JP2586085B2 - Method for producing modified diene polymer rubber - Google Patents
Method for producing modified diene polymer rubberInfo
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は変性ジエン系重合体ゴムの製造方法に関する
ものであり、より詳しくは活性なアルカリ金属末端を有
する共役ジエン系重合体ゴムと、 一般式 (式中R1は水素またはメチル基、R2およびR3はアルキル
基を、nは整数を表す)で示されるアクリルアミド化合
物を反応させることを特徴とする変性ジエン系重合体ゴ
ムの製造方法に関するものである。The present invention relates to a method for producing a modified diene-based polymer rubber, and more particularly, to a conjugated diene-based polymer rubber having an active alkali metal terminal, and formula Wherein R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are alkyl groups, and n is an integer, wherein the acrylamide compound is reacted with a method for producing a modified diene polymer rubber. Things.
<従来の技術> 従来からポリブタジエンやブタジエン−スチレン共重
合体ゴム等の共役ジエン系重合体ゴムは自動車タイヤト
レッド用ゴムとして使用されてきたが、近年自動車の低
燃費化の要求と雪上及び氷上での走行安全性の要求から
自動車タイヤトレッド用ゴムとして転動抵抗が小さく、
雪上及び氷上での路面スリップの大きいゴム材料が望ま
れてきている。<Conventional Technology> Conventionally, conjugated diene-based polymer rubbers such as polybutadiene and butadiene-styrene copolymer rubber have been used as rubber for automobile tire treads. Low rolling resistance as rubber for automobile tire tread
A rubber material having a large road surface slip on snow and ice has been desired.
転動抵抗は重合体の反撥弾性と相関があり反撥弾性が
高くなると転動抵抗は小さくなる。The rolling resistance is correlated with the rebound resilience of the polymer, and the higher the repulsion, the lower the rolling resistance.
一方、雪上及び氷上での路面グリップは低温における
JIS硬度と相関があり、低温におけるJIS硬度が低いほど
雪上及び氷上での路面グリップは大きくなることが知ら
れている。然るに既存のゴム材料においては、これら特
性は、実用上不満足であった。On the other hand, road grip on snow and ice
It is known that there is a correlation with the JIS hardness, and that the lower the JIS hardness at low temperatures, the greater the road surface grip on snow and ice. However, these properties have been unsatisfactory in practical use with existing rubber materials.
<発明が解決しようとする課題> 本発明の目的は、反撥弾性を高め、低温でJIS硬度を
低減するジエン系重合体ゴムの改質方法を提供すること
にある。<Problems to be Solved by the Invention> An object of the present invention is to provide a method for modifying a diene-based polymer rubber that increases rebound resilience and reduces JIS hardness at low temperatures.
<課題を解決するための手段> 本発明者らは共役ジエン系重合体ゴムの反撥弾性を高
め、かつ低温でのJIS硬度を低くすべく鋭意研究を重ね
た結果、アルカリ金属含有ジエン系重合体と特定の化合
物とを反応させ、特定の原子団を重合体中に導入するこ
とにより前記の目的が達せられることを見い出し本発明
を完成するに到った。<Means for Solving the Problems> The present inventors have conducted intensive studies to increase the rebound resilience of the conjugated diene polymer rubber and lower the JIS hardness at low temperatures, and as a result, have found that the alkali metal-containing diene polymer has been obtained. And a specific compound, and by introducing a specific atomic group into the polymer, it has been found that the above object can be achieved, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、 炭化水素溶媒中で共役ジエンモノマーもしくは共役ジ
エンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカリ金属
系触媒を用いて重合を行うことにより得られるアルカリ
金属末端を有する活性共役ジエン系重合体ゴムに対し
て、 一般式 (式中R1は水素またはメチル基、R2およびR3はアルキル
基を、nは整数を表す)で示されるアクリルアミド化合
物を反応させてなることを特徴とする変性ジエン系重合
体ゴムの製造方法に関するものである。That is, the present invention relates to an active conjugated diene-based polymer having an alkali metal terminal obtained by polymerizing a conjugated diene monomer or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer in a hydrocarbon solvent using an alkali metal-based catalyst. General formula for rubber (Wherein R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are alkyl groups, and n is an integer) by reacting an acrylamide compound represented by the following formula: It is about the method.
本発明で使用するアルカリ金属含有ジエン系重合体と
は、ジエン系単量体あるいは該単量体及びこれと共重合
可能な他の単量体をアルカリ金属基材触媒を用いて重合
して得られるアルカリ金属がジエン系重合体末端に結合
したものをいう。The alkali metal-containing diene polymer used in the present invention is obtained by polymerizing a diene monomer or the monomer and another monomer copolymerizable therewith using an alkali metal base catalyst. The diene-based polymer terminal bonded to the resulting alkali metal.
ジエン系重合体ゴムとしては、1,3−ブタジエン、イ
ソプレン、1,3−ペンタジエン(ピペリレン)、2,3−ジ
メチル−1,3−ブタジエン、1,3−ヘキサジエンなどの共
役ジエンモノマーの重合体もしくは共重合体ゴム、また
は共役ジエンモノマーと該モノマーと共重合可能なスチ
レン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナ
フタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジ
ビニルナフタレンなどの芳香族ビニル化合物、アクリロ
ニトリルなどの不飽和ニトリル、(メタ)アクリル酸の
エステル類もしくはビニルピリジンなどとの共重合体ゴ
ムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。Examples of the diene polymer rubber include polymers of conjugated diene monomers such as 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene (piperylene), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 1,3-hexadiene. Or a copolymer rubber, or a conjugated diene monomer and styrene copolymerizable with the monomer, α-methylstyrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, divinylbenzene, trivinylbenzene, aromatic vinyl compounds such as divinylnaphthalene, acrylonitrile and the like. Examples include, but are not limited to, unsaturated nitriles, (meth) acrylic acid esters or copolymer rubbers with vinylpyridine and the like.
具体的にはポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴ
ム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン
−スチレン共重合体ゴムなどが例示できる。Specific examples include polybutadiene rubber, polyisoprene rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, and butadiene-styrene copolymer rubber.
ジエン系重合体ゴムの末端にアルカリ金属が結合した
ジエン系重合体ゴムとは、前述のとおり、ジエン系重合
体ゴムをアルカリ金属基材触媒で重合して得たもので、
重合体鎖の少なくとも一端にアルカリ金属が結合した、
重合停止前のリビング重合体である。アルカリ金属基材
触媒、重合溶剤、ランダマイザー、共役ジエン単位のミ
クロ構造調節剤など通常使用されているものを用いるこ
とが可能であり、該重合体の製造方法は特に制約は受け
ない。As described above, the diene polymer rubber in which the alkali metal is bonded to the end of the diene polymer rubber is obtained by polymerizing the diene polymer rubber with the alkali metal base catalyst,
An alkali metal is bonded to at least one end of the polymer chain,
Living polymer before termination of polymerization. It is possible to use commonly used ones such as an alkali metal base catalyst, a polymerization solvent, a randomizer, and a microstructure modifier of a conjugated diene unit, and the production method of the polymer is not particularly limited.
極性化合物はアルカリ金属基材触媒1モルに対して通
常0.1〜10モル、好ましくは0.5〜2モルである。重合に
使用されるアルカリ金属基材触媒を例示するならば以下
のとおりである。The amount of the polar compound is usually 0.1 to 10 mol, preferably 0.5 to 2 mol, per 1 mol of the alkali metal base catalyst. The following are examples of the alkali metal-based catalyst used in the polymerization.
リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシ
ウム金属またはこれらの炭化水素化合物又は極性化合物
との錯体である。Lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium metals or complexes of these with hydrocarbon compounds or polar compounds.
好ましくは、2〜20個の炭素原子を有するリチウムま
たはナトリウム化合物である。Preferred are lithium or sodium compounds having 2 to 20 carbon atoms.
例えば、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、is
o−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチ
ルリチウム、t−オクテルリチウム、n−デシルリチウ
ム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブ
チル−フェニルリチウム、4−フェニル−ブチルリチウ
ム、シクロヘキシルリチウム、4−シクロペンチルリチ
ウム、1,4−ジリチオ−ブテン−2、ナトリウムナフタ
レン、ナトリウムビフェニル、カリウム−テトラヒドロ
フラン錯体、カリウムジエトキシエタン錯体、α−メチ
ルスチレンテトラマーのナトリウム塩等である。For example, ethyl lithium, n-propyl lithium, is
o-propyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, t-octyl lithium, n-decyl lithium, phenyl lithium, 2-naphthyl lithium, 2-butyl-phenyl lithium, 4-phenyl-butyl lithium, cyclohexyl lithium , 4-cyclopentyllithium, 1,4-dilithio-butene-2, sodium naphthalene, sodium biphenyl, potassium-tetrahydrofuran complex, potassium diethoxyethane complex, sodium salt of α-methylstyrene tetramer, and the like.
重合反応は炭化水素溶剤またはテトロヒドロフラン、
テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのアルカリ金属基
材触媒を破壊しない溶剤中で行われる。The polymerization reaction is a hydrocarbon solvent or tetrahydrofuran,
The reaction is performed in a solvent that does not destroy alkali metal-based catalysts such as tetrahydropyran and dioxane.
適当な炭化水素溶剤としては、脂肪族炭化水素、芳香
族炭化水素、脂環族炭化水素から選ばれ、特に炭素数2
〜12個を有するプロパン、n−ブタン、iso−ブタン、
n−ペンタン、iso−ペンタン、n−ヘキサン、シクロ
ヘキサン、プロペン、1−ブテン、iso−ブテン、トラ
ンス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1−ペンテン、
2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどが好まし
い。またこれらの溶剤は2種以上を混合して使用するこ
とができる。Suitable hydrocarbon solvents are selected from aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and alicyclic hydrocarbons.
Propane having ~ 12, n-butane, iso-butane,
n-pentane, iso-pentane, n-hexane, cyclohexane, propene, 1-butene, iso-butene, trans-2-butene, cis-2-butene, 1-pentene,
Preferred are 2-pentene, 1-hexene, 2-hexene, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and the like. These solvents can be used as a mixture of two or more kinds.
次に、本発明で使用する前記のアルカリ金属含有ジエ
ン系重合体ゴムに反応させる化合物は、 一般式 (式中R1は水素またはメチル基、R2およびR3はアルキル
基、好ましくは炭素数1ないし4のアルキル基を、nは
整数、好ましくは2ないし5の整数を表す)で示される
アクリルアミド化合物である。Next, the compound to be reacted with the alkali metal-containing diene polymer rubber used in the present invention has a general formula (Wherein R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer, preferably an integer of 2 to 5). Compound.
このようなアクリルアミド化合物の具体例を以下に示
す。Specific examples of such an acrylamide compound are shown below.
N,N−ジメチルアミノメチルアクリルアミド、N,N−エ
チルメチルアミノメチルアクリルアミド、N,N−ジエチ
ルアミノメチルアクリルアミド、N,N−エチルプロピル
アミノメチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアミノ
メチルアクリルアミド、N,N−ブチルプロピルアミノメ
チルアクリルアミド、N,N−ジブチルアミノメチルアク
リルアミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミ
ド、N,N−エチルメチルアミノエチルアクリルアミド、
N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−エチ
ルプロピルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジプロ
ピルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ブチルプロピ
ルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアミノ
エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル
アクリルアミド、N,N−エチルメチルアミノプロピルア
クリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリル
アミド、N,N−エチルプロピルアミノプロピルアクリル
アミド、N,N−ジプロピルアミノプロピルアクリルアミ
ド、N,N−ブチルプロピルアミノプロピルアクリルアミ
ド、N,N−ジブチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N
−ジメチルアミノブチルアクリルアミド、N,N−エチル
メチルアミノブチルアクリルアミド、N,N−ジエチルア
ミノブチルアクリルアミド、N,N−エチルプロピルアミ
ノブチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアミノブチ
ルアクリルアミド、N,N−ブチルプロピルアミノブチル
アクリルアミド、N,N−ジブチルアミノブチルアクリル
アミド等およびこれらのメタクリルアミド等があげられ
るが、特に好ましいのは、N,N−ジメチルアミノプロピ
ルアクリルアミドである。N, N-dimethylaminomethylacrylamide, N, N-ethylmethylaminomethylacrylamide, N, N-diethylaminomethylacrylamide, N, N-ethylpropylaminomethylacrylamide, N, N-dipropylaminomethylacrylamide, N, N -Butylpropylaminomethylacrylamide, N, N-dibutylaminomethylacrylamide, N, N-dimethylaminoethylacrylamide, N, N-ethylmethylaminoethylacrylamide,
N, N-diethylaminoethylacrylamide, N, N-ethylpropylaminoethylacrylamide, N, N-dipropylaminoethylacrylamide, N, N-butylpropylaminoethylacrylamide, N, N-dibutylaminoethylacrylamide, N, N -Dimethylaminopropylacrylamide, N, N-ethylmethylaminopropylacrylamide, N, N-diethylaminopropylacrylamide, N, N-ethylpropylaminopropylacrylamide, N, N-dipropylaminopropylacrylamide, N, N-butylpropyl Aminopropylacrylamide, N, N-dibutylaminopropylacrylamide, N, N
-Dimethylaminobutylacrylamide, N, N-ethylmethylaminobutylacrylamide, N, N-diethylaminobutylacrylamide, N, N-ethylpropylaminobutylacrylamide, N, N-dipropylaminobutylacrylamide, N, N-butylpropyl Examples thereof include aminobutylacrylamide, N, N-dibutylaminobutylacrylamide and the like, and methacrylamide thereof, and particularly preferred is N, N-dimethylaminopropylacrylamide.
該アクリルアミド化合物の使用量は、末端にアルカリ
金属が結合したジエン共重合体ゴムを製造する際に使用
するアルカリ金属基材触媒1モル当り、通常0.05〜10モ
ルであり、好ましくは0.2〜2モルである。The amount of the acrylamide compound to be used is generally 0.05 to 10 mol, preferably 0.2 to 2 mol, per 1 mol of the alkali metal base catalyst used in producing the diene copolymer rubber having an alkali metal bonded to the terminal. It is.
該アクリルアミド化合物とアルカリ金属末端を有する
活性共役ジエン系重合体ゴムとの反応は迅速に起きるの
で、反応温度および反応時間は広範囲に選択できるが、
一般的には室温乃至100℃、数秒乃至数時間である。Since the reaction between the acrylamide compound and the active conjugated diene-based polymer rubber having an alkali metal terminal occurs rapidly, the reaction temperature and the reaction time can be selected in a wide range,
Generally, the temperature is from room temperature to 100 ° C. and several seconds to several hours.
反応は、アルカリ金属含有ジエン系重合体ゴムと該ア
クリルアミド化合物とを接触させればよく、例えばアル
カリ金属基材触媒を用いてジエン系重合体ゴムを重合
し、該重合体ゴム溶液中に該アクリルアミド化合物を所
定量添加する方法が、好ましい状態として例示できる
が、この方法に限定されるものではない。The reaction may be carried out by bringing the alkali metal-containing diene polymer rubber into contact with the acrylamide compound.For example, the diene polymer rubber is polymerized using an alkali metal base catalyst, and the acrylamide compound is added to the polymer rubber solution. The method of adding the compound in a predetermined amount can be exemplified as a preferable state, but is not limited to this method.
得られた改質ジエン系重合体ゴムには分子末端にアク
リルアミド化合物が導入されている。An acrylamide compound is introduced at the molecular end of the resulting modified diene polymer rubber.
反応終了後、改質されたジエン系重合体ゴムは反応溶
液中から凝固剤の添加あるいはスチーム凝固など通常の
溶液重合によるゴムの製造において使用される凝固方法
がそのまま用いられ、凝固温度も何ら制限されていな
い。After completion of the reaction, the modified diene polymer rubber uses the coagulation method used in the production of rubber by ordinary solution polymerization, such as addition of a coagulant or steam coagulation from the reaction solution, and the coagulation temperature is also limited at all. It has not been.
反応系から分離されたクラムの乾燥も通常の合成ゴム
の製造で用いられているバンドドライヤー、押し出し型
のドライヤー等が使用でき、乾燥温度も何ら制限されな
い。For drying the crumb separated from the reaction system, band dryers, extrusion dryers and the like used in the production of ordinary synthetic rubber can be used, and the drying temperature is not limited at all.
このようにして得られた改質ジエン系重合体ゴムは未
改質のゴムに比して反撥弾性及び低温でのJIS硬度が改
良されるので、特に自動車タイヤ用に好ましく用いられ
るが、それ以外にも靴底用、床材用、防振ゴム用などの
各種工業用原料ゴムとして使用することもできる。The modified diene polymer rubber thus obtained has improved rebound resilience and JIS hardness at low temperature as compared with unmodified rubber, so that it is particularly preferably used for automobile tires. Also, it can be used as a raw material rubber for various industrial uses such as shoe soles, flooring materials, and vibration-proof rubbers.
<実施例> 以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。<Examples> Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例1 内容積10のステンレス製重合反応器を洗浄、乾燥し
乾燥窒素で置換した後に、1,3−ブタジエン850g、スチ
レン150g、n−ヘキサン4300g、テトラヒドロフラン9
g、n−ブチルリチウム(n−ヘキサン溶液)4.4ミリモ
ルを添加し攪拌下に50℃で1時間重合を行った。重合完
了後N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを4.4
ミリモル添加し、攪拌下に30分間反応させたのち、10ミ
リリッターのメタノールを加えて更に5分間攪拌した。Example 1 A stainless steel polymerization reactor having an internal volume of 10 was washed, dried, and purged with dry nitrogen. Thereafter, 850 g of 1,3-butadiene, 150 g of styrene, 4300 g of n-hexane, and 9
g and 4.4 mmol of n-butyllithium (n-hexane solution) were added, and polymerization was carried out at 50 ° C. for 1 hour with stirring. After completion of the polymerization, N, N-dimethylaminopropylacrylamide
After adding mmol and reacting with stirring for 30 minutes, 10 ml of methanol was added and the mixture was further stirred for 5 minutes.
その後重合反応器の内容物を取り出し、5gの2,6−ジ
−t−ブチル−p−クレゾール(住友化学社製スミライ
ザー BHT)を加え、n−ヘキサンの大部分を蒸発させ
たのち、60℃で24時間減圧乾燥した。 The contents of the polymerization reactor were then removed and 5 g of 2,6-diene
-T-butyl-p-cresol (Sumirai Chemical Co., Ltd.
The BHT) and evaporated most of the n-hexane
Thereafter, the resultant was dried under reduced pressure at 60 ° C. for 24 hours.
生成重合体ゴムのムーニー粘度は77で、ビニル含量
(赤外分光分析法により)およびスチレン含量(屈折率
法により)を測定した。The Mooney viscosity of the resulting polymer rubber was 77, and the vinyl content (by infrared spectroscopy) and the styrene content (by the refractive index method) were measured.
生成重合体ゴムのムーニー粘度は55、スチレン含量は
15%、ビニル含量は31%であった。The resulting polymer rubber has a Mooney viscosity of 55 and a styrene content of
The vinyl content was 15% and the vinyl content was 31%.
比較例1 N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを添加
しないこと以外は実施例と同じ方法で重合体を得た。Comparative Example 1 A polymer was obtained in the same manner as in Example except that N, N-dimethylaminopropylacrylamide was not added.
生成重合体ゴムのムーニー粘度は55、スチレン含量は
15%、ビニル含量は31%であった。(配合・加硫ゴム物
性) 実施例1および比較例1の生成重合体ゴムを第1表に
配合処方に従い、ロール上で混練し配合ゴムを得、これ
を160℃×30分の条件でプレス加硫した。The resulting polymer rubber has a Mooney viscosity of 55 and a styrene content of
The vinyl content was 15% and the vinyl content was 31%. (Compounding / vulcanized rubber properties) The polymerized polymers of Example 1 and Comparative Example 1 were kneaded on a roll according to the compounding recipe shown in Table 1 to obtain a compounded rubber, which was pressed at 160 ° C for 30 minutes. Vulcanized.
加硫ゴムの反撥弾性はリュプケレジリエンステスター
を用いて60℃で測定した。JIS硬度はJIS K6301により−
20℃で測定した。The rebound resilience of the vulcanized rubber was measured at 60 ° C. using a Lupke resilience tester. JIS hardness is JIS K6301-
Measured at 20 ° C.
これらの結果を第2表に示す。この結果から、 本発明の重合体は、アクリルアミド化合物を添加しな
いこと以外は本発明の重合体と同一方法で得た重合体に
比べて反撥弾性が著しく高く、かつ低温でのJIS硬度が
著しく低いことがわかる。Table 2 shows the results. from this result, It can be seen that the polymer of the present invention has remarkably high rebound resilience and remarkably low JIS hardness at a low temperature, compared to a polymer obtained by the same method as the polymer of the present invention except that no acrylamide compound is added.
<発明の効果> 以上述べたように、本発明によれば反撥弾性を高め、
低温でのJIS硬度を低減するジエン系共重合体ゴムの改
質方法を提供することができる。 <Effect of the Invention> As described above, according to the present invention, the rebound resilience is increased,
It is possible to provide a method for modifying a diene-based copolymer rubber that reduces JIS hardness at low temperatures.
Claims (1)
くは共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをア
ルカリ金属系触媒を用いて重合を行うことにより得られ
るアルカリ金属末端を有する活性共役ジエン系重合体ゴ
ムに対して、 一般式 (式中R1は水素またはメチル基、R2およびR3はアルキル
基を、nは整数を表す)で示されるアクリルアミド化合
物を反応させてなることを特徴とする変性ジエン系重合
体ゴムの製造方法。An active conjugated diene-based polymer rubber having an alkali metal terminal obtained by polymerizing a conjugated diene monomer or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer in a hydrocarbon solvent using an alkali metal-based catalyst. For the general formula (Wherein R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are alkyl groups, and n is an integer) by reacting an acrylamide compound represented by the following formula: Method.
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