JPS5915413A - 1,3―ブタジエンの重合方法 - Google Patents

1,3―ブタジエンの重合方法

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JPS5915413A
JPS5915413A JP12506182A JP12506182A JPS5915413A JP S5915413 A JPS5915413 A JP S5915413A JP 12506182 A JP12506182 A JP 12506182A JP 12506182 A JP12506182 A JP 12506182A JP S5915413 A JPS5915413 A JP S5915413A
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phosphite
compound
cobalt
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Haruo Ueno
上野 治夫
Nobuhiro Tsujimoto
辻本 信弘
Takashi Shimizu
清水 敞
Hideji Nakamoto
中本 秀司
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は二硫化炭素を含有する1、2重合触媒を用い
た1、3ブタジエンの重合を停止する方法に関する。
コバルト化合物および有機アルミニウム化合物から得ら
れるシス1.4重合触媒を用いた1、3−ブタジェンの
重合を停止する方法としては、メタノール、エタノール
などのアルコール、塩酸、硫酸1などの無機酸、モノエ
タノールアミンやアンモニアあるいは塩化水素などの重
合停止剤を用いる重合停止法が公知である。
しかし、二硫化炭素金言有する1、2市合触媒を用いて
1.3−ブタジェンを重合した後、前記の東合停止剤を
用いて1.3−ブタジェンの重合を停止すると、これら
の重合停止剤によって1,2重合触媒が複雑に分解して
エチルメルカプタン、硫化水素や高沸点硫化物などの硫
化物が多量副生し、これら副生した硫化物がポリマー中
に混入してポリマーの悪臭化の原因となり、また重合停
止後に重合溶媒を精製して循環使用する際に重合系内に
これら硫化物が蓄積し1.2重合触媒の重合活性が低下
するという問題点を有している。
コノ発明者らは、前述の欠点を有しない1.3−ブタジ
ェンの重合停止法について鋭意@究した結果、この発明
の方法において使用する特定の化合物を重合停止剤とし
て用いることによって、この発明を完成した。
すなわち、この発明は9重合溶媒中で二硫化炭素を含有
する1、2重合触媒を用いて1.3−ブタジェンを重合
して得られた重合反応混合物に亜リン酸エステルを添加
して、1.2M合触媒と亜リン酸エステルと全接触させ
ることを特徴とする重合停止法に関するものである。
この発明の方法によれば9重合停止剤の使用量が減少し
、しかも硫化物の副生を抑制することができるのである
この発明の方法においては二硫化炭素を含有する1、2
重合触媒が1,3〜ブタジエンの重合触媒として使用さ
れる。
このような1.2重合触媒としては1例えば、使用する
重合溶媒に可溶なコバルト化合物、一般式Al 11(
3で示される有機アルミニウム化合物および二硫化炭素
から得られる触媒が使用される。
@記の重合溶媒に可溶なコバ及1化合物としてハ、コバ
ル) (II)アセチルアセトナ−ト、コバルト(11
0アセチルアセトナートなどのコバルトのβ−ジケトン
錯体、コバルトアセト酢酸エチルニス7 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−1・。
コバルトベンゾエートなどの炭素数6以」二の41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Oりy 化”
 ハル) 8体、  ト”Jスアリルコバルト。
C1,:s−ブタジェン)(1−(2−メチル−3−ブ
テニル)−π−アリル〕コバルトなどを挙げることがで
きる。
前記の一般式AQ R3で表わされる有機アルミニウム
化合物としては、トリエチルアルミニウム、トリメチル
アルミニウム、トリインブチルアルミニウム、とすn−
ヘキシルアルミニウムなどを挙げることができる。前記
の有機アルミニウム化合物は、その一部を後述の有機ア
ルミニウムノ\ライドで置換してもよい。
前記の重合溶媒に可溶なコバルト化合物、一般式 AQ
 R3で示される有機アルミニウム化合物および二硫化
炭素から得られる1、2重合触媒の使用量は、触媒各成
分の種類および組合せ、並びに重合条件によって相違す
るが9通常1.3−ブタジェン1モル当り、コバルト化
合物が0.005ミリモル以上1%に0.01〜5ミリ
モル、有機アルミニウム化合物が0.1ミ!Jモル以上
、特に0.5〜50ミリモル、二硫化炭素がo、oo1
ミlJモル以上、特に0.01〜10ミリモルであるこ
とが好ましい。
前記の1.2重合触媒を用いる1、2小会の重合温度は
、−20〜80°C1特に5〜50”(lが好捷しく9
重合圧力は常圧または加圧のいず)]、でもよく。
重合時間は10分〜10時間の範囲が好ましい。
また、この発明の方法において使用さJしる二硫化炭素
を含有する1、2重合触媒として、重合溶媒に可溶なコ
バルト化合物、有機アルミニラムノ・ライド、有機リチ
ウム化合物および二硫化炭素から得られる触媒が挙げら
れる。
前記の有機アルミニラムノ・ライドは、一般式AQRn
Xr3−n (Rはアルキル基、アリール基またttJ
、/クロアルキル基であり、Xはハロゲン原子−であり
nは1〜2の数字である。)で表わさhる有機アルミニ
ウム化合物であり1例えば、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
イン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
イドなどのアルキルアルミニウムハライドなどが挙げら
ノLる。
前記の有機リチウム化合物は、アルギルリチウム化合物
、アリールリチウム化合物、アルキレンジリチウム化合
物、あるいはアリレンジリチウム化合物であり9例えば
、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチ
ウム、 5ec−ブチルリチウム、 、 tert−ブ
チルリチウム、アミルリチウムなどのアルキルリチウム
化合物が挙げられる。
前記の重合溶媒に可溶なコバルト化合物、有機アルミニ
ウムハライド、有機リチウム化合物および二硫化炭素か
ら得られる1、2重合触媒の使用量は、触媒各成分の種
類および組合せ、並びに重合条件によって相違するが1
通常重合に供される1゜3−ブタジェンに対して1重合
溶媒に可溶なコバルト化合物が0.0005〜0.1モ
ル%、有機アルミニウムハライドが0.01〜1モル%
、有機リチウム化合物が0.01〜1モル%、二硫化炭
素が0゜001〜101〜1モル%とが好ましい。また
有機アルミニウムハライドの量は可溶性コバルト化合物
1モルに対して10〜500モル、特に20〜200モ
ルが好ましく、有機リチウム化合物の量は可溶性コバル
ト化合物1モルに対して5〜200モル、特に10〜1
00モルが好ましく。
二硫化炭素の量は可溶性コバルト化合物1モルに対して
0.1〜500モル、特に1〜500モルが好ましい。
また、有機アルミニウムハライドとして一般式AQ’R
1,5X□5で表わされる化合物1例えは、エチルアル
ミニウムセスキクロライドを用いる場合には。
有機リチウム化合物の量は有機アルミニウムハライド1
モルに対して0.5モル以上であることが好ましい。
また、有機リチウム化合物の量は重合系中に存在する水
分の全量1モルに対して05モル以]−であることが好
ましい。
前記の1.2重合触媒を用いる1、2重合の重合温度は
、−10〜so′c、特に20〜60 ’C(7) t
a度が好ましく1重合圧力は常圧でもそれ以上でもよい
この発明の方法において使用される二1随化炭素を含有
する1、2重合触媒としては、前述の2種類に限定され
ず、公知の]−12重合触媒1例えば、特公昭4’7−
19893号、特公昭53−39917号。
特公昭56−18005号1%公昭54−5436号、
特公昭56− ]、 8128号、特公昭56−181
29号、特公昭56−18130号、特開昭55−12
0611号の各公報に記載されているような二硫化炭素
およびコバルト化合物を含む触媒ならいずれも使用でき
る。
この発明の方法において使用される重合溶媒としては、
芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、こ
れらのノ・ロゲン化物1例えば、ベンゼン、トルエン、
キシレン、ヘキサン、ヘクタン、フタン、ブテン、シク
ロヘキサン、シクロペンタン、塩化メチレン、l、2−
ジクロルエタンなどが挙けられる。
この発明の方法において使用される重合溶媒は。
水分@量が3〜50 ppm程度丑で脱水して水分濃度
を調節したものが好ましい。
この発明の方法において1重合溶媒に含まれる1、3−
ブタジェンの一度は特に制限されないが。
=一般的には重合溶媒に対して5〜50重量係重量塵が
好ましい。
この発明の方法において1重合溶媒中で二硫化炭素を含
有するコバルト系1.2重合触媒を用いて1.3−ブタ
ジェンを重合する態様には特に制限はなく1例えば、(
A)Ij合溶媒中で1.;5−ブタジェンを重合して1
.2−ポリブタジェンを生成させてもよく、あるいは(
B)シス−1,4ポリブタジエン、ポリインブレン、ス
チレン−ブタジェン共重合体などの沸騰n−ヘキサンに
可溶なジエン系(共)重合体の重合溶媒溶液中で1.3
−ブタジェン全1.2重合してもよく、または(C)@
合溶媒中でそh自体公知の方法(二よって1例えば、コ
バルト化合物および有機アルミニウム化合物から得られ
る7ス1゜4重合触媒を用いて1.3−ブタジエンヲ屯
合して得られるシス−1,4ポリブタジエンの1重合溶
媒溶液中で1.3〜ブタジエンヲ1,2重合してもよい
(B)および(C)の場合にd:、最終的に得られるポ
リマーの沸騰n−ヘキサン不溶分は5〜30屯1.i、
 %が好ましい。
この発明の方法においては、組合停止剤とし、て亜リン
酸エステルが使用される。前記亜リン酸エステルとして
は1例えば、トリメチルホスファイト、トリエチルホス
ファイト、トリイソプロビルホスファイト。トリn−デ
シルホスファイト、トリフェニルボスファイト、トリク
レジルホスファイ)、)!Jス(ノニルフェニル)ホス
ファイト。
トリス(グロビルフェニル)ホスファイ)、)!Jス(
メチルフェニル)ホスファイトなどが挙げられる。特に
9重合停止剤として一般式 P(0−QfR)  (ただし、Rはアルキル基テする
。)で示されるトリス(アルキルフェニル)ホスファイ
トが好適に使用される。
この発明の方法においては1重合溶媒中で1.2重合触
媒を用いて1.3−ブタジェンを重合して得られた重合
反応混合物に前記の亜リン酸エステルを添加して、l、
2重合触媒と亜リン酸エステルとを接触させて1.3−
ブタジェンの重合を停止させる。
この発明の方法においては重合停止剤として亜リン酸エ
ステルを用いることが必要であり、亜リン酸エステル以
外の化合物を重合停止剤として84いると、1.3−ブ
タジェンの重合を停止する/こめに比較的多量の重合停
止剤を使用する必要があり。
オた1、2重合触媒が重合停止剤によって複雑に分解し
て種々の硫化物が多量副生し、得らiするポリマーの品
質が低ドする。
前記の亜リン酸エステルは単独で使用してもよいが、水
やメタノール、エタノールなどの低級アルコールと併用
してもよい。特に、1.3−ブタジェンを重合して得ら
れた重合反応混合物に亜リン酸エステルを添加し、1.
Z重合触媒、J:亜リン酸エステルとを接触させた後、
さらに水あるいは低級アルコールを添加して処理するの
が好ましい。
前記の亜リン酸エステルの使用肝は91.2Φ合触媒各
成分の種類および組合すによって相違するが、一般には
用いた1、2重合触媒の一成分である重合溶媒に可溶な
コバルト化合物1モルに対して1モル以上、特に1〜2
0モルが好ましい。+Ilj リン酸エステルと、水ま
たは低級アルコールと紮イノ1用する場合には、有機ア
ルミニウム化合物1モルに対して亜リン酸エステルが0
.2モル以上、水または低級アルコールが1モル以上が
好ましい。
前記の亜リン酸エステルを用いて1.3−ブタジェンの
重合を停止する際の温度は一10〜80℃。
特に5〜60℃が好ましく、1.2重合触媒と亜リン酸
エステルとを接触させる時間(平均滞留時間)は0.1
〜60分間が好ましい。1.2重合触媒と重合停止剤と
を接触させる方法は、バッチ式でもよく、連続式でもよ
く11例えば1重合反応終了後。
攪拌機を備えfc M合反応器C重合偕)中の重合反応
混合物に重合停止剤を添加し、混合物を攪拌混合して1
.2重合触媒と亜リン酸エステルとを接触させてもよく
、あるいは攪拌機を備えた混合槽(ショートストップ槽
)に重合反応混合物を導入し。
この重合反応混合物に重合停止剤を添加し、混合物を攪
拌混合して1.2重合触媒と亜リン酸エステルとを接触
させてもよい。連続式で重合全停止する場合には、2つ
の直列のショートストップ槽を用い、第1の槽では亜リ
ン酸エステルを添加し。
第2の槽では水または低級アルコールを除却して処理す
るのが好ましい。この場合、第1の槽において1.2重
合触媒と亜リン酸エステルとを接触させる時間(平均滞
留時間)は0.1〜60分間、特に0.5〜60分間が
好ましく、温度Fi5〜60°(:か好ましく、第2の
槽において重合反応混合物を水または低級アルコールに
よって処理する時間(平均滞留時間)は0.1〜60分
間、特に0.5〜60分間が好ましく、温度は5〜60
Cが好ましい。
前記の方法によって1.3−ブタジェンの重合を停止し
た後、それ自体公知の方法1例え幻:@合反応混合物に
メタノールなどの沈殿剤を加えるか。
あるいはフラッシュ(水蒸気を吹きこむかあるいは吹き
こまずして溶媒を蒸発除去する)し固形分である重合体
を析出させ1分離乾燥してジエンゴムを得ることができ
る。
前記のジエンゴムは、融点が160〜215 ’C+好
ましくは180〜215℃の1.2ポリブタジエン、あ
るいは好ましくは沸騰n−ヘキサン不溶分を5〜30重
量多含有するジエン系重合体である。
この沸騰n−ヘキサン不溶分の融点は、好ましくは18
0〜215 ”Cである。1.2ポリブタジエンおよび
沸騰n−ヘキサン不溶分の1.2構造含有率は、好まし
、くけ80%以上である。前記のジエンゴムには老化防
止剤を配合することが好ましい。
重合反応混合物から固形分であるジエンゴムを分離した
残部の、未反応の1.3−ブタジェンと重合溶媒と二硫
化炭素とを含有する混合物(通常回収溶剤といわれる)
から、水洗(アルカリ水洗浄)、蒸留等によって1.3
−ブタジェンと重合溶媒と二硫化炭素とを回収し、循環
して使用できる。
以下、実施例および比較例を示す。以下の記載において
部は重量部を示す。
以下の各側において9重合反応混合物中の二硫化炭素、
エチルメルカプタン、硫化水素の谷含有量は、クロモソ
ルブ102を充填した炎光光度検出器をもつガスクロマ
トグラフィを用いて求めたものである。
実施例1 空気を窒素で置換し、温度計、撹拌棒、窒素ガス導入管
および重合液抜き取り装置を備えた内容積2tのセパラ
ブルフラスコ中に、乾燥した」、3ブタジエン852を
脱水ベンゼン800 meに溶解した1、3−ブタジェ
ンのベンゼン溶液(水分l、0ミリモル含有)を入れ、
液温を40°Cに保ちなから、この1.3−ブタジェン
のベンゼン溶液にトリエチルアルミニウム3.5ミリモ
ル、コバルトアセチルアセトナ−)(11I)0.04
3ミリモル、二硫化炭素0.13ミlJモルを順次加え
、溶液を攪拌混合して1.3−ブタジェンを1.2重合
した。20秒間爪合しl’を後、  )リス′(ノニル
フェニル)ボスファイ)(TNP)0.3ミリモルをベ
ンゼン107neに溶解した溶液を加え、溶液を40℃
で3分間撹拌混合して重合を停止した。この溶液を攪拌
しながら所定時間が経過する毎に5.0mlの溶液を抜
き取り。
メタノール50 me中に投入してポリマーを分離回収
後、真空乾燥して1.2−ポリブタジェンを?4)た。
結果ヶまとめて第1表に示す。
比較例1 トリス(ノニルフェニル)ホスファイトラベンゼンに溶
解した溶液を加えなかった11ハは、実施例1と同様に
実施した。結果をまとめて第1表に示す。
a):  ポリマー 融点〔1純差動熱量計(DSC)
による吸熱曲線のピーク温 度で示す。) : 20−6°C 〔η〕〔固有粘度、135℃。
テトラリン中〕:2.1 b):  ポリマー 融点:206℃ 〔v) : 2−3 実施例2〜4 内容積500−の三角フラスコに、テフロンコーティン
グしたスターラーピースを入れ、三方コックを取り付け
、窒素置換した。このフラスコに10重量%の1.3−
ブタジェンを含むベンゼンの溶液220 mlを加え、
液温を40℃に保ちながら。
この1.3−ブタジェンのベンゼン溶液に水を溶液lt
当り36■の割合(以下同じ)で添加し均一に混合した
後、さらに二硫化炭素を0.075 ミ’7モル/l、
ジエチルアルミニウムモノクロライド 。
を0.53vμ、ジラウリルチオジグロピオネート(T
PL)を0.135 t/l、  1.5−シクロオク
タジエン(COD)を1.502μ、トリエチルアルミ
ニウムを0.50 W/l、 :jバルトオクトエ−ト
ヲ0.05ミリモル/lの割合で順次添加し、25Cで
10秒間溶液を攪拌混合して1.3−ブタジェンを重合
した。ついで1重合反応混合液に第2表に示す種類の化
合物(脱水ベンゼン溶液として添加)を重合停止剤とし
て添加し、さらに混合液を30分間攪拌混合した後、混
合液を大量のメタノール中に投入しポリマーを分離回収
後、真空乾燥して、1.2−ポリブタジェンを得た。結
果をまとめて第2表に示す。
比較例2〜4 重合停止剤として第2表に示す種類の化合物(脱水ベン
ゼン溶液として添加)を添加した池は。
実施例2と同様に実施した。結果をまとめて第2表に示
す。
以上の結果は、二硫化炭素を含有する1、2重合触媒に
よる1、3−ブタジェンの重合を停止するために、亜リ
ン酸エステルが優れた効果を有していることを示す。
実施例5〜8 空気を窒素で置換し、温度計、撹拌棒、窒素ガス導入管
および重合液抜き取り装置を備えた内容積2tのセパラ
ブルフラスコ中に乾燥した1、3−ブタジェン852を
脱水ベンゼン860m1+に溶解した1、3−ブタジェ
ンの溶液(水分2ミリモル含有)を入れ、液温を40℃
に保ちなから二硫化炭素0.300ミリモルを加えた。
この溶液にジエチルアルミニウムモノクロライド4.4
ミリモル、C0D14ミリモル、TPLo、24ミリモ
ル、コバルトオクトエート0.014ミリモルを順次添
加し。
40℃で30分間溶液を攪拌混合して1.3−ブタジェ
ンをンス重合した。その後直ちにトリエチルアルミニウ
ム5,3ミリモル、コバルトオクトエ−)0.02ミリ
モルを添加し、40℃で30分間溶液を攪拌混合して1
.3−ブタジェンを1.2重合した。重合後1重合液5
.0−を抜き取(ハ抜き取った重合液に重合停止剤とし
て第3表に示し/こ化合物をベンゼン5mlに溶解した
溶液を加え、溶液を約10℃に冷却し5分間混合して重
合を停止し。
さらにメタノール0.5ml!を加えて混合し2重合停
止した重合反応混合液を得た。この混合液を乾燥ベンゼ
ンで5倍に希釈して9重合液中の硫化物を分析した。寸
だ1重合反応混合液rメタノール5〇−中に投入してポ
リマーを分離回収後、真空乾燥して補強ポリブタジェン
ゴムを得た。結果をまとめて第3表に示す。
比較例5 重合停止剤として第3表に示す種類と喰の化合物(脱水
ベンゼン溶液として添加)を添加し/ξIIハは、実施
例5と同様に実施した。結果をまとめて第3表に示す。
第  3  表 実施例5〜8で得られた補強ポリブタジエンゴムハ、沸
騰n−ヘキサン不溶分が12〜13.5重量%テアリ、
沸騰n−ヘキサン不溶分の還元粘度(η8P/c ) 
(135℃、テトラリン溶液)がいずれも3.4であり
、1.2構造含有率が92〜95%であり、沸騰n−ヘ
キサン可溶分の固有粘度〔η〕(30”C,)ルエン溶
液)がいずれも2.3であつた。また、ポリマーの正合
収率はいずれも50〜55%であった。
実施例9 空気を窒素で置換し、温度計、撹拌棒、窒素ガス導入管
を備えた内容樟2tのセパラブルフラスコ中に、乾燥し
た1、3−ブタジェン852を脱水ベンゼン860−に
溶解した1、3−ブタジェンのベンゼン溶液(水分1.
0ミJモル含有)を入れ。
液温を40℃に保ちながら、この1.3−ブタジェンの
ベンゼン溶液にC0D4.6ミリモル、ジエチルアルミ
ニウムモノクロライド4.0ミリモルおよびコバルトオ
クトエ−)0.043ミリモルを(f2 拌しながら順
次添加した後、引き続き攪拌しながら40°Cで10分
間1.3−ブタジェンをシスーコ、4重合した。ポリマ
ーはシス−1,4構造含有率が96%以上であり、固有
粘度(η)(30’(、、、トルエン)が2.4であっ
た。シス−1,4重合後、直ちにn〜ブチルリチウム2
.0ミリモルおよび二硫化炭素0.40ミリモルを添加
した後、撹拌しながら40℃で8分間1.3−ブタジェ
ンf:l、2屯合し/こ。
この系にトリス(ノニルフ)ニル)ホスファイト0.2
ミIJモルを含む乾燥ベンゼン溶液10 mlを加え3
分間攪拌を続けた後、BHTo、5fを含むメタノール
10m1を加えた。この混合液を乾燥ベンゼンで5倍に
希釈して1重合液中の硫化物を分析した。また、混合液
を大量のメタノール中に投入してポリマーを分離回収後
、真空乾燥して補強ポリブタジェンゴムを得た。結果を
まとめて第4表に示す。
比較例6 トリス(ノニルフェニル)ホスファイトラ添加しなかっ
た曲は実施例9と同様に実施した。結果をまとめて第4
表に示す。
第4表 特許出願人  宇部興産株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  重合溶媒中で二硫化炭素を含有する1、2重
    合触媒を用いて1.3−ブタジェンを重合して得られた
    重合反応混合物に亜リン酸エステルを添加して、1.2
    重合触媒と亜リン酸エステルとを接触させることを特徴
    とする重合停止法。
  2. (2)  1.3−ブタジェンを重合して得られた重合
    反応混合物が、沸騰n−ヘキサンに可溶なジエン系重合
    体の重合溶媒溶液中で二硫化炭素を含有する1、2重合
    触媒を用いて1.3−ブタジェンを重合して得られたも
    のである特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)?[n−ヘキサンに可溶なジエン系重合体の重合
    溶媒溶液が重合溶媒中でコバルト化合物および有機アル
    ミニウム化合物から得られるシス−1,4重合触媒を用
    いて1.3−ブタジェンを重合して得られたものである
    特許請求の範囲第2項記載の方法。
  4. (4)亜リン酸エステルが一般式 (ただし、Rはアルキル基である。)で示されるトリス
    (アルキルフェニル)ホスファイトである特許請求の範
    囲第1項ないし第3項記載の方法。
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