KR102234507B1 - Preparation method of modified diene polymer and modified diene polymer produced by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우수한 가공성을 갖는 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법, 이로부터 제조된 변성 공액디엔계 중합체, 상기 중합체를 포함하는 고무 조성물 및 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a modified conjugated diene-based polymer having excellent processability, a modified conjugated diene-based polymer prepared therefrom, a rubber composition containing the polymer, and a tire manufactured using the rubber composition.
Description
본 발명은 우수한 가공성을 갖는 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법, 이로부터 제조된 변성 공액디엔계 중합체, 상기 중합체를 포함하는 고무 조성물 및 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a modified conjugated diene-based polymer having excellent processability, a modified conjugated diene-based polymer prepared therefrom, a rubber composition containing the polymer, and a tire manufactured using the rubber composition.
최근 자동차에 대한 저연비화의 요구에 따라, 타이어용 고무 재료로서 주행저항이 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 running 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 주행저항을 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 running resistance of the tire, there is a method of reducing the hysteresis loss of the vulcanized rubber. As an evaluation index of the vulcanized rubber, rebound elasticity of 50°C to 80°C, Tan δ, Goodrich heat, 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, 천연고무, 폴리이소프렌 고무 또는 폴리부타디엔 고무 등이 알려져 있지만, 이들은 웨트 스키드 저항성이 작은 문제가 있다. 이에 최근에는 스티렌-부타디엔 고무(이하, SBR이라 함) 또는 시스 함량이 조절된 부타디엔 고무(이하, Low Cis-BR이라 함)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 Low Cis-BR 고무의 구조 변화가 용이하고, 사슬 말단의 결합이나 변성으로 사슬 말단의 움직임을 줄이고 실리카 또는 카본블랙 등의 충진제와의 결합력을 증가시킬 수 있어 용액 중합에 의한 SBR 고무가 타이어용 고무 재료로 많이 사용된다. 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, 연료소모를 줄일 수 있다. 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 with controlled cis content (hereinafter referred to as Low Cis-BR) have been prepared by emulsion polymerization or solution polymerization. And is 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 final manufactured SBR or Low Cis-BR rubber, reduce the movement of the chain ends by bonding or denaturation of the chain ends, and increase the bonding strength with fillers such as silica or carbon black, which is suitable for solution polymerization. SBR rubber is widely used as a rubber material for tires. When such a solution polymerization 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 not only the required properties of the tire such as driving resistance and braking force can be adjusted, but also fuel consumption can be reduced. have.
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 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 용매하에서 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 a 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 disadvantage of poor dispersibility due to low affinity with rubber. It is necessary to use a ring agent.
이에, 고무 분자 말단부에 실리카와의 친화성이나 반응성을 갖는 관능기를 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.
또한, 1단, 2단 등 다단변성 단계를 통하여 변성된 중합체를 제조하여 사용하는 방안이 제안된바 있다. 그러나, 다단변성 단계를 통하여 제조할 경우 각 단계에서 사용되는 변성제가 가지고 있는 관능기의 수에 따라 제조된 중합체의 무니점도 안정성(Mooney Viscosity(MV) stability)에 큰 차이를 나타내고 있다. 예컨대, 알콕시기를 갖는 변성제를 사용하여 다단변성 단계를 통하여 제조된 중합체의 경우에는 보관이나 운송중 가수분해(hydrolysis)와 축합(condensation) 반응 등에 의해 분자량이 급격히 증가하여 무니점도가 크게 상승하고, 결과적으로 가공성이 저하되는 문제가 있다.In addition, a method of preparing and using a modified polymer through a multistage modification step such as 1st stage and 2nd stage has been proposed. However, in the case of manufacturing through a multistage modification step, there is a large difference in the Mooney Viscosity (MV) stability of the prepared polymer according to the number of functional groups possessed by the modifier used in each step. For example, in the case of a polymer prepared through a multistage modification step using a modifier having an alkoxy group, the molecular weight rapidly increases due to hydrolysis and condensation reactions during storage or transportation, resulting in a large increase in Mooney viscosity. As a result, there is a problem that the workability is deteriorated.
아울러, 실리카를 충진제로 사용하는 경우 대부분 충진제와의 배합과정에서 배합이 균일하게 이뤄지지 않아 가공성이 불량하게 되고, 이로부터 제조된 타이어와 같은 성형품에 많은 문제점이 발생되고 있다. In addition, when silica is used as a filler, in most cases, the blending is not uniform in the process of blending with the filler, resulting in poor processability, and many problems have arisen in molded articles such as tires manufactured therefrom.
따라서, 기본적인 타이어 요구 물성을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 충진제와의 배합 용이성도 우수한, 즉 물성과 가공성이 균형있게 우수한 고무의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a rubber that not only can provide basic tire properties, but also has excellent blendability with a filler, that is, excellent in balance between physical properties and processability.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 충진제와의 친화성이 개선되고 우수한 가공성을 갖는 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for producing a modified conjugated diene-based polymer having improved affinity with a filler and excellent processability.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로부터 제조된 무니점도 안정성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a modified conjugated diene-based polymer having excellent Mooney viscosity stability prepared from the above production method.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 탄화수소 용매 중에서, 다관능성 음이온 중합 개시제 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 양 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하는 단계(단계 1); 상기 중합체를 제1 변성제와 1차 반응시키는 단계(단계 2); 및 상기 1차 반응 후 제2 변성제와 2차 반응시키는 단계(단계 3)를 포함하고, 상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention polymerizes a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in the presence of a polyfunctional anionic polymerization initiator in a hydrocarbon solvent to prepare an active polymer having an alkali metal bonded at both ends. Manufacturing step (step 1); First reacting the polymer with a first denaturant (step 2); And a step of secondary reaction with a second denaturant after the first reaction (step 3), wherein the first denaturant and the second denaturant are compounds represented by the following formula (1) independently of each other. It provides a method of manufacturing.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; N 또는 O를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 8의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것이고,R 1 and R 2 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; A C 1 to C 20 monovalent hydrocarbon group including N or O; Or they are connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms,
R3는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기이고,R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms,
R4는 탄소수 1 내지 20의 2가 탄화수소기이며,R 4 is a C 1 to C 20 divalent hydrocarbon group,
R5 및 R6는 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기 또는 -SiR7R8R9이고, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or -SiR 7 R 8 R 9 ,
여기에서 R7 내지 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기이다.Here, R 7 to R 9 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
또한, 본 발명은 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래단위가 제1 변성제 유래 관능기에 의해 결합 또는 커플링되고, 상기 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래단위는 각각 타측 말단에 제2 변성제 유래 관능기를 포함하며, 상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 상기 제조방법으로부터 제조된, 무니점도 안정성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다. In addition, in the present invention, two or more conjugated diene-based polymer-derived units are bonded or coupled by a functional group derived from a first modifier, and the two or more conjugated diene-based polymer-derived units each contain a functional group derived from a second modifier at the other end. And, the first denaturant and the second denaturing agent each independently provide a modified conjugated diene-based polymer having excellent Mooney viscosity stability, prepared from the above production method, which is a compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; N 또는 O를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 8의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것이고,R 1 and R 2 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; A C 1 to C 20 monovalent hydrocarbon group including N or O; Or they are connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms,
R3는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기이고,R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms,
R4는 탄소수 1 내지 20의 2가 탄화수소기이며,R 4 is a C 1 to C 20 divalent hydrocarbon group,
R5 및 R6는 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기 또는 -SiR7R8R9이고, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or -SiR 7 R 8 R 9 ,
여기에서 R7 내지 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기이다.Here, R 7 to R 9 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
본 발명에 따른 제조방법은 실리카에 결합된 알콕시기가 2개인 아미노알콕시실란계 물질을 제1 변성제 및 제2 변성제로 사용하되, 상기 제1 변성제 및 제2 변성제를 중합체 사슬의 리빙 음이온 수 대비 특정비율이 되도록 하는 양으로 사용하여 각각 1차 반응 및 2차 반응을 수행함으로써 중간쇄에는 아민기가 도입되고 양 말단에는 실록산기가 도입된 무니점도 안정성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제조할 수 있다.The manufacturing method according to the present invention uses an aminoalkoxysilane-based material having two alkoxy groups bonded to silica as a first and second denaturant, and the first and second denaturants are used in a specific ratio to the number of living anions in the polymer chain. A modified conjugated diene-based polymer having excellent Mooney viscosity stability can be prepared in which an amine group is introduced into the intermediate chain and a siloxane group is introduced into both ends by performing the first reaction and the second reaction, respectively.
또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 변성 공액디엔계 중합체는 중간쇄에 아민기가 도입되어 있고, 양 말단에 실록산기가 도입되어 있음으로써 실리카뿐 아니라 카본블랙과의 친화성이 우수할 수 있으며, 무니점도 안정성이 우수할 수 있다. 이에, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 가공성이 우수할 수 있어 이를 포함하는 고무 조성물로부터 제조된 가공품(예컨대, 타이어)는 인장강도, 내마모성 및 점탄성 특성이 우수할 수 있다.In addition, the modified conjugated diene-based polymer prepared by the production method of the present invention has an amine group introduced into the intermediate chain and a siloxane group introduced at both ends, thereby having excellent affinity with carbon black as well as silica, Mooney viscosity can also be excellent in stability. Accordingly, since the modified conjugated diene-based polymer may have excellent processability, a processed product (eg, tire) manufactured from a rubber composition including the modified conjugated diene polymer may have excellent tensile strength, abrasion resistance, and viscoelastic properties.
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 발명에서 변성 공액디엔계 중합체는 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래단위를 포함하는 것일 수 있고, 이때 일 공액디엔계 중합체 유래단위의 일 말단은 다른 공액디엔계 중합체 유래 단위의 일 말단과 결합 또는 커플링되어 있는 것일 수 있으며, 상기 결합 또는 커플링은 제1 변성제 유래 관능기에 의한 것일 수 있다. In the present invention, the modified conjugated diene-based polymer may include two or more conjugated diene-based polymer-derived units, wherein one end of the unit derived from one conjugated diene-based polymer is bonded to one end of the unit derived from another conjugated diene-based polymer or It may be coupled, and the bonding or coupling may be due to a functional group derived from the first denaturant.
여기에서, 상기 '공액디엔계 중합체 유래단위'는 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 형성된 중합체인 것일 수 있다. Here, the'conjugated diene-based polymer-derived unit' may be a polymer formed by polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer.
본 발명에서 중합체의 중간쇄는 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래단위가 결합 또는 커플링되는 부분 혹은 되어 있는 부분을 나타내는 것일 수 있다. In the present invention, the intermediate chain of the polymer may represent a portion or a portion in which two or more conjugated diene-based polymer-derived units are bonded or coupled.
본 발명은 충진제와의 배합 물성이 우수하고, 가공성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a modified conjugated diene polymer having excellent blending properties with a filler and excellent processability.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제조방법은 탄화수소 용매 중에서, 다관능성 음이온 중합 개시제 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하여 양 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하는 단계(단계 1); 상기 중합체를 제1 변성제와 1차 반응시키는 단계(단계 2); 및 상기 1차 반응 후 제2 변성제와 2차 반응시키는 단계(단계 3)를 포함하고, 상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.The production method according to an embodiment of the present invention is an active polymer in which alkali metals are bonded at both ends by polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in the presence of a polyfunctional anionic polymerization initiator in a hydrocarbon solvent. Manufacturing a step (step 1); First reacting the polymer with a first denaturant (step 2); And performing a second reaction with a second denaturant after the first reaction (step 3), wherein the first denaturant and the second denaturant are independently of each other a compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; N 또는 O를 포함하는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 8의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것이고,R 1 and R 2 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms; A C 1 to C 20 monovalent hydrocarbon group including N or O; Or they are connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms,
R3는 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기이고,R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms,
R4는 탄소수 1 내지 20의 2가 탄화수소기이며,R 4 is a C 1 to C 20 divalent hydrocarbon group,
R5 및 R6는 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기 또는 -SiR7R8R9이고, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or -SiR 7 R 8 R 9 ,
여기에서 R7 내지 R9는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기이다.Here, R 7 to R 9 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
상기 단계 1은 양 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체를 제조하기 위한 단계로, 탄화수소 용매 중에서 다관능성 음이온 중합 개시제 존재 하 공액디엔계 단량체 또는 방향족 비닐계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합함으로써 수행할 수 있다. Step 1 is a step for preparing an active polymer in which an alkali metal is bonded to both ends, 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 a polyfunctional anionic polymerization initiator in a hydrocarbon solvent. I can.
본 발명에서 용어 “양 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체”는 중합체 양 말단의 음이온과 알칼리 금속 양이온이 결합된 중합체를 나타내는 것일 수 있다.In the present invention, the term “active polymer in which an alkali metal is bonded to both ends” may refer to a polymer in which anions and alkali metal cations at both ends of the polymer are bonded.
본 발명에서 상기 중합체는 공액디엔계 단량체 유래의 단독 중합체이거나, 공액디엔계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체 유래의 공중합체인 것일 수 있으며, 상기 중합체가 공중합체인 경우 상기 공중합체는 랜덤 공중합체일 수 있다.In the present invention, the polymer may be a homopolymer derived from a conjugated diene-based monomer, or may be a copolymer derived from a conjugated diene-based monomer and an aromatic vinyl-based monomer. When the polymer is a copolymer, the copolymer may be a random copolymer.
본 발명에서 용어 “랜덤 공중합체(random copolymer)”는 공중합체를 이루는 구성 단위가 무질서하게 배열된 것을 나타내는 것이다.In the present invention, the term "random copolymer" refers to a random arrangement of constituent units constituting the copolymer.
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 공액디엔계 단량체는 단독으로 사용하거나, 방향족 비닐계 단량체와 함께 사용하는 것일 수 있다. 상기 공액디엔계 단량체를 방향족 비닐계 단량체와 함께 사용할 경우에는, 상기 공액디엔계 단량체는 단량체 총 100 중량%에 대하여 60 중량% 내지 90 중량%의 양으로 사용되는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 공액디엔계 단량체는 60 중량% 내지 85 중량%의 양으로 사용할 수 있다.The conjugated diene-based monomer may be used alone or together with an aromatic vinyl-based monomer. When the conjugated diene-based monomer is used together with an aromatic vinyl-based monomer, the conjugated diene-based monomer may be used in an amount of 60% to 90% by weight based on 100% by weight of the total monomer. Specifically, the conjugated diene-based monomer may be used in an amount of 60% to 85% by weight.
상기 방향족 비닐계 단량체는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 스티렌, α-메틸 스티렌, 3-메틸 스티렌, 4-메틸 스티렌, 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-based monomer is not particularly limited, for example, styrene, α-methyl styrene, 3-methyl styrene, 4-methyl styrene, 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 단량체 총 100 중량%에 대하여 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 사용하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 방향족 비닐계 단량체는 15 중량% 내지 40 중량%의 양으로 사용할 수 있다.The aromatic vinyl-based monomer may be used in an amount of 10% to 40% by weight based on 100% by weight of the total monomer. Specifically, the aromatic vinyl-based monomer may be used in an amount of 15% to 40% by weight.
상기 탄화수소 용매는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 이소옥탄, 사이클로헥산, 톨루엔, 벤젠 및 크실렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The hydrocarbon solvent is not particularly limited, but may be, for example, one or more selected from the group consisting of n-pentane, n-hexane, n-heptane, isooctane, cyclohexane, toluene, benzene, and xylene.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제는 단량체 총 100 g을 기준으로 0.1 mmol 내지 5.0 mmol로 사용하는 것일 수 있다.The polyfunctional anionic polymerization initiator may be used in an amount of 0.1 mmol to 5.0 mmol based on a total of 100 g of monomers.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제는 탄화수소 용매 중에서 방향족 화합물과 유기리튬 화합물을 반응시켜 제조된 것일 수 있다. 이때, 방향족 화합물과 유기리튬 화합물은 1:1 내지 1:2의 몰비로 반응시키는 것일 수 있다.The polyfunctional anionic polymerization initiator may be prepared by reacting an aromatic compound and an organolithium compound in a hydrocarbon solvent. In this case, the aromatic compound and the organic lithium compound may be reacted in a molar ratio of 1:1 to 1:2.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제의 제조에 사용되는 방향족 화합물은 o-디이소프로페닐 벤젠, m-디이소프로페닐 벤젠, p-디이소프로페닐 벤젠, o-디비닐 벤젠, m-디비닐 벤젠, p-디비닐 벤젠, 1,2,4-트리비닐 벤젠, 1,2-비닐-3,4-디메틸벤젠, 1,3-디비닐 나프탈렌, 1,3,5-트리비닐나프탈렌, 2,4-디비닐비페닐, 3,5,4’-트리비닐 비페닐, 1,2-디비닐-3,4-디메틸벤젠 및 1,5,6-트리비닐-3,7-디에틸 나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The aromatic compound used in the preparation of the polyfunctional anionic polymerization initiator is o-diisopropenyl benzene, m-diisopropenyl benzene, p-diisopropenyl benzene, o-divinyl benzene, m-divinyl benzene, p-divinyl benzene, 1,2,4-trivinyl benzene, 1,2-vinyl-3,4-dimethylbenzene, 1,3-divinyl naphthalene, 1,3,5-trivinylnaphthalene, 2,4 -Consisting of divinylbiphenyl, 3,5,4'-trivinyl biphenyl, 1,2-divinyl-3,4-dimethylbenzene and 1,5,6-trivinyl-3,7-diethyl naphthalene It may be one or more selected from the group, but is not limited thereto.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제의 제조에 사용되는 유기리튬 화합물은 에틸리튬, 프로필리튬, n-부틸리튬, s-부틸리튬, t-부틸리튬, 헥실리튬, 페닐리튬, 리튬디메틸 아미드 및 리튬 이소프로필아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The organolithium compound used in the preparation of the polyfunctional anionic polymerization initiator is ethyllithium, propyllithium, n-butyllithium, s-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, lithium dimethyl amide and lithium isopropylamide. It may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제의 제조에 사용되는 탄화수소 용매는 전술한 바와 같을 수 있다. The hydrocarbon solvent used in the preparation of the polyfunctional anionic polymerization initiator may be as described above.
또한, 상기 다관능성 음이온 중합 개시제 제조 시 상기 개시제의 생성 촉진이나 안정화를 위하여 루이스 염기를 더 사용할 수 있다. 이때, 상기 루이스 염기는 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 탄화수소 용매 대비 50,000 ppm 내지 200,000 ppm이 되는 양으로 사용하는 것일 수 있다.In addition, when preparing the polyfunctional anionic polymerization initiator, a Lewis base may be further used to promote or stabilize the formation of the initiator. In this case, the Lewis base is not particularly limited, but may be used in an amount of 50,000 ppm to 200,000 ppm relative to the hydrocarbon solvent.
상기 루이스 염기는 예컨대 3급 아민, 3급 디아민, 사슬형 또는 환상 에테르 등을 사용할 수 있다. 상기 3급 아민은 트리메틸아민, 트리에틸아민, 메틸 디에틸 아민, 1,1-디메톡시 트리메틸아민, 1,1-디에톡시 트리메틸아민, 1,1-디에톡시 트리에틸아민, N,N-디메틸포름아미드 디이소프로필 아세탈, N,N-디메틸포름아미드 디사이클로헥실 아세탈 등일 수 있다.The Lewis base may be, for example, a tertiary amine, a tertiary diamine, a chain or cyclic ether. The tertiary amine is trimethylamine, triethylamine, methyl diethyl amine, 1,1-dimethoxy trimethylamine, 1,1-diethoxy trimethylamine, 1,1-diethoxy triethylamine, N,N-dimethyl Formamide diisopropyl acetal, N,N-dimethylformamide dicyclohexyl acetal, and the like.
상기 3급 디아민은 N,N,N’,N’-테트라메틸 디아미노메탄, N,N,N’,N’-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N’,N’-테트라메티 프로판 디아민, N,N,N’,N’-테트라메틸 디아미노부탄, N,N,N’,N’-테트라메틸 디아미노펜탄, N,N,N’,N’-테트라메틸 헥산디아민, 디피페리디노 펜탄, 디피페리디노 에탄 등일 수 있다.The tertiary diamine is N,N,N',N'-tetramethyl diaminomethane, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, N,N,N',N'-tetramethypropane diamine , N,N,N',N'-tetramethyl diaminobutane, N,N,N',N'-tetramethyl diaminopentane, N,N,N',N'-tetramethyl hexanediamine, dipiperi Dinopentane, dipiperidino ethane, and the like.
상기 사슬형 에테르는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라에틸렌 디메틸에테르 등일 수 있다.The chain ether may be dimethyl ether, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene dimethyl ether, or the like.
상기 환상 에테르는 테트라하이드로퓨란, 비스(2-옥솔라닐)에탄, 2,2-비스(2-옥솔라닐)프로판, 1,1-비스(2-옥솔라닐)에탄, 2,2-비스(2-옥솔라닐)부탄, 2,2-비스(5-메틸-2-옥솔라닐)프로판, 2,2-비스(3,4,5-트리메틸-2-옥솔라닐)프로판 등일 수 있다.The cyclic ethers are tetrahydrofuran, bis(2-oxolanyl)ethane, 2,2-bis(2-oxolanyl)propane, 1,1-bis(2-oxolanyl)ethane, 2,2- Bis(2-oxolanyl)butane, 2,2-bis(5-methyl-2-oxolanyl)propane, 2,2-bis(3,4,5-trimethyl-2-oxolanyl)propane, etc. I can.
또한, 상기 다관능성 음이온 중합 개시제는 50℃ 이하의 온도, 구체적으로는 -20℃ 내지 30℃의 온도 조건 하에서 반응시켜 제조하는 것일 수 있다.In addition, the polyfunctional anionic polymerization initiator may be prepared by reacting under a temperature of 50°C or less, specifically -20°C to 30°C.
상기 단계 1의 중합은 극성 첨가제를 더 첨가하여 수행하는 것일 수 있으며, 상기 극성 첨가제는 단량체 총 100 g 대비 0.01 g 내지 2.0 g으로 첨가하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 극성 첨가제는 단량체 총 100 g 대비 0.05 g 내지 1.0 g, 더 구체적으로는 0.03 g 내지 0.5 g으로 첨가하는 것일 수 있다.The polymerization of step 1 may be performed by further adding a polar additive, and the polar additive may be added in an amount of 0.01 g to 2.0 g based on a total of 100 g of monomers. Specifically, the polar additive may be added in an amount of 0.05 g to 1.0 g, more specifically 0.03 g to 0.5 g, based on 100 g of the total monomer.
상기 극성 첨가제는 테트라하이드로퓨란, 디테트라하이드로프릴프로판, 디에틸에테르, 시클로아말에테르, 디프로필에테르, 에틸렌디메틸에테르, 에틸렌디메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 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 include tetrahydrofuran, ditetrahydroprilpropane, diethyl ether, cycloamal ether, dipropyl ether, ethylene dimethyl ether, ethylene dimethyl ether, diethylene 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 반응 속도 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 easy 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 it.
상기 단계 1의 중합은 승온중합을 통해 수행하거나, 정온중합을 통해 수행하는 것일 수 있다.The polymerization of step 1 may be performed through temperature-rising polymerization or constant-temperature polymerization.
여기에서, 승온중합은 다관능성 음이온 중합 개시제를 투입한 이후 임의로 열을 가하여 반응 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 중합방법을 나타내는 것이고, 상기 정온중합은 상기 다관능성 음이온 중합 개시제를 투입한 이후 임의로 열을 가하지 않는 중합방법을 나타내는 것이다.Here, temperature-raising polymerization refers to a polymerization method including the step of increasing the reaction temperature by optionally applying heat after adding the polyfunctional anionic polymerization initiator, and the constant temperature polymerization is optionally heating after the polyfunctional anionic polymerization initiator is added. It shows a polymerization method in which no is added.
상기 중합은 -20℃ 내지 150℃의 온도범위에서 수행하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 0℃ 내지 120℃, 더욱 구체적으로는 50℃ 내지 100℃의 온도범위에서 수행하는 것일 수 있다.The polymerization may be performed at a temperature range of -20°C to 150°C, specifically 0°C to 120°C, and more specifically 50°C to 100°C.
상기 단계 2는 상기 양 말단에 알칼리 금속이 결합된 활성 중합체의 중간쇄에 아민기를 도입시키기 위하여 상기 활성 중합체를 제1 변성제와 1차 반응시키는 단계이다.Step 2 is a step of first reacting the active polymer with a first modifier in order to introduce an amine group into the intermediate chain of the active polymer to which the alkali metal is bonded at both ends.
상기 제1 변성제는 후술하는 제2 변성제와 동일한 화합물이거나, 상이한 화합물일 수 있다. 구체적으로는, 상기 제1 변성제는 제2 변성제와 동일한 화합물일 수 있으며, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.The first denaturant may be the same compound as the second denaturant to be described later, or may be a different compound. Specifically, the first denaturant may be the same compound as the second denaturant, and may be a compound represented by Formula 1 above.
구체적으로는, 상기 제1 변성제는 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 6의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것일 수 있고, 상기 R1 및 R2가 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 경우 환형 탄화수소기는 적어도 하나의 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환되어 있는 것일 수 있다. Specifically, the first denaturing agent in Formula 1, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; Alternatively, they may be connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, and when R 1 and R 2 form an aliphatic cyclic hydrocarbon group, the cyclic hydrocarbon group may be substituted with at least one alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. .
또한, 상기 화학식 1에서 R5 및 R6는 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 -SiR7R8R9일 수 있고, 상기 R5 및 R6가 동시에 -SiR7R8R9인 경우 각 R9는 서로 연결되어 환형 탄화수소를 이루는 것일 수 있다. In addition, in Formula 1, R 5 and R 6 may be independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or -SiR 7 R 8 R 9 , and R 5 and R 6 may be simultaneously -SiR 7 R 8 R In the case of 9, each R 9 may be connected to each other to form a cyclic hydrocarbon.
구체적으로는 상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 6의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것일 수 있고, R1 및 R2가 환형 탄화수소기를 이루는 경우 환형 탄화수소기는 적어도 하나의 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 치환되어 있는 것일 수 있으며, R3는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, R5 및 R6는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기인 것일 수 있다. Specifically, in Formula 1, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Or they may be connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, and when R 1 and R 2 form a cyclic hydrocarbon group, the cyclic hydrocarbon group may be substituted with at least one alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and R 5 and R 6 may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
더욱 구체적으로는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 3-디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민(3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine), 또는 2-(N,N-디메틸아미노프로필)-2,5,5-트리메틸-1,3,2-디옥사실리난(2-(N,N-dimethylaminopropyl)-2,5,5-trimethyl-1,3,2-dioxasilinane)인 것일 수 있다.More specifically, the compound represented by Chemical Formula 1 is 3-diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine (3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan -2-amine), or 2-(N,N-dimethylaminopropyl)-2,5,5-trimethyl-1,3,2-dioxasilinane (2-(N,N-dimethylaminopropyl)-2, 5,5-trimethyl-1,3,2-dioxasilinane).
상기 제1 변성제는 다관능성 음이온 중합 개시제 1 몰 대비 0.1 몰 1.0 몰로 사용하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 제1 변성제는 다관능성 음이온 중합 개시제 1 몰 대비 0.25 몰 내지 1.0 몰로 사용하는 것일 수 있다. The first modifier may be used in an amount of 0.1 moles to 1.0 moles relative to 1 mole of the polyfunctional anionic polymerization initiator. Specifically, the first modifier may be used in an amount of 0.25 mol to 1.0 mol relative to 1 mol of the polyfunctional anionic polymerization initiator.
또한, 상기 제1 변성제는 상기 중합체 사슬의 말단 수 대비 상기 제1 변성제 내 실록산기 수가 목적하는 수와 일치되게 하는 양으로 조절하여 사용할 수 있으며, 구체적으로는 상기 중합체 사슬 말단 리빙 음이온수의 10% 내지 100%가 되는 양으로 사용하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는 20%내지 100%가 되는 양, 보다 더 구체적으로는 25% 내지 100%가 되는 양으로 사용하는 것일 수 있다.In addition, the first modifier may be used by adjusting the number of siloxane groups in the first modifier relative to the number of ends of the polymer chain to match a desired number, and specifically, 10% of the number of living anions at the end of the polymer chain It may be used in an amount of to 100%. More specifically, it may be used in an amount of 20% to 100%, more specifically 25% to 100%.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 전술한 바와 같이 2개의 관능기(알콕시기)를 갖는 제1 변성제를 다관능성 음이온 중합 개시제 대비 특정비율로 조절하여 사용함으로써 상기 중합체 사슬의 중간쇄에 제1 변성제 유래의 아민기를 도입시킬 수 있다. The manufacturing method according to an embodiment of the present invention uses a first modifier having two functional groups (alkoxy groups) as described above in a specific ratio relative to the polyfunctional anionic polymerization initiator. An amine group derived from a modifier can be introduced.
구체적으로, 상기 제1 변성제를 제1 변성제가 가지고 있는 관능기, 예컨대 알콕시기와 중합체 사슬의 리빙 음이온이 모두 반응할 수 있도록 하는 양으로 사용하는 경우에는, 1차 반응 중 알콕시기 만큼 에탄올이 탈착되고 중간쇄에 아민기가 결합되어 있는 중합체를 제조할 수 있다. Specifically, when the first denaturant is used in an amount such that all functional groups of the first denaturant, such as an alkoxy group and the living anion of the polymer chain, react, ethanol is desorbed as much as the alkoxy group during the first reaction and intermediate A polymer in which an amine group is bonded to the chain can be prepared.
이에 양 말단에 알칼리 금속이 결합되고 중간쇄에 제1 변성제 유래의 아민기가 도입된 활성 중합체를 제조할 수 있다.This makes it possible to prepare an active polymer in which an alkali metal is bonded to both ends and an amine group derived from the first modifier is introduced into the intermediate chain.
즉, 상기 단계 2에 의해 제조되는 활성 중합체는, 2개 이상의 활성 중합체가 각각 1개의 제1 변성제와 반응하여, 제1 변성제 유래 관능기를 중간쇄에 동시에 포함하되, 각각의 타측 말단에는 여전히 알칼리 금속이 각각 결합된 활성 중합체일 수 있다. That is, in the active polymer prepared by step 2, two or more active polymers each react with one first denaturant, so that the functional group derived from the first denaturant is simultaneously included in the intermediate chain, but each other end is still an alkali metal Each of these may be bound active polymers.
단계 3은 중간쇄에 아민기가 도입되고, 양 말단에 실록산기가 도입된 변성 공액디엔계 중합체를 제조하기 위하여, 제1 변성제 유래의 관능기가 도입된 활성 중합체를 제2 변성제와 2차 반응시키는 단계이다. 이때, 상기 제2 변성제는 전술한 바와 같이 제1 변성제와 동일하거나, 상이한 화합물일 수 있다. 제2 변성제의 구체적인 종류는 전술한 제1 변성제와 동일한 것일 수 있다.In step 3, in order to prepare a modified conjugated diene-based polymer in which an amine group is introduced into the intermediate chain and a siloxane group is introduced at both ends, the active polymer into which the functional group derived from the first modifier is introduced is subjected to a secondary reaction with a second modifier. . In this case, the second denaturant may be the same as the first denaturant or a different compound as described above. The specific type of the second denaturant may be the same as the above-described first denaturant.
상기 제2 변성제는 제1 변성제 1 mol 대비 1 mol 내지 10 mol로 사용하는 것일 수 있다.The second denaturant may be used in an amount of 1 mol to 10 mol relative to 1 mol of the first denaturant.
상기 1차 반응 및 2차 반응은 상기 중합체의 중간쇄 및 양 말단에 관능기를 도입시키기 위한 변성 반응으로, 상기 1차 반응 및 2차 반응 각각은 0℃ 내지 100℃의 온도범위에서 1분 내지 5시간 동안 수행하는 것일 수 있다.The first and second reactions are denaturation reactions for introducing functional groups to the intermediate chain and both ends of the polymer, and each of the first and second reactions is performed in a temperature range of 0°C to 100°C for 1 minute to 5 minutes. It could be something to do for hours.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 상기의 1차 반응 및 2차 반응을 통하여 중간쇄 및 양 말단에 관능기가 도입된 변성 공액디엔계 중합체를 제조할 수 있다.The manufacturing method according to an embodiment of the present invention can prepare a modified conjugated diene-based polymer in which a functional group is introduced into the intermediate chain and both ends through the first reaction and the second reaction.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로부터 제조된 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다.In addition, the present invention provides a modified conjugated diene-based polymer prepared from the above production method.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 변성 공액디엔계 중합체는 변성 공액디엔 단독 중합체이거나, 변성 공액디엔계 공중합체일 수 있으며, 상기 공중합체는 변성 스티렌-부타디엔 공중합체일 수 있다.The modified conjugated diene-based polymer according to an embodiment of the present invention may be a modified conjugated diene homopolymer or a modified conjugated diene-based copolymer, and the copolymer may be a modified styrene-butadiene copolymer.
상기 변성 공액디엔계 중합체는 전술한 바와 같은 제조방법에 의하여 제1 변성제 및 제2 변성제 유래의 관능기가 중간쇄 및 양 말단에 도입되어 있는 구조일 수 있으며, 구체적으로는 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래 단위가 제1 변성제 유래 관능기에 의해 동시에 결합 또는 커플링되고, 상기 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래 단위는 각각 타측 말단에 제2 변성제 유래 관능기를 포함하며, 상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것일 수 있다. 상기 중합체는 일례로 100 g당 0.05 mmol 내지 5.0 mmol의 아민기를 중간쇄에 함유하는 것일 수 있고, 중합체 100 g당 0.2 mmol 내지 20.0 mmol의 실록산기를 포함하는 단위를 중합체 말단에 함유하는 것일 수 있다.The modified conjugated diene-based polymer may have a structure in which the functional groups derived from the first and second denaturing agents are introduced into the intermediate chain and both ends by the method as described above, and specifically, two or more conjugated diene-based polymers The derived units are simultaneously bonded or coupled by a functional group derived from a first denaturant, and the units derived from the two or more conjugated diene-based polymers each contain a functional group derived from a second denaturant at the other end, and the first denaturant and the second denaturant Independently of each other, it may be a compound represented by Formula 1. For example, the polymer may contain 0.05 mmol to 5.0 mmol of an amine group per 100 g in the intermediate chain, and may contain a unit containing 0.2 mmol to 20.0 mmol of siloxane group per 100 g of the polymer at the end of the polymer.
또한, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 하기 수학식 1로 나타내는 무니점도 차(△ MV)가 10 내지 -30인 것일 수 있다. In addition, the modified conjugated diene-based polymer may have a Mooney viscosity difference (Δ MV) represented by Equation 1 below of 10 to -30.
[수학식 1][Equation 1]
△ MV = CMV - PMV △ MV = CMV-PMV
상기 수학식 1에서, CMV(compound mooney viscosity)는 변성 공액디엔계 중합체와 충전제 및 가교제를 포함하는 배합물의 무니점도이고, PMV(polymer mooney viscosity)는 변성 공액디엔계 중합체의 무니점도이다. In Equation 1, CMV (compound mooney viscosity) is the Mooney viscosity of a blend containing a modified conjugated diene-based polymer, a filler, and a crosslinking agent, and PMV (polymer mooney viscosity) is the Mooney viscosity of the modified conjugated diene-based polymer.
이때, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 무니점도가 20 이상, 구체적으로는 30내지 150, 더욱 구체적으로는 50 내지 100일 수 있다. At this time, the modified conjugated diene-based polymer may have a Mooney viscosity of 20 or more, specifically 30 to 150, and more specifically 50 to 100.
또한, 상기 무니점도 차는 변성 공액디엔계 중합체의 배합 물성, 즉 충전제와의 배합 용이성을 나타내는 것으로 상기 무니점도 차가 적을수록, 특히 음수를 나타내는 경우 배합 물성이 우수함을 의미하는 것일 수 있고, 결과적으로 상기 변성 공액디엔계 중합체를 사용하는 경우 가공성이 우수할 수 있음을 의미한다. In addition, the difference in Mooney viscosity indicates the blending properties of the modified conjugated diene-based polymer, that is, the ease of blending with a filler. It means that when a modified conjugated diene-based polymer is used, processability can be excellent.
여기에서, 상기 배합물은 변성 공액디엔계 중합체와 충전제 및 가교제를 포함하는 혼합물인 것일 수 있고, 구체적으로는 후술하는 실험예 2, 1) 가교된 고무의 제조에 기재된 제2 배합물일 수 있다. 또한, 상기 무니점도는 Monsanto사 MV2000E의 Large Rotor를 사용하여 100℃ 및 Rotor Speed 2±0.02rpm의 조건에서 변성 공액디엔계 중합체 또는 배합물을 실온(23±5℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워 놓고 플래턴(Platen)을 작동시켜 토크를 인가하면서 측정하였다.Here, the blend may be a mixture comprising a modified conjugated diene polymer, a filler, and a crosslinking agent, and specifically, may be a second blend described in Experimental Examples 2 and 1) Preparation of a crosslinked rubber to be described later. In addition, the Mooney viscosity was determined after leaving the modified conjugated diene-based polymer or blend at room temperature (23±5°C) for 30 minutes or more under conditions of 100°C and Rotor Speed 2±0.02rpm using a large rotor of Monsanto's MV2000E. ±3g was collected, filled inside the die cavity, and measured while applying torque by operating a platen.
상기 변성 공역디엔계 중합체는 수평균분자량이 1,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 구체적으로는 10,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol, 보다 구체적으로는 100,000 g/mol 내지 500,000 g/mol 일 수 있다.The modified conjugated diene-based polymer may have a number average molecular weight of 1,000 g/mol to 2,000,000 g/mol, specifically 10,000 g/mol to 1,000,000 g/mol, more specifically 100,000 g/mol to 500,000 g/mol. .
상기 변성 공액디엔계 중합체는 비닐 함량이 15% 이상, 구체적으로는 20% 이상, 보다 구체적으로는 25% 내지 70%일 수 있고, 이 범위 내에서 중합체의 유리전이온도가 조절되어 타이어에 적용시 주행저항 및 제동력과 같은 타이어에 요구되는 물성을 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료소모를 줄이는 효과가 있다. 이때 비닐 함량은 공액디엔계 단량체 100 중량%에 대하여 1,4-첨가가 아닌 1,2-첨가된 공액디엔계 단량체의 함량을 의미한다.The modified conjugated diene-based polymer may have a vinyl content of 15% or more, specifically 20% or more, more specifically 25% to 70%, and the glass transition temperature of the polymer is adjusted within this range to be applied to a tire. Not only can it satisfy the physical properties required of the tire, such as running resistance and braking force, but also has the effect of reducing fuel consumption. At this time, the vinyl content refers to the content of the 1,2-added conjugated diene-based monomer rather than 1,4-added based on 100% by weight of the conjugated diene-based monomer.
상기 변성 공액디엔계 중합체는 분자량 분포가 1.0 내지 5.0, 구체적으로는 1.3 내지 4.0, 보다 구체적으로는 1.5 내지 3.0일 수 있다.The modified conjugated diene-based polymer may have a molecular weight distribution of 1.0 to 5.0, specifically 1.3 to 4.0, and more specifically 1.5 to 3.0.
상기 변성 공역디엔계 중합체는 점탄성의 특징에 있어서, 실리카 배합 후 DMA를 통하여 10 Hz로 측정하는 경우, 60℃에서의 Tan δ값(Tanδ at 60℃)은 0.15 내지 0.10, 또는 0.13 내지 0.08일 수 있고, 이 범위 내에서 종래 발명에 비하여 주행저항 또는 회전저항(RR)이 크게 향상되는 효과를 보인다.The modified conjugated diene-based polymer has viscoelastic properties, and when measured at 10 Hz through DMA after mixing with silica, the Tan δ value at 60°C (Tanδ at 60°C) may be 0.15 to 0.10, or 0.13 to 0.08 days. In this range, compared to the conventional invention, the driving resistance or the rolling resistance (RR) is greatly improved.
아울러, 본 발명은 상기 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a rubber composition comprising the modified conjugated diene-based polymer.
상기 고무 조성물은 변성 공액디엔계 중합체를 0.1 중량% 내지 100 중량%, 구체적으로는 20 중량% 내지 90 중량%로 포함하는 것일 수 있다.The rubber composition may include a modified conjugated diene-based polymer in an amount of 0.1% to 100% by weight, specifically 20% to 90% by weight.
또한, 상기 고무 조성물은 상기 변성 공액디엔계 중합체 외에 필요에 따라 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 90 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, and 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 to 90 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, 구체적으로는 0.1 중량부 내지 150 중량부의 충진제를 포함하는 것일 수 있다. 상기 충진제는 실리카계 충진제, 카본블랙계 충진제 또는 이들 조합인 것일 수 있다.In addition, the rubber composition may include 0.1 parts by weight to 200 parts by weight of a filler based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene polymer, and specifically, may include 0.1 parts by weight to 150 parts by weight of the filler. The filler may be a silica-based filler, a carbon black-based filler, or a combination thereof.
상기 카본블랙계 충진제는 특별히 제한하는 것은 아니나, 예컨대 질소 흡착 비표면적(N2SA, JIS K 6217-2:2001에 준거해서 측정함)이 20 ㎡/g 내지 250 ㎡/g인 것일 수 있다. 또, 상기 카본블랙은 디부틸프탈레이트 흡유량(DBP)이 80 cc/100g 내지 200 cc/100g인 것일 수 있다. 상기 카본블랙의 질소흡착 비표면적이 250 m2/g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 우려가 있고, 20 m2/g 미만이면 카본블랙에 의한 보강 성능이 미미할 수 있다. 또한, 상기 카본블랙의 DBP 흡유량이 200 cc/100g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 우려가 있고, 80 cc/100g 미만이면 카본블랙에 의한 보강 성능이 미미할 수 있다. The carbon black-based filler is not particularly limited, but may have a nitrogen adsorption specific surface area (measured in accordance with N2SA, JIS K 6217-2:2001) of 20 m 2 /g to 250 m 2 /g. In addition, the carbon black may have a dibutylphthalate oil absorption (DBP) of 80 cc/100g to 200 cc/100g. When the nitrogen adsorption specific surface area of the carbon black exceeds 250 m 2 /g, the processability of the rubber composition may be deteriorated, and when it is less than 20 m 2 /g, the reinforcing performance by the carbon black may be insignificant. In addition, when the DBP oil absorption amount of the carbon black exceeds 200 cc/100 g, the processability of the rubber composition may be deteriorated, and when it is less than 80 cc/100 g, the reinforcing performance by the carbon black may be insignificant.
또한, 상기 실리카는 특별히 제한하는 것은 아니나, 예컨대 습식 실리카(함수규산), 건식 실리카(무수규산), 규산칼슘, 규산알루미늄 또는 콜로이드 실리카 등일 수 있다. 구체적으로는, 상기 실리카는 파괴 특성의 개량 효과 및 웨트 그립성(wet grip)의 양립 효과가 가장 현저한 습식 실리카일 수 있다. 또한, 상기 실리카는 질소흡착 비표면적(nitrogen surface area per gram, N2SA)이 120 ㎡/g 내지 180 ㎡/g이고, CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide) 흡착 비표면적이 100 ㎡/g 내지 200 ㎡/g일 수 있다. 상기 실리카의 질소흡착 비표면적이 120 ㎡/g 미만이면 실리카에 의한 보강 성능이 저하될 우려가 있고, 180 ㎡/g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 실리카의 CTAB 흡착 비표면적이 100 ㎡/g 미만이면 충진제인 실리카에 의한 보강 성능이 저하될 우려가 있고, 200 ㎡/g을 초과하면 고무 조성물의 가공성이 저하될 우려가 있다.In addition, the silica is not particularly limited, but may be, for example, wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, or colloidal silica. Specifically, the silica may be a wet silica having the most remarkable effect of improving fracture properties and having both wet grip properties. In addition, the silica has a nitrogen surface area per gram (N2SA) of 120 m2/g to 180 m2/g, and a specific surface area of CTAB (cetyl trimethyl ammonium bromide) adsorption from 100 m2/g to 200 m2/g Can be When the nitrogen adsorption specific surface area of the silica is less than 120 m 2 /g, the reinforcing performance by silica may be deteriorated, and when it exceeds 180 m 2 /g, the workability of the rubber composition may be deteriorated. In addition, when the CTAB adsorption specific surface area of the silica is less than 100 m 2 /g, the reinforcing performance by silica as a filler may be deteriorated, and when it exceeds 200 m 2 /g, the workability of the rubber composition may be reduced.
한편, 상기 충진제로서 실리카가 사용될 경우 보강성 및 저발열성 개선을 위해 실란 커플링제가 함께 사용될 수 있다. Meanwhile, when silica 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 실란 커플링제는 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 reinforcement, the silane coupling agent may be bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfide or 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfide.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물에 있어서는, 고무 성분으로서 활성 부위에 충진제와의 친화성이 높은 관능기가 도입된 변성 공액디엔계 중합체가 사용되고 있기 때문에, 실란 커플링제의 배합량은 통상의 경우보다 저감될 수 있다. 구체적으로, 상기 실란 커플링제는 충진제 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, since a modified conjugated diene-based polymer in which a functional group having high affinity with a filler is introduced in the active site as a rubber component is used, the amount of the silane coupling agent is It can be reduced than 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 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 parts by weight to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of silica.
또한, 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, the required elastic modulus and strength of the vulcanized rubber composition can be secured, and at the same time, low fuel economy can be obtained.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 고무 조성물은 상기한 성분들 외에, 통상 고무 공업계에서 사용되는 각종 첨가제, 구체적으로는 가황 촉진제, 공정오일, 가소제, 노화 방지제, 스코치 방지제, 아연화(zincoxide), 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 oxide. , Stearic acid, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin may be further included.
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 가황 촉진제는 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.
또한, 상기 공정오일은 고무 조성물내 연화제로서 작용하는 것으로, 구체적으로는 파라핀계, 나프텐계, 또는 방향족계 화합물일 수 있으며, 보다 구체적으로는 인장 강도 및 내마모성을 고려할 때 방향족계 공정오일이, 히스테리시스 손실 및 저온 특성을 고려할 때 나프텐계 또는 파라핀계 공정오일이 사용될 수 있다. 상기 공정오일은 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 softening agent in the rubber composition, and may specifically be a paraffinic, naphthenic, or aromatic compound. More specifically, when considering tensile strength and abrasion resistance, the aromatic process oil is hysteresis. In consideration of loss and low temperature characteristics, a 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 consumption) of the vulcanized rubber.
또한, 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 condensation product 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, 췌퍼, 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, pansies, or bead coated rubbers, and other tire members, anti-vibration rubber, belt conveyors, hoses, etc. It can be useful in the manufacture of various industrial rubber products.
상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 성형품은 타이어 또는 타이어 트레드를 포함하는 것일 수 있다.The molded article manufactured using the rubber composition 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.
제조예Manufacturing example : : 다관능성Multifunctionality 음이온 중합 개시제(t- Anionic polymerization initiator (t- buLibuLi /1,3-/1,3- diisopropenylbenzenediisopropenylbenzene adduct)의 제조 adduct)
교반기 및 자켓을 구비하는 2.5 L의 반응기를 미리 질소로 건조한 후 -10℃로 맞추었다. 여기에 트리에틸아민 47.5 g(99.5%, 0.467 mol), t-부틸리튬 332.5 g(18%, 0.934 mol), 사이클로헥산 466.6 g을 순차적으로 투입하고 교반하여 혼합하였다. 이후, 1,3-디이소프로페닐벤젠 76.2 g(97%, 0.467 mol)을 서서히 첨가하고 첨가가 완료되면 상온에서 2시간 동안 교반하여 다관능성 음이온 중합 개시제 922.8 g(14.5%)를 제조하였다.A 2.5 L reactor equipped with a stirrer and jacket was previously dried with nitrogen and then adjusted to -10°C. Triethylamine 47.5 g (99.5%, 0.467 mol), t-butyllithium 332.5 g (18%, 0.934 mol), and cyclohexane 466.6 g were sequentially added thereto, followed by stirring and mixing. Thereafter, 76.2 g (97%, 0.467 mol) of 1,3-diisopropenylbenzene was slowly added, and when the addition was completed, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to prepare 922.8 g (14.5%) of a polyfunctional anionic polymerization initiator.
실시예 1Example 1
교반기 및 자켓을 구비한 4개의 6 L의 반응기를 직렬로 연결하여 미리 질소로 건조한 후 미리 수분 등 불순물을 제거한 노말헥산 2000 g/hr, 부타디엔 292 g/hr, 스티렌 108 g/hr, 극성 첨가제로서 TMEDA(테트라메틸에틸렌디아민) 0.82 g/hr을 첫번째 반응기에 투입하였다. 여기에 제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제(분자량: 288.37 g/mol)를 리튬 개시제 첨가량 기준으로 0.90 g/hr가 되도록 연속적으로 반응기에 투입하였다. 이때, 반응기 내부 온도는 80℃로 유지하고 40분 동안 반응을 진행하였다. 이어, 연속적으로 일정량의 반응물을 두번째 반응기로 이송시키고, 두번째 반응기를 거치면서 반응기 반응물 내의 고형분 함량(TSC, Total Solid Content)를 측정하여 부타디엔 및 스티렌이 98% 이상 소진되었음을 확인하였다. 이때, 두번째 반응기에서의 반응온도는 80℃이고 반응시간은 60분이었다. 이후, 두번째 반응기에 반응물을 세번째 반응기로 연속적으로 이송시키고, 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민(분자량: 247.45 g/mol, 알콕시기 수 2개)을 상기 중합 개시제의 0.25 몰인 0.193 g/hr로 첨가하고 75℃에서 40분동안 온도를 유지하면서 커플링 반응(1차 변성반응)을 수행하였다. 이후, 네번째 반응기로 이송시키고 반응시키 전 세번째 반응기에서 나오는 반응물에 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-1-아민을 중합 개시제의 1.5 몰인 1.158 g/hr로 첨가하고 75℃에서 30분 동안 온도를 유지하면서 변성 반응(2차 변성반응)을 수행하였다. 네번째 반응기에서 나오는 반응물에 2,6-디-t-부틸-p-크레졸(BHT)를 4.0 g/hr로 첨가한 후, 스팀 스트립핑을 통해 용매를 제거하고, 6인치 Hot Roll(110℃)를 이용하여 4분간 건조하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.Normal hexane 2000 g/hr, butadiene 292 g/hr, styrene 108 g/hr, and polar additives after drying with nitrogen and removing impurities such as moisture in advance by connecting four 6 L reactors equipped with a stirrer and jacket in series. 0.82 g/hr of TMEDA (tetramethylethylenediamine) was added to the first reactor. Here, the polyfunctional anionic polymerization initiator (molecular weight: 288.37 g/mol) prepared in Preparation Example was continuously added to the reactor so that it became 0.90 g/hr based on the amount of lithium initiator added. At this time, the temperature inside the reactor was maintained at 80° C. and the reaction was carried out for 40 minutes. Then, a certain amount of the reactant was continuously transferred to the second reactor, and the solid content (TSC, Total Solid Content) in the reactor reactant was measured while passing through the second reactor to confirm that butadiene and styrene were consumed by 98% or more. At this time, the reaction temperature in the second reactor was 80°C and the reaction time was 60 minutes. Thereafter, the reactant was continuously transferred to the second reactor to the third reactor, and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine (molecular weight: 247.45 g/mol, two alkoxy groups) ) Was added at 0.193 g/hr, which is 0.25 mol of the polymerization initiator, and a coupling reaction (first modification reaction) was performed while maintaining the temperature at 75°C for 40 minutes. Thereafter, it was transferred to the fourth reactor and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-1-amine was added to the reactant from the third reactor at 1.158 g/hr, which is 1.5 mol of the polymerization initiator. Then, while maintaining the temperature at 75° C. for 30 minutes, a denaturation reaction (secondary denaturation reaction) was performed. After adding 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT) at 4.0 g/hr to the reactant coming out of the fourth reactor, the solvent was removed through steam stripping, and a 6-inch Hot Roll (110° C.) By drying for 4 minutes, a modified styrene-butadiene copolymer was prepared.
실시예 2Example 2
제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 0.92 g/hr로, 극성 첨가제를 0.84 g/hr로 투입하고, 1차 변성반응에서 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 중합 개시제 대비 0.5 몰인 0.395 g/hr로 투입하며, 2차 변성반응에서 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 중합 개시제 대비 1.0 몰인 0.790 g/hr로 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다. The polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was added at 0.92 g/hr and the polar additive was added at 0.84 g/hr, and in the first modification reaction, 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethyl Propan-2-amine is added at 0.395 g/hr, which is 0.5 mol compared to the polymerization initiator, and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine compared to the polymerization initiator in the secondary denaturation reaction. A modified styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.0 mol of 0.790 g/hr was added.
실시예 3Example 3
제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 0.84 g/hr로, 극성 첨가제를 0.75 g/hr로 투입하고, 1차 변성반응에서 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 중합 개시제 대비 1.0 몰인 0.721 g/hr로 투입하며, 2차 변성반응에서 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 중합 개시제 대비 1.0 몰인 0.721 g/hr로 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다. The polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was added at 0.84 g/hr and the polar additive was added at 0.75 g/hr, and in the first modification reaction, 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethyl Propan-2-amine was added at 0.721 g/hr, which is 1.0 mol relative to the polymerization initiator, and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine was added to the polymerization initiator in the secondary denaturation reaction. A modified styrene-butadiene copolymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 1.0 mol, 0.721 g/hr, was added.
비교예 1Comparative Example 1
교반기 및 자켓을 구비한 4개의 6 L의 반응기를 직렬로 연결하여 미리 질소로 건조한 후 미리 불순물을 제거한 부타디엔 292 g/hr, 스티렌 108 g/hr, 헥산 2000 g/hr, 극성 첨가제로서 TMEDA(테트라메틸에틸렌디아민) 0.75 g/hr을 첫번째 반응기에 투입하였다. 여기에 제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 리튬 개시제 첨가양 기준으로 0.84 g/hr가 되도록 연속적으로 반응기에 투입하였다. 이때, 반응기 내부 온도는 80℃로 유지하고 40분 동안 반응을 진행하였다. 이어, 연속적으로 일정량의 반응물을 두번째 반응기로 이송시키고, 두번째 반응기를 거치면서 반응기 반응물 내의 고형분 함량(TSC, Total Solid Content)를 측정하여 부타디엔 및 스티렌이 98% 이상 소진되었음을 확인하였다. 이때, 두번째 반응기에서의 반응온도는 80℃이고 반응시간은 60분이었다. 이후, 두번째 반응기에 반응물을 세번째 반응기로 연속적으로 이송시키고, 이후, 네번째 반응기로 이송시켜 75℃에서 30분 동안 온도를 유지하면서 반응시켰다. 네번째 반응기에서 나오는 반응물에 2,6-디-t-부틸-p-크레졸(BHT)를 4.0 g/hr로 첨가한 후, 스팀 스트립핑을 통해 용매를 제거하고, 6인치 Hot Roll(110℃)를 이용하여 4분간 건조하여 미변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.Four 6 L reactors equipped with a stirrer and jacket are connected in series and dried with nitrogen beforehand, and then butadiene 292 g/hr, styrene 108 g/hr, hexane 2000 g/hr, and TMEDA (tetra Methylethylenediamine) 0.75 g/hr was added to the first reactor. Here, the polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was continuously added to the reactor so as to be 0.84 g/hr based on the amount of lithium initiator added. At this time, the temperature inside the reactor was maintained at 80° C. and the reaction was performed for 40 minutes. Subsequently, a certain amount of the reactant was continuously transferred to the second reactor, and the solid content (TSC, Total Solid Content) in the reactor reactant was measured while passing through the second reactor to confirm that butadiene and styrene were consumed by 98% or more. At this time, the reaction temperature in the second reactor was 80°C and the reaction time was 60 minutes. Thereafter, the reactants were continuously transferred to the second reactor to the third reactor, and then transferred to the fourth reactor, and reacted while maintaining the temperature at 75°C for 30 minutes. After adding 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT) at 4.0 g/hr to the reactant coming out of the fourth reactor, the solvent was removed through steam stripping, and a 6-inch Hot Roll (110° C.) It was dried for 4 minutes by using to prepare an unmodified styrene-butadiene copolymer.
비교예 2Comparative Example 2
제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 0.90 g/hr로, 극성 첨가제를 0.82 g/hr로 투입하고, 커플링 반응(1차 변성반응)을 수행하지 않고 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-1-아민을 세번째 반응기에서 나온 반응물에 중합 개시제의 2.0배 몰비인 1.54 g/hr로 투입하여 네번째 반응기에서 2차 변성반응만 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.The polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was added at 0.90 g/hr, and the polar additive was added at 0.82 g/hr, and 3-(diethoxy(methyl)silyl) without performing a coupling reaction (first modification reaction). )-N,N-diethylpropan-1-amine was added to the reactant from the third reactor at 1.54 g/hr, which is 2.0 times the molar ratio of the polymerization initiator, and only the second denaturation reaction was performed in the fourth reactor. A modified styrene-butadiene copolymer was prepared through the same method as in Example 1.
비교예 3Comparative Example 3
제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 0.95 g/hr로, 극성 첨가제를 0.96 g/hr로 투입하고, 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 상기 중합 개시제의 0.5 몰인 0.408 g/hr고 투입하여 커플링 반응을 수행하고, 세번째 반응기에서 나온 반응물에 1-(3-트리에톡시실릴)프로필)-2,2,5,5-테트라메틸-2,5-디실라-1아자사이클로펜탄(분자량: 363.72 g/mol, 알콕시기 수 3개)을 중합 개시제의 1.0 몰인 1.20 g/hr로 투입하여 2차 변성반응을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.The polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was added at 0.95 g/hr and a polar additive at 0.96 g/hr, and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine Was added at 0.408 g/hr, which is 0.5 mol of the polymerization initiator, to perform a coupling reaction, and 1-(3-triethoxysilyl)propyl)-2,2,5,5-tetramethyl -2,5-disila-1azacyclopentane (molecular weight: 363.72 g/mol, number of alkoxy groups) was added at 1.20 g/hr, which is 1.0 mol of the polymerization initiator, except that the secondary denaturation reaction was carried out. A modified styrene-butadiene copolymer was prepared through the same method as in Example 1.
비교예 4Comparative Example 4
제조예에서 제조된 다관능성 음이온 중합 개시제를 0.92 g/hr로, 극성 첨가제를 0.84 g/hr로 투입하고, 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민을 상기 중합 개시제의 0.5 몰인 0.395 g/hr로 첨가하여 커플링 반응(1차 변성반응)을 수행하고, 세번째 반응기에서 나온 반응물에 3-(디에톡시메틸실릴)-N-(3-(디에톡시메틸실릴)프로필-N-메틸프로판-1-아민(분자량: 379.69 g/mol, 알콕시기 수 4개)을 중합 개시제의 1.0 몰인 1.21 g/hr로 투입하여 2차 변성반응을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 제조하였다.The polyfunctional anionic polymerization initiator prepared in Preparation Example was added at 0.92 g/hr and a polar additive at 0.84 g/hr, and 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine Was added at 0.395 g/hr, which is 0.5 mol of the polymerization initiator, to perform a coupling reaction (first modification reaction), and 3-(diethoxymethylsilyl)-N-(3-(diethoxy) was added to the reaction product from the third reactor. Except for performing the secondary denaturation reaction by adding methylsilyl)propyl-N-methylpropan-1-amine (molecular weight: 379.69 g/mol, number of alkoxy groups of 4) at 1.21 g/hr, which is 1.0 mol of the polymerization initiator. Was prepared a modified styrene-butadiene copolymer through the same method as in Example 1.
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 2 내지 비교예 4에서 제조된 변성 스티렌-부타디엔 공중합체 및 비교예 1에서 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체의 미세구조 분석, 무니점도 및 분자량 특성을 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Microstructure analysis, Mooney viscosity, and molecular weight characteristics of the modified styrene-butadiene copolymer prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 4 and the styrene-butadiene copolymer prepared in Comparative Example 1 were measured. . The results are shown in Table 1 below.
1) 미세구조 분석 1) Microstructure analysis
미세구조 분석 Varian VNMRS 500 Mhz NMR을 이용하여 측정하였으며, 용매로는 1,1,2,2-테트라클로로에탄 D2(Cambridge Isotope 社)를 사용하였다.Microstructure analysis was measured using Varian VNMRS 500 Mhz NMR, and 1,1,2,2-tetrachloroethane D2 (Cambridge Isotope) was used as a solvent.
2) 무니점도2) Mooney viscosity
무니점도는 각 공중합체의 제조 중 두번째 반응기 내에서 두번째 반응을 완료한 반응물, 세번째 반응기 내에서 세번째 반응을 완료한 반응물, 및 최종 제조된 각 공중합체를 각각 채취하여 측정하였으며, 무니점도는 MV-2000E(Monsanto 社)를 이용하여 rotor speed 2±0.02 rpm, Large Rotor를 사용하여 ML(1+4 at 100℃)를 측정하였다. 이때 시료는 실온(23±3℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 Die Cavity 내부에 채워 넣고 Platen을 작동시켜 측정하였다.The Mooney viscosity was measured by collecting the reactants that completed the second reaction in the second reactor during the preparation of each copolymer, the reactants that completed the third reaction in the third reactor, and each of the final prepared copolymers, respectively, and the Mooney viscosity was MV- Using 2000E (Monsanto), a rotor speed of 2±0.02 rpm and a large rotor were used to measure ML (1+4 at 100°C). At this time, the sample was left at room temperature (23±3℃) for at least 30 minutes, then 27±3 g was collected, filled in the die cavity, and measured by operating the platen.
3) 무니점도 안정성 평가3) Mooney viscosity stability evaluation
무니점도 안정성은 각 공중합체를 70℃ Aging Oven에 넣어 24시간 열노화시킨 후 전술한 무니점도 측정방법과 동일한 방법으로 측정하였다. 이렇게 측정된 값을 열노화시키기 전, 최종 제조된 공중합체의 무니점도와의 차이로 안정성을 평가하였다. 이때, 차이가 작을수록 무니점도 안정성이 우수한 것이다. Mooney viscosity stability was measured by the same method as the Mooney viscosity measurement method described above after each copolymer was placed in an aging oven at 70° C. and subjected to heat aging for 24 hours. Before heat aging the thus measured value, stability was evaluated by the difference between the Mooney viscosity of the final prepared copolymer. In this case, the smaller the difference, the better the Mooney viscosity stability.
4) 분자량 특성4) Molecular weight characteristics
상기 각 공중합체에 대한 분자량 특성은 중량평균 분자량(Mw), 수평균 분자량(Mn) 및 분자량 분포(Mw/Mn)을 측정하여 비교하였다.The molecular weight characteristics of each of the copolymers were compared by measuring the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and molecular weight distribution (Mw/Mn).
구체적으로, 각 공중합체를 40℃ 조건 하에서 테트라히드로퓨란(THF)에 30분간 녹인 후 겔 투과 크로마토 그래피(GPC: gel permeation chromatography)에 적재하여 흘려주었다. 이때, 칼럼은 폴리머 라보레토리즈사(Polymer Laboratories)의 상품명 PLgel Olexis 칼럼 두 자루와 PLgel mixed-C 칼럼 한 자루를 조합 사용하였다. 또 새로 교체한 칼럼은 모두 혼합상(mixed bed) 타입의 칼럼을 사용하였으며, 겔 투과 크로마토그래피 표준 물질(GPC STandard material)로서 폴리스티렌(Polystyrene)을 사용하였다. Specifically, each copolymer was dissolved in tetrahydrofuran (THF) for 30 minutes under the condition of 40° C., and then loaded and flowed through gel permeation chromatography (GPC). At this time, the column was used in combination with two PLgel Olexis columns and one PLgel mixed-C column manufactured by Polymer Laboratories. In addition, all of the newly replaced columns used a mixed bed type column, and polystyrene was used as a gel permeation chromatography standard material (GPC STandard material).
(SM, wt%)Styrene
(SM, wt%)
(ML(1+4) @ 100℃)Mooney viscosity
(ML(1+4) @ 100℃)
(열노화 후)Mooney viscosity
(After heat aging)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체는 무니점도가 두번째 반응물(변성 반응 전), 세번째 반응물(1차 변성 반응 후) 및 최종 공중합체(2차 변성 반응 후)로 갈수록 증가하는 형태를 나타내었으나, 변성 반응을 수행하지 않은 비교예 1의 스티렌-부타디엔 공중합체의 경우에는 두번째 반응물에서의 무니점도와 최종 공중합체의 무니점도가 동등하였고, 1차 변성 반응만 수행한 비교예 2의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체의 경우에도 두번째 반응물과 세번째 반응물은 동등한 무니점도를 나타내고 최종 공중합체와 세번째 반응물 사이에만 무니점도에 차이를 나타내었다. 상기의 결과는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 통하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 변성 스티렌-부타디엔 공중합체가 1차 변성에 의하여 중합체 사슬의 중간쇄에 변성반응(커플링반응)이 이뤄지고, 이후 2차 변성에 의하여 말단변성 반응이 이루어 졌음을 의미하는 것이다.As shown in Table 1, the modified styrene-butadiene copolymers of Examples 1 to 3 according to an embodiment of the present invention have a Mooney viscosity as the second reactant (before the denaturation reaction), and the third reactant (after the first denaturation reaction). ) And the final copolymer (after the second modification reaction), but in the case of the styrene-butadiene copolymer of Comparative Example 1 in which the modification reaction was not performed, the Mooney viscosity in the second reactant and the final copolymer Even in the case of the modified styrene-butadiene copolymer of Comparative Example 2 in which the Mooney viscosity was equal and only the first modification reaction was performed, the second and third reactants exhibited equivalent Mooney viscosity, and there was a difference in Mooney viscosity only between the final copolymer and the third reactant. Indicated. As a result of the above, the modified styrene-butadiene copolymer prepared in Examples 1 to 3 prepared through the production method according to an embodiment of the present invention was subjected to a modification reaction in the intermediate chain of the polymer chain by primary modification ( This means that the coupling reaction) was performed, and then the terminal denaturation reaction was performed by secondary denaturation.
한편, 비교예 3 및 비교예 4의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체의 경우에도 무니점도가 두번째 반응물(변성 반응 전), 세번째 반응물(1차 변성 반응 후) 및 최종 공중합체(2차 변성 반응 후)로 갈수록 증가하는 형태를 나타내어 1차 변성 및 2차 변성이 이루어 졌음은 확인되었으나, 실시예 1 내지 실시예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체의 무니점도 차(열노화 후 무니점도-최종 공중합체 무니점도)는 10 이하로 적은 반면 비교예 3 및 비교예 4의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체는 각각 15 및 24.2로 큰 차이를 나타내었다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 1차 반응 및 2차 반응, 특히 2차 반응시 변성제로 실리카에 결합된 알콕시기가 2개인 물질을 사용함으로써 이를 통하여 제조된 변성 스티렌-부타디엔 공중합체의 무니점도 안정성이 우수할 수 있는 것임을 나타내는 결과이다.Meanwhile, in the case of the modified styrene-butadiene copolymers of Comparative Examples 3 and 4, the Mooney viscosity was the second reactant (before the modification reaction), the third reactant (after the first modification reaction), and the final copolymer (after the second modification reaction). It was confirmed that the primary and secondary denaturation was performed by showing an increasing form as the temperature increased. The viscosity) was as small as 10 or less, whereas the modified styrene-butadiene copolymers of Comparative Example 3 and Comparative Example 4 showed a large difference of 15 and 24.2, respectively. This is a modified styrene-butadiene copolymer prepared through the use of a material having two alkoxy groups bonded to silica as a modifier during the first reaction and the second reaction in the production method according to an embodiment of the present invention. The Mooney viscosity of is also a result indicating that stability can be excellent.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2의 각 공중합체를 포함하는 고무 조성물 및 이로부터 제조된 성형품의 물성을 비교분석하기 위하여, 무니점도, 변성율, 가류특성, 점탄성 특성 및 인장강도를 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 한편, 비교예 3 및 비교예 4의 공중합체의 경우에는 무니점도 안정성이 크게 떨어져, 배합물성 특성 측정에서는 제외하였다. In order to compare and analyze the physical properties of the rubber compositions including the respective copolymers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, and molded articles manufactured therefrom, Mooney viscosity, modification rate, vulcanization characteristics, and viscoelastic characteristics And tensile strength was measured. The results are shown in Table 3 below. On the other hand, in the case of the copolymers of Comparative Example 3 and Comparative Example 4, Mooney viscosity stability was significantly deteriorated, and was excluded from the measurement of the properties of the blend properties.
1) 가교된 고무의 제조1) Preparation of crosslinked rubber
각 가교된 고무는 제1단 혼련과 제2단 혼련과정을 거쳐 제조하였으며, 제1단 혼련과 제2단 혼련과정에서 사용된 물질은 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 공중합체를 제외한 물질의 사용량은 공중합체 100 중량부를 기준으로 하여 나타낸 것이다. Each crosslinked rubber was prepared through the first stage kneading process and the second stage kneading process, and the materials used in the first stage kneading process and the second stage kneading process are shown in Table 2 below. At this time, the amount of materials excluding the copolymer is shown based on 100 parts by weight of the copolymer.
제1단 혼련에서는 온도제어장치를 부속한 반바리믹서를 사용하여 상기 각 공중합체, 제1 충전제, 제2 충전제, 공정오일(process oil), 노화방지제, 산화아연(ZnO), 스테아린산(stearic acid), 왁스 및 산화방지제를 배합하여 제1단 혼련하였다. 이때, 제1단 혼련은 Rotor 회전수를 증가시켜 내부 온도를 150℃로 승온시키고 5분 동안 온도를 유지시켜 실시하여 제1 배합물을 얻었다. 제2단 혼련에서는 상기 제1 배합물을 실온까지 냉각한 후 혼련기에 고무 촉진제, 황분말 및 가황촉진제를 첨가하고 50℃에서 1.5분 동안 50 rpm으로 마일드하게 믹싱한 후 50℃의 롤을 이용하여 시트 형태의 고무인 제2 배합물을 얻었다. 이후, 160℃ 프레스에서 각 제2 배합물을 t'90시간의 1.3배를 곱한 시간만큼 열을 가하여 각 가교된 고무를 제조하였다. In the first stage kneading, a half-bar remixer attached with a temperature control device is used, and each of the above copolymers, first filler, second filler, process oil, anti-aging agent, zinc oxide (ZnO), stearic acid. ), wax and antioxidant were mixed and kneaded in the first stage. At this time, the first stage kneading was carried out by increasing the number of rotations of the rotor to raise the internal temperature to 150°C and maintaining the temperature for 5 minutes to obtain a first blend. In the second-stage kneading, after cooling the first blend to room temperature, a rubber accelerator, sulfur powder, and vulcanization accelerator are added to the kneader, and the sheet is gently mixed at 50 rpm for 1.5 minutes at 50°C. A second formulation was obtained which was a rubber in the form of. Thereafter, heat was applied to each of the second formulations at a 160° C. press for a time multiplied by 1.3 times t'90 hours to prepare each crosslinked rubber.
(50 wt% 카본블랙+50 wt% 비스(3-트리에톡시실릴프로필테트라술판))X50S(Degussa)
(50 wt% carbon black + 50 wt% bis(3-triethoxysilylpropyltetrasulfane))
(폴리머라이즈드 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린)RD (Flexsys)
(Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline)
(N-1,3-디메틸부틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민)6PPD (Flexsys)
(N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine)
(디페닐구아니딘)DPG (Flexsys)
(Diphenylguanidine)
(N-t-부틸-2-벤조티아질술폰아미드)CZ (Flexsys)
(Nt-butyl-2-benzothiazylsulfonamide)
2) 무니점도2) Mooney viscosity
무니점도는 상기 가교된 고무 시편 제조 중에 제조된 각 제2 배합물을 이용하여 측정하였다. 구체적으로는 MV-2000E(Monsanto 社)를 이용하여 Rotor speed 2±0.02 rpm, Large Rotor를 사용하여 100℃에서 ML(1+4)를 측정하였다. 이때 시료는 실온(23±3℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 Die Cavity 내부에 채워 넣고 Platen을 작동시켜 측정하였다. Mooney viscosity was measured using each of the second formulations prepared during preparation of the crosslinked rubber specimen. Specifically, MV-2000E (Monsanto) was used to measure a rotor speed of 2±0.02 rpm, and a large rotor was used to measure ML(1+4) at 100°C. At this time, the sample was left at room temperature (23±3℃) for at least 30 minutes, then 27±3 g was collected, filled in the die cavity, and measured by operating the platen.
3) 변성율3) denaturation rate
각 제2 배합물을 이용하여 바운드 러버 측정법으로 톨루엔에 용해되지 않고 남아 있는 성분의 양으로부터 충전제와 결합한 고무의 양을 계산하여, 제2 배합물 중의 고무 양에 대한 충전제와 결합한 고무의 비율을 구하고, 이 값을 변성율로 이용하였다. 이때, 변성율은 비교예 1의 값을 100으로 하여 지수화(백분율, %)로 나타내었다. 구체적으로, 100 mesh stainless steel 망으로 1 cm3 부피의 육각 정육면체상자를 만들고, 소수점 3자리까지 무게(W0)를 측정하였다. 각 제2 배합물 1 g을 1 mm × 1 mm × 1 mm 크기로 균일하게 세단한 후 소수점 3자리까지 무게(W1)를 측정하고, 상기 상자에 넣고 뚜껑을 덮은 후 톨루엔 1000 cc가 채워진 2 L의 유리병에 담갔다. 이때, 상기 상자가 톨루엔 용액의 중간위치에 놓이도록 위치시켰다. 24시간 경과 후, 상기 상자를 꺼낸 후 140℃ 진공오븐에서 35분간 건조시키고 무게(W2)를 측정하였다. 이후, 하기 수학식 2를 통하여 변성율을 계산하였다. Using each of the second formulations, the amount of rubber bound to the filler was calculated from the amount of the component remaining undissolved in toluene by the bound rubber measurement method, and the ratio of the rubber bound to the filler to the amount of rubber in the second formulation was obtained. The value was used as the rate of denaturation. At this time, the denaturation rate was expressed as an index (percentage, %) using the value of Comparative Example 1 as 100. Specifically, a 1 cm 3 volume hexagonal cube box was made with a 100 mesh stainless steel net, and the weight (W 0 ) was measured to 3 decimal places. After uniformly slicing 1 g of each second formulation into 1 mm × 1 mm × 1 mm size, measuring the weight (W 1 ) to 3 decimal places, putting it in the box and covering the lid, 2 L filled with 1000 cc of toluene Dipped in a glass bottle of. At this time, the box was placed so as to be placed in the middle of the toluene solution. After 24 hours, the box was taken out and dried in a vacuum oven at 140° C. for 35 minutes, and the weight (W 2 ) was measured. Thereafter, the denaturation rate was calculated through Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
변성율(%)=[(W3-W5)/W4]×100Denaturation rate (%)=[(W 3 -W 5 )/W 4 ]×100
상기 수학식 2에서, W3은 W2-W0이고, W4는 이론 고무량(제2 배합물 1 g 중 고무량), W5는 이론 무기물량(제2 배합물 1g 중 충전제량)In Equation 2, W 3 is W 2 -W 0 , W 4 is the theoretical amount of rubber (the amount of rubber in 1 g of the second compound), and W 5 is the amount of the theoretical inorganic substance (the amount of filler in 1 g of the second compound)
4) 가류 특성4) Curing characteristics
가류 특성은 상기 가교된 고무 시편 제조 중에 제조된 각 제1 배합물을 이용하여 측정하였으며, 구체적으로는 MDR 2000E(moving die rheometer, Monsanto 社)를 이용하여 160℃에서 30분, 1°, Arc, 1.7 Hz 조건에서 Tc'90(90% 가류되는 시간)을 측정하였다.Vulcanization properties were measured using each of the first formulations prepared during the preparation of the crosslinked rubber specimen, specifically MDR 2000E (moving die rheometer, Monsanto) at 160° C. for 30 minutes, 1°, Arc, 1.7 Tc'90 (90% curing time) was measured in Hz conditions.
5) 인장특성5) 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 측정하여 인장강도 및 300% 신장시의 인장응력 값을 얻었다. 이때, 각 결과값은 비교예 1의 값을 100으로 하여 지수화(백분율, %)로 나타내었다.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, tensile properties were measured at a rate of 50 cm/min at room temperature using a Universal Test Machin 4204 (Instron) tensile tester to obtain tensile strength and tensile stress values at 300% elongation. At this time, each result value was expressed as an index (percentage, %) using the value of Comparative Example 1 as 100.
6) 내마모성 6) wear resistance
내마모성은 DIN Abrader를 사용하여 마모기 Drum 회전속도를 40 rpm, 드럼 횡 이동속도는 1회전당 4.2 mm조건에서 측정하였다. 이때, 사용된 연마지는 Aluminium Oxide Grain 60을 사용하였고, 각 가교된 고무 당 3개의 샘플을 측정하여 평균값을 사용하였고, 무게 감량을 비중으로 나누어 부피 감소량을 얻어 마모값으로 사용하였다. 각 결과값은 비교예 1의 값을 100으로 하여 지수화(백분율, %)로 나타내었다.Abrasion resistance was measured using DIN Abrader at 40 rpm for the drum rotation speed of the wear machine and 4.2 mm per revolution for the lateral movement speed of the drum. At this time, the abrasive paper used was Aluminum Oxide Grain 60, and the average value was used by measuring three samples for each crosslinked rubber, and the volume reduction was obtained by dividing the weight loss by the specific gravity and used as the wear value. Each result value was expressed as an index (percentage, %) using the value of Comparative Example 1 as 100.
7) 점탄성 특성7) Viscoelastic properties
상기 제조된 각 가교된 고무의 주행 저항성(Rolling ResisTance, 60℃ Tan δ)를 측정하였다. The running resistance (Rolling ResisTance, 60°C Tan δ) of each of the prepared crosslinked rubbers was measured.
구체적으로, Explexor 500N(Gabo 社, 독일)를 이용하여 Frequency 10 Hz, Static Strain 3.5%, Dynamic Strain 3%에서 각 측정온도(20~70℃)에서 2/min으로 승온하면서 temperature sweep 모드로 측정하였다. 이때, 60 Tan δ 값은 주행 저항성의 척도로 그 값이 낮을수록 히스테리시스 손실이 적고, 주행 저항성(연비성)이 우수함을 나타낸다. 각 결과값은 비교예 1의 값을 100으로 하여 지수화(백분율, %)로 나타내었다.Specifically, using Explexor 500N (Gabo, Germany) was measured in a temperature sweep mode while heating at 2/min at each measurement temperature (20~70℃) at Frequency 10 Hz, Static Strain 3.5%, and Dynamic Strain 3%. . At this time, the value of 60 Tan δ is a measure of driving resistance, and the lower the value is, the less hysteresis loss is and indicates that the driving resistance (fuel economy) is excellent. Each result value was expressed as an index (percentage, %) using the value of Comparative Example 1 as 100.
(Index, %)DIN wear
(Index, %)
(Index, %)Tan δ at 60
(Index, %)
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체를 이용하여 제조된 제2 배합물의 무니점도가 비교예 1 및 비교예 2의 제2 배합물과 비교하여 크게 작은 값을 나타내고, 제2 배합물과 최종 공중합체의 무니점도 차를 나타내는 △ 무니점도 값에서도 실시예 1 내지 실시예 3은 10 내지 -30 범위, 즉 변성 스티렌-부타디엔 공중합체에 충진제를 배합한 제2 배합물의 무니점도가 변성 스티렌-부타디엔 공중합체 자체의 무니점도 대비 감소하거나 증가하더라도 크게 증가하지 않고 적정범위를 나타내는 것을 확인하였다. 여기에서, 배합물의 무니점도 수치가 낮을수록 흐름성에 유리할 수 있음을 나타내고, 결과적으로 가공성이 우수함을 나타내는 것이다. As shown in Table 3, the Mooney viscosity of the second blend prepared using the modified styrene-butadiene copolymer of Examples 1 to 3 according to an embodiment of the present invention was Compared to the second blend, it shows a significantly smaller value and shows the difference in the Mooney viscosity between the second blend and the final copolymer.Examples 1 to 3 also have a Mooney viscosity value in the range of 10 to -30, i.e., modified styrene-butadiene copolymer. It was confirmed that even if the Mooney viscosity of the second formulation containing the filler was reduced or increased compared to the Mooney viscosity of the modified styrene-butadiene copolymer itself, it did not increase significantly and showed an appropriate range. Here, the lower the Mooney viscosity value of the blend, the better the flowability can be, and as a result, the better the processability.
이는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체가 충전제와의 친화성이 우수하여 배합이 용이하게 이루어졌음을 나타내는 것이다. This indicates that the modified styrene-butadiene copolymers of Examples 1 to 3 prepared according to an exemplary embodiment of the present invention have excellent affinity with a filler, and are thus easily blended.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 통하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 3의 변성 스티렌-부타디엔 공중합체가 비교예 1 및 비교예 2의 미변성 또는 말단변성 스티렌-부타디엔 공중합체과 비교하여 변성율이 현저히 높았으며, 인장특성, 내마모성 및 점탄성 특성이 모두 현저하게 개선되는 것을 확인하였다. In addition, the modified styrene-butadiene copolymers of Examples 1 to 3 prepared through the manufacturing method according to an embodiment of the present invention were compared with the unmodified or terminally modified styrene-butadiene copolymers of Comparative Examples 1 and 2 Thus, it was confirmed that the modification rate was remarkably high, and all of the tensile properties, abrasion resistance, and viscoelastic properties were remarkably improved.
한편, 가공성의 척도인 무니점도 차의 측정값을 통하여 변성 스티렌-부타디엔 공중합체 제조시 다관능성 음이온 중합 개시제와 1차 변성제와의 사용된 몰비에 따라 가공성의 개선정도가 달라짐을 확인하였다. 구체적으로, 실시예 1 내지 실시예 3에서는 각각 다관능성 음이온 중합 개시제 대 제1 변성제를 각각 1:0.25 몰비, 1:0.5 몰비 및 1:1 몰비로 사용하였으며, 결과 무니점도 차가 각각 -9.8, -15.2 및 +7.8로 나타났으며, 이를 통하여 다관능성 음이온 중합 개시제 대 제1 변성제를 1:1의 몰비율로 사용한 것보다는 1:0.25 및 1:0.5의 몰비율로 사용하는 경우 가공성에 있어 더 우수한 효과를 달성할 수 있음을 확인하였다.On the other hand, through the measured value of the difference in Mooney viscosity, which is a measure of processability, it was confirmed that the degree of improvement in processability varies depending on the molar ratio of the polyfunctional anionic polymerization initiator and the primary modifying agent when preparing the modified styrene-butadiene copolymer. Specifically, in Examples 1 to 3, the polyfunctional anionic polymerization initiator to the first denaturant were used in a 1:0.25 molar ratio, 1:0.5 molar ratio, and 1:1 molar ratio, respectively, and the resulting Mooney viscosity difference was -9.8,- 15.2 and +7.8, through which the multifunctional anionic polymerization initiator to the first denaturant was used in a molar ratio of 1:0.25 and 1:0.5 rather than using a molar ratio of 1:1, it was more excellent in processability. It was confirmed that the effect can be achieved.
Claims (19)
2) 상기 중합체를 제1 변성제와 1차 반응시키는 단계; 및
3) 상기 1차 반응 후 제2 변성제와 2차 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 6의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것이고,
R1 및 R2가 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 경우 적어도 하나의 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 치환되어 있는 것이며,
R3는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고,
R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
R5 및 R6는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
1) polymerizing a conjugated diene-based monomer or an aromatic vinyl-based monomer and a conjugated diene-based monomer in the presence of a polyfunctional anionic polymerization initiator in a hydrocarbon solvent to prepare an active polymer in which alkali metals are bonded to both ends;
2) first reacting the polymer with a first denaturant; And
3) comprising the step of secondary reaction with a second denaturant after the first reaction,
A method for producing a modified conjugated diene-based polymer wherein the first and second denaturing agents are independently of each other a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Or they are connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms,
When R 1 and R 2 form an aliphatic cyclic hydrocarbon group, at least one C 1 to C 3 alkyl group is substituted,
R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 3-(디에톡시(메틸)실릴)-N,N-디에틸프로판-2-아민 또는 2-(N,N-디메틸아미노프로필)-2,5,5-트리메틸-1,3,2-디옥사실리난인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The compound represented by Formula 1 is 3-(diethoxy(methyl)silyl)-N,N-diethylpropan-2-amine or 2-(N,N-dimethylaminopropyl)-2,5,5-trimethyl -1,3,2-dioxacillinan is a method for producing a modified conjugated diene-based polymer.
제1 변성제는 다관능성 음이온 중합 개시제 1 몰 대비 0.1 몰 1.0 몰로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The first modifier is a method for producing a modified conjugated diene-based polymer to be used in an amount of 0.1 mol to 1.0 mol relative to 1 mol of the polyfunctional anionic polymerization initiator.
상기 제1 변성제와 제2 변성제는 서로 동일한 물질인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a modified conjugated diene-based polymer, wherein the first and second modifiers are the same material.
상기 제2 변성제는 제1 변성제 1 몰 대비 1.0 몰 내지 10.0 몰로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer is used in an amount of 1.0 to 10.0 moles relative to 1 mole of the first denaturing agent.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제는 탄화수소 용매 중에서 방향족 화합물과 유기리튬 화합물을 반응시켜 제조된 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer wherein the polyfunctional anionic polymerization initiator is prepared by reacting an aromatic compound and an organolithium compound in a hydrocarbon solvent.
상기 방향족 화합물과 유기리튬 화합물은 1:1 내지 1:2의 몰비로 반응시키는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer wherein the aromatic compound and the organolithium compound are reacted in a molar ratio of 1:1 to 1:2.
상기 방향족 화합물은 o-디이소프로페닐 벤젠, m-디이소프로페닐 벤젠, p-디이소프로페닐 벤젠, o-디비닐 벤젠, m-디비닐 벤젠, p-디비닐 벤젠, 1,2,4-트리비닐 벤젠, 1,2-비닐-3,4-디메틸벤젠, 1,3-디비닐 나프탈렌, 1,3,5-트리비닐나프탈렌, 2,4-디비닐비페닐, 3,5,4'-트리비닐 비페닐, 1,2-디비닐-3,4-디메틸벤젠 및 1,5,6-트리비닐-3,7-디에틸 나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
The aromatic compound is o-diisopropenyl benzene, m-diisopropenyl benzene, p-diisopropenyl benzene, o-divinyl benzene, m-divinyl benzene, p-divinyl benzene, 1,2, 4-trivinylbenzene, 1,2-vinyl-3,4-dimethylbenzene, 1,3-divinyl naphthalene, 1,3,5-trivinylnaphthalene, 2,4-divinylbiphenyl, 3,5, Modified conjugation of at least one selected from the group consisting of 4'-trivinyl biphenyl, 1,2-divinyl-3,4-dimethylbenzene and 1,5,6-trivinyl-3,7-diethyl naphthalene Method for producing a diene-based polymer.
상기 유기리튬 화합물은 에틸리튬, 프로필리튬, n-부틸리튬, s-부틸리튬, t-부틸리튬, 헥실리튬, 페닐리튬, 리튬디메틸 아미드 및 리튬 이소프로필아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
The organolithium compound is one or more selected from the group consisting of ethyl lithium, propyl lithium, n-butyl lithium, s-butyl lithium, t-butyl lithium, hexyl lithium, phenyl lithium, lithium dimethyl amide and lithium isopropyl amide. Method for producing a modified conjugated diene-based polymer.
상기 다관능성 음이온 중합 개시제는 단량체 총 100 g을 기준으로 0. 1 mmol 내지 5.0 mmol로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer, wherein the polyfunctional anionic polymerization initiator is used in an amount of 0.1 mmol to 5.0 mmol based on a total of 100 g of monomers.
상기 단계 1)의 중합은 극성 첨가제를 더 첨가하여 수행하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polymerization of step 1) is a method for producing a modified conjugated diene-based polymer to be performed by further adding a polar additive.
상기 극성 첨가제는 단량체 총 100 g 대비 0.01 g 내지 2.0 g으로 첨가하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
The method of claim 14,
The method for producing a modified conjugated diene-based polymer is added in an amount of 0.01 g to 2.0 g based on a total of 100 g of the polar additive.
상기 2개 이상의 공액디엔계 중합체 유래단위는 각각 타측 말단에 제2 변성제 유래 작용기를 포함하며,
상기 제1 변성제 및 제2 변성제는 서로 독립적으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 청구항 1에 기재된 제조방법으로부터 제조된 변성 공액디엔계 중합체:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 또는 서로 연결되어 탄소수 3 내지 6의 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 것이고,
R1 및 R2가 지방족 환형 탄화수소기를 이루는 경우 적어도 하나의 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 치환되어 있는 것이며,
R3는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고,
R4는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
R5 및 R6는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
Two or more conjugated diene-based polymer-derived units are bonded or coupled by a functional group derived from the first denaturant,
The two or more conjugated diene-based polymer-derived units each contain a functional group derived from a second denaturant at the other end,
A modified conjugated diene-based polymer prepared from the production method according to claim 1, wherein the first and second denaturing agents are independently of each other a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; Or they are connected to each other to form an aliphatic cyclic hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms,
When R 1 and R 2 form an aliphatic cyclic hydrocarbon group, at least one C 1 to C 3 alkyl group is substituted,
R 3 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
R 4 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
R 5 and R 6 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
상기 중합체는 중합체 100 g당 0.05 mmol 내지 5.0 mmol의 아민기를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 16,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer containing 0.05 mmol to 5.0 mmol of an amine group per 100 g of the polymer.
상기 중합체는 중합체 100 g당 0.2 mmol 내지 20.0 mmol의 실록산기를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
The method of claim 16,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer containing 0.2 mmol to 20.0 mmol of a siloxane group per 100 g of the polymer.
상기 중합체는 하기 수학식 1로 나타내는 무니점도 차(△ MV)가 10 내지 -30인 것인 변성 공액디엔계 중합체:
[수학식 1]
△ MV = CMV - PMV
상기 수학식 1에서 CMV는 변성 공액디엔계 중합체와 충전제 및 가교제를 포함하는 배합물의 무니점도이고, PMV는 변성 공액디엔계 중합체의 무니점도이다.The method of claim 16,
The polymer is a modified conjugated diene-based polymer having a Mooney viscosity difference (Δ MV) represented by the following equation (1) of 10 to -30:
[Equation 1]
△ MV = CMV-PMV
In Equation 1, CMV is the Mooney viscosity of a blend containing a modified conjugated diene-based polymer, a filler, and a crosslinking agent, and PMV is the Mooney viscosity of the modified conjugated diene-based polymer.
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WO2019115470A1 (en) * | 2017-12-11 | 2019-06-20 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Method for synthesising a functional or non-functional polymer having a specific structure |
Citations (1)
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JP2010215716A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Bridgestone Corp | Method for producing modified conjugated diene polymer or copolymer, modified conjugated diene polymer or copolymer obtained by the method, rubber composition and tire |
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-
2016
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010215716A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Bridgestone Corp | Method for producing modified conjugated diene polymer or copolymer, modified conjugated diene polymer or copolymer obtained by the method, rubber composition and tire |
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