は炭素数1〜20の炭化水素基である)であり、Mは周期律表の原子番号57〜71の希土類元素である]で表される化合物、又はこれらの化合物とルイス塩基との反応物、
(B)成分:下記一般式(II):
AlR2R3R4・・・ (II)
[式中、R2及びR3は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R4は上記R2又はR3と同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物、
(C)成分:ハロゲン化合物、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物、及び活性ハロゲンを含む有機化合物からなる群から選択される少なくとも一種のルイス酸、並びに必要に応じて
(D)成分:アルミノキサン
からなる触媒系の存在下、1,3−ブタジエンと該1,3−ブタジエン以外の炭素数が4つの不飽和炭化水素の一種以上とを含む混合物からポリブタジエンを溶液重合により合成し、
前記触媒系が、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分、必要に応じて(D)成分及び共役ジエン単量体の存在下で予備調製されてなることを特徴とする。
L3M ・・・ (I)
(式中、LはR1CO2、R1O、(R1O)2P(=O)O(ここで、R1は炭素数1〜20の炭化水素基である)であり、Mは周期律表の原子番号57〜71の希土類元素である)で表される化合物、又はこれらの化合物とルイス塩基との反応物である。ここで、原子番号57〜71の希土類元素の中でも、ネオジム、プラセオジウム、セリウム、ランタン、ガドリニウム等、又はこれらの混合物が好ましく、ネオジムが特に好ましい。
AlR2R3R4・・・ (II)
(式中、R2及びR3は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R4は上記R2又はR3と同一又は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物である。式(II)の有機アルミニウム化合物としては、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−t−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;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ−n−プロピルアルミニウム、水素化ジ−n−ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n−プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。以上に述べた(B)成分としての有機アルミニウム化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。
同一セルの二硫化炭素をブランクとして、5mg/mLの濃度に調製したポリブタジエンの二硫化炭素溶液のFT−IR透過率スペクトルを測定し、該スペクトルの1130cm-1付近の山ピーク値をa、967cm-1付近の谷ピーク値をb、911cm-1付近の谷ピーク値をc、736cm-1付近の谷ピーク値をdとしたとき、下記行列式(III):
(シス−1,4結合含量)=e/(e+f+g)×100(%) ・・・ (IV)
(トランス−1,4結合含量)=f/(e+f+g)×100(%) ・・・ (V)
(ビニル結合含量)=g/(e+f+g)×100(%) ・・・ (VI)
に従ってシス−1,4結合含量、トランス−1,4結合含量及びビニル結合含量を求める。
なお、上記スペクトルの1130cm-1付近の山ピーク値aはベースラインを、967cm-1付近の谷ピーク値bはトランス−1,4結合を、911cm-1付近の谷ピーク値cはビニル結合を、736cm-1付近の谷ピーク値dはシス−1,4結合を示す。
(ビニル結合含量) ≦ 0.25×{(シス−1,4結合含量)−97}(%) ・・・ (VII)
の関係を満たすのが好ましい。この場合、ポリブタジエンの伸張結晶性が更に向上して、該ポリブタジエンをゴム組成物に配合することで、ゴム組成物の耐摩耗性、耐亀裂成長性及び耐オゾン劣化性を更に向上させることができる。
(触媒溶液Aの調製)
乾燥及び窒素置換された容積100mLのゴム栓付きガラスビンに、順次、ネオジムネオデカノエートのシクロヘキサン溶液(ネオジム濃度:0.56M)0.53mL、メチルアルミノキサン(MAO)[東ソーファインケム製PMAO]のトルエン溶液(アルミニウム濃度:2.74M)9.31mL、水素化ジイソブチルアルミニウム[関東化学製]のヘキサン溶液(0.95M)6.63mLを投入し、室温で2分間熟成した後、塩化ジエチルアルミニウム[関東化学製]のヘキサン溶液(0.98M)1.22mLを加え、室温で時折撹拌しながら15分間熟成した。こうして得られた触媒溶液A中のネオジム濃度は、0.012M(mol/L)であった。
乾燥及び窒素置換された容積約1Lのゴム栓付きガラスビンに、以下に示す組成の混合物71.4g及び乾燥シクロヘキサン283gをそれぞれ投入し、10℃の水浴中で十分に冷却した。次に、上記のようにして調製した触媒溶液A2.36mL(ネオジム換算で11.8mmol)を加え、10℃の水浴中で60分間重合を行った。引き続き、老化防止剤2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)のイソプロパノール溶液(NS−5濃度:5質量%)2mLを加えて反応を停止させ、更に、微量のNS−5を含むイソプロパノール溶液中で再沈澱させた後、常法にて乾燥して、重合体Aを得た。
(触媒溶液Bの調製)
乾燥及び窒素置換された容積100mLのゴム栓付きガラスビンに、順次、ネオジムネオデカノエートのシクロヘキサン溶液(ネオジム濃度:0.56M)0.27mL、トリイソブチルアルミニウムのトルエン溶液(アルミニウム濃度:1.03M)4.22mLを投入し、室温で2分間熟成した後、塩化ジエチルアルミニウム[関東化学製]のヘキサン溶液(0.98M)0.92mLを加え、室温で時折撹拌しながら15分間熟成した。こうして得られた触媒溶液B中のネオジム濃度は、0.012M(mol/L)であった。
乾燥及び窒素置換された容積約1Lのゴム栓付きガラスビンに、重合体製造例1で使用したものと同一の混合物71.4g及び乾燥シクロヘキサン283gをそれぞれ投入し、10℃の水浴中で十分に冷却した。次に、上記のようにして調製した触媒溶液B5.32mL(ネオジム換算で0.063mmol)を加え、10℃の水浴中で60分間重合を行った。引き続き、老化防止剤2,2'−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)のイソプロパノール溶液(NS−5濃度:5質量%)2mLを加えて反応を停止させ、更に、微量のNS−5を含むイソプロパノール溶液中で再沈澱させた後、常法にて乾燥して、重合体Bを得た。
ネオジムデカノエートに代えてネオジムトリクロライドを用いた以外は、上記重合体製造例2と同様にして重合体の合成を行ったが、混合物中の1,3−ブタジエンの反応率は20%未満であった。
Claims (8)
- (A)成分:下記一般式(I):
L3M ・・・(I)
[式中、LはR1CO2(ここで、R1は炭素数1〜20の炭化水素基である)であり、Mは周期律表の原子番号57〜71の希土類元素である]で表される化合物、又はこれらの化合物とルイス塩基との反応物、
(B)成分:下記一般式(II):
AlR2R3R4・・・ (II)
[式中、R2及びR3は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R4は上記R2又はR3と同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物、
(C)成分:ハロゲン化合物、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物、及び活性ハロゲンを含む有機化合物からなる群から選択される少なくとも一種のルイス酸、並びに必要に応じて
(D)成分:アルミノキサン
からなる触媒系の存在下、1,3−ブタジエンと該1,3−ブタジエン以外の炭素数が4つの不飽和炭化水素の一種以上とを含む混合物からポリブタジエンを溶液重合により合成し、
前記触媒系が、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分、必要に応じて(D)成分及び共役ジエン単量体の存在下で予備調製されてなることを特徴とするポリブタジエンの製造方法。 - 前記(A)成分が、ネオジムの分岐カルボン酸塩、又は該塩とルイス塩基との反応物であることを特徴とする請求項1に記載のポリブタジエンの製造方法。
- 前記混合物中に占める1,3−ブタジエンの割合が20質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリブタジエンの製造方法。
- 前記混合物が、ナフサのクラッキングにより得られたC4留分であることを特徴とする請求項1に記載のポリブタジエンの製造方法。
- ナフサのクラッキングにより得られたC4留分からポリブタジエンとスペントBBとを分離する方法であって、
請求項4に記載のポリブタジエンの製造方法により前記C4留分からポリブタジエンを合成し、次いで該C4留分の残留物を回収することを特徴とするポリブタジエンとスペントBBとの分離方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の方法によって得られたことを特徴とするポリブタジエン。
- 請求項6に記載のポリブタジエンを含むことを特徴とするゴム組成物。
- 請求項7に記載のゴム組成物をタイヤのいずれかの部材に用いたことを特徴とするタイヤ。
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