JP2015516020A - 1,4‐シス単位含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)in situで調製した触媒系であって、
(a1)少なくとも一種のネオジムカルボキシレート、
(a2)アルミニウムの少なくとも一種のアルキル化合物、及び
(a3)少なくとも一種のハロゲン原子を含むアルミニウムの少なくとも一種のアルキル化合物
を含む触媒系と、
b)少なくとも一種のハロゲン原子を含む少なくとも一種の有機エステルと
の存在下で、ブタジエンを重合させるステップを含む。
Al(R)3 (I)
AlH(R)2 (II)
[式中、Rは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。]
AlXnR3-n (III)
[式中、Rは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、Xは例えば塩素、臭素、フッ素、ヨウ素等のハロゲン原子、好ましくは塩素であり、nは1又は2である。]
R1、R2、及びR3は、互いに同一又は異なるものであり、例えば塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、好ましくは塩素であり、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、並びに炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、エステル基のうちから選択され、ただしR1、R2、及びR3の少なくとも1つはハロゲン原子であり、
R4は、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、並びに炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルケニル基及びアリール基のうちから選択される。]
・1,4‐シス単位含有量:92%以上、好ましくは95%〜99%
・ムーニー粘度:30〜70、好ましくは35〜65
・分岐指数(gm):1未満、好ましくは0.4〜0.9
・多分散性指数Mw/Mn:1.9〜4、好ましくは2〜3
この方法は、1,4‐トランス及び1,2‐ビニル異性体に起因する各バンドの強度と、1312cm−1の基準バンド(内部標準)の強度との比の計算に基づく(この方法に関する詳細はL. J. Bellamy, “The Infrared Spectra of Complex Molecules” (1975), Vol. 1, Third Ed. Chapman and Hallを参照)。1,4‐シス単位含有量は100の補数で判定した。試料の調製は、KBr窓板上で溶液を蒸発させることで得られたポリブタジエンフィルム上で行った。
ASTM D 1646規格に従ってムーニー粘度(100℃におけるML1+4)を判定した。特に、得られたポリブタジエンの粘度測定は、温度:100℃、予加熱時間:1分、測定時間:4分の条件下で大型ローター(L)を用いて行った。
多分散指数(すなわちMw/Mn比)の根拠ともなる分子量分布(MWD)を、溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、温度:25℃、カラム:PL-MIXED A (X4)のSEC(GPC)を介して通常使用される方法に従って判定した。分子量は、ユニバーサルキャリブレーション法(k=0.000457dL/g及びα=0.693)に従って判定した。
質量平均分子量(Mw)及び分岐指数(gm)は、“Application Note” (1996), No. 9, Wyatt Technology and by Pavel Kratochvil, “Classical Light Scattering from Polymer Solutions” (1987), Polymer Science Library, 5, Elsevier Science Publishers B. V.に記載されている研究から導いた内部方法に従って判定した。
K*は、使用する光の波長、ポリマーの屈折率(dn/dc)、及び使用する溶媒に依存する光学定数であり、
Mwは、質量平均分子量であり、
cは、重合体溶液の濃度であり、
Rθは、角度θで測定した散乱光の強度であり、
Pθは、測定角度θ=0のとき1となる、散乱光の変動を記述する関数である。]
(1)回転半径と重量平均分子量(Mw)との相関曲線の傾きを表すパラメータαの値から定性的に導く方法。同一の分析条件下で、この値が直鎖状のマクロ構造に対して減少する場合は、分岐状のマクロ構造を有するポリマーが存在し、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするとき、1,4‐シス単位含有量が高いポリブタジエンに典型的な値は0.58〜0.60である。
(2)分岐状高分子(<r2>b)の平均二乗回転半径と直鎖状高分子(<r2>l)の平均二乗回転半径との比として高分子毎に定義される分岐指数(gm)を推定することにより定性的に導く方法。これと同じ分子量が次式(3)で表される(Miは「i番目の」分子の重量平均分子量(Mw)を表すものとする)。
<1,4‐シス単位含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製>
攪拌器付き1.5L反応器に、シクロヘキサン584g(d=0.78g/ml)、1,3‐ブタジエン(BDE)(Versalis spa社)68g、エチルトリクロロアセテート(ETA)(VIO Chemicals社)をシクロヘキサン0.0014Mに溶かした溶液0.1ml(0.0325mg、0.00017mmol)、ジ‐イソブチルアルミニウムハイドライド(DIBAH)(Akzo Nobel社)をシクロヘキサン0.12Mに溶かした溶液1.2ml(145.06mg、1.02mmol)、及びジエチルアルミニウムクロライド(DEAC)(純度:98.5%、Al/Clモル比:1(Albemarle社))をシクロヘキサン1Mに溶かした溶液0.51ml(61.49mg、0.51mmol)を投入した。この反応器を60℃の温度まで加熱した。次いで、RCOOH/Ndモル比:0.3のネオジムバーサテート[Nd(versatate)3](Rhodia社)をシクロヘキサン0.6M(DEAC/Ndモル比:3、DIBAH/Ndモル比:6、ETA/Ndモル比:0.001)に溶かした溶液0.4ml(0.17mmol)を加えた。
・1,4‐シス単位含有量:96%
・ムーニー粘度(100℃におけるML1+4):40
・分岐指数(gm):0.6
・多分散指数(Mw/Mn比):2.5
Claims (16)
- 1,4‐シス単位含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であり、少なくとも一種の有機溶媒の存在下、かつ
a)in situで調製した触媒系であって、
(a1)少なくとも一種のネオジムカルボキシレート、
(a2)アルミニウムの少なくとも一種のアルキル化合物、及び
(a3)少なくとも一種のハロゲン原子を含むアルミニウムの少なくとも一種のアルキル化合物
を含む触媒系と、
b)少なくとも一種のハロゲン原子を含む少なくとも一種の有機エステルと
の存在下で、ブタジエンを重合させるステップを含む方法。 - 請求項1に記載の1,4‐シス単位含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記ブタジエンは、前記有機溶媒の総質量に対して5質量%〜40質量%の量で存在する方法。
- 請求項1又は2に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記有機溶媒は、ブタン、n‐ペンタン、n‐ヘキサン、n‐ヘプタン、若しくはその混合物等の飽和脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、シクロペンタン、若しくはその混合物等の飽和脂環式炭化水素;1‐ブテン、2‐ブテン、若しくはその混合物等のモノオレフィン;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、ペルクロロエチレン、1,2‐ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、クロロトルエン、若しくはその混合物等のハロゲン化炭化水素;又はこれらの混合物のうちから選択される方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記ネオジムカルボキシレート(a1)は、ネオジムバーサテート[Nd(versatate)3]である方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記ネオジムカルボキシレートは、重合対象であるブタジエン1,000g当たり0.1mmol〜10mmolの量で使用される方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記アルミニウムのアルキル化合物(a2)は、下記一般式(I)又は(II)を有する化合物のうちから選択される方法。
Al(R)3 (I)
AlH(R)2 (II)
[式中、Rは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基である。] - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記少なくとも一種のハロゲン原子を含むアルミニウムのアルキル化合物(a3)は、下記一般式(III)を有する化合物のうちから選択される方法。
AlXnR3-n (III)
[式中、Rは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基であり、Xは塩素、臭素、フッ素、ヨウ素等のハロゲン原子であり、nは1又は2である。] - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記ネオジムカルボキシレート(a1)と前記アルミニウムのアルキル化合物(a2)とのモル比は、1/1〜1/30である方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記ネオジムカルボキシレート(a1)と前記少なくとも一種のハロゲン原子を含むアルミニウムのアルキル化合物(a3)とのモル比は、1/1.5〜1/6である方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記少なくとも一種のハロゲン原子を含むアルミニウムの化合物(a3)は、該化合物(a3)中に存在するハロゲンと前記アルミニウムのアルキル化合物(a2)との比が0.5〜5となるような量で使用される方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記少なくとも一種のハロゲン原子を含む有機エステル(b)は、下記一般式(IV)を有する化合物のうちから選択される方法。
R1、R2、及びR3は、互いに同一又は異なるものであり、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子であり、又は炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、並びに炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、エステル基のうちから選択され、ただしR1、R2、及びR3の少なくとも1つはハロゲン原子であり、
R4は、炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基、並びに炭素数2〜10の直鎖状又は分岐状のアルケニル基及びアリール基のうちから選択される。] - 請求項1〜11のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、前記少なくとも一種のハロゲン原子を含む有機エステル(b)と前記ネオジムカルボキシレート(a1)とのモル比は、1/0.00001〜1/0.1である方法。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、20℃〜120℃の温度範囲で実行される方法。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の1,4‐シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンの調製方法であって、1bar〜10bar(105Pa〜106Pa)の圧力範囲で実行される方法。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法で得られた少なくとも一種の1,4シス単位の含有量が高い分岐ポリブタジエンと、シリカ、カーボンブラック、又はその混合物のうちから選択される少なくとも一種の充填材と、少なくとも一種の加硫剤とを含む加硫性エラストマー組成物。
- 請求項15に記載の加硫性エラストマー組成物を加硫することによって得られる加硫製品。
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