KR101700012B1 - Modified diene polymer and composition comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비닐방향족-공액디엔계 공중합체의 말단에, 열 또는 산 촉매 하에 에스테르기가 카르복시산 또는 무수물(anhydride)로 전환되는 기능성 단량체가 도입되어, 무기 충전제 표면의 히드록시기와의 상용성 및 결합력이 강화되어, 무기 충전제에 대한 친화성이 우수한 변성 디엔계 중합체를 제공한다. 본 발명에 따른 변성 공액디엔계 공중합체를 타이어 소재에 사용할 경우, 무기 충전제와의 친화성이 개선되어 타이어에서 요구되는 주요 특성인 저히스테리시스로스성, 웨트 스키드성의 밸런스가 우수하고, 저장안정성이 우수한 효과를 얻을 수 있다. The present invention relates to a vinyl aromatic-conjugated diene-based copolymer which is obtained by introducing a functional monomer which is converted into a carboxylic acid or anhydride into a terminal of the vinyl aromatic-conjugated diene copolymer under thermal or acid catalysis and has an enhanced compatibility with a hydroxy group on the surface of the inorganic filler Thereby providing a modified diene polymer excellent in affinity for an inorganic filler. When the modified conjugated diene-based copolymer according to the present invention is used for a tire material, the affinity with the inorganic filler is improved and the balance between low hysteresis loss and wet skid property, which are main characteristics required in a tire, Effect can be obtained.

Description

변성 공액디엔계 중합체 및 그를 포함하는 조성물{MODIFIED DIENE POLYMER AND COMPOSITION COMPRISING THE SAME} MODIFIED DIENE POLYMER AND COMPOSITION COMPRISING THE SAME [0002]

본 발명은 변성 공액디엔계 중합체 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 중합체 사슬의 시작 말단 및 끝 말단의 적어도 하나에, 열 또는 산 촉매 하에 가수분해되어 에스테르기가 카르복시기 또는 무수물(anhydride)로 전환될 수 있는 기능성 단량체가 도입되어, 저장안정성이 우수하고, 실리카와 같은 극성무기 첨가제와의 친화성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체 및 그를 포함하는 조성물에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a modified conjugated diene polymer and a composition containing the modified conjugated diene polymer. More particularly, the present invention relates to a modified conjugated diene polymer which is hydrolyzed under heat or an acid catalyst to at least one of the starting end and the terminal end of the polymer chain to form a carboxyl group or an anhydride ), Which is excellent in storage stability and is excellent in affinity with a polar inorganic additive such as silica, and a composition containing the same.

최근 친환경 소재 및 에너지 절감 소재에 대한 관심이 높아짐에 따라 디엔계 고분자에 기능성 화학 물질을 도입한 변성 공액디엔계 중합체 소재를 여러 용도에 다양하게 이용하고 있다. 특히, 이러한 변성 공액디엔계 중합체를 자동차 타이어에 적용하여 제동성과 연비를 향상시킬 수 있는 소재 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존에는 타이어 트레드에 사용되는 소재로 유화 중합에서 얻어진 스티렌-부타디엔 고무(ESBR)를 사용하여 여기에 무기 첨가제인 카본블랙과 황 등의 첨가제를 블렌딩 및 가황 공정을 통해 탄성율을 높인 소재를 사용하였다. 하지만, ESBR 소재의 경우 중합 과정에서 분자량과 분자량 분포를 제어하기 어려울 뿐만이 아니라 고분자 미세 구조를 제어하는데 한계를 가지고 있어 보다 광범위한 타이어 소재 물성과 성능을 발현할 수가 없었다.Recently, as interest in environmentally friendly materials and energy saving materials has increased, modified conjugated diene-based polymer materials in which functional chemicals are introduced into diene-based polymers are used in various applications. Particularly, there is a growing demand for development of material technology capable of improving braking performance and fuel economy by applying such modified conjugated diene polymer to automobile tires. Previously, styrene-butadiene rubber (ESBR) obtained by emulsion polymerization was used as a material used for tire tread, and a material having enhanced elasticity through blending and vulcanization process was used as an inorganic additive such as carbon black and sulfur. However, it is difficult to control the molecular weight and the molecular weight distribution of the ESBR material during the polymerization process, and the control of the microstructure of the polymer is limited.

반면, 용액 중합을 이용하여 얻어진 스티렌 부타디엔 고무(SSBR)의 경우는 일반적으로 카본 음이온성을 가지는 부틸 리튬과 같은 유기 금속 촉매를 개시제로 사용하고, 음이온 중합이라는 중합법의 특징으로 분자량과 분자량 분포는 물론 고분자 미세 구조(micro-structure)뿐만이 아니라 거대 구조(macro-structure)도 자유롭게 조절할 수 있어 타이어 트레드에 사용시 제동성 향상 및 연비를 절감할 수 있는 고무 소재를 디자인할 수 있다. 여기서, 보다 성능을 향상시키기 위해 카본블랙 대신 실리카와 같은 입자 표면에 화학적으로 상호작용할 극성기를 갖는 무기물 입자의 사용이 점차 늘어나고 있고, 이러한 무기물 입자와 결합하거나 상호작용을 할 수 있는 관능기를 중합체 말단에 도입한 변성 공액디엔계 중합체를 사용함으로써 타이어 성능을 보다 향상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.On the other hand, in the case of styrene butadiene rubber (SSBR) obtained by solution polymerization, an organometallic catalyst such as butyl lithium having carbon anion is generally used as an initiator, and molecular weight and molecular weight distribution Of course, not only the polymer microstructure but also the macro-structure can be freely controlled, so that rubber materials can be designed to improve braking performance and reduce fuel consumption when used in tire treads. In order to improve performance, inorganic particles having a polar group that chemically interacts with the surface of particles such as silica are increasingly used instead of carbon black, and a functional group capable of bonding or interacting with such inorganic particles is added to the end of the polymer It is known that the use of the introduced modified conjugated diene polymer can further improve the tire performance.

그러나, 용액중합을 통해 얻어지는 스티렌부타디엔 고무의 경우, 일반적으로 무기물 입자 혹은 금속산화물 입자 등의 충전제와 함께 배합 시, 상용성이 좋지 않아 충전제 입자들의 분산성이 저하되고, 이에 의해 물성이 낮을 뿐만 아니라 가황 후 타이어 소재로 적용시 타이어 성능이 저하되게 된다. However, in the case of the styrene-butadiene rubber obtained through solution polymerization, when it is mixed with a filler such as inorganic particles or metal oxide particles in general, the compatibility is poor and the dispersibility of the filler particles is lowered, When applied to tire material after vulcanization, the tire performance is degraded.

미국 특허 7,279,531호에서는, 변성화합물로서 주석(Sn)계열의 화합물을 공액디엔계 중합체에 도입하여, 카본블랙에 대한 분산성과 친화성을 향상시키는 방법을 제시하였다. 그러나, 표면에 극성기를 가지는 실리카와 같은 무기첨가제와의 결합 및 분산성을 효과적으로 향상시키는 데는 한계가 있다. U.S. Patent No. 7,279,531 discloses a method of introducing a tin (Sn) -based compound as a modifying compound into a conjugated diene-based polymer to improve the dispersibility and affinity for carbon black. However, there is a limit to effectively improve bonding and dispersibility with an inorganic additive such as silica having a polar group on the surface.

미국 특허 7,335,706호에서는, 실리카와의 상용성을 증가시키기 위해 변성화합물로 헥사클로로디실록산(hexachlorodisiloxane)을 이용하였다. 이 화합물을 이용하여 제조된 변성 공액디엔계 중합체를 실리카와 배합시, 실리카와의 결합을 이용해 변성하지 않은 공액디엔계 중합체 대비 연비가 증가될 수 있지만, 강한 독성으로 인해 생산하는 데는 한계가 있을 뿐만이 아니라 실리카의 분산이 충분하지 않고, 타이어에 이용시 연비향상에 한계가 있다. U.S. Patent No. 7,335,706 uses hexachlorodisiloxane as a modifying compound to increase compatibility with silica. When the modified conjugated diene polymer prepared by using this compound is blended with silica, the fuel consumption can be increased compared with the conjugated diene polymer not modified by the bond with silica, but there is a limit to the production due to the strong toxicity However, the dispersion of silica is not sufficient and there is a limit to improvement in fuel efficiency when used in a tire.

일본 공개특허 평8-337614호에서는, 실리카와의 상용성 및 결합 강화를 위하여 변성화합물로 글리시딜기를 포함하는 알콕시실란을 이용하였다. 이 화합물이 도입된 변성 공액디엔계 중합체를 실리카와 배합 시, 변성하지 않은 공액디엔계 중합체 대비 연비가 증가될 수 있지만, 알콕시실란기 간의 커플링 반응에 의해, 중합 후 장시간이 지남에 따라 변성 공액디엔계 중합체의 무늬 점도가 증가하고, 실리카와 결합할 수 있는 기능기가 커플링 반응에 의해 소모되어 실리카의 분산이 충분하지 않을 수 있다.In JP-A-8-337614, an alkoxysilane containing a glycidyl group is used as a modifying compound for compatibility with silica and strengthening of bonding. When the modified conjugated diene polymer in which the compound is introduced is mixed with silica, the fuel consumption can be increased compared with the unmodified conjugated diene polymer. However, by the coupling reaction between the alkoxysilane groups, The pattern viscosity of the diene polymer increases, and the functional groups capable of binding to the silica are consumed by the coupling reaction, so that the dispersion of the silica may not be sufficient.

대한민국 공개특허 10-2010-0078817호에서는, 메타크릴레이트와 폴리에틸렌글리콜이 결합된 커플링제를 사용함으로써 실리카와의 친화성을 향상시켜 젖은 노면에 대한 제동성과 연비를 동시에 향상시키고자 하였으나, 폴리에틸렌글리콜 부분의 에테르기와 실리카 표면의 실라놀기 사이에 상호작용이 강하지 않기 때문에 실리카의 분산이 충분하지 않을 수 있고, 주행성능의 개선에 한계가 있다.In Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0078817, it has been attempted to improve the affinity with silica by using a coupling agent in which methacrylate and polyethylene glycol are combined, thereby improving the braking performance and fuel consumption of the wet road surface simultaneously, but the polyethylene glycol portion And the silanol groups on the surface of the silica are not strong enough to interfere with each other, dispersion of the silica may not be sufficient, and improvement of the running performance is limited.

미국 특허 6,365,668호에서는, 스티렌부타디엔 고무를 중합한 후에 후반응(post-reaction)을 통하여 카르복시산 기능기를 도입하였다. 이 변성공액디엔계 중합체를 실리카와 배합할 경우, 변성하지 않은 공액디엔계 중합체 대비 주행성능 및 제동성능이 개선될 수 있지만, 후반응을 위해 투입한 과산화물에 의해, 장기적으로는 스티렌부타디엔 고무의 1,4-부타디엔 단위체의 이중결합이 분해되어, 주행성능이 저하될 우려가 있다.U.S. Patent No. 6,365,668 introduces functional groups of carboxylic acid through post-reaction after polymerizing styrene butadiene rubber. When the modified conjugated diene polymer is blended with silica, the running performance and braking performance of the conjugated diene polymer can be improved compared to the unmodified conjugated diene polymer. However, the peroxide added for post- , The double bond of the 4-butadiene unit is decomposed, and the running performance may be deteriorated.

본 발명은 상기에 기술한 종래기술들의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공액디엔계 중합체의 중합시, 열 또는 산 촉매 하에 가수분해되어 에스테르기가 카르복시기 또는 무수물(anhydride)로 전환될 수 있는 기능성 단량체를 도입하므로써, 무기물 또는 금속산화물 입자 등과 같은 첨가제와 배합시, 이들 입자의 분산성을 향상시켜, 극성무기 첨가제와의 친화성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the problems of the above-described prior arts, and an object of the present invention is to provide a process for producing a conjugated diene polymer which comprises hydrolyzing a conjugated diene polymer under heat or an acid catalyst to convert an ester group into a carboxyl group or an anhydride By introducing functional monomers that can be used in combination with an additive such as an inorganic substance or a metal oxide particle to improve the dispersibility of these particles and to provide a modified conjugated diene polymer excellent in affinity with a polar inorganic additive.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체와 무기 충전제를 포함하는 조성물을 제공하는 것으로, 본 발명의 조성물은 무기 첨가제와 고무와의 분산성을 향상시켜, 타이어 소재로 적용시 낮은 히스테리시스로스성과 웨트 스키드성의 밸런스 즉, 회전저항성/제동성의 발란스가 우수하며, 저장 안정성이 우수한 효과를 나타낸다. Another object of the present invention is to provide a composition comprising the modified conjugated diene polymer of the present invention and an inorganic filler, wherein the composition of the present invention improves the dispersibility of the inorganic additive and the rubber to provide a low hysteresis Balance between the loss and the wet skid resistance, that is, the balance of the rotational resistance / braking property, and exhibits an excellent storage stability.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중합체 사슬의 시작 말단 및 끝 말단의 적어도 하나에, 열 또는 산 촉매 하에 가수분해되어 에스테르기가 카르복시기 또는 무수물(anhydride)로 전환될 수 있는 기능성 단량체를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a functional monomer which is hydrolyzed in at least one of the starting end and the terminal end of the polymer chain under heat or acid catalyst to convert the ester group into a carboxyl group or an anhydride And a modified conjugated diene polymer.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 기능성 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체이다.In a preferred embodiment of the present invention, the functional monomer is a monomer represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112014124500034-pat00001
Figure 112014124500034-pat00001

여기서, R1은 수소, 또는 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기이고, R2는 터셔리-카본이 포함된 탄소수 4~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기, 또는 탄소수 3~20이고 규소수 1~10의 알킬실릴기, 또는 탄소수 6~20이고 규소수 1~10의 아릴실릴기이고, 열 또는 산 촉매에 의해 R2가 분리되어, 상기 단량체의 에스테르기가 카르복시산기 또는 무수물로 전환된다.Wherein R 1 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms or a 6 to 20 carbon atom-containing aryl group Or an alkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms and 1 to 10 silicon atoms or an arylsilyl group having 6 to 20 carbon atoms and having 1 to 10 silicon atoms and R 2 is cleaved by thermal or acid catalysis to give an ester Is converted to a carboxylic acid group or anhydride.

상기 화학식 1에서, 상기 R1의 바람직한 예로는 수소, 메틸, 에틸기 등을 들 수 있고, R2의 바람직한 예로는 터셔리-부틸 에스테르기, 트리메틸실릴 에스테르기, 트리에틸실릴 에스테르기, 터셔리-부톡시페닐기, 트리메틸실록시페닐기, 트리에틸실록시페닐기 등을 들 수 있다. In the above formula (1), preferred examples of R 1 include hydrogen, methyl and ethyl, and preferred examples of R 2 include a tertiary-butyl ester group, a trimethylsilyl ester group, a triethylsilyl ester group, A butoxyphenyl group, a trimethylsiloxyphenyl group, and a triethylsiloxyphenyl group.

상기 기능성 단량체로는, 터셔리-부틸 아크릴레이트, 터셔리-부틸 메타크릴레이트, 트리메틸실릴 아크릴레이트, 트리메틸실릴 메타크릴레이트, 트리에틸실릴 아크릴레이트 및 트리에틸실릴 메타크릴레이트 중에서 선택되는 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. The functional monomer is preferably selected from among tertiary-butyl acrylate, tertiary-butyl methacrylate, trimethylsilyl acrylate, trimethylsilyl methacrylate, triethylsilyl acrylate and triethylsilyl methacrylate One or more compounds may be used, but are not limited thereto.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체는, 그 말단에 상기 기능성 단량체를 1개 이상 100개 이하의 범위로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 기능성 단량체가 도입되지 않은 경우에는, 본 발명의 목적인 저히스테리시스로스성 및 웨트스키드성의 밸런스와 저장 안정성이 개선되지 않으며, 상기 기능성 단량체가 100개 초과하여 도입된 경우는 저연비성이 개선되지 않으므로 바람직하지 않다. It is preferable that the modified conjugated diene polymer of the present invention contains at least 1 to 100 functional monomers at the terminals thereof. In the case where the functional monomer is not introduced, the balance of low hysteresis loss and wet skid resistance and storage stability, which are the object of the present invention, are not improved, and when more than 100 functional monomers are introduced, I do not.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체에 있어서, 상기 기능성 단량체는 올리고머형 블록 구조로 중합체에 포함될 수도 있다.In the modified conjugated diene polymer of the present invention, the functional monomer may be contained in the polymer in an oligomer type block structure.

본 발명에 있어서, 공액디엔계 중합체라 함은 디엔계 단량체를 단독으로 중합하여 얻어지는 공액디엔계 단독 중합체, 또는 디엔계 단량체 2종 이상을 공중합한 공액디엔계 공중합체, 또는 디엔계 단량체와 다른 형태의 비닐 단량체를 함께 공중합시킨 공중합체일 수 있다. In the present invention, the conjugated diene polymer refers to a conjugated diene-based homopolymer obtained by polymerizing a dienic monomer alone or a conjugated diene-based copolymer obtained by copolymerizing two or more dienic monomers, or a conjugated diene- Of a vinyl monomer copolymerized with a vinyl monomer.

따라서, 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체는, 유기리튬과 같은 유기금속 촉매 및 탄화수소 용매의 존재 하에서, 디엔계 단량체를 1종 이상 (공)중합하거나, 또는 디엔계 단량체와 비닐 방향족 단량체를 공중합할 때, 상기 기능성 단량체를 추가하여 중합을 실시하므로써 제조될 수 있고, 상기 중합시 필요에 따라 극성 첨가제를 더 첨가할 수도 있다. Therefore, the modified conjugated diene polymer of the present invention can be obtained by polymerizing at least one (co) polymer of a diene monomer or a copolymer of a diene monomer and a vinyl aromatic monomer in the presence of an organic metal catalyst such as organolithium and a hydrocarbon solvent , The functional monomer may be added to carry out the polymerization, and the polar additive may be further added as needed during the polymerization.

상기 디엔계 단량체로는, 1,3-부타디엔 및 이소프렌 중에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.Examples of the diene monomer include, but are not limited to, at least one selected from 1,3-butadiene and isoprene.

상기 비닐 방향족 단량체로는, 스티렌 및 알파 메틸스티렌 중에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. Examples of the vinyl aromatic monomers include, but are not limited to, at least one selected from styrene and alphamethylstyrene.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 제조에 사용가능한 상기 유기금속 촉매는, 알카리금속 또는 알카리토금속이 탄화수소 음이온과 결합되어진 형태로, 상기 알카리금속 또는 알카리토금속의 예로는 리튬, 나트륨, 칼륨 등을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 유기금속 촉매로는 유기리튬 촉매가 바람직하고, 유기리튬 촉매의 비제한적인 예로는, 한쪽 음이온을 가진 n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, n-헥실리튬, 이소프로필리튬, 옥틸리튬, 벤질리튬, 페닐리튬, 나프틸리튬 및 이들의 유도체를 들 수 있으며, 이들 중 1종 혹은 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한 양쪽 음이온을 가진 유기 리튬 촉매도 이용될 수 있으며, 예로는 디비닐벤젠리튬(divinylbenzene lithium), 디프로페닐벤젠리튬 (dipropenylbenzene lithium), 피놀리다이드리튬 (lithium pyrollidide) 등이 있으며, 이를 1종 혹은 2종 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 한쪽 음이온을 가진 유기리튬 촉매와 양쪽 음이온을 가진 유기리튬 촉매를 각각 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. The organometallic catalyst that can be used in the production of the modified conjugated diene polymer of the present invention is a form in which an alkali metal or an alkaline earth metal is combined with a hydrocarbon anion. Examples of the alkali metal or alkaline earth metal include lithium, sodium, But are not limited thereto. Preferred organometallic catalysts are organolithium catalysts, and non-limiting examples of organolithium catalysts include n-butyllithium having one anion, sec-butyllithium, tert-butyllithium, n-hexyllithium, isopropyllithium , Octyllithium, benzyllithium, phenyllithium, naphthyllithium, and derivatives thereof, and one kind or a mixture of two or more of them may be used. Organic lithium catalysts having both anions can also be used. Examples thereof include divinylbenzene lithium, dipropenylbenzene lithium, and lithium pyrollidide, Or a mixture of two or more thereof. In some cases, one or more organic lithium catalysts having one anion and an organic lithium catalyst having both anions can be used in combination.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 중합 시, 상기 유기금속 촉매에 추가하여, 중합체의 미세구조의 제어나 중합속도를 향상시키기 위해 또는 반응성을 조절하기 위해 극성 첨가제를 추가로 사용할 수 있으며, 극성 첨가제의 첨가량은 첨가제의 목적이나 종류에 따라 달라질 수 있다. 그러한 극성 첨가제의 비제한적인 예로서는, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA), 테트라하이드로퓨란(THF), 디에틸에테르, 시클로아말에테르, 디프로필에테르, 에틸렌글리콜, 트리에틸아민, 에틸부틸 에테르, 크라운에테르, 디테트라하이드로퓨릴프로판, 에틸테트라하이드로퓨릴 에테르, 트리에틸아민, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 이러한 극성 첨가제에 의해 중합체의 랜덤구조와 비닐그룹의 함량들이 목적에 따라 조절될 수 있으며, 또한 중합반응 속도를 향상시킬 수도 있다. In the polymerization of the modified conjugated diene polymer of the present invention, in addition to the organometallic catalyst, a polar additive may be additionally used to control the microstructure of the polymer, to improve the polymerization rate, or to control the reactivity, May vary depending on the purpose and type of the additive. Non-limiting examples of such polar additives include, but are not limited to, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA), tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, cycloalcohol ether, dipropyl ether, ethylene glycol, Ethylamine, ethylbutyl ether, crown ether, ditetrahydrofuryl propane, ethyltetrahydrofuryl ether, triethylamine, and derivatives thereof. With such a polar additive, the random structure of the polymer and the content of the vinyl group can be controlled according to the object, and the polymerization reaction rate can be improved.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 중합 시, 사용가능한 탄화수소 용매로는, n-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 이소옥탄, 메틸시클로펜탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 중합시, 단량체들은 상기 탄화수소 용매 내에서 50중량% 이내가 되도록 첨가하고, 바람직하게는 15~35중량% 수준으로 첨가한다. 단량체의 총 함량이 50중량%를 초과할 경우에는, 용액의 점도가 상승하여 분자량이나 반응열을 제어하기 어렵거나 중합시 균일한 교반이 어렵다. Examples of the hydrocarbon solvent usable in the polymerization of the modified conjugated diene polymer of the present invention include n-hexane, n-heptane, cyclohexane, isooctane, methylcyclopentane, benzene, toluene and xylene. Two or more of them may be used in combination. In the polymerization, the monomers are added in an amount of 50% by weight or less, preferably 15 to 35% by weight in the hydrocarbon solvent. When the total content of the monomers is more than 50% by weight, the viscosity of the solution increases and it is difficult to control the molecular weight and the reaction heat, or it is difficult to homogeneously stir at the time of polymerization.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 중합시, 중합온도는 용매에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 10~160℃에서 중합이 가능하다. 중합온도에 따라 미세구조가 달라질 수 있으며, 목적에 따라 중합온도를 조절할 수 있다. In the polymerization of the modified conjugated diene polymer of the present invention, the polymerization temperature may vary depending on the solvent, and polymerization is generally possible at 10 to 160 ° C. Depending on the polymerization temperature, the microstructure can be varied, and the polymerization temperature can be controlled according to the purpose.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 중합시에 커플링제를 첨가할 수도 있는데, 상기 커플링제로는 리빙음이온과 반응할 수 있는 관능기가 2개 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 커플링제로는 당분야에서 일반적으로 사용할 수 있는 어떤 것이든 사용가능하며, 커플링제의 관능기가 2개인 경우에는 분자량이 2배 증가된 선형 중합체가 얻어지고, 커플링제의 관능기가 3개 이상인 경우에는 스타형태의 중합체(star-polymer)를 얻을 수 있다. 상기 커플링제로는, 일반적으로 주석계열이나 알콕시실란 계열 또는 할로실란 계열을 사용할 수 있으며, 글리시딜기가 포함된 커플링제도 사용될 수 있다. 커플링제의 비제한적인 예로, 주석 계열의 커플링제로는 디페닐주석 디클로라이드, 디부틸주석 디클로라이드, 디헥실주석 디클로라이드, 디옥틸주석 디클로라이드, 페닐주석 트리클로라이드, 부틸주석 트리클로라이드, 옥틸주석 트리클로라이드, 테트라클로로 주석, 테트라 메톡시주석, 테트라 에톡시주석, 테트라프로폭시주석 등이 사용될 수 있으며, 알콕시실란 계열은 디메틸디메톡시 실란, 디에틸디메톡시 실란, 디프로필디메톡시실란, 디부틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 부틸트리메톡시 실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 등이 사용될 수 있다. 할로실란 계열은 디페닐디클로로실란, 디헥실디클로로실란, 디옥틸디클로로실란, 디부틸디클로로실란, 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란, 페닐트리클로로실란, 헥실트리클로로실란, 옥틸트리클로로실란, 부틸트리클로로실란, 메틸트리클로로실란, 테트라클로로실란 등이 이용될 수 있다. 글리시딜기가 포함된 커플링제로는 4,4'-메틸렌비스(N,N-디글리시딜아닐린), N,N-디글리시딜-4-글리시독시아닐린, N,N-디글리시딜아닐린, N,N,N',N'-테트라글리시딜-3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄 등이 이용될 수 있다. 상기 예시한 커플링제는 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 커플링제를 예시하는 것은 구조를 한정하고자 하는 것은 아니며, 주석 계열, 알콕시실란 계열, 할로실란 계열, 글리시딜 계열과 같이 활성을 가진 끝말단과 반응할 수 있는 것이면 어떤 것이든 사용가능하다. In the polymerization of the modified conjugated diene polymer of the present invention, a coupling agent may be added. As the coupling agent, it is preferable to use two or more functional groups capable of reacting with the living anion. As the coupling agent, any one generally usable in the art can be used, and when the functional group of the coupling agent is two, a linear polymer having a molecular weight increased by two times is obtained. When the functional group of the coupling agent is three or more A star-polymer can be obtained. As the coupling agent, generally, tin-based, alkoxysilane-based or halosilane-based coupling agents may be used, and a coupling system including a glycidyl group may be used. Non-limiting examples of coupling agents include tin-based coupling agents such as diphenyltin dichloride, dibutyltin dichloride, dihexyltin dichloride, dioctyltin dichloride, phenyltin trichloride, butyltin trichloride, octyl And the alkoxysilane series may be selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, tetraethoxysilane, Butyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, Ethoxy silane, tetramethoxy silane, tetraethoxy silane and the like can be used. Examples of the halosilane series include diphenyldichlorosilane, dihexyldichlorosilane, dioctyldichlorosilane, dibutyldichlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane, hexyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, butyltrichlorosilane Silane, methyltrichlorosilane, tetrachlorosilane, and the like can be used. Examples of the coupling agent containing a glycidyl group include 4,4'-methylenebis (N, N-diglycidylaniline), N, N-diglycidyl-4-glycidoxyaniline, N, N, N, N ', N'-tetraglycidyl-3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane and the like can be used. The above coupling agents may be used alone or in combination of two or more. The coupling agent is not intended to be limited in structure, and any coupling agent may be used as long as it can react with an active end group such as a tin-based, alkoxysilane-based, halosilane-based, glycidyl-based.

본 발명의 변성 공액디엔계 중합체에 있어서, 공액디엔계 중합체에 기능성 단량체를 도입 후, 기능성 단량체의 에스테르기를 가수분해를 통해 카르복시산 또는 무수물로 전환하는 것은 열을 통해서도 충분히 가수분해가 이루어질 수 있으나, 짧은 시간 동안 더 효율적으로 가수분해를 유도하기 위하여 산 촉매 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 염산, 아세트산, 질산, 파라-톨루엔설폰산 계열 등의 다양한 산을 적용할 수 있다. In the modified conjugated diene polymer of the present invention, after the functional monomer is introduced into the conjugated diene polymer, the conversion of the ester group of the functional monomer into a carboxylic acid or anhydride through hydrolysis can be sufficiently hydrolyzed through heat, It is preferable to carry out the hydrolysis under an acid catalyst in order to induce the hydrolysis more efficiently. For this purpose, various acids such as hydrochloric acid, acetic acid, nitric acid, para-toluenesulfonic acid series and the like can be applied.

본 발명은 또한 상기한 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체 100중량부에 대하여 무기 충전제 0.1~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a composition comprising the above-mentioned modified conjugated diene polymer of the present invention. The composition of the present invention is characterized by containing 0.1 to 200 parts by weight of an inorganic filler per 100 parts by weight of the modified conjugated diene polymer of the present invention.

본 발명의 조성물에 포함되는 상기 무기 충전제로는 카본블랙, 실리카 등을 단독 혹은 2종 이상 배합하여 사용할 수 있다. 특히, 실리카와 같이 무기입자 표면에 기능성기가 다수 존재하는 무기 충전제를 배합할 경우, 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체의 성능이 더욱 향상될 수 있다. 상기 무기충전제는 상기 기능성 단량체의 에스테르기 또는 페닐에테르기에 대해 가수분해를 효율적으로 유도하기 위해, 4% 수용액으로 분산하였을 경우의 pH가 3 이상 7 이하인 것이 바람직하다. 만약 pH가 3 미만인 경우, 무기 충전제와 공액디엔계 중합체의 배합 과정에서 가공 기기의 부식이 일어날 수 있으며, pH가 7 초과인 경우에는, 기능성 단량체의 에스테르기 또는 페닐에테르기의 가수분해 속도가 느릴 수 있다. As the inorganic filler contained in the composition of the present invention, carbon black, silica, etc. may be used alone or in combination of two or more. Particularly, when an inorganic filler having a large number of functional groups on the surface of inorganic particles such as silica is blended, the performance of the modified conjugated diene polymer of the present invention can be further improved. The inorganic filler preferably has a pH of 3 or more and 7 or less when dispersed in a 4% aqueous solution to efficiently induce hydrolysis of the ester group or phenyl ether group of the functional monomer. If the pH is less than 3, corrosion of the processing equipment may occur during the mixing of the inorganic filler and the conjugated diene polymer. When the pH is more than 7, the hydrolysis rate of the ester group or phenyl ether group of the functional monomer is slow .

본 발명의 조성물은 통상적으로 타이어용 소재, 특히 타이어 트레드용으로 사용되기에 적합하며, 따라서 통상적으로 타이어용 조성물에 배합될 수 있는 통상의 첨가제들을 통상의 사용량으로 더 포함할 수 있다. The composition of the present invention is generally suitable for use as a material for tires, particularly for tire treads, and therefore may further comprise conventional additives usually used in tire compositions.

본 발명의 변성 디엔계 중합체는 실리카와 같은 극성무기 첨가제와의 친화성이 우수하여, 이를 이용하여 무기물 혹은 금속산화물 입자를 단독 혹은 2종 이상 컴파운딩하여 얻어지는 조성물은, 물성의 향상뿐 아니라 타이어 소재, 특히 타이어 트레드에 적용시, 저히스테리시스로스성과 웨트 스키드성의 밸런스가 우수하여, 저연비성과 제동성이 향상되고, 저장 안정성이 우수한 효과를 나타낸다.The modified diene polymer of the present invention is excellent in affinity with a polar inorganic additive such as silica, and a composition obtained by using the inorganic or metal oxide particles alone or in combination with two or more kinds of particles by using the same, , Particularly when applied to a tire tread, has an excellent balance of low hysteresis loss and wet skid resistance, improves fuel economy and braking performance, and exhibits an excellent storage stability.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 하기에서 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실험 방법Experimental Method

1. 고분자 미세 구조 분석1. Analysis of polymer microstructure

중합된 중합체의 미세구조는 Bruker사의 400MHz 1H-NMR을 사용하여 확인하였다.The microstructure of the polymerized polymer was confirmed using 400 MHz < 1 > H-NMR of Bruker.

2. 분자량 측정 2. Molecular weight measurement

분자량 측정은 PLgel사의 폴리스티렌 5μm mixed-C column 두 개를 직렬로 연결하여, 폴리스티렌 기준샘플(분자량 5000g/mol) 및 중합된 중합체와 함께 용매로서 THF를 이용하여 측정하였다. 검출기는 굴절율 검출기(RI)를 이용하였다.Molecular weight measurements were made using two polystyrene 5 μm mixed-C columns from PLgel, in series, with a polystyrene reference sample (molecular weight 5000 g / mol) and polymerized polymer with THF as solvent. The detector uses a refractive index detector (RI).

3. 가수분해율 측정3. Measurement of hydrolysis rate

가수분해율은 산화방지제인 I-1076을 0.2중량부 도입한 공액디엔계 중합체에 대해, 4% 수용액으로 분산하였을 경우의 pH가 5인 실리카 50phr을 도입하고, Thermo Scientific사의 Haake Polylab OS Rheodrive(범버리 로터)를 이용하여 150℃에서 3분 동안 혼련 후 냉각하고, 이를 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹인 후 필터로 여과하고, 여과액에서 용매를 제거 후 1H-NMR을 이용하여 측정하였다. 에스테르기 가수분해는(가수분해 후 카르복시산으로 전환) ~12.3ppm의 카르복시산의 수소의 피크(peak) 면적을 통해 확인하였고, 알콕시페닐기 가수분해는(가수분해 후 페놀기로 전환) ~7.9ppm의 페놀기의 수소의 피크 면적을 통해 확인하였다. 전환 비율은 부타디엔과 기능성 단량체의 투입량 비율과, 1H-NMR에서 부타디엔 단위체(4.3~6.1ppm)의 피크 면적에 대한 상대적인 면적비를 감안하여 계산하였다. The hydrolysis rate of the conjugated diene polymer was 0.2 part by weight of I-1076 as an antioxidant, and 50 phr of silica having a pH of 5 when it was dispersed in a 4% aqueous solution was introduced into the flask. The mixture was kneaded at 150 DEG C for 3 minutes using a rotor and cooled. It was dissolved in tetrahydrofuran (THF), filtered with a filter, and the solvent was removed from the filtrate, followed by measurement by 1 H-NMR. The ester group hydrolysis was confirmed by the peak area of the hydrogen of the carboxylic acid (converted to carboxylic acid after hydrolysis) to 12.3 ppm, and the alkoxyphenyl group hydrolysis (converted to the phenol group after hydrolysis) to 7.9 ppm of the phenol group Of the hydrogen. Conversion ratios were calculated taking into consideration the ratio of the amounts of the butadiene and the functional monomers, and the relative area ratio to the peak area of the butadiene unit (4.3 to 6.1 ppm) in 1 H-NMR.

4. 변성율 측정 4. Measurement of metamorphic rate

실리카계 겔(Zorbax PSM)이 충전된 두 개의 컬럼을 직렬로 연결하고, 용매로는 THF를 이용하여, 굴절율 검출기(RI)로 측정하였다. 폴리스티렌 기준 샘플(분자량 5000g/mol)을 중합체와 함께 용매에 녹인 후 컬럼에 주입하여 측정을 하였다. 변성율은 하기 식에 의해 계산하였다.Two columns filled with silica-based gel (Zorbax PSM) were connected in series, and the solvent was measured with a refractive index detector (RI) using THF. A sample of polystyrene standards (molecular weight 5000 g / mol) was dissolved in the solvent together with the polymer and injected into the column for measurement. The denaturation rate was calculated by the following equation.

변성율(%)= [1-(A2×A3)/(A1×A4)]×100Modification ratio (%) = [1- (A2 x A3) / (A1 x A4)] x 100

A1: 스타이렌겔 컬럼에서 얻어지는 전체 피크의 면적을 100으로 했을 때, 샘플의 총 피크면적(폴리스티렌 기준샘플 피크면적 제외), A1: the total peak area of the sample (excluding the peak area of the sample based on polystyrene) and the total peak area of the sample when the area of the entire peak obtained in the styrene gel column is 100;

A2: 스타이렌겔 컬럼에서 얻어지는 전체 피크의 면적을 100으로 했을 때, 폴리스티렌 기준샘플의 피크면적,A2: When the area of the entire peak obtained in the styrene gel column is taken as 100, the peak area of the polystyrene standard sample,

A3: 실리카계겔 컬럼에서 얻어지는 전체 피크의 면적을 100으로 했을 때, 실리카계겔에 흡착되지 않은 샘플 피크면적,A3: When the area of the entire peak obtained in the silica gel column is taken as 100, the sample peak area not adsorbed to the silica gel gel,

A4: 실리카계겔 컬럼에서 얻어지는 전체 피크의 면적을 100으로 했을 때, 폴리스티렌 기준샘플의 피크면적.A4: Peak area of the polystyrene-based sample when the area of the entire peak obtained in the silica gel column is taken as 100.

5. 인장 실험5. Tensile test

가황된 시험편을 c-type 덤벨을 제작하여, ASTM 412 인장시험법에 준하여 만능시험기(LLOYD UTM)을 이용하여 측정하였다. The cured specimens were prepared as c-type dumbbells and measured using a universal testing machine (LLOYD UTM) according to the ASTM 412 tensile test method.

6. 점탄성 특성6. Viscoelastic properties

가황된 시험편의 점탄성 특성인 tanδ는 DMTA 장비를 이용하여 10Hz, 0.1% 변형 조건에서 온도변화를 주면서(temperature sweep) 측정하였다. 0℃에서의 tanδ값이 높으면 제동성인 웨트스키드성이 우수하고, 60℃에서의 tanδ값이 낮으면 저히스테리시스성이 발현되어 연비가 우수한 것을 의미한다. The tan δ, the viscoelastic property of the vulcanized specimen, was measured with a temperature sweep at 10 Hz and 0.1% strain conditions using DMTA equipment. When the value of tan? At 0 占 폚 is high, the wet skid property which is braking is excellent, and when the tan? Value at 60 占 폚 is low, low hysteresis is exhibited and the fuel efficiency is excellent.

7. 무기물 입자 분산성7. Mineral Particle Dispersibility

변성 공액디엔계 중합체와 무기물 입자의 분산성은, Hakke로 블렌드 후 가황하기 전 샘플로 Alpha Technology사의 RPA2000을 이용하여 페이니(Payne) 효과로 확인하였다. 페이니 효과는 0.1Hz, 60℃에서 변형 0.2%와 40%에서의 차이로 나타내었으며, 값이 작을수록 무기물 입자의 분산성이 좋은 것을 의미한다. The dispersibility of the modified conjugated diene polymer and inorganic particles was confirmed by payne effect using RPA2000 manufactured by Alpha Technology Inc. as a sample before vulcanization after blending with Hakke. The Pheny effect is shown by the difference of 0.2% and 40% at 0.1Hz and 60 ℃, and the smaller the value, the better the dispersibility of inorganic particles.

8. 무늬 점도8. Pattern viscosity

변성 공액디엔계 중합체 자체의 무늬점도는 Alpha technology사의 Mooney viscometer를 이용하여, 100℃에서 ML(1+4)를 기준으로 측정하였다.The pattern viscosity of the modified conjugated diene polymer itself was measured on the basis of ML (1 + 4) at 100 ° C using a Mooney viscometer manufactured by Alpha technology.

9. 저장 안정성(cold flow)9. Storage stability (cold flow)

저장 안정성 분석은, 온도 50℃에서 1/4인치 오리피스(orifice)를 통하여 3.5psi의 압력에 의해 1분 동안 흐른 양을 측정하였다. 상온에서 30°의 각도로 경사진 유리판 위에 가로 3cm/세로 3cm/높이 3cm의 중합체 조각을 놓고, 1일 경과 후 흐름에 의해 시편의 길이가 증가되는 현상을 통해 비교하였다.The storage stability analysis was carried out at a temperature of 50 DEG C through a 1/4 inch orifice for one minute at a pressure of 3.5 psi. The lengths of the specimens were compared by increasing the length of the specimen after one day, by placing a piece of polymer 3 cm / 3 cm / 3 cm in height on a glass plate inclined at an angle of 30 ° from room temperature.

실시예Example 1 One

2L 오토크레이브 반응기에 스티렌 34g, 1,3-부타디엔 126g, 헥산 830g을 넣고 테트라메틸에틸렌디아민(TMEDA) 0.9ml를 투입하고, 질소 분위기에서 교반기로 돌리면서 반응기 온도를 40℃로 승온하였다. 반응기 온도가 설정온도에 도달하면 0.3M 농도의 부틸리튬(n-BuLi)을 5.6mL 투입하여 중합반응을 실시하였다. 반응온도가 최고온도에 도달하고 10분이 경과한 후에, t-부틸메타크릴레이트(t-butyl methacrylate) 80mmol을 투입하여 추가 중합하고, 커플링을 위해 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르(Trimethylolpropane triglycidyl ether) 3mmol을 투입하고, 추가 10분 경과 후 에탄올을 첨가하여 중합을 중지시키고, 중합체 용액을 반응기에서 배출한 후 산화방지제 Irganox-1076을 중합체 100중량부에 대해 0.2중량부가 되도록 첨가하였다. 중합체의 용매인 헥산을 제거하기 위해, 제조된 중합체를 가열된 온수에 넣고, 교반하여 용매를 제거한 다음, 롤 건조하여 잔류 용매를 제거하였다. 34 g of styrene, 126 g of 1,3-butadiene and 830 g of hexane were placed in a 2 L autoclave reactor, 0.9 ml of tetramethylethylenediamine (TMEDA) was added thereto, and the temperature of the reactor was raised to 40 캜 while rotating with a stirrer under a nitrogen atmosphere. When the reactor temperature reached the set temperature, 5.6 mL of 0.3M butyl lithium (n-BuLi) was added to conduct the polymerization reaction. After 10 minutes from the reaction temperature reaching the maximum temperature, 80 mmol of t-butyl methacrylate was added to carry out further polymerization. Trimethylolpropane triglycidyl ether was added for coupling, After an additional 10 minutes, ethanol was added to terminate the polymerization. After the polymer solution was discharged from the reactor, the antioxidant Irganox-1076 was added in an amount of 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. In order to remove hexane as a solvent of the polymer, the produced polymer was placed in heated hot water and stirred to remove the solvent, followed by roll drying to remove the residual solvent.

실시예Example 2 2

t-부틸메타크릴레이트 대신 t-부틸아크릴레이트(t-butyl acrylate)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.except that t-butyl acrylate was used in place of t-butyl methacrylate.

실시예Example 3 3

t-부틸메타크릴레이트 대신 트리메틸실릴 메타크릴레이트(trimethylsilyl methacrylate)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that trimethylsilyl methacrylate was used instead of t-butyl methacrylate.

비교예Comparative Example 1 One

t-부틸메타크릴레이트를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.except that t-butyl methacrylate was not used.

비교예Comparative Example 2 2

t-부틸메타크릴레이트 대신 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
The procedure of Example 1 was repeated, except that methyl methacrylate was used instead of t-butyl methacrylate.

실험예Experimental Example : 중합체와 무기물과의 : Polymer and Mineral 혼련Kneading 및 물성측정실험 And physical property measurement experiment

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 중합체들 각각을 하기 [표 1]에 나타낸 조성으로 배합하여 조성물을 제조하였다. 중합체 조성물의 혼련방법은 Thermo Scientific사의 Haake Polylab OS Rheodrive를 이용하였으며, 범버리 로터를 사용하였다. Each of the polymers obtained in the above Examples and Comparative Examples was blended in the composition shown in Table 1 below to prepare a composition. A method of kneading the polymer composition was a Haake Polylab OS Rheodrive manufactured by Thermo Scientific Inc., and a bombarded rotor was used.

배합은 2단계로 진행하였다. 혼련은 제 1혼련으로서 75중량% 충전하고, 로터 회전수를 60rpm 조건으로 중합체, 충전제(실리카), 오일, 산화아연(ZnO), 스테아린산(stearic acid), 실란커플링제(Si-69), 6-PPD를 넣어 온도를 제어하여 160℃에서 1차 조성물을 얻었다. 제 2혼련으로는, 상기 제 1혼련에서 얻어진 배합물을 실온까지 냉각하고, 100℃이하에서 황(sulfur)과 디페닐구아니딘(DPG: Diphenyl Guanidine), N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설폰아미드(CBS: N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide)를 첨가하여 5분간 혼련하였다. 배합된 조성물을 170℃에서 T90+5min 프레스에서 가황하여 가황된 고무시편을 제조하였다.The formulation proceeded in two steps. The kneading was carried out in the same manner as in the first kneading, except that the first kneading was performed at a rate of 75% by weight and the rotor was rotated at 60 rpm to prepare a polymer, filler (silica), oil, zinc oxide (ZnO), stearic acid, silane coupling agent -PPD to control the temperature to obtain a first composition at 160 캜. In the second kneading, the compound obtained in the first kneading is cooled to room temperature, and sulfur and diphenyl guanidine (DPG: Diphenyl Guanidine), N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide (CBS: N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide) was added and kneaded for 5 minutes. The compounded composition was vulcanized at 170 캜 in a T90 + 5 min press to prepare a vulcanized rubber specimen.

[표 1]
[Table 1]

Figure 112014124500034-pat00002
Figure 112014124500034-pat00002

본 발명에 따라 제조된 중합체 및 중합체 조성물의 물성 분석과 성능을 평가하여, 각각 하기 [표 2] 및 [표 3]에 나타내었다. The physical properties and performance of the polymer and polymer composition prepared according to the present invention were evaluated and shown in the following [Table 2] and [Table 3], respectively.

[표 2][Table 2]

Figure 112014124500034-pat00003
Figure 112014124500034-pat00003

* 스티렌함량, 비닐함량은 H-NMR로 계산한 결과임.* Styrene content and vinyl content are calculated by H-NMR.

* 비닐 함량은 전체 부타디엔 단량체 중 1,2-결합에 의해 생성된 비닐기의 비율임.
* The vinyl content is the ratio of the vinyl groups produced by the 1,2-bond among the total butadiene monomers.

[표 3][Table 3]

Figure 112014124500034-pat00004
Figure 112014124500034-pat00004

상기 표 2와 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~3은 중합체에 도입된 기능성 단량체의 에스테르기가 가수분해에 의해 카르복시산기로 전환되므로써, 비교예 1~2 대비해서 가수분해율, 변성율, 인장강도와 300% 모듈러스가 높으면서 충전제와의 배합시 분산성이 우수함을 확인하였고, 타이어 트레드로 사용 시 0℃에서의 Tanδ가 높아 젖은 노면에서의 제동성이 우수하고, 60℃에서의 Tanδ가 낮아 노면저항이 낮은 연비가 우수한 변성 디엔계 고무 소재의 특징을 보여주었다. As shown in Tables 2 and 3, in Examples 1 to 3 according to the present invention, the ester groups of the functional monomers introduced into the polymer were converted into carboxylic acid groups by hydrolysis, so that the hydrolysis rate, , The tensile strength and the modulus of 300% were high, and the dispersibility when mixed with the filler was excellent. When used as a tire tread, it had a high tan δ at 0 ° C and was excellent in braking performance on a wet road surface. Of the total amount of the diene-based rubber material.

반면에, 비교예 1은 본 발명의 기능성 단량체를 사용하지 않은 경우로, 실리카 분산성이 낮았고, 결과적으로 인장강도와 300% 모듈러스가 실시예 1~3에 비해 매우 낮았으며, 비교예 2는 본 발명의 기능성 단량체와 유사한 메타크릴레이트 계열의 단량체를 사용한 경우로, 가수분해가 잘 이루어지지 않는 메틸 에스테르기로 이루어져 있기 때문에, 본 발명의 기능성 단량체를 도입한 경우와 같은 극성 향상이 이루어지지 않아서 실리카 분산성, 인장강도, 300% 모듈러스 등의 특성이 실시예 1~3에 비해 열세였으나, 메틸 메타크릴레이트 단량체가 SBR에 비해 극성이 더 높은 특징 때문에 비교예 1보다는 더 우수했다. 실시예 1~3 및 비교예 2는 비교예 1에 비해 저장안정성(cold flow)이 개선되었음을 확인하였다.
On the other hand, Comparative Example 1 had a low silica dispersibility when the functional monomer of the present invention was not used. As a result, the tensile strength and the 300% modulus were much lower than those of Examples 1 to 3, The use of a methacrylate-based monomer similar to the functional monomer of the present invention, which is a methyl ester group which is not easily hydrolyzed, does not improve the polarity as in the case of introducing the functional monomer of the present invention, The properties such as acidity, tensile strength and 300% modulus were inferior to those of Examples 1 to 3, but the methyl methacrylate monomer was superior to Comparative Example 1 because of its higher polarity than SBR. Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 were found to have improved cold flow as compared with Comparative Example 1.

Claims (10)

중합체 사슬의 말단에 하기 화학식 1로 표시되는 기능성 단량체를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체:
[화학식 1]
Figure 112016124562719-pat00005

(여기서, R1은 수소, 또는 탄소수 1~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기이고, R2는 터셔리-카본이 포함된 탄소수 4~20의 알킬기, 또는 탄소수 6~20의 아릴기, 또는 탄소수 3~20이고 규소수 1~10의 알킬실릴기, 또는 탄소수 6~20이고 규소수 1~10의 아릴실릴기이고, 열 또는 산 촉매에 의해 R2가 분리되어, 상기 단량체의 에스테르기가 카르복시산기 또는 무수물로 전환되며, 상기 중합체는 그 말단에 도입되는 상기 기능성 단량체의 C=C 부분과 결합되는 것으로, 상기 기능성 단량체로는 터셔리-부틸 아크릴레이트, 터셔리-부틸 메타크릴레이트를 제외하고, 트리메틸실릴 아크릴레이트, 트리메틸실릴 메타크릴레이트, 트리에틸실릴 아크릴레이트 및 트리에틸실릴 메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물이다.)
A modified conjugated diene polymer comprising a functional monomer represented by the following formula (1) at the end of a polymer chain:
[Chemical Formula 1]
Figure 112016124562719-pat00005

(Wherein R 1 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms and a tertiary carbon atom, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms Or an alkylsilyl group having 3 to 20 carbon atoms and 1 to 10 silicon atoms or an arylsilyl group having 6 to 20 carbon atoms and 1 to 10 silicon atoms and having R 2 separated by thermal or acid catalysis, Wherein the ester group is converted to a carboxylic acid group or anhydride and the polymer is bonded to the C = C portion of the functional monomer introduced at the terminal thereof, wherein the functional monomer is selected from the group consisting of tertiary-butyl acrylate, tertiary-butyl methacrylate Is at least one compound selected from the group consisting of trimethylsilyl acrylate, trimethylsilyl methacrylate, triethylsilyl acrylate and triethylsilyl methacrylate.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 중합체 중에 상기 기능성 단량체가 1~100개 포함되는 것을 특징으로 하는 변성 공액디엔계 중합체.The modified conjugated diene-based polymer according to claim 1, wherein 1 to 100 functional monomers are contained in the polymer. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 중에 상기 기능성 단량체가 올리고머형 블록 구조로 포함되는 것을 특징으로 하는 변성 공액디엔계 중합체.The modified conjugated diene-based polymer according to claim 1, wherein the functional monomer is contained in the polymer in an oligomer-type block structure. 제 1항에 있어서, 상기 중합체는, 디엔계 단량체 1종 이상을 (공)중합하거나, 또는 디엔계 단량체와 비닐 방향족 단량체를 공중합 시, 상기 기능성 단량체를 추가하여 중합을 실시하여 제조되는 것을 특징으로 하는 변성 공액디엔계 중합체.The polymer of claim 1, wherein the polymer is prepared by (co) polymerizing one or more diene monomers, or by copolymerizing a dienic monomer and a vinyl aromatic monomer and then polymerizing the functional monomer Wherein the modified conjugated diene polymer is a conjugated diene polymer. 제 5항에 있어서, 상기 디엔계 단량체는, 1,3-부타디엔 및 이소프렌 중에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 비닐 방향족 단량체는 스티렌 및 알파 메틸스티렌 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 변성 공액디엔계 중합체.The conjugated diene according to claim 5, wherein the diene monomer is at least one selected from 1,3-butadiene and isoprene, and the vinyl aromatic monomer is at least one selected from styrene and alphamethylstyrene. Based polymer. 제 1항, 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 변성 공액디엔계 중합체 100중량부에 대하여 무기 충전제 0.1~200중량부를 포함하는 조성물.A composition comprising 0.1 to 200 parts by weight of an inorganic filler based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene polymer of any one of claims 1 to 6. 제 7항에 있어서, 상기 무기 충전제는 카본블랙계 충전제, 실리카계 충전제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 조성물.The composition according to claim 7, wherein the inorganic filler is a carbon black-based filler, a silica-based filler, or a mixture thereof. 제 7항에 있어서, 상기 무기 충전제는 4% 수용액으로 분산하였을 경우의 pH가 3 이상 7 이하 인것을 특징으로 하는 조성물.The composition according to claim 7, wherein the inorganic filler has a pH of 3 or more and 7 or less when dispersed in a 4% aqueous solution. 제 7항에 있어서, 상기 조성물은 타이어 소재용 조성물인 것을 특징으로 하는 조성물.8. The composition of claim 7, wherein the composition is a composition for tire material.
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