JP5287436B2 - Method for producing reinforced polybutadiene rubber - Google Patents

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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ゴムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a reinforced polybutadiene rubber comprising cis-1,4-polybutadiene and syndiotactic-1,2-polybutadiene.

シス−1,4−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補強ポリブタジエンゴム(ビニル・シス−ポリブタジエンゴムまたはVCRとも呼ばれる)は、従来のシス−1,4−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。   Reinforced polybutadiene rubber (also called vinyl cis-polybutadiene rubber or VCR) in which syndiotactic-1,2-polybutadiene crystals are dispersed in cis-1,4-butadiene rubber is a conventional cis-1,4-butadiene. It is known as a material that facilitates higher hardness, higher elastic modulus and improved workability of products compared to rubber.

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、一般式AlR3で表せる有機アルミニウム化合物、及び二硫化炭素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。得られた補強ポリブタジエンゴムはシス−1,4−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, soluble cobalt compound, and the general formula and the cis-1,4 polymerization using a AlR n X 3-n catalyst obtained from organic halides representable, followed by soluble cobalt compounds in the polymerization system, the general formula AlR 3 And a method of synthesizing 1,3-butadiene with syndiotactic-1,2 polymerization using a syndiotactic-1,2 polymerization catalyst obtained from carbon disulfide. It is described that the obtained reinforced polybutadiene rubber is excellent in tear strength, bending crack resistance, and the like without impairing the properties of cis-1,4-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上記と同様な方法を用いて新規な補強ポリブタジエンゴムを製造する方法が開示されている。得られた補強ポリブタジエンゴムにおいて、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンが短繊維結晶の分散形態を有すること、従来の補強ポリブタジエンゴムと比較して成形性や引張応力、引張強さ、耐屈曲亀裂成長性などに優れることが記載されている。 Furthermore, JP 2000-44633 A (Patent Document 3) discloses a method for producing a novel reinforced polybutadiene rubber using the same method as described above in an inert organic solvent containing a C 4 fraction as a main component. It is disclosed. In the obtained reinforced polybutadiene rubber, syndiotactic-1,2-polybutadiene has a dispersion form of short fiber crystals, moldability, tensile stress, tensile strength, flex crack resistance compared to conventional reinforced polybutadiene rubber It describes that it is excellent in growth and the like.

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2000−44633号公報JP 2000-44633 A

本発明は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提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a reinforced polybutadiene rubber comprising cis-1,4-polybutadiene and syndiotactic-1,2-polybutadiene having excellent fatigue resistance.

本発明者らはシスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC4留分と環状脂肪族炭化水素からなる不活性有機溶媒中で、1,3−ブタジエンをシス−1,4重合し、引き続きシンジオタクチック−1,2重合する補強ポリブタジエンゴムの製造において、シンジオタクチック−1,2重合における、ハロゲン含有の有機アルミニウム化合物中のハロゲンのモル数(A)と有機アルミニウム化合物のモル数(B)との比(B)/(A)を特定の範囲とすることによって、得られる補強ポリブタジエンゴムの耐疲労性が向上することを見出した。 The present inventors polymerized 1,3-butadiene in a cis-1,4 polymerization in an inert organic solvent comprising a C 4 fraction mainly composed of cis and trans-2-butene and a cyclic aliphatic hydrocarbon, Subsequently, in the production of reinforced polybutadiene rubber that undergoes syndiotactic-1,2 polymerization, the number of moles of halogen (A) in the halogen-containing organoaluminum compound and the number of moles of organoaluminum compound in syndiotactic-1,2 polymerization ( It has been found that the fatigue resistance of the resulting reinforced polybutadiene rubber is improved by setting the ratio (B) / (A) to B in a specific range.

すなわち、本発明は、1,3−ブタジエンをシスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC留分と環状脂肪族炭化水素からなる不活性有機溶媒中で、可溶性コバルト化合物、一般式AlR 3−n(但し、Rは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基であり、Xはハロゲン元素であり、nは1.5〜2である)で表されるハロゲン含有の有機アルミニウム化合物、および水からなる触媒でシス−1,4重合し、得られた重合反応混合物に可溶性コバルト化合物、一般式AlR (但し、Rは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基である)で表される有機アルミニウム化合物を添加し、二硫化炭素の存在下でシンジオタクチック−1,2重合する補強ポリブタジエンゴムの製造方法であって、シンジオタクチック−1,2重合における、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(A)と有機アルミニウム化合物のモル数(B)との比(B)/(A)が2.0〜10であることを特徴とする補強ポリブタジエンゴムの製造方法である。 That is, the present invention relates to a soluble cobalt compound, a general formula AlR in an inert organic solvent composed of a C 4 fraction mainly composed of cis and trans-2-butene with 1,3-butadiene and a cyclic aliphatic hydrocarbon. a n X 3-n (wherein R a is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group or a cycloalkyl group, X is a halogen element, and n is 1.5 to 2). Cis-1,4 polymerization with a halogen-containing organoaluminum compound and a catalyst comprising water, and the resulting polymerization reaction mixture contains a soluble cobalt compound, a general formula AlR b 3 (where R b is a C 1-6 carbon atom). Reinforced polybutadiene rubber that is syndiotactic-1,2 polymerized in the presence of carbon disulfide by adding an organoaluminum compound represented by an alkyl group, phenyl group or cycloalkyl group) In the syndiotactic-1,2 polymerization, the ratio of the number of moles of halogen atoms (A) in the halogen-containing organoaluminum compound to the number of moles (B) of the organoaluminum compound in the syndiotactic-1,2 polymerization (B) / ( A) is a manufacturing method of the reinforced polybutadiene rubber characterized by being 2.0-10.

本発明により、耐疲労性に優れた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, a reinforced polybutadiene rubber having excellent fatigue resistance can be provided.

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、第二段階として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, cis-1,4 polymerization is carried out in the first stage, and syndiotactic-1,2 polymerization is carried out as the second stage without stopping the polymerization as it is. A reinforced polybutadiene rubber in which tactic-1,2-polybutadiene crystals are dispersed is obtained.

重合に用いる溶媒は、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からなる混合溶媒である。反応系中の1,3−ブタジエンの濃度は10〜60重量%が好ましい。 Solvents used for polymerization are cis and trans-2-butene as the main components, C 4 fraction which is a C 4 hydrocarbon mixture containing 1-butene, n-butane and the like, and cyclic such as cyclopentane and cyclohexane. It is a mixed solvent composed of aliphatic hydrocarbons. The concentration of 1,3-butadiene in the reaction system is preferably 10 to 60% by weight.

シス−1,4重合の触媒は、可溶性コバルト化合物、一般式AlRa n3-n(但し、Raは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基であり、Xはハロゲン元素であり、nは1.5〜2である)で表されるハロゲン含有の有機アルミニウム化合物、及び水からなる触媒である。 Cis-1,4 polymerization catalyst, soluble cobalt compound, general formula AlR a n X 3-n (where, R a is an alkyl group, a phenyl group or a cycloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X is a halogen And a catalyst comprising a halogen-containing organoaluminum compound and water.

可溶性コバルト化合物としては、例えばコバルト(II)アセチルアセトナート、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、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、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を挙げることができる。   Examples of the soluble cobalt compound include cobalt β-diketone complexes such as cobalt (II) acetylacetonate and cobalt (III) acetylacetonate, cobalt β-keto acid ester complexes such as cobalt acetoacetic acid ethyl ester complex, and cobalt octoate. And cobalt halides such as cobalt salts of organic carboxylic acids having 6 or more carbon atoms such as ate, cobalt naphthenate, and cobalt benzoate, cobalt chloride pyridine complexes, and cobalt chloride ethyl alcohol complexes.

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.

一般式AlRa n3-n(但し、Raは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基であり、Xはハロゲン元素であり、nは1.5〜2である)で表されるハロゲン含有の有機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、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。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。 Formula AlR a n X 3-n (where, R a is an alkyl group, a phenyl group or a cycloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X is halogen, n represents a 1.5-2) Examples of the halogen-containing organoaluminum compound represented by the formula: And alkyl aluminum dihalides. Specific examples of the compound include diethylaluminum monochloride, diethylaluminum monobromide, dibutylaluminum monochloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, dicyclohexylaluminum monochloride, and diphenylaluminum monochloride. Is preferred. These can be used alone or as a mixture.

これらのハロゲン含有の有機アルミニウム化合物の使用量は、可溶性コバルト化合物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 halogen-containing organoaluminum compounds used is usually in the range of 10 to 5000 mol, preferably 50 to 1000 mol, per 1 mol of the soluble cobalt compound.

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に特に制限はないが、ハロゲン含有の有機アルミニウムと水をあらかじめ混合し、熟成して用いることが好ましい。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 preferable to mix the halogen-containing organoaluminum with water in advance and use it after aging. 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、重合時のゲル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 gel formation at the time of superposition | polymerization, 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。重合は1槽、又は2槽以上の槽を連結して行われ、槽内の溶液を攪拌混合しながら行うことが好ましく、重合後のポリマー濃度が5〜26重量%となるように重合することが好ましい。   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). Polymerization is carried out by connecting one tank or two or more tanks, preferably while stirring and mixing the solution in the tank, and polymerizing so that the polymer concentration after polymerization is 5 to 26% by weight. Is preferred.

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

本発明におけるシンジオタクチック−1,2重合は、上記のシス−1,4重合反応混合物に、可溶性コバルト化合物、一般式AlRb 3(但し、Rbは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基である)で表される有機アルミニウム化合物および二硫化炭素を添加することにより行われる。 In the present invention, syndiotactic-1,2 polymerization is carried out by adding a soluble cobalt compound, a general formula AlR b 3 (wherein R b is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, phenyl, to the above cis-1,4 polymerization reaction mixture. It is carried out by adding an organoaluminum compound and carbon disulfide represented by a group or a cycloalkyl group.

ここで添加する可溶性コバルト化合物は、シス−1,4重合で用いたものと同じであっても異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。この場合は必要に応じてシス−1,4重合で用いた可溶性コバルト化合物を追加する。   The soluble cobalt compound added here may be the same as or different from that used in the cis-1,4 polymerization, but is preferably the same. In this case, the soluble cobalt compound used in cis-1,4 polymerization is added as necessary.

一般式AlRb 3(但し、Rbは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基である)で表される有機アルミニウム化合物であるトリアルキルアルミニウムとしては、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。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 trialkylaluminum that is an organoaluminum compound represented by the general formula AlR b 3 (where R b is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or a cycloalkyl group) include triethylaluminum, trimethylaluminum, Examples include triisobutylaluminum, trihexylaluminum, and trioctylaluminum. Of these, triethylaluminum is preferable. These can be used alone or as a mixture.

これらのトリアルキルアルミニウムの使用量は、可溶性コバルト化合物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 soluble cobalt compound.

本発明のシンジオタクチック−1,2重合においては、一般式AlRa n3-n(但し、Raは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基であり、Xはハロゲン元素であり、nは1.5〜2である)で表される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(A)と一般式AlRb 3(但し、Rbは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基である)で表される有機アルミニウム化合物とのモル数の比(B)/(A)が2.0〜10となるようにする。この比は、2.0〜7.5がより好ましく、特に2.0〜5.0が好ましい。 In the syndiotactic-1,2 polymerization of the present invention, the general formula AlR a n X 3-n (where, R a is an alkyl group, a phenyl group or a cycloalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X is a halogen The number of moles of halogen atoms (A) in the halogen-containing organoaluminum compound represented by the general formula AlR b 3 (where R b is 1 to 2 carbon atoms). The ratio (B) / (A) of the number of moles to the organoaluminum compound represented by 6) is an alkyl group, a phenyl group or a cycloalkyl group. This ratio is more preferably 2.0 to 7.5, and particularly preferably 2.0 to 5.0.

本発明において、二硫化炭素はシス−1,4重合後に添加する。二硫化炭素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。   In the present invention, carbon disulfide is added after cis-1,4 polymerization. The carbon disulfide is preferably free of moisture, and the concentration is preferably 20 mmol / L or less, and 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シンジオタクチック−1,2重合時のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンの収量を増大させることができるが、重合後のポリマー濃度が6〜30重量%となるように重合を行うことが好ましい。   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, by adding 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 to the polymerization system, the syndiotactic-1 and 2 syndiotactic at the time of polymerization are performed. Although the yield of tic-1,2-polybutadiene can be increased, the polymerization is preferably carried out so that the polymer concentration after polymerization is 6 to 30% by weight.

重合終了後、常法に従って公知の老化防止剤を添加してもよい。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。   You may add a well-known anti-aging agent in accordance with a conventional method after completion | finish of superposition | polymerization. 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.

重合は、メタノール、エタノールなどのアルコールや水などの重合停止剤を加えて停止する。例えばこれらが大量に供給される重合停止槽に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。   The polymerization is stopped by adding an alcohol such as methanol or ethanol or a polymerization terminator such as water. For example, a method of introducing a polymerization solution into a polymerization stop tank to which these are supplied in large quantities, an inorganic acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid, an organic acid such as acetic acid and benzoic acid, and a method of introducing hydrogen chloride gas into the polymerization solution This is a method known per se. 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る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. It is preferable.

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 preferably 170 ° C. or higher, particularly 190 to 220 ° C. Here, most of HI is syndiotactic 1,2-polybutadiene, and the boiling n-hexane soluble component is 1,4-cis-polybutadiene.

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(Mw)は300,000〜800,000が好ましく、特に400,000〜700,000が好ましい。 The content of cis-1,4 structure soluble in boiling n-hexane is preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more. Further, 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 part 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 5% toluene solution viscosity (Tcp) measured at 25 ° C. to the boiling n-hexane soluble content and Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) at 100 ° C. is 1 or more. Is preferable, and 1.5 or more is particularly 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 of 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.

本発明により得られる補強ポリブタジエンゴムは、単独でまたは他の合成ゴム若しくは天然ゴムとブレンドし、必要ならばプロセス油で油展し、カーボンブラックなどの充填剤、その他通常の配合剤と加硫剤および加硫助剤を加えたゴム組成物とした後、加硫してタイヤ用ゴムとして用いることができる。具体的にはサイドウォール、トレッド、スティフナー、ビードフィラー、インナーライナー、カーカスなどのタイヤ用部材として好適に使用できる。その他、ホース、ベルトその他の各種工業用品等の機械的特性及び耐摩耗性が要求されるゴム用途に使用することもできる。さらに、プラスチックの改質剤として使用することもできる。   The reinforced polybutadiene rubber obtained by the present invention is used alone or blended with other synthetic rubber or natural rubber, and if necessary, is oil-extended with a process oil, fillers such as carbon black, and other usual compounding agents and vulcanizing agents And after making it the rubber composition which added the vulcanization adjuvant, it can vulcanize | cure and can use it as a rubber | gum for tires. Specifically, it can be suitably used as a tire member such as a sidewall, a tread, a stiffener, a bead filler, an inner liner, and a carcass. In addition, it can also be used for rubber applications that require mechanical properties and wear resistance, such as hoses, belts, and other various industrial products. Furthermore, it can also be used as a plastic modifier.

上記のゴム組成物は、各成分をバンバリー、オープンロール、ニーダー、二軸混練り機などを用いて、通常行われている方法により混練りすること得られる。配合剤としては前記の充填剤、加硫剤、加硫助剤およびプロセスオイルのほか、通常ゴム業界で用いられる老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸などを用いてもよい。   The above rubber composition can be obtained by kneading the respective components using a Banbury, an open roll, a kneader, a biaxial kneader, or the like by a conventionally performed method. As the compounding agent, in addition to the above-mentioned filler, vulcanizing agent, vulcanizing aid and process oil, anti-aging agents, zinc white, stearic acid and the like which are usually used in the rubber industry may be used.

充填剤としては、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、クレー、リサージュ、珪藻土等の無機充填剤、再生ゴム、粉末ゴム等の有機充填剤が挙げられる。加硫剤としては、公知の加硫剤、例えば硫黄、有機過酸化物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウムなどの金属酸化物などが用いられ、加硫助剤としては、公知の加硫助剤、例えばアルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類などが用いられる。プロセスオイルは、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系のいずれを用いてもよい。老化防止剤としては、アミン・ケトン系、イミダゾール系、アミン系、フェノール系、硫黄系及び燐系などが挙げられる。   Examples of the filler include inorganic fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, Lissajous and diatomaceous earth, and organic fillers such as recycled rubber and powder rubber. As the vulcanizing agent, known vulcanizing agents such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, metal oxides such as magnesium oxide, etc. are used. As vulcanizing aids, known vulcanizing aids are used. For example, aldehydes, ammonia, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates and the like are used. The process oil may be any of aromatic, naphthenic, and paraffinic. Examples of the anti-aging agent include amine / ketone series, imidazole series, amine series, phenol series, sulfur series and phosphorus series.

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)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た後の抽出残部の重量%である。
(3)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)加硫物の物性評価: 下記の配合表に従い加硫促進剤と硫黄以外をバンバリーミキサー中で混合した後、得られた混合物と硫黄及び加硫促進剤とをロールで混合して配合ゴム組成物を調製した。得られた各配合ゴム組成物を150℃で15分間プレス加硫して、評価用の試験片を作製した。
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) Boiling n-hexane insoluble content (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 of the extraction after 2 g of reinforced polybutadiene rubber is Soxhlet extracted with 200 ml of n-hexane for 4 hours.
(3) Melting point (T m ): Determined by the peak temperature of the endothermic curve with a differential scanning calorimeter (DSC).
(4) Evaluation of physical properties of the vulcanized product: After mixing the vulcanization accelerator and other than sulfur in a Banbury mixer according to the following composition table, the resulting mixture, sulfur and the vulcanization accelerator are mixed by a roll and mixed. A rubber composition was prepared. Each obtained compounded rubber composition was press vulcanized at 150 ° C. for 15 minutes to prepare a test piece for evaluation.

Figure 0005287436
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(実施例1)
内容量5Lのオートクレーブに、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42/33/25となるよう調整した混合溶液2.0Lを入れ、窒素置換した。この溶液に水3.43mmolを加えて30分間攪拌後、1,5−シクロオクタジエン19.6mmolおよびジエチルアルミニウムクロライド6.0mmol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12.3mmolを加えて20分間シス−1,4重合を行った。その後、トリエチルアルミニウム12.0mmolを加えて40℃とし、コバルトオクトエート0.012mmol、水11.0mmolおよび二硫化炭素0.50mmolを加えて、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、老化防止剤を含むn−ヘプタンとエタノールの1:1混合液を加えて重合を停止し、重合物をを回収、乾燥して補強ポリブタジエンゴムを得た。得られた補強ポリブタジエンゴムのML1+4は50.3、HIは14.4重量%、シンジオタクチック−1,2ポリブタジエンの融点は199.5℃であった。加硫物の物性評価結果を表2に示した。
Example 1
2.0 L of a mixed solution adjusted to a weight ratio of 42/33/25 of a C 4 fraction mainly composed of cyclohexane, 1,3-butadiene, cis and trans-2-butene in an autoclave having an internal volume of 5 L And replaced with nitrogen. To this solution, 3.43 mmol of water was added and stirred for 30 minutes, and then 19.6 mmol of 1,5-cyclooctadiene and 6.0 mmol of diethylaluminum chloride were added and stirred for 5 minutes. The solution was brought to 60 ° C., 12.3 mmol of cobalt octoate was added, and cis-1,4 polymerization was performed for 20 minutes. Then, 12.0 mmol of triethylaluminum was added to 40 ° C., 0.012 mmol of cobalt octoate, 11.0 mmol of water and 0.50 mmol of carbon disulfide were added, and syndiotactic-1,2 polymerization was performed for 20 minutes. After a predetermined time, a 1: 1 mixture of n-heptane and ethanol containing an antioxidant was added to stop the polymerization, and the polymer was recovered and dried to obtain a reinforced polybutadiene rubber. ML 1 + 4 of the obtained reinforced polybutadiene rubber was 50.3, HI was 14.4% by weight, and the melting point of syndiotactic-1,2 polybutadiene was 199.5 ° C. The physical property evaluation results of the vulcanizate are shown in Table 2.

(比較例1)
シンジオタクチック−1,2重合の際に添加するトリエチルアルミニウムを7.8mmolとした以外は、実施例1と同様にして補強ポリブタジエンゴムを得た。得られた補強ポリブタジエンゴムのML1+4は53.7、HIは12.2重量%、シンジオタクチック−1,2ポリブタジエンの融点は198.8℃であった。加硫物の物性評価結果を表2に示した。
(Comparative Example 1)
A reinforced polybutadiene rubber was obtained in the same manner as in Example 1 except that 7.8 mmol of triethylaluminum added during the syndiotactic-1,2 polymerization was used. ML 1 + 4 of the obtained reinforced polybutadiene rubber was 53.7, HI was 12.2 wt%, and the melting point of syndiotactic-1,2 polybutadiene was 198.8 ° C. The physical property evaluation results of the vulcanizate are shown in Table 2.

(比較例2)
シンジオタクチック−1,2重合の際に添加するトリエチルアルミニウムを9.0mmolとした以外は、実施例1と同様にして補強ポリブタジエンゴムを得た。得られた補強ポリブタジエンゴムのML1+4は56.8、HIは13.7重量%、シンジオタクチック−1,2ポリブタジエンの融点は198.8℃であった。加硫物の物性評価結果を表2に示した。
(Comparative Example 2)
A reinforced polybutadiene rubber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of triethylaluminum added during the syndiotactic-1,2 polymerization was 9.0 mmol. ML 1 + 4 of the obtained reinforced polybutadiene rubber was 56.8, HI was 13.7% by weight, and the melting point of syndiotactic-1,2 polybutadiene was 198.8 ° C. The physical property evaluation results of the vulcanizate are shown in Table 2.

Figure 0005287436
Figure 0005287436

Claims (1)

1,3−ブタジエンをシスおよびトランス−2−ブテンを主成分とするC留分と環状脂肪族炭化水素からなる不活性有機溶媒中で、可溶性コバルト化合物、一般式AlR 3−n (但し、Rは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基であり、Xはハロゲン元素であり、nは1.5〜2である)で表されるハロゲン含有の有機アルミニウム化合物、および水からなる触媒でシス−1,4重合し、得られた重合反応混合物に可溶性コバルト化合物、一般式AlR (但し、Rは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基又はシクロアルキル基である)で表される有機アルミニウム化合物を添加し、二硫化炭素の存在下でシンジオタクチック−1,2重合する補強ポリブタジエンゴムの製造方法であって、シンジオタクチック−1,2重合における、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(A)と有機アルミニウム化合物(AlR )のモル数(B)の比(B)/(A)が2.0〜10であることを特徴とする補強ポリブタジエンゴムの製造方法。 1,3-butadiene with C 4 fraction and an inert organic solvent consisting of cyclic aliphatic hydrocarbons consisting mainly of cis and trans-2-butene, soluble cobalt compound, general formula AlR a n X 3-n (Wherein R a is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group or a cycloalkyl group, X is a halogen element, and n is 1.5 to 2). Cis-1,4 polymerization with a catalyst comprising a compound and water, and the resulting polymerization reaction mixture is soluble in a cobalt compound, a general formula AlR b 3 (where R b is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group or A method for producing a reinforced polybutadiene rubber in which syndiotactic-1,2 polymerization is performed in the presence of carbon disulfide. In Nji syndiotactic-1,2 polymerization, the number of moles of the halogen atom of the organoaluminum compound in halogen-containing (A) and organoaluminum compound (AlR b 3) the ratio of moles of (B) (B) / ( A) Is 2.0-10, The manufacturing method of the reinforced polybutadiene rubber characterized by the above-mentioned.
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