KR0179423B1 - 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법에 관한 것으로, 이소부텐과 시클로펜타디엔의 중합반응을 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는 방법에 있어서, 이소부텐 70 내지 99.5중량%와 디시클로펜타디엔 함유량이 5중량% 이하인 시클로펜타디엔 0.5 내지 30중량%를 반응 원료로 하고, 반응 원료에 대하여 1 내지 10중량배의 극성용매를 반응용매로 하여 촉매의 존재 하에, -100 내지 -85℃의 반응온도에서 중합반응을 수행하여 제조되는 중합체로부터 잔류 촉매를 -100 내지 -25℃의 저온 상태에서 제거하여 반응 전환율 50% 이상으로 수평균 분자량 100,000 이상, 불포화도 0.5 내지 35 몰%, 겔 생성율 0.5중량% 이하의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조할 수 있다.

Description

이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법

본 발명은 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는데 있어서, 전환율이 적어도 50% 이상이고 시클로펜타디엔의 함량이 높은 반응 조건에서도 수평균 분자량 100,000 이상, 불포화도 0.5 내지 35 몰%, 겔 생성율 0.5중량% 이하의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

여기에서 '겔 생성율'이라 함은 공중합체를 헥산에 녹였을 때, 사용된 공중합체에 대한 녹지 않는 부분의 중량비를 의미하며 중량%로 표시한다. 또한 '전환율'이라 함은 투입된 반응 원료(이소부텐 및 시클로펜타디엔)중량에 대한 반응에 의해 소모된 반응 원료의 중량비를 의미하며 중량%로 표시한다. 또한 '불포화도'라 함은 제조된 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체에 포함된 시클로펜타디엔의 양을 의미하며 몰%로 나타낸다.

이소부텐-디엔 공중합체의 제조방법은 종래에 잘 알려져 있는데, 이러한 공중합체가 고무로서의 상업적 가치를 인정받기 위해 적당한 기계적 강도와 강한 접착력을 나타내려면 높은 수평균 분자량 및 불포화도가 요구된다.

공중합체의 기계적 강도는 수평균 분자량에 따라 증가하는 것으로 알려져 있고, 일반적으로 양이온 중합에 의한 디엔을 포함한 공중합체의 수평균 분자량은 반응 온도와 불포화도가 낮을수록 증가한다.

공중합체와 타 고무와의 접착력은 불포화 이중결합이 많을수록 증가하는 경향이 있다. 즉, 배합 고무를 만들 때 황을 매개로 한 가교반응에서 인접 고무와 가교 성향이 유사하고 불포화 이중결합의 수가 많을수록 가교 반응의 증가와 함께 접착력이 증가하게 된다.

기존의 이소부텐-디엔 공중합체의 대표적인 것으로 잘 알려진 이소부텐-이소프렌 공중합체(이하, 부틸고무)는 이중결합을 제공하는 공단량체인 이소프렌 함량이 0.8 내지 2.5몰%로 타 고무와 결합할 수 있는 가교 반응점이 상대적으로 적고 인접 고무와의 가교 특성이 달라 접착력이 약한 단점이 있기 때문에 외부의 충격이나 진동 등에 의해서 접착력이 소멸되는 현상을 보이게 된다.

부틸고무의 접착력 향상을 위한 방안으로 염소나 브롬과 같은 가교 반응을 촉진시킬 수 있는 할로겐 화합물을 첨가하는 방법과 이소프렌의 함량을 높이는 방법이 제안되었다. 그러나 전자의 경우는 중합체 생성 후 이를 할로겐화하는 공정이 추가되므로 추가 설비에 대한 투자부담이 있으며, 후자는 접착력이 향상되는 결과를 얻을 수는 있으나 부틸고무의 가장 큰 장점인 기체 차단성이 저하되는 문제점이 발견되었다. 더우기 미국 특허 3,356,661, 3,165,503, 3,466,268 등에는 이소프렌 함량이 높을 경우 수평균 분자량이 낮고 겔화 되어 이용가치가 낮은 공중합체가 생성되는 것으로 나타나 있다.

또한 불포화 이중결합의 구조와 양에 따라 고무의 노화에 대한 저항성이 영향을 받는데, 부틸고무의 경우 천연고무에 비해서는 불포화 이중 결합량이 적어 다소 안정 하나 공단량체인 이소프렌으로부터 제공되는 불포화 이중결합이 고무의 주쇄에 존재하기 때문에 산화제에 의한 공격을 받게 되면 주쇄가 절단되므로 결국 노화를 피할 수 없게 된다.

한편, 부틸고무와 유사한 부류로서의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체는 높은 불포화도를 나타냄에도 불구하고 기체 차단성이 우수하고 가교 반응점의 증가로 접착력의 향상 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 고리 구조를 갖는 디엔 화합물인 시클로펜타디엔이 공중합되어 있어 불포화 이중결합이 주쇄에 존재하지 않기 때문에, 비록 이중 결합이 공격을 받게 되더라도 주쇄는 절단되지 않게 되므로 노화에 대한 저항성이 우수하며 타이어 소재로서 매우 적합한 특성을 지니고 있다.

이와 같이 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체는 기존의 부틸고무가 지닌 단점이 개선되어 타이어 소재로서 탁월한 물성을 지닌 이용성이 높은 우수한 소재로 인식되고 있음에도 불구하고, 제조과정에서 중합반응 도중 겔이 생성되고 반응온도를 극저온 상태로 유지해야하는 등 제조 공정상의 문제로 인하여 아직 실제 제품생산 단계까지는 이르지 못하고 있는 실정이다.

부틸고무의 경우는 이소프렌 반응율이 2% 정도 내외로, 반응 도중 겔이 생성될 수 있으나 겔 생성율이 그다지 높지 않은 반면에, 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체는 불포화도가 높기 때문에 겔 생성율이 급격히 증가되는 문제가 발생한다.

겔의 생성은 공중합체의 기체 차단성 저하, 가교 반응점의 감소에 따른 접착력 저하 등 공중합체의 물성에 나쁜 영향을 미치기 때문에, 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는데 있어서 반드시 해결되어야 할 문제이다.

용액 제법에 의해서 이러한 겔 생성 문제가 해결될 수는 있으나, 이 경우 반응물의 점도가 급상승하여 반응 전환율을 높게 유지하는 것이 불가능하고, -120℃의 극저온 상태로 반응온도를 유지해야 하기 때문에 투자비와 함께 제조원가가 상승하는 문제가 발생한다.

종래에는 용액제법에 의한 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조 방법을 이용하였다.

그 한 예로 미국 특허 제 3,808,177 호에서는 반응용매로서 탄소수 5 내지 10의 지방족 포화탄화수소를 사용하고 -120℃의 중합온도에서 메틸클로라이드에 용해된 알루미늄 클로라이드를 촉매로 사용하여 중합반응을 수행함으로써, 전환율 10% 이하에서 수평균 분자량 120,000이상, 불포화도 8 내지 30 몰%의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다.

미국 특허 제 3,856,763 호에서는 -120℃ 의 중합온도에서 탄소수 1 내지 4의 염소 또는 브롬계 알킬 알루미늄 할라이드를 촉매로 사용하여 전환율 10% 이하에서 수평균 분자량 120,000 이상, 불포화도 8 내지 40 몰%의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다.

미국 특허 제 4,031,360 호에서는 -120℃의 중합온도에서 알킬알루미늄 할라이드를 촉매로 사용하여 전환율 10% 이하에서 수평균 분자량 90,000 이상, 불포화도 8 내지 35 몰%의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다.

이와 같은 종래의 용액 제법에 의해서도 겔 생성율이 낮고 수평균 분자량과 불포화도가 높은 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체가 생성될 수 있으나, 이러한 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다.

용액제법에서는 생성된 공중합체가 반응 용매에 녹아 있는 상태로 존재하기 때문에 반응이 진행되면서 반응물의 전도가 급격히 상승하게 되어 중합반응에 필수적인 반응물의 균일 혼합이 불가능해지고 교반에 막대한 동력소모가 요구된다. 또한 반응열을 제거하는데 있어서 매개체 역할을 하는 용액의 점도가 상승하기 때문에 냉매로의 열전달이 어렵게 되어 반응온도 조절이 원활하지 못할 뿐 아니라, 특히 국부적인 온도 상승으로 인해 반응기 내부에서 온도 편차가 발생하여 균일한 물성의 중합체를 제조하기 어렵기 때문에 제품 품질의 저하가 유발될 가능성이 높다.

더우기 100,000 이상의 수평균 분자량을 지닌 중합체를 제조하기 위해서는 슬러리 제법의 중합온도 조건에 비해서 극저온인 -120℃의 온도 조건에서 중합을 실시해야 하기 때문에 이러한 점도상승 문제는 더욱 심각한 상황을 초래하게 되며, 저온 유지를 위한 냉각 능력이 매우 커야하기 때문에 냉매 사용량의 증가로 인해 제조원가가 상승하여 경제성이 낮아지게 된다.

또한 중합온도가 낮을수록 반응물이 균일상을 유지하기 위해 많은 양의 반응용매를 필요로 하게 되나, 용매 사용량이 많아질수록 저분자량의 중합체가 생성되는 문제가 발생하게 된다.

따라서 상술한 문제의 해결을 위해서는 반응 전환율을 10% 정도로 낮게 유지할 수 밖에 없다. 그러나 이럴 경우, 재순환되는 반응물 및 용매량이 급증함으로써 증류 설비 및 수분정제 설비의 거대화가 불가피하여 설비투자비 증대와 함께 제조원가의 상승을 초래하게 된다.

또한 일반적으로 용액제법에서는 반응물 구성비가 70 내지 80중량%의 반응 원료와 20 내지 30 중량%의 반응용매로 이루어지게 되는데, 반응전환율을 낮게 유지하는 상태에서는 공단량체인 시클로펜타디엔이 완전히 반응하지 못한 채 남게되므로 이를 분리하여 재순환시켜야 하는 부담이 따르게 된다. 더우기 반응용매가 쉽게 휘발되지 않기 때문에 잔류 용매의 탈기에 높은 온도가 요구되고, 따라서 생성된 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 이중결합에 손상을 초래하게 되어 물성저하가 발생할 수도 있다.

본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 개선하여 보다 효율적이고 경제적으로 겔화 되지 않는 불포화도 및 분자량을 지닌 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 이소부텐과 시클로펜타디엔의 중합반응을 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하는 방법에 있어서, 이소부텐 70 내지 99.5중량%와 디시클로펜타디엔 함유량이 5중량% 이하인 시클로펜타디엔 0.5 내지 30중량%를 반응 원료로 하고, 반응원료에 대하여 1 내지 10 중량배의 극성용매를 반응용매로 하여 촉매의 존재하에, -100 내지 -85℃의 반응온도에서 중합반응을 수행하여 제조되는 중합체로부터 잔류 촉매를 -100 내지 -25℃의 저온상태에서 제거하여 반응 전환율 50%이상으로 수평균 분자량 100,000이상, 불포화도 0.5 내지 35 몰%, 겔 생성율 0.5중량% 이하인 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용된 중합원료는 이소부텐과 시클로펜타디엔으로, 이들의 순도는 각각 99중량% 및 95중량% 이상이며, 조성비는 이소부텐 70 내지 95.5 중량%, 시클로펜타디엔 0.5 내지 30 중량% 이다.

시클로펜타디엔(cyclopentadiene, CPD)은 반응성이 매우 높아 상온에서 자발적으로 이량화되어 이량체 구조인 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene, DCPD)로 전환되므로 디시클로펜타디엔으로 보관 및 판매된다. 따라서 시클로펜타디엔은 디시클로펜타디엔을 분해 반응시킨 혼합물에서 시클로펜타디엔을 분리 회수하여 사용하게 된다. 시클로펜타디엔 중 디시클로펜타디엔이 소량이라도 존재하는 상태에서 중합반응을 실시하는 경우, 특히 시클로펜타디엔 조성비가 높을 경우는 디시클로펜타디엔이 중합체의 사슬성장을 방해하여 분자량을 저하시키고 겔화된 중합체의 생성을 촉진시키기 때문에, 중합반응 상태에서 디시클로펜타디엔의 유입은 가능한 억제되어야 한다. 또한 디시클로펜타디엔은 어는점이 33℃로 높기 때문에 시클로펜타디엔 중에 다량으로 포함될 경우, 반응 혼합물의 어는점이 상승하여 저온의 반응 온도 조건에서는 부분적으로 고형화되어 중합 활성이 저하될 수 있기 때문에 디시클로펜타디엔의 유입은 가능한 억제되어야 한다.

본 발명의 방법에서 시클로펜타디엔을 정제, 회수할 때, 이량체인 디시클로펜타디엔이 시클로펜타디엔으로 분해, 회수되는 고온 조건에서는 시클로펜타디엔 농축물 중에 동반 기화된 이량체가 유입될 수 있다. 따라서, 일차적으로 얻은 시클로펜타디엔 농축 회수물을 감온, 감압조건 하에서 반복 증류함으로써 시클로펜타디엔의 순도를 높였으며, 또한 회수용기는 드라이아이스를 사용하여 -70℃이하의 급속 냉각된 상태로 유지되도록 함으로써 회수한 시클로펜타디엔 중의 디시클로펜타디엔 함유량을 5중량% 이하, 바람직하게는 2 중량% 이하로 제한한다.

반응원료인 이소부텐과 시클로펜타디엔의 농도를 조절하고 반응열을 제거하기 위한 반응용매로 극성 용매를 사용하며, 반응 원료에 대해 1 내지 10 중량비, 바람직하게는 2 내지 5 중량배의 양으로 사용한다.

적합한 극성 용매로는 탄소수 1 내지 3의 알킬 할라이드, 바람직하게는 탄소수 1 내지 3의 알킬 클로라이드, 더욱 바람직하게는 메틸클로라이드 및 에틸클로라이드를 사용한다.

상술한 극성 용매를 반응 용매로 사용할 경우에는 반응 도중 생성되는 중합체가 이에 용해되지 않고 슬러리 상태를 유지하게 되는데, 이로써 반응 혼합물의 점도 상승이 억제되어 효과적인 반응열 제거가 가능하게 되므로 반응기 내부의 온도 편차를 억제할 수 있어 반응온도유지가 원활할 뿐 아니라, 교반에 소요되는 동력비가 절감되고 이송이 용이하다는 장점이 있어 결국 반응 전환율을 용액제법에 비해 현저히 높게 유지할 수 있다.

촉매로는 루이스산 형태의 것을 사용하며, 바람직하게는 알루미늄 할라이드, 알킬 알루미늄 할라이드, 보론 할라이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 알루미늄 클로라이드, 메틸알루미늄 디클로라이드, 에틸알루미늄 디클로라이드, t-부틸 알루미늄 디클로라이드, 보론 플루오라이드, 보론 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 사용한다 각각의 촉매는 원하는 일정 비율로 서로 혼합하여 반응에 사용할 수도 있다.

촉매와 함께 사용되는 촉매 용매는 극성 용매로서, 탄소수 1 내지 3의 알킬 할라이드가 사용되며, 바람직하게는 알킬 클로라이드, 더욱 바람직하게는 메틸 클로라이드 및 에틸클로라이드가 사용된다.

촉매 용액 중 촉매의 농도는 0.02 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.O5 내지 0.5 중량%로 조절한다. 촉매의 공급 농도가 높을 경우에는 격렬한 반응열로 인한 국부적인 온도 상승이 발생되기 때문에 저분자량의 공중합체와 겔이 생성될 가능성이 높다. 따라서 촉매의 농도를 일정 범위 이하로 유지해야 한다.

반응 원료, 반응 용매, 촉매 용액에 포함된 수분은 촉매의 반응활성 저해물질로서 뿐만 아니라 분자량을 저하시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있으므로 가능한 수분을 제거하여야 한다. 따라서 반응원료, 반응 용매, 촉매 용액에 포함된 수분량은 20 ppm 이하, 바람직하게는, 5 ppm 이하, 더욱 바람직하게는 1 ppm 이하로 유지한다.

반응온도는 -100 내지 -85℃, 바람직하게는 -97 내지 -92℃로 유지하는데, 반응물과 촉매용액은 각각의 유량계를 거쳐 예냉기에서 반응 온도부근까지 예냉된 후, 미세 조절 밸브에 의해 일정량을 연속적으로 쟈켓 형태의 반응기로 공급하며, 공급되는 즉시 균일 혼합이 이루어지도록 격렬히 교반한다. 또한 반응용매를 먼저 반응기에 채운 후, 반응물 및 촉매를 도입함으로써 반응 초기의 급격한 반응으로 인한 온도 상승을 가능한 억제하게 되어, 반응기 내의 국부적 온도 상승에 따른 저분자량의 공중합체와 겔의 생성을 억제할 수 있게 된다.

반응기 상부로 연속적으로 배출되는 중합체는 촉매 활성 제거제를 사용하여 잔류 촉매를 제거한 후, 진공 오븐에서 충분히 건조시켜 회수한다. 촉매 활성 제거제로는 물, 알콜류 등이 사용된다.

잔류 촉매의 제거는 반응기로부터 유출되는 즉시 저온 상태에서 실시되어야 한다. 온도가 상승된 후에는 잔류 촉매의 활성이 남아있기 때문에 이로 인한 양이온 중합반응에 의해 저분자량의 공중합체가 생성되어 최종 생성물의 물성을 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 겔화 반응을 포함한 다른 형태의 반응들이 저온의 반응 온도 조건에서는 극히 미비하다가 온도가 상승됨에 따라 나타날 수 있어 원하는 중합체와 구조적으로 다른 형태의 것이 생성될 수도 있게 된다. 따라서 잔류 촉매의 제거는 처리 온도조건에 크게 의존하며, -100 내지 -25℃, 바람직하게는 -90 내지 -50℃이다.

본 발명에서 반응 전환율은 60 내지 90 중량%로 유지될 수 있다. 시클로펜타디엔의 반응성이 이소부텐보다 크기 때문에 높은 전환율에서는 공급되는 시클로펜타디엔이 거의 전량 소모되므로, 추후 이에 대한 분리문제를 고려할 필요가 없게 된다. 또한 반응 전환율이높기 때문에 재순환되는 미반응물 및 반응용매의 양이 상당히 줄어들게 되므로 용액제법에 비해서 설비 투자비 및 처리 비용이 절약되어 경제적으로 유리하다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체는 수평균 분자량이 100,000 내지 5OO,000이고 불포화도가 0.5 내지 35몰%이다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

1중량%의 디시클로펜타디엔이 포함된 시클로펜타디엔 2 중량%와 이소부텐 98 중량% 및 이들 반응원료의 중량에 대해 75:25 중량비의 메틸 클로라이드를 반응용매로 사용하여 -97℃의 반응온도에서 촉매로서 0.1 중량%의 알루미늄 클로라이드의 존재 하에 중합반응을 수행하여, 수평균 분자량 330,000, 불포화도 2.3 몰%의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 이때 제조된 중합체는 -97℃에서 메탄올을 사용하여 잔류 촉매를 제거하고 침전시켜 회수하였다. 중합반응의 겔생성율은 0.5 중량% 이하의 미량이었다.

[실시예 2 내지 5]

반응 원료인 시클로펜타디엔에 포함된 디시클로펜타디엔의 함량 및 반응원료 중 시클로펜타디엔의 양을 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 이소부틴-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 1에 나타내었으며, 겔 생성율은 0.5중량% 이하의 미량이었다.

[비교예 1]

반응원료인 시클로펜타디엔에 포함된 디시클로펜타디엔의 함량이 10중량%인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 이때 전환율은 75%, 제조된 공중합체는 수평균 분자량이 214,000이고 불포화도가 2.2몰%, 겔 생성율이 1.8중량%였다.

따라서 시클로펜타디엔에 포함된 디시클로펜타디엔 함량이 증가함에 따라 수평균 분자량이 감소하고 겔 생성율이 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다.

[실시예 6 내지 10]

반응원료 중 시클로펜타디엔량 및 촉매 농도를 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 2에 나타내었으며, 겔 생성율은 0.5중량%이하의 미량이었다.

[비교예 2 및 3]

촉매농도가 각각 3.0중량%인 것을 제외하고는 각각 실시예 6 및 실시예 5와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량, 불포화포 및 겔 생성율은 표 3에 나타내었다. 표 2에 나타낸 결과와 비교할 때, 촉매 농도가 증가할수록 수평균 분자량이 감소하는 경향이 있으며 또한 겔 생성율이 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다.

[비교예 4 내지 8]

상온에서 촉매활성을 제거하는 것을 제외하고는 실시예 6 내지 10과 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량, 불포화도 및 겔 생성율은 표 4에 나타내었다. 표 2에 나타낸 결과와 비교할 때, 겔 생성율이 상당히 높아졌으며, 촉매 활성의 제거는 반드시 중합온도에 근접한 저온에서 신속히 이루어져야함을 알 수 있다.

[비교예 9 내지 11]

촉매농도 및 상온에서 촉매활성을 제거하는 것을 제외하고는 실시예 6 내지 10과 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량, 불포화도 및 겔 생성율은 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타낸 결과와 비교할 때, 겔 생성율이 크게 나타났으며, 겔 생성을 억제하기 위해서는 촉매 농도를 일정 범위 이하로 유지해야 함을 알 수 있다.

[실시예 11 내지 15]

반응원료 중 시클로펜타디엔의 함량을 표 6에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 6에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 16 내지 20]

반응온도를 -92℃로 하는 것을 제외하고는 실시예 11 내지 15와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 7에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 21 내지 23]

반응용매를 에틸클로라이드로 하는 것을 제외하고는 실시예 11, 13 및 14와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 8에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 21 내지 26]

촉매를 에틸 알루미늄 클로라이드로 하는 것을 제외하고는 실시예 11, 13 및 14와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 9에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 7 내지 9]

촉매를 보론 플루오라이드로 하는 것을 제외하고는 실시예 11, 13 및 14와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 10에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 30 내지 32]

반응 원료에 대한 반응용매의 중량비를 표 11에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 11에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

[실시예 33 내지 35]

촉매농도를 표 12에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 수행하여 이소부텐-시클로펜탄디엔 공중합체를 제조하였다. 전환율, 생성된 공중합체의 분자량 및 불포화도를 표 12에 나타내었으며 겔 생성율은 0.5중량% 이하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 디시클로펜타디엔의 함량이 5중량% 이하인 시클로펜타디엔을 이소부텐과 중합반응 시킬 때, 반응물의 농도조절과 반응열 제거를 위한 반응용매로 극성용매를 빈응원료에 대하여 중량으로 1 내지 10 배로 사용하여 생성되는 중합체가 녹지 않도록 하고, 촉매로서 알루미늄 할라이드, 알킬 알루미늄 할라이드, 보론 할라이드를 사용하여, -100 내지 -85℃의 온도조건에서 중합반응을 수행하여, 반응기로부터 유출되는 중합체를 저온 상태에서 즉시 잔류 촉매를 제거함으로써 겔의 생성을 억제하는 본 발명의 방법에 의하면, 반응 전환율 50% 이상으로서 수평균 분자량 100,000 이상, 불포화도 0.5 내지 35몰%, 겔 생성율 0.5중량% 이하의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조할 수 있다.

Claims (3)

1. 이소부텐 70∼99.5 중량%와 시클로펜타디엔 0.5∼30 중량%를 반응 원료로 하고 반응원료에 대하여 1∼10 중량배의 탄소수 1∼3의 알킬클로다이드를 반응용매로 하여 알루미늄할라이드, 알킬알루미늄할라이드, 보론할라이드 또는 이들의 혼합물에서 선택된 루이스산 촉매를 알킬클로라이드에 용해시킨 루이스산 촉매용액 존재 하에서 -100∼-85℃의 반응온도에서 연속적으로 중합반응을 수행하여 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체를 제조함에 있어서, 시클로펜타디엔중 디시클로펜타디엔 함유량이 5 중량% 이하이고, 반응원료, 반응용매 및 촉매용액 중의 수분함량이 20ppm 이하인 조건에서 중합반응시키고, 중합체로부터 잔류-촉매의 활성을 -100∼-25℃의 저온에서 제거하여 수평균 분자량 100,000 이상, 불포화도 0.5∼35 몰%, 겔 생성율 0.5 중량% 이하의 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 시클로펜타디엔 중의 디시클로펜타디엔의 함유량이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 중합반응 온도가 -97∼-92℃이고, -90∼-50℃의 온도에서 잔류촉매의 활성을 제거시킴을 특징으로 하는 이소부텐-시클로펜타디엔 공중합체의 제조방법.