KR102185353B1 - Polymer compound, preparation method of modified conjugated diene polymer using the polymer compound and modified conjugated diene polymer - Google Patents

Polymer compound, preparation method of modified conjugated diene polymer using the polymer compound and modified conjugated diene polymer Download PDF

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Abstract

본 발명은 고무 변성제 고분자 화합물, 이로부터 유래된 작용기를 포함하는이를 변성 공액디엔계 중합체 및 상기 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법에 관한 것이다. 이에 따른 고분자 화합물은 고무용 변성제, 특히 공액디엔계 중합체의 변성제로 사용되어 상기 공액디엔계 중합체 사슬에 결합되어 충진제 친화성 작용기를 용이하게 도입시킬 수 있다. 따라서, 상기 고무 변성제 고분자 화합물을 이용하여 제조된 변성 공액디엔계 중합체는 다수의 작용기를 함유할 수 있다.The present invention relates to a rubber modifier polymer compound, a modified conjugated diene polymer containing a functional group derived therefrom, and a method for preparing the modified conjugated diene polymer. The resulting polymer compound is used as a modifier for rubber, particularly as a modifier for a conjugated diene-based polymer, and is bonded to the conjugated diene-based polymer chain, so that a filler affinity functional group can be easily introduced. Therefore, the modified conjugated diene-based polymer prepared using the rubber modifier polymer compound may contain a plurality of functional groups.

Description

고분자 화합물, 이를 이용한 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법 및 변성 공액디엔계 중합체{Polymer compound, preparation method of modified conjugated diene polymer using the polymer compound and modified conjugated diene polymer}Polymer compound, preparation method of modified conjugated diene polymer using the polymer compound and modified conjugated diene polymer}

본 발명은 고무 변성제용 고분자 화합물, 상기 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체 및 상기 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer compound for a rubber modifier, a modified conjugated diene polymer containing a functional group derived from the polymer compound, and a method for preparing the modified conjugated diene polymer.

최근 자동차에 대한 저연비화의 요구에 따라, 타이어용 고무 재료로서 구름 저항이 적고, 내마모성, 인장 특성이 우수하며, 웨트 스키드 저항으로 대표되는 조정 안정성도 겸비한 공액디엔계 중합체가 요구되고 있다. In recent years, in accordance with the demand for low fuel consumption for automobiles, a conjugated diene-based polymer having low rolling resistance, excellent abrasion resistance, and tensile properties as a rubber material for tires, and also having adjustment stability typified by wet skid resistance is required.

타이어의 구름 저항을 감소시키기 위해서는 가황 고무의 히스테리시스 손실을 작게하는 방안이 있으며, 이러한 가황 고무의 평가 지표로서는 50℃ 내지 80℃의 반발탄성, Tan δ, 굿리치 발열 등이 이용된다. 즉, 상기 온도에서의 반발탄성이 크거나 Tan δ 또는 굿리치 발열이 작은 고무 재료가 바람직하다.In order to reduce the rolling resistance of the tire, there is a method of reducing the hysteresis loss of the vulcanized rubber, and as an evaluation index of the vulcanized rubber, rebound elasticity of 50°C to 80°C, Tan δ, Goodrich heat generation, and the like are used. That is, a rubber material having high resilience at the above temperature or low Tan δ or Goodrich heat generation is preferable.

히스테리시스 손실이 작은 고무 재료로서는, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무 또는 폴리부타디엔 고무 등이 알려져있지만, 이들은 웨트 스키드 저항성이 작은 문제가 있다. 이에 최근에는 스티렌-부타디엔 고무(이하, SBR이라 함) 또는 부타디엔 고무(이하, BR 이라함)와 같은 공액디엔계 (공)중합체가 유화중합이나 용액중합에 의해 제조되어 타이어용 고무로서 이용되고 있다. 이 중, 유화중합에 비해 용액중합이 갖는 최대의 장점은 고무 물성을 규정하는 비닐 구조 함량 및 스티렌 함량을 임의로 조절할 수 있고, 커플링(coupling)이나, 변성(modification) 등에 의해 분자량 및 물성 등을 조절할 수 있다는 점이다. 따라서, 최종 제조된 SBR 이나 BR 고무의 구조 변화가 용이하고, 사슬 말단의 결합이나 변성으로 사슬 말단의 움직임을 줄이고 실리카 또는 카본블랙 등의 충진제와의 결합력을 증가시킬 수 있어 용액 중합 의한 SBR 고무가 타이어용 고무 재료로 많이 사용된다. As rubber materials with low hysteresis loss, natural rubber, polyisoprene rubber, polybutadiene rubber, and the like are known, but these have a problem of low wet skid resistance. Accordingly, recently, conjugated diene-based (co)polymers such as styrene-butadiene rubber (hereinafter referred to as SBR) or butadiene rubber (hereinafter referred to as BR) have been manufactured by emulsion polymerization or solution polymerization and are used as rubber for tires. . Among them, the greatest advantage of solution polymerization compared to emulsion polymerization is that the vinyl structure content and styrene content that define rubber properties can be arbitrarily adjusted, and molecular weight and physical properties can be adjusted by coupling or modification. Is that it can be adjusted. Therefore, it is easy to change the structure of the finally prepared SBR or BR rubber, reduce the movement of the chain ends by bonding or denaturation of the chain ends, and increase the bonding strength with a filler such as silica or carbon black, so that the SBR rubber by solution polymerization It is widely used as a rubber material for tires.

이러한 용액중합 SBR이 타이어용 고무 재료로 사용되는 경우 상기 SBR 내의 비닐 함량을 증가시킴으로써 고무의 유리전이온도를 상승시켜 주행저항 및 제동력과 같은 타이어 요구 물성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 유리전이온도를 적절히 조절함으로써 연료소모를 줄일 수 있다. When such a solution-polymerized SBR is used as a rubber material for tires, the glass transition temperature of the rubber can be increased by increasing the vinyl content in the SBR, so that the required properties of the tire such as running resistance and braking force can be adjusted, as well as the glass transition temperature appropriately. By adjusting it, you can reduce fuel consumption.

상기 용액중합 SBR은 음이온 중합 개시제를 사용하여 제조하며, 형성된 중합체의 사슬 말단을 여러 가지 변성제를 이용하여 결합시키거나, 변성시켜 사용되고 있다. The solution polymerization SBR is prepared by using an anionic polymerization initiator, and the chain ends of the formed polymer are bonded or modified using various modifiers.

예를 들어, 미국특허 제4,397,994호에는 일관능성 개시제인 알킬리튬을 이용하여 비극성 용매 하에서 스티렌-부타디엔을 중합하여 얻어진 중합체의 사슬 말단의 활성 음이온을 주석화합물과 같은 결합제를 사용하여 결합시킨 기술을 제시하였다. For example, U.S. Patent No. 4,397,994 proposes a technique in which the active anion at the chain end of the polymer obtained by polymerizing styrene-butadiene in a non-polar solvent using alkyllithium, which is a monofunctional initiator, is bound using a binder such as a tin compound. I did.

한편, 타이어 트레드의 보강성 충진제로서 카본블랙 및 실리카 등이 사용되고 있는데, 보강성 충진제로서 실리카를 이용하는 경우 저히스테리시스 손실성 및 웨트 스키드 저항성이 향상된다는 장점이 있다. 그러나, 소수성 표면의 카본블랙 대비 친수성 표면의 실리카는 고무와의 친화성이 낮아 분산성이 나쁘다는 결점을 가지고 있어, 분산성을 개선시키거나 실리카-고무 간의 결합 부여를 행하기 위해 별도의 실란 커플링제를 사용할 필요가 있다. On the other hand, carbon black and silica are used as reinforcing fillers for tire treads. When silica is used as a reinforcing filler, low hysteresis loss and wet skid resistance are improved. However, silica on a hydrophilic surface compared to carbon black on a hydrophobic surface has a drawback of poor dispersibility due to low affinity with rubber, so a separate silane couple is used to improve dispersibility or to impart a silica-rubber bond. It is necessary to use a ring agent.

이에, 고무 분자 말단부에 실리카와의 친화성이나 반응성을 갖는 작용기를 도입하는 방안이 이루어지고 있으나, 그 효과가 충분하지 않은 실정이다.Accordingly, a method of introducing a functional group having affinity or reactivity with silica at the end of the rubber molecule has been made, but the effect is not sufficient.

따라서, 실리카를 비롯한 충진제와의 친화성이 높은 고무의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop rubber having high affinity with fillers including silica.

US 4,397,994 AUS 4,397,994 A

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 목적하는 바에 따른 작용기를 제공할 수 있는 고무 변성제용 고분자 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a polymer compound for a rubber modifier capable of providing a functional group according to an object.

본 발명의 다른 목적은 상기 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a modified conjugated diene-based polymer comprising a functional group derived from the polymer compound.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고무 변성제용 고분자 화합물을 이용한 상기의 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing the modified conjugated diene-based polymer using the polymer compound for a rubber modifier.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물을 제공한다.In order to solve the above problems, it provides a polymer compound comprising a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016124762047-pat00001
Figure 112016124762047-pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X1은 실란기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 1 is a substituent derived from a silane group-containing compound,

X2는 방향족 비닐 화합물 유래 치환기이고, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound,

X3는 아크릴기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 3 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound,

X4는 아민기 함유 화합물 유래 치환기이며, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound,

k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,

k는 1 내지 50이고, k is 1 to 50,

l은 0 내지 50이고,l is from 0 to 50,

m은 0 내지 50이며, m is from 0 to 50,

n은 1 내지 70이고,n is 1 to 70,

A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 상기 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다. In addition, the present invention provides a modified conjugated diene-based polymer comprising a functional group derived from the polymer compound comprising a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016124762047-pat00002
Figure 112016124762047-pat00002

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X1은 실란기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 1 is a substituent derived from a silane group-containing compound,

X2는 방향족 비닐 화합물 유래 치환기이고, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound,

X3는 아크릴기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 3 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound,

X4는 아민기 함유 화합물 유래 치환기이며, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound,

k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,

k는 1 내지 50이고, k is 1 to 50,

l은 0 내지 50이고,l is from 0 to 50,

m은 0 내지 50이며, m is from 0 to 50,

n은 1 내지 70이고,n is 1 to 70,

A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

아울러, 본 발명은 탄화수소 용매 중에서, 유기 알칼리금속 화합물 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 적어도 일 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 활성 중합체를 상기의 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물과 반응시키는 단계(단계 2)를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is a step of polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in a hydrocarbon solvent in the presence of an organic alkali metal compound to prepare an active polymer in which an alkali metal is bonded to at least one terminal (Step 1 ); And it provides a method for producing a modified conjugated diene-based polymer comprising the step (step 2) of reacting the active polymer with a polymer compound containing a constituent unit represented by Formula 1 above.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 고무용 변성제, 특히 공액디엔계 중합체의 변성제로 사용되어, 상기 공액디엔계 중합체 사슬에 결합되어 다수의 작용기를 제공할 수 있다. The polymer compound containing the constituent unit represented by Formula 1 according to the present invention is used as a modifier for rubber, particularly as a modifier for a conjugated diene polymer, and is bonded to the conjugated diene polymer chain to provide a plurality of functional groups.

또한, 본 발명에 따른 변성 공액디엔계 중합체는 중합체 사슬에 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물 유래 작용기, 예컨대 실록산기 및 아민기가 결합되어 있음으로써 충진제, 특히 실리카계 충진제와의 친화성이 우수할 수 있다.In addition, the modified conjugated diene-based polymer according to the present invention has a functional group derived from a polymer compound, such as a siloxane group and an amine group, which includes a structural unit represented by Formula 1 in the polymer chain, so that it has affinity with a filler, particularly a silica-based filler. This can be excellent.

아울러, 본 발명에 따른 제조방법은 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물을 이용함으로써 변성률이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 용이하게 제조할 수 있다. In addition, the manufacturing method according to the present invention can easily prepare a modified conjugated diene-based polymer having an excellent modification rate by using a polymer compound containing a structural unit represented by Formula 1.

더 나아가, 본 발명에 따른 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물 가공성이 우수할 수 있으며, 결과적으로 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 가공품(예컨대, 타이어)는 인장강도, 내마모성 및 젖은 노면 저항성 특성이 우수할 수 있다.Furthermore, the rubber composition containing the modified conjugated diene-based polymer according to the present invention may have excellent processability, and as a result, the processed product (eg, tire) manufactured using the rubber composition has tensile strength, abrasion resistance, and wet road surface resistance properties. This can be excellent.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명은 다수의 작용기를 제공할 수 있는 고무 변성제용 고분자 화합물을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a polymer compound for a rubber modifier capable of providing a plurality of functional groups. The polymer compound according to an embodiment of the present invention is characterized in that it contains a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016124762047-pat00003
Figure 112016124762047-pat00003

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X1은 실란기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 1 is a substituent derived from a silane group-containing compound,

X2는 방향족 비닐 화합물 유래 치환기이고, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound,

X3는 아크릴기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 3 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound,

X4는 아민기 함유 화합물 유래 치환기이며, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound,

k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,

k는 1 내지 50이고, k is 1 to 50,

l은 0 내지 50이고,l is from 0 to 50,

m은 0 내지 50이며, m is from 0 to 50,

n은 1 내지 70이고,n is 1 to 70,

A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

상기 고분자 화합물은 상기 화학식 1에 나타난 바와 같이 주 사슬에 다수의 작용기 함유 유래 치환기, 예컨대 X1, X2, X3 및 X4가 결합된 구조의 화합물일 수 있으며, 상기 다수의 작용기 함유 유래 치환기를 가지고 있음으로써 이를 고무 변성제로서 사용할 경우 목적하는 바에 따라 작용기를 제공할 수 있다. The polymer compound may be a compound having a structure in which a plurality of functional groups-containing substituents, such as X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are bonded to the main chain, as shown in Formula 1, and the substituents derived from the plurality of functional groups are bonded. By having it, when it is used as a rubber modifier, a functional group can be provided according to the purpose.

이때, 상기 고분자 화합물은 k, l, m 및 n의 몰비율을 갖는 각 반복 단위체가 각각 블록(block)을 이루는 블록 공중합체, 또는 각 반복 단위체가 무질서하게 배열된 랜던 공중합체인 것일 수 있다. In this case, the polymer compound may be a block copolymer in which each repeating unit having a molar ratio of k, l, m, and n forms a block, or a random copolymer in which each repeating unit is arranged in a disorder.

본 발명에서 사용되는 용어 "유래 치환기"는 어떤 물질로부터 유래된 구조, 물질, 유래된 작용기 또는 그 물질 자체를 나타내는 것일 수 있으며, 예컨대 실란기 함유 화합물 유래 치환기는 실란기 함유 화합물로부터 발생된 구조, 작용기 또는 상기 실란기 함유 화합물 자체를 나타내는 것일 수 있다. The term "derived substituent" as used in the present invention may refer to a structure derived from a substance, a substance, a derived functional group, or the substance itself. For example, a substituent derived from a silane group-containing compound may be a structure generated from a silane group-containing compound, It may represent a functional group or the silane group-containing compound itself.

구체적으로는, 상기 화학식 1에서 X1은 전술한 바와 같이 실란기 함유 화합물 유래 치환기인 것으로 고분자 화합물에 실란 작용기를 제공하는 것일 수 있으며, 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다. Specifically, in Chemical Formula 1, X 1 may be a substituent derived from a silane group-containing compound as described above, and may provide a silane functional group to the polymer compound, and may be represented by the following Chemical Formula 2.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016124762047-pat00004
Figure 112016124762047-pat00004

상기 화학식 2에서, R1은 에스테르기, 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기 또는 2차 아민기이고, R2 내지 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며, 이때 R2 내지 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고, a는 1 내지 8의 정수일 수 있다. 여기에서, 상기 고분자 화합물 주 사슬과 결합되는 부분인 것일 수 있다. In Formula 2, R 1 is an ester group, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, or a secondary amine group, and R 2 to R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, At this time, at least one of R 2 to R 4 is an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and a may be an integer of 1 to 8. Here, it may be a portion bonded to the main chain of the polymer compound.

더욱 구체적으로, 상기 화학식 2에서 R1은 에스테르기이고, R2 내지 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이며, a는 1 내지 6의 정수인 것일 수 있다. More specifically, in Formula 2, R 1 is an ester group, R 2 to R 4 are each independently an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and a may be an integer of 1 to 6.

또한, 상기 화학식 1에서 X2는 전술한 바와 같이 방향족 비닐 화합물 유래 치환기인 것으로, 구체적으로 상기 X2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기인 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는 상기 X2는 탄소수 6 내지 10의 아릴기인 것일 수 있다. In addition, in Formula 1, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound as described above, and specifically, X 2 is an unsubstituted or substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. It may be an aryl group of 10. More specifically, X 2 may be an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.

또한, 상기 화학식 1에서 X3는 전술한 바와 같이 아크릴기 함유 화합물 유래치환기인 것으로, 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다. In addition, X 3 in Chemical Formula 1 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound as described above, and may be represented by Chemical Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112016124762047-pat00005
Figure 112016124762047-pat00005

상기 화학식 3에서, R5는 에스테르기이고, R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, b는 0 내지 10의 정수인 것일 수 있다. In Formula 3, R 5 is an ester group, R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and b may be an integer of 0 to 10.

구체적으로는, 상기 화학식 3에서 R5는 에스테르기이고, R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, b는 0 내지 3의 정수인 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 화학식 3에서 b가 0인 경우, 상기 R5는 에스테르기이고, R6는 탄소수 6 내지 20의 알킬기이고, b가 0이 아닌 경우, 상기 R5는 에스테르기이고, R6는 탄소수 1 내지 6의 알킬기인 것일 수 있다. 여기에서, 상기 R5는 고분자 화합물의 주 사슬과 결합하는 부분일 수 있다.Specifically, in Formula 3, R 5 is an ester group, R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and b may be an integer of 0 to 3. More specifically, when b is 0 in Formula 3, R 5 is an ester group, R 6 is an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms, and when b is not 0, R 5 is an ester group, and R 6 may be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Here, R 5 may be a moiety bonded to the main chain of the polymer compound.

또한, 상기 화학식 1에서 X4는 전술한 바와 같이 아민기 함유 화합물 유래 치환기인 것으로, 하기 화학식 4로 표시되는 것일 수 있다. In addition, in Formula 1, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound as described above, and may be represented by the following Formula 4.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112016124762047-pat00006
Figure 112016124762047-pat00006

상기 화학식 4에서, R7은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 에스테르기 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고, R8 및 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이거나, 서로 연결되어 탄소수 3 내지 10의 고리 구조를 형성하는 것이며, c는 1 내지 8의 정수인 것일 수 있다. In Formula 4, R 7 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an ester group, or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, and R 8 and R 9 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or are linked to each other to have 3 carbon atoms. To form a ring structure of 10, c may be an integer of 1 to 8.

구체적으로는, 상기 화학식 4에서 R7은 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고, R8 및 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기인 것일 수 있다. 여기에서, 상기 R7은 고분자 화합물의 주 사슬과 결합하는 부분일 수 있다. Specifically, in Formula 4, R 7 may be an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, and R 8 and R 9 may be independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Here, R 7 may be a portion bonded to the main chain of the polymer compound.

더욱 구체적으로는, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 구성단위를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위는 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 것일 수 있다. More specifically, the polymer compound including the constituent unit represented by Formula 1 may include the constituent unit represented by the following Formula 5 or Formula 6. That is, the structural unit represented by Formula 1 may be represented by Formula 5 or Formula 6.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112016124762047-pat00007
Figure 112016124762047-pat00007

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112016124762047-pat00008
Figure 112016124762047-pat00008

상기 화학식 5에서, k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k는 1 내지 50이고, l은 0 내지 50이고, m은 0 내지 50이며, n은 1 내지 70일 수 있다.In Formula 5, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, where k+l+m+n is 100, k is 1 to 50, l is 0 to 50, and m is 0 To 50, and n may be 1 to 70.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 전술한 바와 같이 고무 변성제인 것일 수 있다. In addition, the polymer compound including the structural unit represented by Formula 1 may be a rubber modifier as described above.

구체적으로는, 상기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물은 공액디엔계 중합체용 변성제인 것일 수 있다. 여기에서, 상기 공액디엔계 중합체는 공액디엔계 단량체 단독 중합체 또는 방향족 비닐계 단량체와 공액디엔계 단량체의 공중합체일 수 있다. Specifically, the polymer compound represented by Formula 1 may be a modifier for a conjugated diene-based polymer. Here, the conjugated diene-based polymer may be a conjugated diene-based monomer homopolymer or a copolymer of an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer.

또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다. In addition, the present invention provides a modified conjugated diene-based polymer containing a functional group derived from a polymer compound containing a structural unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016124762047-pat00009
Figure 112016124762047-pat00009

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X1은 실란기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 1 is a substituent derived from a silane group-containing compound,

X2는 방향족 비닐 화합물 유래 치환기이고, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound,

X3는 아크릴기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 3 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound,

X4는 아민기 함유 화합물 유래 치환기이며, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound,

k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,

k는 1 내지 50이고, k is 1 to 50,

l은 0 내지 50이고,l is from 0 to 50,

m은 0 내지 50이며, m is from 0 to 50,

n은 1 내지 70이고,n is 1 to 70,

A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

구체적인, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 전술한 바와 같다.Specifically, the polymer compound including the structural unit represented by Chemical Formula 1 is as described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 변성 공액디엔계 중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물에 의하여 변성된 것일 수 있다. The modified conjugated diene-based polymer according to an embodiment of the present invention may include a functional group derived from a polymer compound containing the structural unit represented by Formula 1 above. That is, the modified conjugated diene-based polymer may be modified by a polymer compound containing a constituent unit represented by Formula 1.

구체적으로, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 중합체 전체 1 몰 대비 0.1 몰 내지 10 몰의 실록산기를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 중합체는 중합체 전체 1몰 대비 0.1 몰 내지 100 몰의 아민기를 포함하는 것일 수 있다. Specifically, the modified conjugated diene-based polymer may include 0.1 to 10 moles of siloxane groups relative to the total 1 mole of the polymer, and the polymer may include 0.1 to 100 moles of amine groups relative to the total 1 mole of the polymer. .

상기 변성 공액디엔계 중합체는 중합체 사슬에 실록산기와 아민기가 결합되어 있어 충진제, 특히 실리카계 충진제와의 친화성이 우수할 수 있다. 이에, 상기 충진제와의 배합 물성이 우수할 수 있어 상기 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물의 가공성이 우수할 수 있으며, 결과적으로 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 성형품, 예컨대 타이어의 인장강도, 내마모성 및 젖은 노면 저항성이 개선될 수 있다. The modified conjugated diene-based polymer may have excellent affinity with a filler, particularly a silica-based filler, since a siloxane group and an amine group are bonded to the polymer chain. Accordingly, the blending properties with the filler may be excellent, so that the processability of the rubber composition including the modified conjugated diene polymer may be excellent, and as a result, the tensile strength of a molded article manufactured using the rubber composition, such as a tire, Wear resistance and wet road surface resistance can be improved.

또한, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 수평균분자량이 10,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol인 것일 수 있으며, 구체적으로는 100,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol인 것일 수 있다. In addition, the modified conjugated diene-based polymer may have a number average molecular weight of 10,000 g/mol to 2,000,000 g/mol, and specifically 100,000 g/mol to 1,000,000 g/mol.

상기 변성 공액디엔계 중합체는 중량평균분자량이 10,000 g/mol 내지 10,000,000 g/mol인 것일 수 있으며, 구체적으로는 200,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol인 것일 수 있다. The modified conjugated diene-based polymer may have a weight average molecular weight of 10,000 g/mol to 10,000,000 g/mol, and specifically 200,000 g/mol to 2,000,000 g/mol.

상기 변성 공액디엔계 중합체는 분자량 분포가 1.1 내지 10, 구체적으로는 1.4 내지 3.5인 것일 수 있다. The modified conjugated diene-based polymer may have a molecular weight distribution of 1.1 to 10, specifically 1.4 to 3.5.

여기에서, 상기 중량평균 분자량 및 수평균 분자량은 각각 겔 투과형 크로마토그래피(GPC)로 분석되는 폴리스티렌 환산 분자량이며, 분자량 분포(Mw/Mn)는 다분산성(polydispersity)이라고도 불리며, 중량평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)과의 비(Mw/Mn)로 계산하였다.Here, the weight average molecular weight and number average molecular weight are each molecular weight in terms of polystyrene analyzed by gel permeation chromatography (GPC), and the molecular weight distribution (Mw/Mn) is also called polydispersity, and the weight average molecular weight (Mw) It was calculated as the ratio (Mw/Mn) to the number average molecular weight (Mn).

또한, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 비닐 함량이 5 중량%이상, 구체적으로는 10 중량% 이상, 보다 구체적으로는 10 중량% 내지 50 중량%일 수 있고, 비닐 함량이 상기 범위일 경우 유리전이온도가 적절한 범위로 조절될 수 있어 타이어에 적용 시 주행저항 및 제동력과 같은 타이어에 요구되는 물성이 우수할 뿐 아니라 연료소모를 줄이는 효과가 있다. In addition, the modified conjugated diene-based polymer may have a vinyl content of 5% by weight or more, specifically 10% by weight or more, more specifically 10% to 50% by weight, and the glass transition temperature when the vinyl content is within the above range. When applied to a tire, it has excellent physical properties such as driving resistance and braking force, as well as reducing fuel consumption.

이때, 상기 비닐 함량은 비닐기를 갖는 단량체 또는 공액디엔계 단량체로 이루어진 공액디엔계 중합체 100 중량%에 대하여 1,4-첨가가 아닌 1,2-첨가된 공액디엔계 단량체의 함량을 나타내는 것이다.In this case, the vinyl content refers to the content of 1,2-added conjugated diene-based monomer, not 1,4-added, based on 100% by weight of a conjugated diene-based polymer composed of a monomer having a vinyl group or a conjugated diene-based monomer.

한편, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 후술하는 제조방법에 의하여 제조된 것일 수 있으며, 공액디엔계 단량체 단독 중합체이거나 비닐계 방향족 단량체와 공액디엔계 단량체의 공중합체인 것일 수 있고, 상기 중합체가 공중합체인 경우 방향족 비닐계 단량체 유래 치환기를 40 중량% 이하로 포함하는 것일 수 있다. On the other hand, the modified conjugated diene-based polymer may be prepared by a manufacturing method described below, and may be a conjugated diene-based monomer homopolymer or a copolymer of a vinyl-based aromatic monomer and a conjugated diene-based monomer, and the polymer is a copolymer It may be one containing 40% by weight or less of a substituent derived from an aromatic vinyl-based monomer.

아울러, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물을 이용한 상기의 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing the modified conjugated diene-based polymer using a polymer compound containing a structural unit represented by the following formula (1).

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제조방법은 탄화수소 용매 중에서, 유기 알칼리금속 화합물 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 적어도 일 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하는 단계(단계 1); 및 상기 활성 중합체를 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물과 반응시키는 단계(단계 2)를 포함하는 것을 특징으로 한다. The preparation method according to an embodiment of the present invention is an active polymer in which an alkali metal is bonded to at least one terminal by polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in the presence of an organic alkali metal compound in a hydrocarbon solvent. Manufacturing a step (step 1); And reacting the active polymer with a polymer compound containing a structural unit represented by the following formula (1) (step 2).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016124762047-pat00010
Figure 112016124762047-pat00010

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

X1은 실란기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 1 is a substituent derived from a silane group-containing compound,

X2는 방향족 비닐 화합물 유래 치환기이고, X 2 is a substituent derived from an aromatic vinyl compound,

X3는 아크릴기 함유 화합물 유래 치환기이고, X 3 is a substituent derived from an acrylic group-containing compound,

X4는 아민기 함유 화합물 유래 치환기이며, X 4 is a substituent derived from an amine group-containing compound,

k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고, k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,

k는 1 내지 50이고, k is 1 to 50,

l은 0 내지 50이고,l is from 0 to 50,

m은 0 내지 50이며, m is from 0 to 50,

n은 1 내지 70이고,n is 1 to 70,

A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이다.A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

구체적인, 상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 전술한 바와 같다. Specifically, the polymer compound including the structural unit represented by Chemical Formula 1 is as described above.

상기 단계 1은 적어도 일 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하기 위한 단계로, 탄화수소 용매 중에서 유기 알칼리금속 화합물 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체와 공액디엔계 단량체를 중합함으로써 수행할 수 있다. Step 1 is a step for preparing an active polymer in which an alkali metal is bonded to at least one terminal, and is performed by polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in the presence of an organic alkali metal compound in a hydrocarbon solvent. I can.

상기 단계 1의 중합은 단량체로서 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체와 공액디엔계 단량체를 함께 사용하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제조방법을 통해 제조된 중합체는 공액디엔계 단량체 유래의 단독 중합체 또는 방향족 비닐계 단량체와 공액디엔계 단량체 유래의 공중합체일 수 있다. The polymerization in step 1 may be a combination of a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer as a monomer. That is, the polymer prepared through the production method according to an embodiment of the present invention may be a homopolymer derived from a conjugated diene-based monomer or a copolymer derived from an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer.

이때, 상기 공중합체는 랜덤 공중합체일 수 있다.In this case, the copolymer may be a random copolymer.

여기에서, 상기 "랜덤 공중합체(random copolymer)"는 공중합체를 이루는 구성 단위가 무질서하게 배열된 것을 나타내는 것일 수 있다. Here, the "random copolymer" may indicate that the constituent units constituting the copolymer are randomly arranged.

상기 공액디엔계 단량체는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. The conjugated diene-based monomer is not particularly limited, but, for example, 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3-butyl-1,3-octadiene, isoprene and 2-phenyl It may be one or more selected from the group consisting of -1,3-butadiene.

상기 변성 공액디엔계 중합체가 공중합체인 경우, 상기 공액디엔계 단량체는 최종적으로 제조된 변성 공액디엔계 중합체 내 상기 공액디엔계 단량체 유래단위가 60 중량% 이상, 구체적으로는 60 중량% 내지 90 중량%, 더 구체적으로는 60 중량% 내지 85 중량%로 포함되는 양으로 사용하는 것일 수 있다. When the modified conjugated diene-based polymer is a copolymer, the conjugated diene-based monomer has a unit derived from the conjugated diene-based monomer in the finally prepared modified conjugated diene-based polymer is 60% by weight or more, specifically 60% to 90% by weight , More specifically, it may be used in an amount contained in 60% by weight to 85% by weight.

상기 방향족 비닐계 단량체는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. The aromatic vinyl monomer is not particularly limited, for example, styrene, α-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 4-cyclohexylstyrene, 4-(p -Methylphenyl) styrene and 1-vinyl-5-hexylnaphthalene may be one or more selected from the group consisting of.

상기 방향족 비닐계 단량체는 최종적으로 제조된 변성 공액디엔계 중합체 내 상기 방향족 비닐계 단량체 유래 치환기가 40 중량% 이하, 구체적으로는 10 중량% 내지 40 중량%, 더욱 구체적으로는 15 중량% 내지 40 중량%로 포함되는 양으로 사용하는 것일 수 있다. The aromatic vinyl-based monomer has a substituent derived from the aromatic vinyl-based monomer in the finally prepared modified conjugated diene-based polymer is 40% by weight or less, specifically 10% to 40% by weight, more specifically 15% to 40% by weight It may be used in an amount included in %.

상기 탄화수소 용매는 특별히 제한되는 것은 아니나 예컨대 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 이소옥탄, 사이클로 헥산, 톨루엔, 벤젠 및 크실렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. The hydrocarbon solvent is not particularly limited, but may be one or more selected from the group consisting of n-pentane, n-hexane, n-heptane, isooctane, cyclohexane, toluene, benzene, and xylene.

상기 유기 알칼리금속 화합물은 단량체 총 100 g을 기준으로 0.01 mmol 내지 10 mmol로 사용하는 것일 수 있다. The organic alkali metal compound may be used in an amount of 0.01 mmol to 10 mmol based on a total of 100 g of monomers.

상기 유기 알칼리금속 화합물은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 메틸리튬, 에틸리튬, 프로필리튬, n-부틸리튬, s-부틸리튬, t-부틸리튬, 헥실리튬, n-데실리튬, t-옥틸리튬, 페닐리튬, 1-나프틸리튬, n-에이코실리튬, 4-부틸페닐리튬, 4-톨릴리튬, 사이클로헥실리튬, 3,5-디-n-헵틸사이클로헥실리튬, 4-사이클로펜틸리튬, 나프틸나트륨, 나프틸칼륨, 리튬 알콕사이드, 나트륨 알콕사이드, 칼륨 알콕사이드, 리튬 술포네이트, 나트륨 술포네이트, 칼륨 술포네이트, 리튬 아미드, 나트륨 아미드, 칼륨아미드, 리튬 이소프로필아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. The organic alkali metal compound is not particularly limited, for example, methyllithium, ethyllithium, propyllithium, n-butyllithium, s-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, n-decyllithium, t-octyllithium, Phenyllithium, 1-naphthyllithium, n-ecosyllithium, 4-butylphenyllithium, 4-tolyllithium, cyclohexyllithium, 3,5-di-n-heptylcyclohexyllithium, 4-cyclopentyllithium, naph Tyl sodium, naphthyl potassium, lithium alkoxide, sodium alkoxide, potassium alkoxide, lithium sulfonate, sodium sulfonate, potassium sulfonate, lithium amide, sodium amide, potassium amide, lithium isopropyl amide. I can.

상기 단계 1의 중합은 필요에 따라 극성 첨가제를 더 첨가하여 수행하는 것일 수 있으며, 상기 극성 첨가제는 단량체 총 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 10 중량부로 첨가하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 단량체 총 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1 중량부, 더욱 구제적으로는 0.003 중량부 내지 0.5 중량부로 첨가하는 것일 수 있다. The polymerization of step 1 may be performed by adding a polar additive as necessary, and the polar additive may be added in an amount of 0.001 parts by weight to 10 parts by weight based on a total of 100 parts by weight of the monomer. Specifically, it may be added in an amount of 0.001 parts by weight to 1 part by weight, more specifically 0.003 parts by weight to 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total monomer.

상기 극성 첨가제는 테트라하이드로퓨란, 디테트라하이드로퓨릴프로판, 디에틸에테르, 시클로아말에테르, 디프로필에테르, 에틸렌디메틸에테르, 에틸렌디메틸에테르, 디에틸글리콜, 디메틸에테르, 3차 부톡시에톡시에탄, 비스(3-디메틸아미노에틸)에테르, (디메틸아미노에틸)에틸에테르, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민 및 테트라메틸에틸렌디아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. The polar additives are tetrahydrofuran, ditetrahydrofurylpropane, diethyl ether, cycloamal ether, dipropyl ether, ethylene dimethyl ether, ethylene dimethyl ether, diethyl glycol, dimethyl ether, tertiary butoxyethoxyethane, bis It may be one or more selected from the group consisting of (3-dimethylaminoethyl) ether, (dimethylaminoethyl) ethyl ether, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, and tetramethylethylenediamine.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 상기의 극성 첨가제를 사용함으로써 공액디엔계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 공중합시키는 경우 이들의 반응속도 차이를 보완해줌으로써 랜덤 공중합체를 용이하게 형성할 수 있도록 유도할 수 있다. The manufacturing method according to an embodiment of the present invention is to make it easier to form a random copolymer by compensating for the difference in reaction rate when the conjugated diene-based monomer and the aromatic vinyl-based monomer are copolymerized by using the polar additive. You can induce.

상기 단계 1의 중합은 단열중합을 통해 수행하거나, 등온중합을 통해 수행하는 것일 수 있다. The polymerization of step 1 may be performed through adiabatic polymerization or isothermal polymerization.

여기에서, 단열중합은 유기 알칼리금속 화합물을 투입한 이후 임의로 열을 가하지 않고 자체 반응열로 중합시키는 단계를 포함하는 중합방법을 나타내는 것이고, 상기 등온중합은 상기 유기 알칼리금속 화합물을 투입한 이후 임의로 열을 가하거나 열을 뺏어 중합물의 온도를 일정하게 유지하는 중합방법을 나타내는 것이다.Here, the adiabatic polymerization refers to a polymerization method comprising the step of polymerization by self-reaction heat without arbitrarily applying heat after adding the organic alkali metal compound, and the isothermal polymerization is performed by adding the organic alkali metal compound. It represents a polymerization method that maintains a constant temperature of a polymer by adding or taking away heat.

상기 중합은 -20℃ 내지 200℃의 온도범위에서 수행하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 0℃ 내지 150℃, 더욱 구체적으로는 10℃ 내지 120℃의 온도범위에서 수행하는 것일 수 있다.The polymerization may be performed at a temperature range of -20°C to 200°C, specifically 0°C to 150°C, more specifically 10°C to 120°C.

상기 단계 2는 변성 공액디엔계 중합체를 제조하기 위하여, 상기 활성 중합체와 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물과 반응시키는 단계이다. Step 2 is a step of reacting the active polymer with a polymer compound containing a structural unit represented by Formula 1 in order to prepare a modified conjugated diene polymer.

상기 고분자 화합물은 유기 알칼리금속 화합물 1 몰 대비 0.1 몰 내지 5 몰이 되는 비율로 사용하는 것일 수 있다. The polymer compound may be used in a ratio of 0.1 mol to 5 mol relative to 1 mol of the organic alkali metal compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단계 2의 반응은 중합체에 작용기를 도입시키기 위한 변성 반응으로, 상기 각 반응은 10℃ 내지 120℃의 온도범위에서 10분 내지 5시간 동안 수행하는 것일 수 있다.The reaction of step 2 according to an embodiment of the present invention is a denaturation reaction for introducing a functional group into the polymer, and each reaction may be performed for 10 minutes to 5 hours at a temperature range of 10°C to 120°C.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 상기 단계 2 이후 필요에 따라 용매 및 미반응 단량체 회수 및 건조 중 1 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include at least one step of recovering and drying the solvent and the unreacted monomer as necessary after step 2 above.

더 나아가, 본 발명은 상기의 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a rubber composition comprising the modified conjugated diene polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물은 변성 공액디엔계 중합체를 10 중량% 이상, 구체적으로는 10 중량% 내지 100 중량%, 더욱 구체적으로는 20 중량% 내지 90 중량%로 포함하는 것일 수 있다. 만약, 상기 변성 공액디엔계 중합체의 함량이 10 중량% 미만인 경우 결과적으로 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 성형품, 예컨대 타이어의 내마모성 및 내균열성 등의 개선효과가 미미할 수 있다.The rubber composition according to an embodiment of the present invention may contain a modified conjugated diene-based polymer in an amount of 10 wt% or more, specifically 10 wt% to 100 wt%, and more specifically 20 wt% to 90 wt% have. If the content of the modified conjugated diene-based polymer is less than 10% by weight, as a result, the effect of improving abrasion resistance and crack resistance of a molded article manufactured using the rubber composition, such as a tire, may be insignificant.

또한, 상기 고무 조성물은 상기 변성 공액디엔계 중합체 외에 필요에 따라 다른 다른 고무 성분을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 고무 성분은 고무 조성물 총 중량에 대하여 90 중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적으로는 상기 변성 공액디엔계 공중합체 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 900 중량부로 포함되는 것일 수 있다. In addition, the rubber composition may further include other rubber components as necessary in addition to the modified conjugated diene-based polymer, in which case the rubber component may be included in an amount of 90% by weight or less based on the total weight of the rubber composition. Specifically, it may be included in an amount of 1 part by weight to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene-based copolymer.

상기 고무 성분은 천연고무 또는 합성고무일 수 있으며, 예컨대 상기 고무 성분은 시스-1,4-폴리이소프렌을 포함하는 천연고무(NR); 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한, 에폭시화 천연고무(ENR), 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등의 변성 천연고무; 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR), 폴리부타디엔(BR), 폴리이소프렌(IR), 부틸고무(IIR), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리이소부틸렌-코-이소프렌, 네오프렌, 폴리(에틸렌-코-프로필렌), 폴리(스티렌-코-부타디엔), 폴리(스티렌-코-이소프렌), 폴리(스티렌-코-이소프렌-코-부타디엔), 폴리(이소프렌-코-부타디엔), 폴리(에틸렌-코-프로필렌-코-디엔), 폴리설파이드 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무 등과 같은 합성고무일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The rubber component may be a natural rubber or a synthetic rubber, for example, the rubber component is a natural rubber (NR) including cis-1,4-polyisoprene; Modified natural rubber such as epoxidized natural rubber (ENR), deproteinized natural rubber (DPNR), hydrogenated natural rubber, etc. obtained by modifying or purifying the general natural rubber; Styrene-butadiene copolymer (SBR), polybutadiene (BR), polyisoprene (IR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer, polyisobutylene-co-isoprene, neoprene, poly(ethylene-co- Propylene), poly(styrene-co-butadiene), poly(styrene-co-isoprene), poly(styrene-co-isoprene-co-butadiene), poly(isoprene-co-butadiene), poly(ethylene-co-propylene -Co-diene), polysulfide rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, etc., may be synthetic rubber, any one or a mixture of two or more of them may be used. have.

또한, 상기 고무 조성물은 변성 공액디엔계 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 200 중량부의 충진제를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 충진제는 실리카계 충진제, 카본블랙계 충진제 또는 이들 조합인 것일 수 있다.In addition, the rubber composition may include 0.1 to 200 parts by weight of a filler based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene polymer, and the filler may be a silica-based filler, a carbon black-based filler, or a combination thereof.

한편, 상기 충전제로서 실리카계 충진제가 사용될 경우 보강성 및 저발열성 개선을 위해 실란 커플링제가 함께 사용될 수 있다. Meanwhile, when a silica-based filler is used as the filler, a silane coupling agent may be used together to improve reinforcement and low heat generation.

상기 실란 커플링제로는 구체적으로 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술피드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라술피드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라술피드, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 2-머캅토에틸트리메톡시실란, 2-머캅토에틸트리에톡시실란, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필벤졸릴테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술피드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술피드, 비스(3-디에톡시메틸실릴프로필)테트라술피드, 3-머캅토프로필디메톡시메틸실란, 디메톡시메틸실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드 또는 디메톡시메틸실릴프로필벤조티아졸릴테트라술피드 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는 보강성 개선 효과를 고려할 때 상기 실란커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)폴리술피드 또는 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아질테트라술피드일 수 있다. Specifically, as the silane coupling agent, bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide, bis (2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane , 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfur Feed, 3-triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 3-trimethoxysilyl Propylbenzothiazolyltetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzolyltetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylmethacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropylmethacrylate monosulfide, bis (3-diethoxymethylsilylpropyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyldimethoxymethylsilane, dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide or dimethoxymethylsilylpropylbenzothiazolyl Tetrasulfide and the like, and any one or a mixture of two or more of them may be used. More specifically, when considering the effect of improving reinforcing properties, the silane coupling agent may be bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfide or 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfide.

또, 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물에 있어서는, 고무 성분으로서 활성 부위에 실리카계 충전제와의 친화성이 높은 작용기가 도입된 변성 공액디엔계 중합체가 사용되고 있기 때문에, 실란 커플링제의 배합량은 통상의 경우보다 저감될 수 있다. 구체적으로, 상기 실란 커플링제는 실리카계 충전제 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부로 사용될 수 있다. 상기한 범위로 사용될 때, 커플링제로서의 효과가 충분히 발휘되면서도 고무 성분의 겔화를 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 실란 커플링제는 실리카 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 15 중량부로 사용될 수 있다. In addition, in the rubber composition according to an embodiment of the present invention, a modified conjugated diene-based polymer in which a functional group having high affinity with a silica-based filler is introduced at the active site as a rubber component is used, so that the silane coupling agent The blending amount can be reduced than in the usual case. Specifically, the silane coupling agent may be used in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica-based filler. When used in the above range, gelation of the rubber component can be prevented while the effect as a coupling agent is sufficiently exhibited. More specifically, the silane coupling agent may be used in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of silica.

또, 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고무 조성물은 황 가교성일 수 있으며, 이에 따라 가황제를 더 포함할 수 있다.In addition, the rubber composition according to an embodiment of the present invention may be sulfur crosslinkable, and thus may further include a vulcanizing agent.

상기 가황제는 구체적으로 황분말일 수 있으며, 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량범위로 포함될 때, 가황 고무 조성물의 필요한 탄성률 및 강도를 확보할 수 있으며, 동시에 저연비성을 얻을 수 있다. The vulcanizing agent may be specifically sulfur powder, and may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber component. When included in the above content range, it is possible to secure the necessary elastic modulus and strength of the vulcanized rubber composition, and at the same time, low fuel economy can be obtained.

또, 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고무 조성물은 상기한 성분들 외에, 통상 고무 공업계에서 사용되는 각종 첨가제, 구체적으로는 가황 촉진제, 공정유, 가소제, 노화 방지제, 스코치 방지제, 아연화(zinc white), 스테아르산, 열경화성 수지, 또는 열가소성 수지 등을 더 포함할 수 있다.In addition, in addition to the above components, the rubber composition according to an embodiment of the present invention includes various additives commonly used in the rubber industry, specifically, a vulcanization accelerator, a process oil, a plasticizer, an anti-aging agent, an anti-scorch agent, and a zinc white. ), stearic acid, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin.

상기 가황 촉진제는 특별히 한정되는 것은 아니며, 구체적으로는 M(2-머캅토벤조티아졸), DM(디벤조티아질디술피드), CZ(N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드) 등의 티아졸계 화합물, 혹은 DPG(디페닐구아니딘) 등의 구아니딘계 화합물이 사용될 수 있다. 상기 가황촉진제는 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.The vulcanization accelerator is not particularly limited, and specifically, M (2-mercaptobenzothiazole), DM (dibenzothiazyl disulfide), CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide), etc. A thiazole-based compound or a guanidine-based compound such as DPG (diphenylguanidine) may be used. The vulcanization accelerator may be included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber component.

또, 상기 공정유는 고무 조성물내 연화제로서 작용하는 것으로, 구체적으로는 파라핀계, 나프텐계, 또는 방향족계 화합물일 수 있으며, 보다 구체적으로는 인장 강도 및 내마모성을 고려할 때 방향족계 공정유가, 히스테리시스 손실 및 저온 특성을 고려할 때 나프텐계 또는 파라핀계 공정유가 사용될 수 있다. 상기 공정유는 고무 성분 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하의 함량으로 포함될 수 있으며, 상기 함량으로 포함될 때, 가황 고무의 인장 강도, 저발열성(저연비성)의 저하를 방지할 수 있다.In addition, the process oil acts as a softener in the rubber composition, and may be a paraffinic, naphthenic, or aromatic compound. More specifically, when considering tensile strength and abrasion resistance, the aromatic process oil price and hysteresis loss And when considering the low temperature characteristics, naphthenic or paraffinic process oil may be used. The process oil may be included in an amount of 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the rubber component, and when included in the amount, it is possible to prevent a decrease in tensile strength and low heat generation (low fuel economy) of the vulcanized rubber.

또, 상기 노화방지제로는 구체적으로 N-이소프로필-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린, 또는 디페닐아민과 아세톤의 고온 축합물 등을 들 수 있다. 상기 노화방지제는 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 6 중량부로 사용될 수 있다.In addition, as the anti-aging agent, specifically, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, 6- And oxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, or a high-temperature condensate of diphenylamine and acetone. The anti-aging agent may be used in an amount of 0.1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber component.

본 발명의 일 실시예에 따른 고무 조성물은 상기 배합 처방에 의해 밴버리 믹서, 롤, 인터널 믹서 등의 혼련기를 사용하여 혼련함으로써 수득될 수 있으며, 또 성형 가공 후 가황 공정에 의해 저발열성이며 내마모성이 우수한 고무 조성물이 수득될 수 있다.The rubber composition according to an embodiment of the present invention can be obtained by kneading using a kneader such as a Banbury mixer, a roll, or an internal mixer according to the above formulation, and has low heat generation and abrasion resistance by a vulcanization process after molding processing. This excellent rubber composition can be obtained.

이에 따라 상기 고무 조성물은 타이어 트레드, 언더 트레드, 사이드 월, 카카스 코팅 고무, 벨트 코팅 고무, 비드 필러, 췌이퍼, 또는 비드 코팅 고무 등의 타이어의 각 부재나, 방진고무, 벨트 컨베이어, 호스 등의 각종 공업용 고무 제품의 제조에 유용할 수 있다.Accordingly, the rubber composition may include tire treads, under treads, side walls, carcass coated rubbers, belt coated rubbers, bead fillers, pancreas, or bead coated rubbers, and other tire members, anti-vibration rubber, belt conveyors, hoses, etc. It may be useful in the manufacture of various industrial rubber products.

아울러, 본 발명은 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공한다. In addition, the present invention provides a tire manufactured by using the rubber composition.

상기 타이어는 타이어 또는 타이어 트레드를 포함하는 것일 수 있다. The tire may include a tire or a tire tread.

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and experimental examples. However, the following examples and experimental examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.

변성 공액디엔계 중합체 제조에 사용된 변성제는 3-(트리메톡시실릴)-프로필메타크릴레이트(TMSPMA), 스티렌(SM), 2-메톡시에틸아크릴레이트(MEA) 및 N,N-디메틸아미노메틸스티렌(DMAMS)의 4원 공중합체 또는 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트(TMSPMA), 스티렌(SM), 옥타데실 메타크릴레이트(ODMA) 및 N,N-이메틸아미노메틸스티렌(DMAMS)의 4원 공중합체를 사용하였다.The denaturants used in the preparation of the modified conjugated diene polymer are 3-(trimethoxysilyl)-propyl methacrylate (TMSPMA), styrene (SM), 2-methoxyethyl acrylate (MEA) and N,N-dimethylamino. Quaternary copolymers of methylstyrene (DMAMS) or 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPMA), styrene (SM), octadecyl methacrylate (ODMA) and N,N-dimethylaminomethylstyrene A quaternary copolymer of (DMAMS) was used.

제조예Manufacturing example 1 One

온도조절용 자켓, 용매 응축장치 및 교반장치를 갖추고 있는 5 L 반응기에3-(트리메톡시실릴)-프로필메타크릴레이트(TMSPMA) 74.9 g(0.26 mol), 스티렌(SM) 161.1 g(1.55 mol), 2-메톡시에틸아크릴레이트(MEA) 163.0 g(1.25 mol) 및 N,N-디메틸아미노메틸스티렌(DMAMS) 101.0 g (0.63 mol)과 테트라하이드로퓨란(THF) 2 kg을 투입하고, 65℃로 승온 후 5분간 교반시켰다. 이후, 500 ml 비커에 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 33.6 g(0.20 mol)을 168.0 g의 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 상기 반응기에 주입하고, 65℃에서 12시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 (i)로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물인 변성제 A를 제조하였다. 3-(trimethoxysilyl)-propyl methacrylate (TMSPMA) 74.9 g (0.26 mol), styrene (SM) 161.1 g (1.55 mol) in a 5 L reactor equipped with a temperature control jacket, solvent condensing device and stirring device. , 2-methoxyethyl acrylate (MEA) 163.0 g (1.25 mol) and N,N-dimethylaminomethyl styrene (DMAMS) 101.0 g (0.63 mol) and tetrahydrofuran (THF) 2 kg were added, and 65°C After heating up to, the mixture was stirred for 5 minutes. Thereafter, 33.6 g (0.20 mol) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dissolved in 168.0 g of tetrahydrofuran in a 500 ml beaker, and then injected into the reactor, followed by reaction with stirring at 65° C. for 12 hours, and the following formula ( Modifier A, which is a polymer compound containing a structural unit represented by i), was prepared.

Figure 112016124762047-pat00011
(i)
Figure 112016124762047-pat00011
(i)

상기 화학식 (i)에서 k는 7, l은 42, m은 34 및 n은 17이다. In Formula (i), k is 7, l is 42, m is 34, and n is 17.

제조예Manufacturing example 2 2

온도조절용 자켓, 용매 응축장치 및 교반장치를 갖추고 있는 5 L 반응기에 3-(트리메톡시실릴)-프로필메타크릴레이트(TMSPMA) 145.7 g(0.51 mol), 스티렌(SM) 141.8 g(1.36mol), 2-메톡시에틸아크릴레이트(MEA) 125.9 g(0.97 mol) 및 N,N-디메틸아미노메틸스티렌(DMAMS) 86.7 g (0.54mol)과 테트라하이드로퓨란(THF) 2 kg을 투입하고, 65℃로 승온 후 5분간 교반시켰다. 이후, 500 ml 비커에 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 30.7 g(0.19 mol)을 154.0 g의 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 상기 반응기에 주입하고, 65℃에서 12시간 동안 교반하면서 반응시켜 제조예 1의 화학식 (i)로 표시되는 구성단위를 포함하되, k는 15, l은 40, m은 29 및 n은 16인 고분자 화합물인 변성제 B를 제조하였다. 3-(trimethoxysilyl)-propyl methacrylate (TMSPMA) 145.7 g (0.51 mol), styrene (SM) 141.8 g (1.36 mol) in a 5 L reactor equipped with a temperature control jacket, solvent condensing device and stirring device. , 2-methoxyethyl acrylate (MEA) 125.9 g (0.97 mol) and N,N-dimethylaminomethyl styrene (DMAMS) 86.7 g (0.54 mol) and tetrahydrofuran (THF) 2 kg were added, and 65 °C After heating up to, the mixture was stirred for 5 minutes. Thereafter, 30.7 g (0.19 mol) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dissolved in 154.0 g of tetrahydrofuran in a 500 ml beaker, and then injected into the reactor and reacted with stirring at 65° C. for 12 hours Preparation Example 1 Including the constituent unit represented by the formula (i), k is 15, l is 40, m is 29, and n is 16 to prepare a polymeric compound denaturant B.

제조예Manufacturing example 3 3

온도조절용 자켓, 용매 응축장치 및 교반장치를 갖추고 있는 5 L 반응기에 3-(트리메톡시실릴)-프로필메타크릴레이트(TMSPMA) 61.3 g(0.21 mol), 스티렌(SM) 139.3 g(1.34 mol), 2-메톡시에틸아크릴레이트(MEA) 100.8 g(0.77 mol) 및 N,N-디메틸아미노메틸스티렌(DMAMS) 198.6 g (1.23 mol)과 테트라하이드로퓨란(THF) 2 kg을 투입하고, 65℃로 승온 후 5분간 교반시켰다. 이후, 500 ml 비커에 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 32.4 g(0.20 mol)을 162.0 g의 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 상기 반응기에 주입하고, 65℃에서 12시간 동안 교반하면서 반응시켜 제조예 1의 화학식 (i)로 표시되는 구성단위를 포함하되, k는 6, l은 38, m은 22 및 n은 34인 고분자 화합물인 변성제 C를 제조하였다.3-(trimethoxysilyl)-propyl methacrylate (TMSPMA) 61.3 g (0.21 mol), styrene (SM) 139.3 g (1.34 mol) in a 5 L reactor equipped with a temperature control jacket, solvent condensing device and stirring device , 2-methoxyethyl acrylate (MEA) 100.8 g (0.77 mol) and N,N-dimethylaminomethyl styrene (DMAMS) 198.6 g (1.23 mol) and tetrahydrofuran (THF) 2 kg were added, and 65°C After heating up to, the mixture was stirred for 5 minutes. Thereafter, 32.4 g (0.20 mol) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dissolved in 162.0 g of tetrahydrofuran in a 500 ml beaker, and then injected into the reactor, followed by reaction with stirring at 65° C. for 12 hours Preparation Example 1 Including the constituent unit represented by the formula (i) of, k is 6, l is 38, m is 22, and n is a polymer compound of 34 to prepare a denaturant C.

제조예Manufacturing example 4 4

온도조절용 자켓, 용매 응축장치 및 교반장치를 갖추고 있는 5 L 반응기에 3-(트리메톡시실릴)-프로필메타크릴레이트(TMSPMA) 47.6 g(0.16 mol), 스티렌(SM) 99.7 g(0.96 mol), 옥타데실 메타크릴레이트(ODMA) 277.7 g(0.82 mol) 및 N,N-디메틸아미노메틸스티렌(DMAMS) 74.9 g (0.46 mol)과 테트라하이드로퓨란(THF) 2 kg을 투입하고, 65℃로 승온 후 5분간 교반시켰다. 이후, 500 ml 비커에 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 22.0 g(0.13 mol)을 110.0 g의 테트라하이드로퓨란에 녹인 후 상기 반응기에 주입하고, 65℃에서 12시간 동안 교반하면서 반응시켜 하기 화학식 (ii)로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물인 변성제 D를 제조하였다.3-(trimethoxysilyl)-propylmethacrylate (TMSPMA) 47.6 g (0.16 mol), styrene (SM) 99.7 g (0.96 mol) in a 5 L reactor equipped with a temperature control jacket, solvent condensing device and stirring device , Octadecyl methacrylate (ODMA) 277.7 g (0.82 mol) and N,N-dimethylaminomethylstyrene (DMAMS) 74.9 g (0.46 mol) and tetrahydrofuran (THF) 2 kg were added, and the temperature was raised to 65°C. Then it was stirred for 5 minutes. Thereafter, 22.0 g (0.13 mol) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was dissolved in 110.0 g of tetrahydrofuran in a 500 ml beaker, and then injected into the reactor, followed by reaction with stirring at 65° C. for 12 hours, and the following formula ( Modifier D, which is a polymer compound containing a structural unit represented by ii), was prepared.

Figure 112016124762047-pat00012
(ii)
Figure 112016124762047-pat00012
(ii)

상기 화학식 (ii)에서 k는 7, l은 40, m은 34 및 n은 19이다.In the formula (ii), k is 7, l is 40, m is 34, and n is 19.

상기 제조예 1 내지 4에서 제조된 각각의 고분자 화합물인 변성제 A 내지 변성제 D는 분자량 분석을 통하여 합성되었음을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. It was confirmed that each of the polymer compounds prepared in Preparation Examples 1 to 4, the denaturant A to the denaturant D, was synthesized through molecular weight analysis, and the results are shown in Table 1 below.

구체적으로, 분자량 분석은 40℃ 조건하에서 GPC 분석으로 측정하였다. 이때 컬럼(Column)은 Polymer Laboratories사의 PLgel Olexis 컬럼 두 자루와 PLgel mixed-C 컬럼 한 자루를 조합하였고, 새로 교체한 컬럼은 모두 mixed bed 타입의 컬럼을 사용하였다. 또한, 분자량 계산시 GPC 기준 물질(STandard material)로서 PS(Polystyrene)를 사용하였다.Specifically, molecular weight analysis was measured by GPC analysis under 40°C conditions. At this time, as the column, two PLgel Olexis columns of Polymer Laboratories and one PLgel mixed-C column were combined, and all newly replaced columns were mixed bed type columns. In addition, polystyrene (PS) was used as a GPC standard material when calculating the molecular weight.

구분division 사용 단량체Monomer used 조성(몰비)Composition (molar ratio) 수평균분자량(g/mol)Number average molecular weight (g/mol) 분자량 분포Molecular weight distribution 변성제 ADenaturant A TMSPMA/SM/MEA/DMAMSTMSPMA/SM/MEA/DMAMS 7/42/34/177/42/34/17 60006000 1.81.8 변성제 BDenaturant B TMSPMA/SM/MEA/DMAMSTMSPMA/SM/MEA/DMAMS 15/40/29/1615/40/29/16 56005600 2.22.2 변성제 CDenaturant C TMSPMA/SM/MEA/DMAMSTMSPMA/SM/MEA/DMAMS 6/38/22/346/38/22/34 62006200 2.12.1 변성제 DDenaturant D TMSPMA/SM/ODMA/DMAMSTMSPMA/SM/ODMA/DMAMS 7/40/34/197/40/34/19 71857185 1.91.9

실시예Example 1 One

10 L 오토클레이크 반응기에 스티렌 250 g, 1,3-부타디엔 750 g 및 시클로헥산 7 kg, 극성첨가제로 디테트라하이드로퓨릴프로판 0.8 g을 넣은 후 반응기 내부온도를 70℃로 승온하였다. 반응기 내부 온도가 60℃에 도달했을 때, n-부틸리튬 1.53 wt% 노말헥산 용액 0.5 g을 반응기에 투입하여 단열승온 반응을 진행시켰다. 단열승온 반응이 끝나고 40여분 경과 후 중합용액 20 g을 분취하여 이소프로필알콜 100 g에 첨가하고 침전시켜 변성 전 중합체의 특성을 확인하는데 사용하였다. 이후, 상기 제조예 1에서 제조한 변성제 A 32.8 g을 무수테트라하이드로퓨란 200 g에 녹여서 반응기에 투입하고, 30분간 반응을 진행시켰다. 이 후, 이소프로필알코올을 이용하여 반응을 정지시키고, 산화방지제인 BHT(부틸레이티드하이드록시톨루엔)가 헥산에 0.3 wt% 녹아있는 용액 45 ml를 첨가하였다. 그 결과 얻어진 중합물을 스팀으로 가열된 온수에 넣고 교반하여 용매를 제거한 다음, 롤 건조하여 잔량의 용매와 물을 제저하여, 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다. After adding 250 g of styrene, 750 g of 1,3-butadiene, 7 kg of cyclohexane, and 0.8 g of ditetrahydrofurylpropane as a polar additive in a 10 L autoclave reactor, the temperature inside the reactor was raised to 70°C. When the temperature inside the reactor reached 60°C, 0.5 g of a 1.53 wt% normal hexane solution of n-butyllithium was added to the reactor to proceed with an adiabatic heating reaction. After about 40 minutes of the adiabatic heating reaction, 20 g of the polymerization solution was aliquoted, added to 100 g of isopropyl alcohol, and precipitated, which was used to check the properties of the polymer before modification. Thereafter, 32.8 g of the denaturant A prepared in Preparation Example 1 was dissolved in 200 g of anhydrous tetrahydrofuran, added to the reactor, and the reaction was allowed to proceed for 30 minutes. Thereafter, the reaction was stopped using isopropyl alcohol, and 45 ml of a solution in which 0.3 wt% of an antioxidant BHT (butylated hydroxytoluene) was dissolved in hexane was added. The resulting polymer was put in hot water heated by steam, stirred to remove the solvent, and then roll-dried to remove the remaining amount of solvent and water, thereby preparing a modified styrene-butadiene copolymer.

실시예 2Example 2

변성제 A 대신에 표 1의 변성제 B를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.A modified styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the modifying agent B of Table 1 was used instead of the modifying agent A.

실시예 3Example 3

변성제 A 대신에 표 1의 변성제 C를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.A modified styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the modifying agent C of Table 1 was used instead of the modifying agent A.

실시예 4Example 4

변성제 A 대신에 표 1의 변성제 D를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.A modified styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the modifying agent D of Table 1 was used instead of the modifying agent A.

비교예 1Comparative Example 1

10 L 오토클레이크 반응기에 스티렌 250 g, 1,3-부타디엔 750 g 및 시클로헥산 7 kg, 극성첨가제로 디테트라하이드로퓨릴프로판 0.8 g을 넣은 후 반응기 내부온도를 70℃로 승온하였다. 반응기 내부 온도가 60℃에 도달했을 때, n-부틸리튬 1.53%를 0.38 g을 반응기에 투입하여 단열승온 반응을 진행시켰다. 이 후, 이소프로필알코올을 이용하여 반응을 정지시키고, 산화방지제인 BHT(부틸레이티드하이드록시톨루엔)가 헥산에 0.3 wt% 녹아있는 용액 45 ml를 첨가하였다. 그 결과 얻어진 중합물을 스팀으로 가열된 온수에 넣고 교반하여 용매를 제거한 다음, 롤 건조하여 잔량의 용매와 물을 제저하여, 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.After adding 250 g of styrene, 750 g of 1,3-butadiene, 7 kg of cyclohexane, and 0.8 g of ditetrahydrofurylpropane as a polar additive in a 10 L autoclave reactor, the temperature inside the reactor was raised to 70°C. When the temperature inside the reactor reached 60° C., 0.38 g of n-butyllithium 1.53% was added to the reactor to proceed with an adiabatic heating reaction. Thereafter, the reaction was stopped using isopropyl alcohol, and 45 ml of a solution in which 0.3 wt% of an antioxidant BHT (butylated hydroxytoluene) was dissolved in hexane was added. The resulting polymer was put in hot water heated with steam, stirred to remove the solvent, and then roll-dried to remove the remaining amount of solvent and water, thereby preparing a styrene-butadiene copolymer.

비교예 2Comparative Example 2

변성제 A 대신에 커플링제로서 테트라클로로실란 10 wt% 노말헥산 용액 2.8 g을로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.A styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 2.8 g of a 10 wt% normal hexane solution of tetrachlorosilane was used as a coupling agent instead of the modifier A.

비교예 3Comparative Example 3

변성제 A 대신에 3-(N,N-디메틸아미노)프로필 트리메톡시실란(3-(N,N-Dimethyl amino) propyl trimethoxy silane) 10 wt% 노말헥산 용액 11.3 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로, 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.Example except that 11.3 g of 3-(N,N-dimethylamino)propyl trimethoxysilane (3-(N,N-Dimethyl amino) propyl trimethoxy silane) 10 wt% normal hexane solution was used instead of denaturant A In the same manner as in 1, a modified styrene-butadiene copolymer was prepared.

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조된 각 공중합체에 대하여 각각 중량평균분자량(Mw), 수평균분자량(Mn), 최대피크 분자량(Mp), 분자량 분포(MWD, Mw/Mn) 및 무늬 점도(MV)를 각각 측정하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다. For each of the copolymers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), maximum peak molecular weight (Mp), molecular weight distribution (MWD) , Mw/Mn) and pattern viscosity (MV) were measured, respectively. The results are shown in Table 2 below.

1) 분자량 분석1) molecular weight analysis

40℃ 조건하에서 GPC 분석을 통하여 중량평균 분자량(Mw, g/mol), 수평균 분자량(Mn, g/mol) 및 최대피크 분자량(Mp, g/mol)을 측정하였으며, 분자량 분포(Mw/Mn)는 측정된 중량평균 분자량과 수평균 분자량의 비율로 계산하고, 커플링 수(Mp1/Mp2)는 변성 후 최대피크 분자량(Mp1)과 변성 전 최대피크 분자량(Mp2)를 각각 측정한 후 나눈 값으로 얻었다. 이때 컬럼(Column)은 Polymer Laboratories사의 PLgel Olexis 컬럼 두 자루와 PLgel mixed-C 컬럼 한 자루를 조합하였고, 새로 교체한 컬럼은 모두 mixed bed 타입의 컬럼을 사용하였다. 또한, 분자량 계산시 GPC 기준 물질(STandard material)로서 PS(Polystyrene)를 사용하였다.Weight average molecular weight (Mw, g/mol), number average molecular weight (Mn, g/mol) and maximum peak molecular weight (Mp, g/mol) were measured through GPC analysis under 40°C condition, and molecular weight distribution (Mw/Mn ) Is calculated as the ratio of the measured weight average molecular weight and number average molecular weight, and the number of couplings (Mp1/Mp2) is the value divided after measuring the maximum peak molecular weight after denaturation (Mp1) and the maximum peak molecular weight before denaturation (Mp2). I got it. At this time, as the column, two PLgel Olexis columns of Polymer Laboratories and one PLgel mixed-C column were combined, and all newly replaced columns were mixed bed type columns. In addition, polystyrene (PS) was used as a GPC standard material when calculating the molecular weight.

2) 무니점도 분석2) Mooney viscosity analysis

각 공중합체의 무니점도(MV, (ML1+4, @100℃))는 ALPHA Technologies 社의 MV-2000을 이용하여 Rotor Speed 2±0.02 rpm, Large Rotor를 사용하여 측정하였으며, 이때 사용된 시료는 실온(23±3℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워놓고 Platen을 작동시켜 100℃에서 1분 동안 예열한 후 4분 동안 측정하였다. The Mooney viscosity (MV, (ML1+4, @100℃)) of each copolymer was measured using a Rotor Speed 2±0.02 rpm, Large Rotor using ALPHA Technologies' MV-2000, and the sample used at this time was After leaving for at least 30 minutes at room temperature (23±3°C), 27±3 g was collected and filled inside the die cavity, and the platen was operated, preheated at 100°C for 1 minute, and then measured for 4 minutes.

구분division GPCGPC 무니점도(MV)Mooney viscosity (MV) Mw(g/mol, X104)Mw(g/mol, X10 4 ) Mn(g/mol, X104)Mn(g/mol, X10 4 ) 분자량 분포(Mw/Mn)Molecular weight distribution (Mw/Mn) 커플링 수Number of couplings 실시예 1Example 1 6363 3737 1.71.7 2.72.7 7474 실시예 2Example 2 5858 3636 1.61.6 2.42.4 7070 실시예 3Example 3 4747 3131 1.51.5 2.22.2 6666 실시예 4Example 4 6060 3535 1.71.7 2.62.6 7272 비교예 1Comparative Example 1 3939 3535 1.11.1 -- 5555 비교예 2Comparative Example 2 5959 3737 1.61.6 2.42.4 6868 비교예 3Comparative Example 3 4040 3131 1.31.3 1.81.8 5858

상기 표 2에서 커플링 수는 중합체 사슬이 변성제에 의하여 커플링되거나 변성되었음을 나타내는 것으로 그 수가 클수록 커플링 또는 변성이 더 높은 비율로 이루어졌음을 나타내는 것이다. In Table 2, the number of couplings indicates that the polymer chain is coupled or modified by a modifier, and the larger the number, the higher the coupling or modification ratio is.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 커필링 수는 모두 2를 초과하였으며 이를 통하여 변성이 이루어졌음을 확인하였다.As shown in Table 2, the number of co-fillings in Examples 1 to 4 according to an embodiment of the present invention exceeded 2, and it was confirmed that modification was made through this.

실험예 2Experimental Example 2

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 각 공중합체를 포함하는 고무 조성물 및 이로부터 제조된 성형품의 물성을 비교분석하였으며, 결과를 하기 표 3에 나타내었다. The rubber compositions including each copolymer prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 and the physical properties of the molded articles prepared therefrom were compared and analyzed, and the results are shown in Table 3 below.

1) 고무 조성물의 제조1) Preparation of rubber composition

각 고무 조성물은 제1단 혼련, 제2단 혼련 및 제3단 혼련과정을 거쳐 제조하였다. 이때, 변성 공액디엔계 공중합체를 제외한 물질의 사용량은 변성 공액디엔계 공중합체 100 중량부를 기준으로 하여 나타낸 것이다. 제1단 혼련에서는 온도제어장치를 부속한 반바리믹서를 사용하여 상기 각 변성 공액디엔계 공중합체 100 중량부, 실리카 70 중량부, 실란 커플링제로서 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술피드 11.2 중량부, 공정오일(process oil, TDAE) 37.5 중량부, 노화방지제(TMDQ) 2 중량부, 산화방지제 2 중량부, 산화아연(ZnO) 3 중량부 및 스테아린산(stearic acid) 2 중량부, 왁스 1 중량부를 배합하여 혼련하였다. 이때, 혼련기의 온도를 제어하고 140℃~150℃의 배출온도에서 1차 배합물을 얻었다. 제2단 혼련에서는 상기 1차 배합물을 실온까지 냉각한 후 혼련기에 고무 촉진제(CZ) 1.75 중량부, 황분말 1.5 중량부, 및 가황촉진제 2 중량부를 첨가하고 45~60℃에서 믹싱하여 2차 배합물을 얻었다. 이 후 제3단 혼련에서 2차 배합물을 성형하고, 180℃에서 t90+10분 동안 가황프레스로 가황하여 각 가황고무를 제조하였다.Each rubber composition was prepared through a first stage kneading, a second stage kneading process, and a third stage kneading process. At this time, the amount of materials excluding the modified conjugated diene-based copolymer is expressed based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene-based copolymer. In the first stage kneading, 100 parts by weight of each of the above modified conjugated diene-based copolymers, 70 parts by weight of silica, and bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfur as a silane coupling agent using a semi-bar remixer attached with a temperature control device. Feed 11.2 parts by weight, process oil (TDAE) 37.5 parts by weight, anti-aging agent (TMDQ) 2 parts by weight, antioxidant 2 parts by weight, zinc oxide (ZnO) 3 parts by weight and stearic acid (stearic acid) 2 parts by weight, 1 part by weight of wax was blended and kneaded. At this time, the temperature of the kneader was controlled and the first blend was obtained at a discharge temperature of 140°C to 150°C. In the second-stage kneading, after cooling the first blend to room temperature, 1.75 parts by weight of a rubber accelerator (CZ), 1.5 parts by weight of sulfur powder, and 2 parts by weight of a vulcanization accelerator are added to the kneader, and then mixed at 45 to 60°C. Got it. Thereafter, the second blend was molded in the third stage kneading, and vulcanized at 180° C. for t90+10 minutes with a vulcanizing press to prepare each vulcanized rubber.

2) 무니점도2) Mooney viscosity

각 고무 조성물의 무니점도(MV, (ML1+4, @100℃))는 ALPHA Technologies 社의 MV-2000을 이용하여 Rotor Speed 2±0.02 rpm, Large Rotor를 사용하여 측정하였으며, 이때 사용된 시료는 실온(23±3℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워놓고 Platen을 작동시켜 100℃에서 1분 동안 예열한 후 4분 동안 측정하였다.The Mooney viscosity (MV, (ML1+4, @100℃)) of each rubber composition was measured using a Rotor Speed 2±0.02 rpm, Large Rotor using ALPHA Technologies' MV-2000, and the sample used at this time was After leaving for at least 30 minutes at room temperature (23±3°C), 27±3 g was collected and filled inside the die cavity, and the platen was operated, preheated at 100°C for 1 minute, and then measured for 4 minutes.

3) Payne 효과3) Payne effect

ALPHA Technologies사의 RPA 2000을 이용하여 시편 무게 7g 이상을 이용하여, 60℃에서 1 Hz의 속도로 0.04 - 40.0% strain swip으로 측정하였다.Using ALPHA Technologies' RPA 2000, a specimen weight of 7 g or more was used, and a strain swip of 0.04-40.0% was measured at a rate of 1 Hz at 60°C.

4) 인장특성4) Tensile characteristics

인장특성은 ASTM 412의 인장시험법에 준하여 각 시험편을 제조하고 상기 시험편의 절단시의 인장강도 및 300% 신장시의 인장응력(300% 모듈러스)를 측정하였다. 구체적으로, 인장특성은 Universal Test Machin 4204(Instron 社) 인장 시험기를 이용하여 실온에서 50 cm/min의 속도로 측정하였으며, 비교예 2의 공중합체를 포함하는 고무 조성물의 측정값을 100 기준으로 하여 Index 수치로 비교하였으며, Index 수치가 증가할수록 우수함을 의미한다.For tensile properties, each test piece was prepared according to the tensile test method of ASTM 412, and the tensile strength at the time of cutting and the tensile stress at the time of 300% elongation (300% modulus) were measured. Specifically, the tensile properties were measured at a rate of 50 cm/min at room temperature using a Universal Test Machin 4204 (Instron) tensile tester, and based on the measured value of the rubber composition including the copolymer of Comparative Example 2 100 Compared with the index value, the higher the index value, the better.

5) 점탄성 특성(구름 저항성(RR) 및 제동성(Wet grip))5) Viscoelastic properties (roll resistance (RR) and braking (wet grip))

점탄성 특성은 DMTS(Dynamic mechanical thermal spectrometry; GABO, EPLEXOR 500N)를이용하여 비틀림 모드로 주파수 10 Hz, strain(static strain: 3%, dynamic strain: 0.25%), 각 측정온도(-60℃~70℃)에서 변형을 변화시켜 Tan δ를 측정하였다. 저온 0℃ Tan δ가 높은 것일수록 제동성이 우수하고, 고온 60℃ Tan δ가 낮을수록 히스테리시스 손실이 적고, 저구름 저항성(연비성)이 우수함을 나타낸다. 결과값은 비교예 2의 공중합체를 포함하는 고무 조성물의 측정값을 100 기준으로 하여 Index 수치로 비교하였으며, Index 수치가 증가할수록 우수함을 의미한다.Viscoelastic properties are measured using DMTS (Dynamic Mechanical Thermal Spectrometry; GABO, EPLEXOR 500N) in torsion mode, frequency 10 Hz, strain (static strain: 3%, dynamic strain: 0.25%), and each measurement temperature (-60℃~70℃). ) By changing the strain to measure Tan δ. The higher the low-temperature 0℃ Tan δ, the better the braking performance, the lower the high-temperature 60℃ Tan δ, the less hysteresis loss and the better low-cloud resistance (fuel economy). The result value was compared with the index value based on the measured value of the rubber composition including the copolymer of Comparative Example 2 based on 100, and the higher the index value, the better.

6) 내마모성6) wear resistance

DIN 마모 측정기를 이용하여 측정하였다. 결과값은 비교예 3의 공중합체를 포함하는 고무 조성물의 측정값을 100 기준으로 하여 Index 수치로 비교하였으며, Index 수치가 증가할수록 우수함을 의미한다.It was measured using a DIN wear meter. The result value was compared with the index value based on the measured value of the rubber composition including the copolymer of Comparative Example 3 as 100, and the higher the index value, the better.

Figure 112016124762047-pat00013
Figure 112016124762047-pat00013

상기 표 3의 결과에서, 본 발명에 따른 고분자 화합물을 변성제로 이용하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 4의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 고무 조성물이 종래의 일반적인 변성제를 사용하여 제조된 비교예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 고무 조성물 대비 300% 모듈러스 및 인장 강도가 동등 수준 이상을 나타내면서 젖은 노면에 대한 제동성 (0℃ Tan δ)이 우수하고 저구름 저항성(60℃ Tan δ)이 크게 향상되었음을 확인하였다. In the results of Table 3, the rubber composition containing the modified styrene-butadiene copolymer of Examples 1 to 4 prepared using the polymer compound according to the present invention as a modifier was prepared using a conventional general modifier. Compared to the rubber composition containing the modified styrene-butadiene copolymer of Example 3, the modulus and tensile strength of 300% were equal or higher, while excellent braking resistance (0℃ Tan δ) on wet road surfaces and low rolling resistance (60℃ Tan δ) ) Was significantly improved.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 실시예 4의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 고무 조성물이 미변성된 비교예 1 및 비교예 2의 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물 대비 젖은 노면에 대한 저항 특성, 연비 특성, 기계적 물성 등 모든 측면에서 향상된 성능을 보임을 확인하였다.On the other hand, the rubber composition containing the modified styrene-butadiene copolymer of Examples 1 to 4 according to an embodiment of the present invention is unmodified a rubber composition containing the conjugated diene polymer of Comparative Examples 1 and 2 In contrast, it was confirmed that it showed improved performance in all aspects such as resistance to wet road surfaces, fuel economy characteristics, and mechanical properties.

Claims (20)

하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하고,
공액디엔계 중합체용 변성제인 것인 고분자 화합물:
[화학식 1]
Figure 112020103563116-pat00014

상기 화학식 1에서,
X1은 하기 화학식 2로 표시되는 치환기이고,
X2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
X3는 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기이고,
X4는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며,
k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고,
k는 1 내지 50이고,
l은 0 내지 50이고,
m은 0 내지 50이며,
n은 1 내지 70이고,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,
[화학식 2]
Figure 112020103563116-pat00015

상기 화학식 2에서,
R1은 에스테르기, 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기 또는 2차 아민기이고,
R2 내지 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며, 이때 R2 내지 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고,
a는 1 내지 8의 정수이고,
[화학식 3]
Figure 112020103563116-pat00024

상기 화학식 3에서,
R5는 에스테르기이고,
R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
b는 0 내지 10의 정수이고,
[화학식 4]
Figure 112020103563116-pat00025

상기 화학식 4에서,
R7은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 에스테르기 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고,
R8 및 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이거나, 서로 연결되어 탄소수 3 내지 10의 고리 구조를 형성하는 것이며,
c는 1 내지 8의 정수이다.
It includes a structural unit represented by the following formula (1),
A polymer compound that is a modifier for conjugated diene-based polymers:
[Formula 1]
Figure 112020103563116-pat00014

In Formula 1,
X 1 is a substituent represented by the following formula (2),
X 2 is an aryl group having 6 to 10 carbon atoms unsubstituted or substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms,
X 3 is a substituent represented by the following formula (3),
X 4 is a substituent represented by the following formula (4),
k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,
k is 1 to 50,
l is from 0 to 50,
m is from 0 to 50,
n is 1 to 70,
A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
[Formula 2]
Figure 112020103563116-pat00015

In Chemical Formula 2,
R 1 is an ester group, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, or a secondary amine group,
R 2 to R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, wherein at least one of R 2 to R 4 is an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
a is an integer from 1 to 8,
[Formula 3]
Figure 112020103563116-pat00024

In Chemical Formula 3,
R 5 is an ester group,
R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
b is an integer from 0 to 10,
[Formula 4]
Figure 112020103563116-pat00025

In Chemical Formula 4,
R 7 is a C 1 to C 6 alkylene group, an ester group or a C 6 to C 10 arylene group,
R 8 and R 9 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or are linked to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms,
c is an integer from 1 to 8.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2에서,
R1은 에스테르기이고,
R2 내지 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알콕시기이며,
a는 1 내지 6의 정수인 것인 고분자 화합물.
The method according to claim 1,
In Chemical Formula 2,
R 1 is an ester group,
R 2 to R 4 are each independently an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
a is a polymer compound that is an integer of 1 to 6.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 구성단위를 포함하는 것인 고분자 화합물:
[화학식 5]
Figure 112016124762047-pat00018

[화학식 6]
Figure 112016124762047-pat00019

상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고,
k는 1 내지 50이고,
l은 0 내지 50이고,
m은 0 내지 50이며,
n은 1 내지 70이다.
The method according to claim 1,
The polymer compound comprising a structural unit represented by Formula 1 is a polymer compound comprising a structural unit represented by Formula 5 or Formula 6:
[Formula 5]
Figure 112016124762047-pat00018

[Formula 6]
Figure 112016124762047-pat00019

In Formulas 5 and 6,
k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,
k is 1 to 50,
l is from 0 to 50,
m is from 0 to 50,
n is 1 to 70.
삭제delete 청구항 1에 기재된 고분자 화합물 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체.
A modified conjugated diene-based polymer comprising the functional group derived from the polymer compound according to claim 1.
청구항 9에 있어서,
상기 중합체는 수평균분자량이 10,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol인 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 9,
The polymer is a modified conjugated diene polymer having a number average molecular weight of 10,000 g/mol to 2,000,000 g/mol.
청구항 9에 있어서,
상기 중합체는 중합체 1몰 대비 0.1 몰 내지 10 몰의 실록산기를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 9,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer containing 0.1 to 10 moles of siloxane groups relative to 1 mole of the polymer.
청구항 9에 있어서,
상기 중합체는 중합체 1몰 대비 0.1 몰 내지 100 mol의 아민기를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 9,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer containing 0.1 to 100 mol of an amine group relative to 1 mol of the polymer.
청구항 9에 있어서,
상기 중합체는 방향족 비닐계 단량체 유래단위를 40 중량% 이하로 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 9,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer containing 40% by weight or less of an aromatic vinyl-based monomer-derived unit.
1) 탄화수소 용매 중에서, 유기 알칼리금속 화합물 존재 하에서 공액디엔계단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 적어도 일 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하는 단계; 및
2) 상기 활성 중합체를 하기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물과 반응시키는 단계를 포함하는 청구항 9에 기재된 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112020103563116-pat00021

상기 화학식 1에서,
X1은 하기 화학식 2로 표시되는 치환기이고,
X2는 탄소수 1 내지 3의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이고,
X3는 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기이고,
X4는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기이며,
k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고,
k는 1 내지 50이고,
l은 0 내지 50이고,
m은 0 내지 50이며,
n은 1 내지 70이고,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고,
[화학식 2]
Figure 112020103563116-pat00026

상기 화학식 2에서,
R1은 에스테르기, 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기 또는 2차 아민기이고,
R2 내지 R4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며, 이때 R2 내지 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이고,
a는 1 내지 8의 정수이고,
[화학식 3]
Figure 112020103563116-pat00027

상기 화학식 3에서,
R5는 에스테르기이고,
R6은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,
b는 0 내지 10의 정수이고,
[화학식 4]
Figure 112020103563116-pat00028

상기 화학식 4에서,
R7은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기, 에스테르기 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이고,
R8 및 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이거나, 서로 연결되어 탄소수 3 내지 10의 고리 구조를 형성하는 것이며,
c는 1 내지 8의 정수이다.
1) polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in a hydrocarbon solvent in the presence of an organic alkali metal compound to prepare an active polymer having an alkali metal bonded to at least one terminal; And
2) A method for preparing a modified conjugated diene-based polymer according to claim 9, comprising reacting the active polymer with a polymer compound containing a structural unit represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure 112020103563116-pat00021

In Formula 1,
X 1 is a substituent represented by the following formula (2),
X 2 is an aryl group having 6 to 10 carbon atoms unsubstituted or substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms,
X 3 is a substituent represented by the following formula (3),
X 4 is a substituent represented by the following formula (4),
k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,
k is 1 to 50,
l is from 0 to 50,
m is from 0 to 50,
n is 1 to 70,
A 1 to A 4 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
[Formula 2]
Figure 112020103563116-pat00026

In Chemical Formula 2,
R 1 is an ester group, an arylene group having 6 to 10 carbon atoms, or a secondary amine group,
R 2 to R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, wherein at least one of R 2 to R 4 is an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
a is an integer from 1 to 8,
[Formula 3]
Figure 112020103563116-pat00027

In Chemical Formula 3,
R 5 is an ester group,
R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
b is an integer from 0 to 10,
[Formula 4]
Figure 112020103563116-pat00028

In Chemical Formula 4,
R 7 is a C 1 to C 6 alkylene group, an ester group or a C 6 to C 10 arylene group,
R 8 and R 9 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or are linked to each other to form a ring structure having 3 to 10 carbon atoms,
c is an integer from 1 to 8.
청구항 14에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 구성단위를 포함하는 고분자 화합물은 하기 화학식 5 또는 화학식 6으로 표시되는 구성단위를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법:
[화학식 5]
Figure 112016124762047-pat00022

[화학식 6]
Figure 112016124762047-pat00023

상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
k, l, m 및 n은 각 반복 단위체의 몰비율을 나타내는 것으로 k+l+m+n은 100이고,
k는 1 내지 50이고,
l은 0 내지 50이고,
m은 0 내지 50이며,
n은 1 내지 70이다.
The method of claim 14,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer wherein the polymer compound containing the constituent unit represented by Formula 1 includes the constituent unit represented by the following Formula 5 or Formula 6:
[Formula 5]
Figure 112016124762047-pat00022

[Formula 6]
Figure 112016124762047-pat00023

In Formulas 5 and 6,
k, l, m, and n represent the molar ratio of each repeating unit, and k+l+m+n is 100,
k is 1 to 50,
l is from 0 to 50,
m is from 0 to 50,
n is 1 to 70.
청구항 14에 있어서,
상기 유기 알칼리금속 화합물은 단량체 총 100 g을 기준으로 0.01 mmol 내지 10 mmol로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 14,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer, wherein the organic alkali metal compound is used in an amount of 0.01 mmol to 10 mmol based on a total of 100 g of monomers.
청구항 14에 있어서,
상기 유기 알칼리금속 화합물은 메틸리튬, 에틸리튬, 프로필리튬, n-부틸리튬, s-부틸리튬, t-부틸리튬, 헥실리튬, n-데실리튬, t-옥틸리튬, 페닐리튬, 1-나프틸리튬, n-에이코실리튬, 4-부틸페닐리튬, 4-톨릴리튬, 사이클로헥실리튬, 3,5-디-n-헵틸사이클로헥실리튬, 4-사이클로펜틸리튬, 나프틸나트륨, 나프틸칼륨, 리튬 알콕사이드, 나트륨 알콕사이드, 칼륨 알콕사이드, 리튬 술포네이트, 나트륨 술포네이트, 칼륨 술포네이트, 리튬 아미드, 나트륨 아미드, 칼륨아미드, 리튬 이소프로필아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 14,
The organic alkali metal compound is methyllithium, ethyllithium, propyllithium, n-butyllithium, s-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, n-decyllithium, t-octyllithium, phenyllithium, 1-naphthyl Lithium, n-eicosyllithium, 4-butylphenyllithium, 4-tolyllithium, cyclohexyllithium, 3,5-di-n-heptylcyclohexyllithium, 4-cyclopentyllithium, naphthyl sodium, naphthyl potassium, Lithium alkoxide, sodium alkoxide, potassium alkoxide, lithium sulfonate, sodium sulfonate, potassium sulfonate, lithium amide, sodium amide, potassium amide, lithium isopropyl amide of at least one selected from the group consisting of a modified conjugated diene polymer Manufacturing method.
청구항 14에 있어서,
상기 단계 1)의 중합은 극성 첨가제를 더 첨가하여 수행하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 14,
The polymerization of step 1) is a method of producing a modified conjugated diene-based polymer to be performed by further adding a polar additive.
청구항 18에 있어서,
상기 극성 첨가제는 단량체 총 100 중량부 대비 0.001 중량부 내지 10 중량부로 첨가하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 18,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer is added in an amount of 0.001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomer.
청구항 14에 있어서,
상기 고분자 화합물은 유기 알칼리금속 화합물 1몰 대비 0.1 몰 내지 5 몰이 되는 비율로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 14,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer is used in a ratio of 0.1 mol to 5 mol relative to 1 mol of the organic alkali metal compound.
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