JPS6216201B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Description
本発明は新規なポリブタジエンとその製造法に
関するものである。
スチレンモノマーにポリブタジエンを添加して
ラジカル重合反応を行なうことにより得られる共
重合体はポリスチレンの持つ優れた特性に加えて
耐衝撃性も改良されるため耐衝撃性ポリスチレン
系樹脂として広く市販されている。そのような耐
衝撃性ポリスチレン系樹脂は例えば、テレビ、ラ
ジオなどの電気製品の枠体、生菓子や鮮魚用のト
レイ、雑貨類などに用いられている。
上記のような耐衝撃性ポリスチレン系樹脂の耐
衝撃性を更に高いものとするために、ポリブタジ
エンの分子構造の面についての検討が各種行なわ
れている。ポリブタジエンは一般に1,3―ブタ
ジエンを重合して製造されるが、その重合様式を
基準にすると1,2位もしくは1,4位における
重合のいずれかとなる。従つて、生成したポリブ
タジエンの分子鎖中には、1,4位での重合によ
り生成した結合部分(1,4構造)と1,2位で
の重合により生成した(1,2構造)が共存する
ことになる。1,4構造は1,3―ブタジエンの
ビニル基の一方を分子主鎖に残す結合であり、従
つて更にシス構造とトランス構造の二種に分けら
れる。一方、1,2構造はビニル基を側鎖として
有する構造をとる。
前記の耐衝撃性ポリスチレン系樹脂を製造する
ために用いられるポリブタジエンとしては、一般
に、アルキルリチウムを触媒として1,3―ブタ
ジエンを重合して得られるシス―1,4構造含有
率が30〜35%、トランス―1,4構造含有率が50
〜60%、1,2構造含有率が10〜20%であるポリ
ブタジエン(低シスポリブタジエン)及びコバル
トあるいはニツケル系触媒により1,3―ブタジ
エンを重合して得られるシス―1,4構造含有率
が96〜98%、トランスー1,4構造含有率が1〜
2%、1,2構造含有率が1〜2%であるポリブ
タジエン(高シスポリブタジエン)がある。前記
の低シスポリブタジエンはガラス転移点が高い
(通常−70℃)ため、この低シス体を用いて得ら
れる耐衝撃性ポリスチレン系樹脂は耐衝撃性の点
で充分満足できるものではない。また、低シスポ
リブタジエンは分岐度の低いリニアーなポリマー
であるためスチレンモノマーに溶解したときの溶
液粘度が高く、工業的に耐衝撃性ポリスチレン系
樹脂を製造する場合に、撹拌の点で好ましくな
く、生産性が低いという欠点を有している。一
方、前記の高シスポリブタジエンは1,2構造含
有率が1〜2%と低いためにスチレンモノマーと
の反応性(グラフト反応性)が低く、高シスポリ
ブタジエンを用いて得られる耐衝撃性ポリスチレ
ン系樹脂も耐衝撃性の点で充分満足できるもので
はないという欠点を有している。
このような従来の技術の欠点を解決するため
に、80%程度以上のシス―1,4構造含有率を持
つ高シス体で、かつ1,2構造の含有率の高い
(即ち、側鎖に存在するビニル基の存在の割合の
高い)ポリブタジエンを開発するための各種の試
みが行なわれてきたが充分満足できるものは得ら
れていなかつた。しかし最近では重合反応の触媒
系の検討も各種進み、例えば特開昭55―129403号
公報の明細書に見られるように、コバルト化合
物、有機アルミニウム化合物、水及び亜りん酸塩
からなる触媒系を用いて1,3―ブタジエンの重
合反応を行なうことによりシス―1,4構造と
1,2構造の双方について比較的高い含有率を有
するポリブタジエンを製造する方法も公知となつ
ている。
本発明は上記のような公知のポリブタジエンに
比較して更に優れた特性を有するポリブタジエン
を提供するものであり、本発明のポリブタジエン
は1,2構造含有率が4〜20%(好ましくは4〜
15%)、シス―1,4構造含有率78〜96%(好ま
しくは85〜96%)、トランス―1,4構造含有率
が2%以下、固有粘度〔η〕(トルエン、30℃)
が0.5〜5(好ましくは0.7〜5)で、かつ13Cの
核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおいて、ラン
ダム状態の結合を形成している1,2構造の存在
を示すピーク(δ値、即ちケミカルシフト、43〜
44)の面積SRが、ブロツク状態の結合を形成し
ている1,2構造の存在を示すピーク群(δ値38
〜42)の面積SBよりも相対的に大きい(SR/S
Bが1より大、好ましくは1.5以上)ことを特徴と
している。すなわち、本発明のポリブタジエンは
前記のように従来知られている耐衝撃性ポリスチ
レン系樹脂の製造に適したシス―1,4構造含有
率が高く(高シス)、かつ1,2構造含有率も高
いポリブタジエンに対して更に改良が加えられて
いるものであり、具体的には、1,2構造が部分
的に局在している比率の高い従来のポリブタジエ
ンに対して、本発明は1,2構造が分子鎖内にお
いて分散して含有されている(ランダム状態)比
率が高いポリブタジエンを提供するものである。
本発明のポリブタジエンは上記のように、1,
2構造が主としてランダム状態にある、すなわち
側鎖ビニル基がポリブタジエン分子鎖内で局在せ
ず比較的均一に分散した構造を持つている。この
ような特徴を持つ本発明のポリブタジエンを、ス
チレンモノマーと重合させて耐衝撃性ポリスチレ
ン系樹脂を製造した場合、その耐衝撃性は従来の
ものに比較して更に向上する。従つて、特に高い
耐衝撃性を要求される分野での用途に特に適した
ものとなる。
本発明のポリブタジエンの分子構造内の1,2
構造が高いランダム状態にあることは13CのNMR
スペクトルにおいて、ランダム状態にある1,2
構造を示すピークとブロツク状態にある1,2構
造を示すピーク群の各々の面積(通常はNMRの
積分曲線より算出される)の特徴的な相対比から
判断されるものであり、そのような特徴を示す本
発明のポリブタジエンのNMRスペクトルの例は
第1図に示した。
上記のような特徴を有する本発明のポリブタジ
エンは、例えば、1,3―ブタジエンを、炭素数
6以上の有機カルボン酸のコバルト塩、ジアルキ
ルアルミニウムモノハライド、および2価アルコ
ールを含む触媒の存在下で重合させることにより
得ることができる。
本発明の重合反応に用いる触媒成分のコバルト
化合物としては、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、を挙
げることができる。
ジアルキルアルミニウムモノハライドは、一般
式AlR2X(ただし、Rは炭素数1〜6のアルキル
基、フエニル基またはシクロアルキル基であり、
Xはハロゲン原子である)で表わされる化合物で
ある。ジアルキルアルミニウムモノハライドとし
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、ジイソブチ
ルアルミニウムモノクロライドなどを挙げること
ができる。
2多価アルコールとしては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、トリメチレングリコ
ール、α―ブチレングリコール、β―ブチレング
リコール、テトラメチレングリコールなどを挙げ
ることができる。
炭素数6以上の有機カルボン酸のコバルト塩、
ジアルキルアルミニウムモノハライド、および2
価アルコールから得られる触媒を用いて1,3―
ブタジエンを重合する際に、モノマーとしては
1,3―ブタジエン単独を用いてもよく、あるい
は1,3―ブタジエンの50重量%以下(好ましく
は20重量%以下)の部分をイソプレン、1,3―
ペンタジエン、2,3―ジメチル―1,3―ブタ
ジエンなどで置きかえて用いてもよい。
1,3―ブタジエン重合用触媒の使用量は、
1,3―ブタジエン1モルに対して、炭素数6以
上の有機カルボン酸のコバルト塩が0.005ミリモ
ル以上、特に0.01ミリモル以上であり、ジアルキ
ルアルミニウムモノハライドが0.5ミリモル以
上、特に1ミリモル以上であり、2多価アルコー
ルが0.005〜0.2ミリモル、特に0.01〜0.1ミリモル
であることが好ましい。また、炭素数6以上の有
機カルボン酸のコバルト塩に対するジアルキルア
ルミニウムモノハライドのモル比(Al/Co)は
5以上、特に15以上であることが好ましく、2価
アルコールはジアルキルアルミニウムモノハライ
ドに対して0.01〜0.5倍モル、重合系中0.05〜5ミ
リモル/lの濃度で用いるのが好ましい。
1,3―ブタジエンを重合する際に、重合溶媒
として、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳
香族炭化水素、n―ヘプタン、n―ヘキサン、n
―オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素
などの重合溶媒中で重合してもよい。重合溶媒お
よび1,3―ブタジエンはアミン、ホスフイン、
メルカプタンなどの電子供与性有機化合物(ドナ
ー)を含まないものが好ましい。また、重合溶媒
中の水は5ppm以下であることが好ましい。
1,3―ブタジエンの重合温度は5〜80℃、特
に20〜70℃が好ましく、重合圧力は常圧でもそれ
以上でもよく、重合時間は通常10分〜10時間であ
る。
1,3―ブタジエンを重合する時に公知の分子
量調節剤、例えば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、スチレン、ブテン―1などのα―オレフイン
類を使用することができる。
重合反応終了後ポリブタジエンゴムを取り出す
ためには公知の方法を適用することができる。例
えば、重合反応終了後、重合溶液にジアルキルア
ルミニウムモノハライドと反応するようなメタノ
ール、エタノールなどのアルコール、水などの極
性溶剤を大量に投入する方法、あるいは大量の極
性溶剤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、モノ
エタノールアミンやアンモニアを含む少量の極性
溶剤を重合溶液に投入する方法、塩化水素ガスを
重合溶液に導入する方法などにより1,3―ブタ
ジエンの重合を停止した後、メタノールなどの沈
殿剤を加えるか、あるいはフラツシユ(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)とし重合体を析出させ、分離乾燥してポ
リブタジエンを得ることができる。ポリブタジエ
ンには、1,3―ブタジエンの重合を停止した後
の重合溶液あるいはポリブタジエンのスラリーな
どに老化防止剤を添加する方法などによつて、老
化防止剤を配合することが好ましい。前記の老化
防止剤としては、非汚染性の老化防止剤が用いら
れる。これらの老化防止剤としては、2,6―ジ
第三ブチルフエノール、2,6―ジ第三ブチル―
4―メチルフエノール(BHT)、スチレン化フエ
ノール、4,4′―チオビス(6―第三ブチル―3
―メチルフエノール)、1,1′―ビス―(4―ヒ
ドロキシフエニル)シクロヘキサン、1―オキシ
―3―メチル―4―イソプロピルベンゼン、n―
オクタデシル―3―(4′ヒドロキシ―3′,5′―ジ
第三ブチルフエニル)プロピオネート、2,5―
ジ第三アミルハイドロキノン、2,5―ジ第三ブ
チルハイドロキノン、2,2′―メチレンビス―
(4―メチル―6―第三ブチルフエノール)、トリ
ス―(2―メチル―4―ヒドロキシ―5―第三ブ
チルフエニル)ブタン、ブチル化ヒドロキシアニ
ソール、4,4′―ブチリデンビス―(3―メチル
―6―第三ブチルフエノール)、ニツケル・ジブ
チル・ジチオカーバメート、ニツケル・イソプロ
ピル・キサンテート、トリ(ノニル化フエニル)
ホスフアイト(TNP)、ジラウリル・チオ・ジプ
ロピオネート、ジステアリルチオ・ジプロピオネ
ートなどが挙げられる。老化防止剤は単独で用い
てもよいが、2種以上組み合わせて用いてもよ
い。前記の老化防止剤は全量でポリブタジエンに
対して0.001〜5重量%配合されていることが好
ましい。
本発明のポリブタジエンは、例えば、ポリブタ
ジエン2〜25重量部、好ましくは2〜20重量部と
スチレン75〜98重量部、好ましくは80〜98重量部
とからなる混合物を塊状方式あるいは塊状・懸濁
方式、好ましくは塊状・懸濁方式によりラジカル
重合する方法などを利用して、耐衝撃性ポリスチ
レン系樹脂とすることができる。あるいは、本発
明のポリブタジエンはそのままスチレンブタジエ
ンゴム(SBR)とブレンドしてタイヤのトレツド
用に使用しても優れた特性を示す。
本発明のポリブタジエンはゲル分が極めて少な
く、スチレンに容易に溶解させることができる。
そのようにして製造した耐衝撃性ポリスチレン系
樹脂は従来知られているポリブタジエンを用いて
製造したものに比べて、時に高い耐衝撃性を示
し、また光沢も極めて優れている。
次に実施例、比較例と参考例を示して本発明を
更に詳しく説明する。
実施例 1
ベンゼン(水分を2ppm含有)2000mlに1,3
―ブタジエン1800gを加え、ついでエチレングリ
コール1.0ミリモル、ジエチルアルミニウムモノ
クロライド12.5ミリモルおよびオクテン酸コバル
ト0.08ミリモルを順次加えた後、40℃で30分間撹
拌して1,3―ブタジエンを重合させた。重合反
応終了後、重合溶液に少量の2,6―ジ第三ブチ
ルパラクレゾールを含むメタノール5mlを注入し
て重合を停止させて、ついで重合溶液を水洗し、
簡易型コアギユレーター装置にて生成物をクラム
として回収し、60℃で乾燥してポリブタジエン
130gを得た。このポリブタジエンは、1,2構
造含有率が5.1%、シス―1,4構造含有率が
93.8%、トランス―1,4構造含有率が1.1%で
あり、固有粘度〔η〕(トルエン、30℃、以下同
じ)が1.7であつた。得られたポリブタジエンの
13CのNMRスペクトル(溶媒:重クロロホルム
(CDCl3)、内部標準TMS、測定温度70℃、濃度
12重量%)の一部を第1図に示す。第1図の
NMRスペクトルにおいて、δ=約43.73に観測さ
れる鋭いピークはポリブタジエン内でランダムな
状態の結合を形成している1,2構造を示すピー
クであり、δ(ケミカルシフト)=約38〜42に多
数のピーク群の形状で観測されるピーク群はブロ
ツク状態の結合を形成している1,2構造を示す
ピークである。それらの各ピークの面積は、第1
図に同時に示されている積分曲線からも明らかな
ように、前者が後者に比較してはるかに大きくな
つている(第1図では約2.5:1)。
このポリブタジエン50gをスチレン1に20℃
で溶解したところ、得られた溶液は透明であつ
た。この溶液をガラスフイルター(3G2)で吸引
過した。次いで、このガラスフイルターを100
℃で30分間真空乾燥した後、秤量した。ガラスフ
イルターの重量増加分からゲル分を算出したとこ
ろ、ポリブタジエンのゲル分は検出限界の0.005
重量%では認められなかつた。
実施例 2
ベンゼン950ml、1,3―ブタジエン2500g、
エチレングリコール1.25ミリモル、ジエチルアル
ミニウムモノクロライド12.5ミリモルおよびオク
テン酸コバルト0.13ミリモルを用いた他は実施例
1と同様にして、ポリブタジエン200gを得た。
このポリブタジエンは、1,2構造含有率が8.3
%、シス―1,4構造含有率が90.5%、トランス
―1,4構造含有率が1.2%であり、固有粘度
〔η〕は1.5であつた。得られたポリブタジエンの
NMRスペクトルは、第1図に示した実施例1で
得られたポリブタジエンの13CのNMRスペクトル
と同様のパターンを示した。
このポリブタジエンについて実施例1と同様に
してゲル分を測定したが、実施例1の結果と同様
に、ゲル分は実質的に認められなかつた。
比較例 1
触媒としてオクテン酸コバルト(0.05ミルモ
ル)、ジエチルアルミニウムモノクロライド(5.5
ミリモル)及び亜リン酸塩(トリ(ノニル化フエ
ニル)ホスフアイト(TNP、0.04ミリモル))を
用い、重合溶媒としてはベンゼン(7.9モル;水
1.7ミリモル含有)を用いることにより1,3―
ブタジエン(3.4モル、ベンゼン中のブタジエン
濃度23%)にて重合反応を行なつた。重合反応は
反応開始時は20℃の温度にて、そして30分後に反
応温度が55℃となるようにして30分間反応させる
ことにより実施した。その他の点は実施例1と同
様に処理することによりポリブタジエンを得た。
このポリブタジエンは、1,2構造含有率が9.5
%、シス1,4構造含有率が89.5%、トランス―
1,4構造含有率が1.0%であり、固有粘度
〔η〕が1.6であつた。
得られたポリブタジエンの13CのNMRスペクト
ル(実施例1と同様に測定)の一部を第2図に示
す。
実施例 3
ベンゼン7.9モル、1,3―ブタジエン3.4モ
ル、ジエチルアルミニウムモノクロライド2.5ミ
リモル、オクテン酸コバルト0.0087ミリモルを用
い、エチレングクコールの量を変えて、実施例1
と同様にして重合反応を行なつた。得られた結果
を第1表に示す。
The present invention relates to a new polybutadiene and a method for producing the same. The copolymer obtained by adding polybutadiene to styrene monomer and performing a radical polymerization reaction has not only the excellent properties of polystyrene but also improved impact resistance, so it is widely sold as an impact-resistant polystyrene resin. . Such impact-resistant polystyrene resins are used, for example, in frames for electrical appliances such as televisions and radios, trays for fresh sweets and fresh fish, and miscellaneous goods. In order to further improve the impact resistance of the above-mentioned impact-resistant polystyrene resin, various studies have been conducted on the molecular structure of polybutadiene. Polybutadiene is generally produced by polymerizing 1,3-butadiene, and based on the polymerization mode, it is either polymerized at the 1, 2 or 1, 4 positions. Therefore, in the molecular chain of the polybutadiene produced, bonding parts produced by polymerization at the 1 and 4 positions (1,4 structure) and those produced by polymerization at the 1 and 2 positions (1,2 structure) coexist. I will do it. The 1,4 structure is a bond that leaves one of the vinyl groups of 1,3-butadiene in the main chain of the molecule, and is therefore further divided into two types: cis structure and trans structure. On the other hand, the 1,2 structure has a vinyl group as a side chain. The polybutadiene used to produce the above-mentioned impact-resistant polystyrene resin is generally obtained by polymerizing 1,3-butadiene using an alkyl lithium as a catalyst and has a cis-1,4 structure content of 30 to 35%. , trans-1,4 structure content is 50
~60%, polybutadiene with a 1,2 structure content of 10 to 20% (low cis polybutadiene) and a cis-1,4 structure content obtained by polymerizing 1,3-butadiene with a cobalt or nickel catalyst. 96-98%, trans-1,4 structure content 1-
2%, and polybutadiene (high cis polybutadiene) with a 1,2 structure content of 1 to 2%. Since the above-mentioned low-cis polybutadiene has a high glass transition point (usually -70°C), the impact-resistant polystyrene resin obtained using this low-cis form is not fully satisfactory in terms of impact resistance. In addition, since low-cis polybutadiene is a linear polymer with a low degree of branching, it has a high solution viscosity when dissolved in styrene monomer, making it undesirable in terms of stirring when industrially producing high-impact polystyrene resin. It has the disadvantage of low productivity. On the other hand, the above-mentioned high-cis polybutadiene has a low 1,2 structure content of 1 to 2%, so its reactivity with styrene monomers (graft reactivity) is low, and impact-resistant polystyrenes obtained using high-cis polybutadiene Resins also have the drawback of not being fully satisfactory in terms of impact resistance. In order to solve these drawbacks of the conventional technology, we developed a high-cis isomer with a cis-1,4 structure content of about 80% or more and a high content of 1,2 structures (i.e., a high content of 1,2 structures in the side chain). Various attempts have been made to develop polybutadiene (with a high proportion of vinyl groups present), but none has been fully satisfactory. However, recently, various studies have been made on catalyst systems for polymerization reactions, and for example, as seen in the specification of JP-A-55-129403, a catalyst system consisting of a cobalt compound, an organoaluminium compound, water, and phosphite has been developed. There is also a known method for producing polybutadiene having a relatively high content of both cis-1,4 and 1,2 structures by carrying out a polymerization reaction of 1,3-butadiene. The present invention provides a polybutadiene having more excellent properties than the above-mentioned known polybutadiene, and the polybutadiene of the present invention has a 1,2 structure content of 4 to 20% (preferably 4 to 20%).
15%), cis-1,4 structure content 78-96% (preferably 85-96%), trans-1,4 structure content 2% or less, intrinsic viscosity [η] (toluene, 30°C)
is 0.5 to 5 (preferably 0.7 to 5), and in the nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum of 13 C, there is a peak (δ value, i.e., chemical Shift, 43~
The area S R of 44) is a peak group (δ value 38
~42) is relatively larger than the area S B (S R /S
B is larger than 1, preferably 1.5 or larger). That is, as mentioned above, the polybutadiene of the present invention has a high cis-1,4 structure content (high cis) suitable for producing conventionally known impact-resistant polystyrene resins, and also has a 1,2 structure content. The present invention is a polybutadiene with a high content of 1,2 structure, which has been further improved. The present invention provides a polybutadiene having a high proportion of structures dispersed within the molecular chain (random state). As mentioned above, the polybutadiene of the present invention has 1,
The two structures are mainly in a random state, that is, the side chain vinyl groups are not localized within the polybutadiene molecular chain but are relatively uniformly dispersed. When the polybutadiene of the present invention having such characteristics is polymerized with a styrene monomer to produce an impact-resistant polystyrene resin, its impact resistance is further improved compared to conventional resins. Therefore, it is particularly suitable for use in fields where particularly high impact resistance is required. 1,2 in the molecular structure of the polybutadiene of the present invention
13C NMR shows that the structure is in a highly random state.
In the spectrum, 1,2 in a random state
It is determined from the characteristic relative ratio of the area (usually calculated from the NMR integral curve) of the peak showing the structure and the peak group showing one or two structures in the blocked state. An example of the NMR spectrum of the polybutadiene of the present invention showing its characteristics is shown in FIG. The polybutadiene of the present invention having the above characteristics can be produced by, for example, producing 1,3-butadiene in the presence of a catalyst containing a cobalt salt of an organic carboxylic acid having 6 or more carbon atoms, a dialkylaluminum monohalide, and a dihydric alcohol. It can be obtained by polymerization. Examples of the cobalt compound as a catalyst component used in the polymerization reaction of the present invention include cobalt salts of organic carboxylic acids having 6 or more carbon atoms, such as cobalt octoate, cobalt naphthenate, and cobalt benzoate. Dialkyl aluminum monohalide has the general formula AlR 2
X is a halogen atom). Examples of the dialkyl aluminum monohalide include diethylaluminum monochloride, diethylaluminum monobromide, diisobutylaluminum monochloride, and the like. Examples of the dipolyhydric alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, α-butylene glycol, β-butylene glycol, and tetramethylene glycol. Cobalt salt of organic carboxylic acid having 6 or more carbon atoms,
dialkyl aluminum monohalide, and 2
1,3- using a catalyst obtained from a hydric alcohol
When polymerizing butadiene, 1,3-butadiene may be used alone as a monomer, or 50% by weight or less (preferably 20% by weight or less) of 1,3-butadiene may be used as isoprene, 1,3-butadiene, or 1,3-butadiene.
Pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, etc. may be used instead. The amount of catalyst used for 1,3-butadiene polymerization is:
With respect to 1 mole of 1,3-butadiene, the cobalt salt of an organic carboxylic acid having 6 or more carbon atoms is 0.005 mmol or more, especially 0.01 mmol or more, and the dialkyl aluminum monohalide is 0.5 mmol or more, especially 1 mmol or more, Preferably, the amount of dipolyhydric alcohol is 0.005 to 0.2 mmol, especially 0.01 to 0.1 mmol. The molar ratio (Al/Co) of dialkyl aluminum monohalide to cobalt salt of an organic carboxylic acid having 6 or more carbon atoms is preferably 5 or more, particularly 15 or more, and the dihydric alcohol is preferably 15 or more to dialkyl aluminum monohalide. It is preferably used at a concentration of 0.01 to 0.5 times the mole and 0.05 to 5 mmol/l in the polymerization system. When polymerizing 1,3-butadiene, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, n-heptane, n-hexane, and n-hexane are used as polymerization solvents.
- Polymerization may be carried out in a polymerization solvent such as an aliphatic hydrocarbon such as octane, or an alicyclic hydrocarbon such as cyclohexane or methylcyclohexane. The polymerization solvent and 1,3-butadiene are amines, phosphine,
Preferably, it does not contain an electron-donating organic compound (donor) such as mercaptan. Furthermore, the amount of water in the polymerization solvent is preferably 5 ppm or less. The polymerization temperature of 1,3-butadiene is preferably 5 to 80°C, particularly preferably 20 to 70°C, the polymerization pressure may be normal pressure or higher, and the polymerization time is usually 10 minutes to 10 hours. When polymerizing 1,3-butadiene, known molecular weight modifiers, such as non-conjugated dienes such as cyclooctadiene and allene, or α-olefins such as ethylene, propylene, styrene and butene-1, can be used. A known method can be applied to take out the polybutadiene rubber after the polymerization reaction is completed. For example, after the polymerization reaction is complete, a large amount of a polar solvent such as methanol, ethanol, or other alcohol that reacts with dialkyl aluminum monohalide, or water is added to the polymerization solution, or a large amount of polar solvent is added to the polymerization solution. , by adding a small amount of a polar solvent containing inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, organic acids such as acetic acid and benzoic acid, monoethanolamine and ammonia into the polymerization solution, and by introducing hydrogen chloride gas into the polymerization solution. , After stopping the polymerization of 3-butadiene, the polymer is precipitated by adding a precipitant such as methanol, or by flashing (by blowing in water vapor or not blowing in water to remove the solvent by evaporation), and the polymer is separated and dried. Polybutadiene can be obtained by It is preferable to add an anti-aging agent to the polybutadiene by adding the anti-aging agent to a polymerization solution after stopping the polymerization of 1,3-butadiene or to a slurry of polybutadiene. As the anti-aging agent, a non-staining anti-aging agent is used. These anti-aging agents include 2,6-di-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-
4-Methylphenol (BHT), styrenated phenol, 4,4'-thiobis(6-tert-butyl-3
-methylphenol), 1,1'-bis-(4-hydroxyphenyl)cyclohexane, 1-oxy-3-methyl-4-isopropylbenzene, n-
Octadecyl-3-(4'hydroxy-3',5'-di-tert-butylphenyl)propionate, 2,5-
Ditertiary amylhydroquinone, 2,5-ditertiary butylhydroquinone, 2,2'-methylenebis-
(4-methyl-6-tert-butylphenol), tris-(2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl)butane, butylated hydroxyanisole, 4,4'-butylidenebis-(3-methyl-6 -tert-butylphenol), nickel dibutyl dithiocarbamate, nickel isopropyl xanthate, tri(nonylated phenyl)
Examples include phosphite (TNP), dilauryl thio dipropionate, and distearylthio dipropionate. Anti-aging agents may be used alone or in combination of two or more. The anti-aging agent is preferably blended in a total amount of 0.001 to 5% by weight based on the polybutadiene. The polybutadiene of the present invention can be prepared, for example, by a lump method or a lump/suspension method by preparing a mixture of 2 to 25 parts by weight, preferably 2 to 20 parts by weight, of polybutadiene and 75 to 98 parts by weight, preferably 80 to 98 parts by weight of styrene. An impact-resistant polystyrene resin can be obtained by radical polymerization, preferably by bulk suspension method. Alternatively, the polybutadiene of the present invention exhibits excellent properties when blended as is with styrene-butadiene rubber (SBR) and used for tire treads. The polybutadiene of the present invention has extremely low gel content and can be easily dissolved in styrene.
The impact-resistant polystyrene resin thus produced exhibits sometimes higher impact resistance than that produced using conventionally known polybutadiene, and also has extremely excellent gloss. Next, the present invention will be explained in more detail by showing examples, comparative examples, and reference examples. Example 1 1,3 in 2000ml of benzene (containing 2ppm water)
-1,800 g of butadiene was added, and then 1.0 mmol of ethylene glycol, 12.5 mmol of diethylaluminum monochloride and 0.08 mmol of cobalt octenoate were successively added, followed by stirring at 40°C for 30 minutes to polymerize 1,3-butadiene. After the polymerization reaction was completed, 5 ml of methanol containing a small amount of 2,6-di-tert-butyl para-cresol was injected into the polymerization solution to stop the polymerization, and then the polymerization solution was washed with water.
The product is collected as a crumb using a simple coagulator device and dried at 60℃ to form polybutadiene.
Obtained 130g. This polybutadiene has a 1,2 structure content of 5.1% and a cis-1,4 structure content of 5.1%.
The trans-1,4 structure content was 1.1%, and the intrinsic viscosity [η] (toluene, 30°C, the same hereinafter) was 1.7. of the obtained polybutadiene
13 C NMR spectrum (solvent: deuterated chloroform (CDCl 3 ), internal standard TMS, measurement temperature 70°C, concentration
12% by weight) is shown in FIG. Figure 1
In the NMR spectrum, the sharp peak observed at δ = approximately 43.73 is a peak indicating a 1,2 structure that forms bonds in a random state within polybutadiene, and there are many at δ (chemical shift) = approximately 38 to 42. The peak group observed in the shape of the peak group is a peak showing a 1, 2 structure forming a bond in a block state. The area of each of those peaks is
As is clear from the integral curve also shown in the figure, the former is much larger than the latter (approximately 2.5:1 in Figure 1). Add 50 g of this polybutadiene to 1 styrene at 20°C.
The resulting solution was clear. This solution was suctioned through a glass filter (3G2). Next, apply this glass filter to 100
After vacuum drying at ℃ for 30 minutes, it was weighed. When the gel content was calculated from the increase in weight of the glass filter, the gel content of polybutadiene was 0.005, which was the detection limit.
It was not observed in terms of weight %. Example 2 Benzene 950ml, 1,3-butadiene 2500g,
200 g of polybutadiene was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1.25 mmol of ethylene glycol, 12.5 mmol of diethylaluminium monochloride and 0.13 mmol of cobalt octenoate were used.
This polybutadiene has a 1,2 structure content of 8.3
%, the cis-1,4 structure content was 90.5%, the trans-1,4 structure content was 1.2%, and the intrinsic viscosity [η] was 1.5. of the obtained polybutadiene
The NMR spectrum showed a pattern similar to the 13 C NMR spectrum of polybutadiene obtained in Example 1 shown in FIG. The gel content of this polybutadiene was measured in the same manner as in Example 1, but similar to the results of Example 1, substantially no gel content was observed. Comparative Example 1 Cobalt octenoate (0.05 mmol) and diethylaluminum monochloride (5.5 mmol) were used as catalysts.
mmol) and phosphite (tri(nonylated phenyl) phosphite (TNP, 0.04 mmol)), and benzene (7.9 mol; water) was used as the polymerization solvent.
1,3-
The polymerization reaction was carried out using butadiene (3.4 mol, butadiene concentration 23% in benzene). The polymerization reaction was carried out at a temperature of 20° C. at the beginning of the reaction, and after 30 minutes, the reaction temperature was increased to 55° C. for 30 minutes. Polybutadiene was obtained by carrying out the same treatment as in Example 1 in other respects.
This polybutadiene has a 1,2 structure content of 9.5
%, cis-1,4 structure content is 89.5%, trans-
The content of 1,4 structure was 1.0%, and the intrinsic viscosity [η] was 1.6. A part of the 13 C NMR spectrum (measured in the same manner as in Example 1) of the obtained polybutadiene is shown in FIG. Example 3 Using 7.9 mol of benzene, 3.4 mol of 1,3-butadiene, 2.5 mmol of diethylaluminum monochloride, and 0.0087 mmol of cobalt octenoate, and changing the amount of ethylene guccol, Example 1
The polymerization reaction was carried out in the same manner as above. The results obtained are shown in Table 1.
【表】
実施例 4
エチレングリコールを0.32ミリモルとし、ジエ
チルアルミニウムモノクロライドの量を変えた以
外は実施例3と同様にして重合反応を行なつた。
得られた結果を第2表に示す。[Table] Example 4 A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that ethylene glycol was used at 0.32 mmol and the amount of diethylaluminum monochloride was changed.
The results obtained are shown in Table 2.
【表】
実施例 5
ベンゼン5モル、1,3―ブタジエン7.2モ
ル、ジエチルアルミニウムモノクロライド2.5ミ
リモル、オクテン酸コバルト0.0087ミリモルを用
い、エチレングリコールの量を変えて実施例1と
同様にして重合反応を行なつた。得られた結果を
第3表に示す。[Table] Example 5 A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, using 5 mol of benzene, 7.2 mol of 1,3-butadiene, 2.5 mmol of diethylaluminium monochloride, and 0.0087 mmol of cobalt octoate, and changing the amount of ethylene glycol. I did it. The results obtained are shown in Table 3.
【表】
実施例 6
ベンゼン2.2モル、1,3―ブタジエン9.6モ
ル、ジエチルアルミニウムモノクロライド2.5ミ
リモル、オクテン酸コバルト0.026ミリモルを用
い、エチレングリコールの量を変えて実施例1と
同様にして重合反応を行なつた。得られた結果を
第4表に示す。[Table] Example 6 A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, using 2.2 mol of benzene, 9.6 mol of 1,3-butadiene, 2.5 mmol of diethylaluminum monochloride, and 0.026 mmol of cobalt octoate, and changing the amount of ethylene glycol. I did it. The results obtained are shown in Table 4.
【表】
実施例 7
ベンゼン7.9モル、1,3―ブタジエン3.4モ
ル、ジエチルアルミニウムモノクロライド2.5ミ
リモル、エチレングリコール0.32ミリモルを用
い、オクテン酸コバルトの量を変え、重合温度を
30℃とした以外は実施例1と同様にして重合反応
を行なつた。得られた結果を第5表に示す。[Table] Example 7 Using 7.9 mol of benzene, 3.4 mol of 1,3-butadiene, 2.5 mmol of diethylaluminum monochloride, and 0.32 mmol of ethylene glycol, the amount of cobalt octenoate was changed and the polymerization temperature was adjusted.
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature was 30°C. The results obtained are shown in Table 5.
【表】
実施例 8
エチレングリコールの量を0.16ミリモルそし
て、オクテン酸コバルトを0.145ミリモルとした
以外は実施例7と同様にして重合反応を行なつ
た。得られたポリブタジエンは、シス―1,4が
91.8%、トランス―1,4が1.8%、1,2がが
6.4%、〔η〕が0.70、そして収量は16.6gであつ
た。
実施例 9
ベンゼン7.9モル、1,3―ブタジエン3.4モ
ル、プロピレングリコール0.4ミリモル、ジエチ
ルアルミニウムモノクロライド2.5ミリモル、オ
クテン酸コバルト0.0087ミリモルを用いて実施例
1と同様にして重合反応を行なつた。得られたポ
リブタジエンは、シス―1,4が92.9%、トラン
ス―1,4が1.8%、1,2が5.3%、〔η〕が
0.80、そして収量は18.5gであつた。
実施例3〜9で得られたポリブタジエンの各々
について、実施例1と同様にしてゲル分の測定を
行なつたところ、いずれについてもゲル分は実質
的に認められなかつた。
参考例 1
1セパラブルフラスコを窒素ガスで置換し、
スチレン570gとポリブタジエン30g(5重量
%)とを加えて溶解し、ついでn―ドデシルメル
カプタン0.3gおよびn―ブチルステアレート
11.4gを加えて、120℃でスチレン重合率が30%
になるまで撹拌下に重合した。ついで重合溶液
を、0.5重量%のポリビニルアルコール水溶液600
mlを加えた1.5のオートクレーブに注入し、ベ
ンゾイルパーオキサイド0.93gおよびジクミルパ
ーオキサイド0.93gを加えて、100℃で2時間、
ついで125℃で3時間、ついで140℃で2時間撹拌
下に重合した。重合反応混合物からビーズ状のポ
リマーを集し、水洗し、乾燥し、押出機でペレ
ツト化して、耐衝撃性ポリスチレン樹脂500gを
得た。得られた耐衝撃性ポリスチレン樹脂を射出
成形して、物性測定用の試験片を作成した。測定
結果を第6表に示す。
なお、表中において、耐衝撃性ポリスチレン系
樹脂中のゴム量は熱分解ガスクロマトグラフイー
により、耐衝撃性ポリスチレンのメルトフローイ
ンデツクス(MI)はASTM D1238、試験片の引
張強度および伸びはASTMD638、光沢(グロ
ス)はJISZ8741、アイゾツト衝撃強度はASTM
D256により求めた。[Table] Example 8 A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that the amount of ethylene glycol was 0.16 mmol and the amount of cobalt octenoate was 0.145 mmol. The obtained polybutadiene has cis-1,4
91.8%, trans-1 and 4 are 1.8%, and 1 and 2 are
The yield was 6.4%, [η] was 0.70, and the yield was 16.6 g. Example 9 A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using 7.9 mol of benzene, 3.4 mol of 1,3-butadiene, 0.4 mmol of propylene glycol, 2.5 mmol of diethylaluminum monochloride, and 0.0087 mmol of cobalt octenoate. The obtained polybutadiene contained 92.9% cis-1,4, 1.8% trans-1,4, 5.3% 1,2, and [η].
0.80, and the yield was 18.5g. When the gel content of each of the polybutadienes obtained in Examples 3 to 9 was measured in the same manner as in Example 1, substantially no gel content was observed in any of them. Reference example 1 1 Replace the separable flask with nitrogen gas,
Add and dissolve 570 g of styrene and 30 g (5% by weight) of polybutadiene, then 0.3 g of n-dodecyl mercaptan and n-butyl stearate.
Add 11.4g and the styrene polymerization rate is 30% at 120℃
Polymerization was carried out with stirring until the Then, the polymerization solution was mixed with 0.5% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution 600% by weight.
ml into a 1.5 ml autoclave, add 0.93 g of benzoyl peroxide and 0.93 g of dicumyl peroxide, and heat at 100°C for 2 hours.
Polymerization was then carried out at 125°C for 3 hours and then at 140°C for 2 hours with stirring. Bead-shaped polymers were collected from the polymerization reaction mixture, washed with water, dried, and pelletized using an extruder to obtain 500 g of impact-resistant polystyrene resin. The obtained impact-resistant polystyrene resin was injection molded to prepare test pieces for measuring physical properties. The measurement results are shown in Table 6. In the table, the amount of rubber in the high-impact polystyrene resin was determined by pyrolysis gas chromatography, the melt flow index (MI) of the high-impact polystyrene was determined by ASTM D1238, and the tensile strength and elongation of the test piece were determined by ASTMD638. Gloss is JISZ8741, Izotsu impact strength is ASTM
Determined by D256.
【表】【table】
第1図及び第2図は本発明のポリブタジエンの
例と公知方法により得られたポリブタジエンの例
の各々の13CのNMRスペクトルである。
FIGS. 1 and 2 are 13 C NMR spectra of an example of polybutadiene of the present invention and an example of polybutadiene obtained by a known method, respectively.
Claims (1)
構造含有率が78〜96%、トランス―1,4構造含
有率が2%以下、固有粘度〔η〕(トルエン、30
℃)が0.5〜5で、かつ13Cの核磁気共鳴スペクト
ルにおいて、ランダム状態の結合を形成している
1,2構造の存在を示すピーク(δ値43〜44)の
面積が、ブロツク状態の結合を形成している1,
2構造の存在を示すピーク群(δ値38〜42)の面
積よりも相対的に大きいことを特徴とするポリブ
タジエン。 2 炭素数6以上の有機カルボン酸のコバルト
塩、ジアルキルアルミニウムモノハライド、およ
び2価アルコールを含む触媒系を用いて1,3―
ブタジエンを重合することを特徴とする1,2構
造含有率が4〜20%、シス―1,4構造含有率が
78〜96%、トランス―1,4構造含有率が2%以
下、固有粘度〔η〕(トルエン、30℃)が0.5〜5
で、かつ13Cの核磁気共鳴スペクトルにおいて、
ランダム状態の結合を形成している1,2構造の
存在を示すピーク(δ値43〜44)の面積が、ブロ
ツク状態の結合を形成している1,2構造の存在
を示すピーク群(δ値38〜42)の面積よりも相対
的に大きいポリブタジエンの製造法。[Claims] 1 1,2 structure content is 4 to 20%, cis-1,4
Structural content is 78-96%, trans-1,4 structural content is 2% or less, intrinsic viscosity [η] (Toluene, 30
℃) is 0.5 to 5, and in the nuclear magnetic resonance spectrum of 13 C, the area of the peak (δ value 43 to 44) indicating the presence of a 1,2 structure forming a bond in a random state is the same as that of a block state. 1 forming a bond,
A polybutadiene characterized in that the area is relatively larger than the area of a peak group (δ value 38 to 42) indicating the presence of a 2-structure. 2 1,3- using a catalyst system containing a cobalt salt of an organic carboxylic acid having 6 or more carbon atoms, a dialkyl aluminum monohalide, and a dihydric alcohol.
Characterized by polymerizing butadiene, with a 1,2 structure content of 4 to 20% and a cis-1,4 structure content of 4 to 20%.
78-96%, trans-1,4 structure content 2% or less, intrinsic viscosity [η] (toluene, 30℃) 0.5-5
And in the nuclear magnetic resonance spectrum of 13 C,
The area of the peak (δ value 43 to 44) indicating the presence of a 1,2 structure forming a bond in a random state is the peak group (δ value) indicating the presence of a 1,2 structure forming a block state bond. Method for producing polybutadiene with a relatively larger area than the value 38-42).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH0737491B2 (en) * | 1986-10-08 | 1995-04-26 | 宇部興産株式会社 | Polybutadiene |
US5981667A (en) * | 1996-11-12 | 1999-11-09 | Ube Industries, Ltd. | Impact-resistant polystyrene resin composition |
TW418232B (en) * | 1996-11-12 | 2001-01-11 | Ube Industries | Impact-resistant polystyrene resin composition |
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- 1981-04-15 JP JP5559881A patent/JPS57170909A/en active Granted
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