KR20070049165A - 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법 - Google Patents

공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제1 공액 디엔 화합물, 및 제1 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시 및 종료시킨 후, 이 반응계에 제1 다관능 단량체, 필요한 경우에 제2 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2 방향족 비닐 화합물을 첨가하여 추가로 공중합 반응시키고, 이어서, 이 반응계에 변성제를 첨가하여 반응시키는 것을 포함하는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법이다. 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있다.
공액 디엔 화합물, 공중합 고무, 방향족 비닐 화합물, 변성제

Description

공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING CONJUGATED DIENE COPOLYMER RUBBER}
본 발명은 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법, 및 그의 제조 방법에 의해 제조되는 공액 디엔계 공중합 고무에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가공성이 양호한 동시에 구름 저항(rolling resistance)이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법, 및 그의 제조 방법에 의해 제조되는 공액 디엔계 공중합 고무에 관한 것이다.
최근의 자동차에 대한 저연비화 요구에 따라, 구름 저항이 작고, 내마모성, 파괴 특성이 우수하며, 또한 웨트 스키드(wet skid) 저항으로 대표되는 조종 안정성도 겸비한 타이어용 고무 재료(고무 조성물)를 구성하기에 바람직한 공액 디엔계 고무의 개발이 요망되고 있다.
타이어용 고무 재료로서, 보강제로서의 실리카 또는 실리카와 카본 블랙과의 혼합물을 배합한 고무 조성물을 사용하는 방법이 제안되었다. 실리카 또는 실리카와 카본 블랙과의 혼합물을 배합한 타이어 트레드(tire tread)는 구름 저항이 작고, 웨트 스키드 저항으로 대표되는 조종 안정 성능이 양호하다. 단, 일반적으로 실리카를 배합한 고무 조성물은 카본 블랙을 배합한 고무 조성물에 비해 가공성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 관련된 종래 기술로서, 공액 디엔 화합물과 방향족 비닐 화합물을 사용하여 이들을 공중합시킨 후, 반응계에 공액 디엔 화합물을 추가로 첨가하여 공중합시키고, 이어서 중합 활성 말단에 적당한 커플링제를 반응시켜 공액 디엔계 공중합 고무를 얻는, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2003-171418호 공보, 일본 특허 공개 제2004-51869호 공보 참조). 이 제조 방법에 따르면, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻기에 적합한 공액 디엔계 공중합 고무를 용이하게 제조할 수 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제2003-171418호 공보에 개시되어 있는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 의해 얻어지는 고무는 그의 가공성이 반드시 양호하다고는 할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 얻어지는 고무의 가공성을 개량할 필요성이 있었다. 또한, 얻어지는 고무를 가황한 경우, 가황 후의 고무(가황 고무)의 경도가 저하되기 쉬워지는 경향이 있기 때문에, 이를 개량하는 제조 방법의 개발이 요구되고 있다. 또한, 제조 공정이 복잡화되는 것을 회피하고, 생산 비용을 감소시키는 것 등을 고려하면, 중합에 걸리는 시간을 연장시키지 않고 종래와 동등한 소요 시간으로 중합을 완료시킬 수 있는 제조 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술이 갖는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제로 하는 바는 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 과제로 하는 바는 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무를, 종전의 방법과 동등한 짧은 중합 소요 시간으로 제조할 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 과제로 하는 바는 가공성이 양호한 동시에 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무를 제공하는 데에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 우선, 공액 디엔 화합물, 및 방향족 비닐 화합물 등을 공중합 반응시킨 후, 이 반응계에 소정의 다관능 단량체 등을 첨가하여 추가로 공중합 반응시키고, 이어서 변성제를 첨가하여 반응시킴으로써 상기 과제를 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 본 발명자들은 공액 디엔 화합물, 및 방향족 비닐 화합물 등을 공중합 반응시키면서, 중합 전환율이 소정 범위 내에 있는 반응 도중 단계에서, 반응계에 소정의 다관능 단량체 등을 첨가하여 공중합 반응을 종료시키고, 이어서, 변성제를 첨가하여 반응시킴으로써 상기 과제를 달성하는 것이 가능함을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따르면, 이하에 나타내는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법, 및 그의 제조 방법에 의해 제조되는 공액 디엔계 공중합 고무가 제공된다.
[1] 제1 공액 디엔 화합물 및 제1 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시 및 종료시킨 후, 상기 반응계에 제1 다관능 단량체, 필요한 경우에 제2 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2 방향족 비닐 화합물을 첨가하여 추가로 공중합 반응시키고, 이어서, 상기 반응계에 변성제를 첨가하여 반응시키는 것을 포함하는, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법(이하,"제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법"이라고도 함).
[2] 제1 공액 디엔 화합물 및 제1 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시하고, 그 후 필요한 경우에 제2 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2 방향족 비닐 화합물을 첨가하고, 상기 공중합 반응을 종료시킨 후, 변성제를 첨가하여 공액 디엔계 공중합 고무를 얻는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법이며, 중합 전환율이 30％ 이상, 90％ 미만의 범위 내에 있는 반응 도중 단계에서 상기 반응계에 제1 다관능 단량체를 첨가하는, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법(이하, "제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법"이라고도 함).
[3] 상기 반응계에 상기 제1 다관능 단량체를 연속적으로 첨가하는, 상기 [2]에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[4] 제2 다관능 단량체를 추가로 함유하는 상기 반응계에서 상기 공중합 반응을 개시하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔 공중합 고무의 제조 방법.
[5] 상기 제1 다관능 단량체 및/또는 상기 제2 다관능 단량체가 디비닐벤젠인, 상기 [4]에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[6] 상기 제1 다관능 단량체가 디비닐벤젠인 경우에, 상기 반응계에 첨가하는 상기 디비닐벤젠의 첨가량이 상기 제1 공액 디엔 화합물, 상기 제2 공액 디엔 화합물, 상기 제1 방향족 비닐 화합물 및 상기 제2 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0.001 내지 1 질량부인, 상기 [5]에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[7] 상기 제2 다관능 단량체가 디비닐벤젠인 경우에, 상기 반응계에 함유되는 상기 디비닐벤젠의 함유량이 상기 제1 공액 디엔 화합물과 상기 제1 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0 내지 1 질량부인, 상기 [5] 또는 [6]에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[8] 상기 변성제가 실리카와 반응할 수 있는 화합물, 또는 주석 화합물과 상기 실리카와 반응할 수 있는 화합물과의 혼합물인, 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[9] 상기 실리카와 반응할 수 있는 화합물이 디부틸디클로로규소, 메틸트리클로로규소, 메틸디클로로규소, 테트라클로로규소, 트리에톡시메틸실란, 트리페녹시메틸실란, 트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 4,5-에폭시헵틸메틸디메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디메톡시실란, 및 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 상기 [8]에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[10] 상기 제1 공액 디엔 화합물 및/또는 상기 제2 공액 디엔 화합물이 1,3-부타디엔인, 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[11] 상기 제1 방향족 비닐 화합물 및/또는 상기 제2 방향족 비닐 화합물이 스티렌인, 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
[12] 상기 [1] 내지 [11] 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 의해 제조되는 공액 디엔계 공중합 고무.
본 발명의 제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 따르면, 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 따르면, 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 공액 디엔계 공중합 고무를, 종전의 방법과 동등한 짧은 중합 소요 시간으로 제조 가능하다.
본 발명의 공액 디엔계 공중합 고무는 가공성이 양호한 동시에 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 효과를 발휘하는 것이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 당업자의 통상의 지식에 기초하여 이하의 실시 형태에 대하여 적절히 변경, 개량 등이 가해진 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야할 것이다. 한편, 본 명세서에 있어서, 단순히 "공액 디엔 화합물"이라 할 때에는, 제1 공액 디엔 화합물과 제2 공액 디엔 화합물 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미한다. 또한, 단순히 "방향족 비닐 화합물"이라 할 때에는 제1 방향족 비닐 화합물 및 제2 방향족 비닐 화합물 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미한다. 또한, 단순히 "다관능 단량체"라 할 때에는 제1 다관능 단량체 및 제2 다관능 단량체 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미한다. 또한, 단순히 "본 발명(본 실시 형태)의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법"이라 할 때에는 제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법 및 제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법 중 어느 하나 또는 둘 다를 의미한다.
우선, 본 발명의 제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법은 제1의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 제1의 (B) 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시 및 종료시킨 후, 이 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체, 필요한 경우에 제2의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2의 (B) 방향족 비닐 화합물을 첨가하여 추가로 공중합 반응시키고, 이어서, 이 반응계에 (D) 변성제를 첨가하여 반응시키는 것을 포함한다. 이하, 그의 상세에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서는 우선 제1의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 제1의 (B) 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시한다. 한편, 이 반응계에 제2의 (C) 다관능 단량체를 추가로 함유시킨 상태에서 공중합 반응을 행하는 것도 바람직하다. 공중합 반응은 소정의 중합 개시제의 존재하에 적당한 용매 중에서 행해진다. 공중합 반응의 온도는 0 내지 120 ℃의 범위에서 행하고, 일정 온도 조건하 또는 상승 온도 조건하일 수 있다. 한편, 중합 방식은 배치 중합 방식, 연속 중합 방식 중 어느 한 방식일 수 있다.
통상적인 방법에 따라 중합 전환율을 모니터링하고, 중합 전환율이 90％ 이상으로까지 달한 단계(종료 단계)에서, 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하고, 상술한 조건과 동일한 조건으로 추가로 공중합 반응을 행한다. 한편, 필요한 경우에는 이 반응계에 제2의 (A) 공액 디엔 화합물이나 제2의 (B) 방향족 비닐 화합물을 추가로 첨가할 수 있다. 이어서, 반응계에 (D) 변성제를 첨가하여 반응시킨다. 이 반응은 중합 활성 말단에 소정의 관능기를 반응(커플링)시키는 것이다.
다음으로, 본 발명의 제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법은 제1의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 제1의 (B) 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시하고, 그 후 필요한 경우에 제2의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2의 (B) 방향족 비닐 화합물을 첨가하고, 이 공중합 반응을 종료시킨 후, (D) 변성제를 첨가하여 공액 디엔계 공중합 고무를 얻는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법으로서, 중합 전환율이 30％ 이상, 90％ 미만의 범위내에 있는 반응 도중 단계에서, 이 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가한다. 이하, 그 상세에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서는 우선 제1의 (A) 공액 디엔 화합물, 및 제1의 (B) 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시한다. 한편, 이 반응계에 제2의 (C) 다관능 단량체를 추가로 함유시킨 상태에서 공중합 반응을 개시하는 것도 바람직하다. 공중합 반응은 소정의 중합 개시제의 존재하에 적당한 용매 중에서 행해진다. 공중합 반응의 온도는 0 내지 120 ℃의 범위에서 행하고, 일정 온도 조건하 또는 상승 온도 조건하일 수 있다. 한편, 중합 방식은 배치 중합 방식, 연속 중합 방식 중 어느 한 방식일 수 있다.
통상적인 방법에 따라 중합 전환율을 모니터링하고, 중합 전환율이 30％ 이상, 90％ 미만의 범위내, 바람직하게는 30 내지 70％의 범위내, 더욱 바람직하게는 35 내지 60％의 범위내에 있는 반응 도중 단계에서, 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하고, 추가로 상술한 조건과 동일한 조건으로 공중합 반응을 속행하여 종료시킨다. 한편, 필요한 경우에는 이 반응계에 제2의 (A) 공액 디엔 화합물이나 제2의 (B) 방향족 비닐 화합물을 추가로 첨가할 수 있다.
중합 전환율이 30％ 이상, 90％ 미만의 범위내에 있는 반응 도중 단계에서, 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하면, 얻어지는 고무의 가공성이 향상되는 동시에, 종래와 동등한 소요 시간으로 중합을 종료시킬 수 있다. 따라서, 제조 공정이 복잡화되지 않아 생산 비용의 감소를 도모할 수 있다. 한편, 중합 전환율이 30％ 미만인 단계에서 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하면, 얻어지는 고무의 가공성이 저하된다. 한편, 중합 전환율이 90％ 이상인 단계에서 반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하면, 얻어지는 고무의 가공성은 양호하지만, 중합 반응이 종료되기까지 필요한 시간이 증가하는 경향이 있다.
반응계에 제1의 (C) 다관능 단량체를 첨가하는 방법으로서는 소정량의 제1의 (C) 다관능 단량체를 일괄적으로 첨가하는 방법이나, 연속적으로 첨가하는 방법을 들 수 있다. 단, 본 실시 형태에서는 연속적으로 첨가하는 것이 가공성이 더욱 향상된 고무를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
다음으로, 본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 사용되는 각종 성분 등에 대하여 설명한다.
(A) 공액 디엔 화합물
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 이용되는 제1 공액 디엔 화합물 및 제2 공액 디엔 화합물로서는 예를 들면 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-클로로-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 1,3-부타디엔을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 제1 공액 디엔 화합물과 제2 공액 디엔 화합물은 서로 동일하거나 상이한 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "제1 공액 디엔 화합물"이란, 중합 개시시에 존재시키는 공액 디엔 화합물을 말하며, "제2 공액 디엔 화합물"이란, 중합 개시 후에 첨가하는 공액 디엔 화합물을 말한다. 제2 공액 디엔 화합물은 1종을 단독으로 첨가할 수도 있고, 2종 이상을 첨가할 수도 있다. 또한, 제2 공액 디엔 화합물은 1회만 첨가할 수도 있고, 2회 이상 첨가할 수도 있다. 제2 공액 디엔 화합물의 첨가 방법은 특별히 한정되지 않지만, 일괄 첨가, 분할 첨가, 연속 첨가 등의 공지된 방법을 임의로 적용할 수 있다. 단, 제2 공액 디엔 화합물을, 후술하는 제1 다관능성 단량체 첨가 후, 변성제 첨가 전(예를 들면, 직전)에 첨가하는 것은 변성 효과를 높일 수 있는 점에서 바람직하다.
(B) 방향족 비닐 화합물
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 이용되는 제1 방향족 비닐 화합물 및 제2 방향족 비닐 화합물로서는 예를 들면 스티렌, 2-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, α-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 2,4-디이소프로필스티렌, 4-tert-부틸스티렌, tert-부톡시스티렌, 비닐벤질디메틸아민, (4-비닐벤질)디메틸아미노에틸에테르, N,N-디메틸아미노에틸스티렌, 비닐피리딘, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 스티렌을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 제1 방향족 비닐 화합물과 제2 방향족 비닐 화합물은 서로 동일하거나 상이한 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "제1 방향족 비닐 화합물"이란 중합 개시시에 존재시키는 방향족 비닐 화합물을 말하며, "제2 방향족 비닐 화합물"이란 중합 개시 후에 첨가하는 방향족 비닐 화합물을 말한다. 제2 방향족 비닐 화합물은 1종을 단독으로 첨가할 수도 있고, 2종 이상을 첨가할 수도 있다. 또한, 제2 방향족 비닐 화합물은 1회만 첨가할 수도 있고, 2회 이상 첨가할 수도 있다. 제2 방향족 비닐 화합물의 첨가 방법은 특별히 한정되지 않지만, 일괄 첨가, 분할 첨가, 연속 첨가 등의 공지된 방법을 임의로 적용할 수 있다. 단, 제2 방향족 비닐 화합물을, 후술하는 제1 다관능성 단량체 첨가 후, 변성제 첨가 전(예를 들면 직전)에 첨가하는 것은 변성 효과를 높일 수 있는 점에서 바람직하다.
(C) 다관능 단량체
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 이용되는 제1 다관능 단량체 및 제2 다관능 단량체로서는 예를 들면 디비닐벤젠, 디비닐비페닐, 디비닐나프탈렌, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 디비닐벤젠을 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 제1 다관능 단량체와 제2 다관능 단량체는 서로 동일하거나 상이한 것일 수 있다. 제1 다관능 단량체로서 디비닐벤젠을 이용하는 경우에, 공중합 반응의 종료 후(제1 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법), 또는 반응 도중 단계(제2 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법)에서 반응계에 첨가하는 디비닐벤젠의 첨가량은 제1 공액 디엔 화합물, 제2 공액 디엔 화합물, 제1 방향족 비닐 화합물 및 제2 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0.001 내지 1 질량부인 것이 바람직하고, 0.005 내지 0.1 질량부인 것이 더욱 바람직하고, 0.005 내지 0.05 질량부인 것이 특히 바람직하다. 공중합 반응의 종료 후, 또는 반응 도중 단계에서 반응계에 첨가하는 디비닐벤젠의 첨가량이 0.001 질량부 미만이면, 공중합체의 베일(veil) 형상의 시간 경과에 따른 변화(저온 흐름)가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 1 질량부를 초과하면, 공중합체의 무니(Mooney) 점도의 시간 경과에 따른 상승이 현저해지는 경향이 있다.
또한, 제2 다관능 단량체로서 디비닐벤젠을 이용하는 경우에, 반응계에 처음부터 함유시키는 디비닐벤젠의 함유량은 제1 공액 디엔 화합물과 제1 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0 내지 1 질량부인 것이 바람직하고, 0 내지 0.5 질량부인 것이 더욱 바람직하며, 0 내지 0.1 질량부인 것이 특히 바람직하다. 반응계에 처음부터 함유시키는 디비닐벤젠의 함유량이 1 질량부를 초과하면, 공중합체의 가공성이 저하되는 경향이 있다.
(D) 변성제
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 이용되는 변성제로서는 실리카와 반응할 수 있는 화합물, 또는 주석 화합물과 상기 실리카와 반응할 수 있는 화합물과의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. 실리카와 반응할 수 있는 화합물은 디부틸디클로로규소, 메틸트리클로로규소, 메틸디클로로규소, 테트라클로로규소, 트리에톡시메틸실란, 트리페녹시메틸실란, 트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 4,5-에폭시헵틸메틸디메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디메톡시실란, 및 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 이들 중에서, N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란(이하, "Si-N 변성제"라고도 함)을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
실리카와 반응할 수 있는 화합물로서 Si-N 변성제, 및 중합 개시제로서 후술하는 알킬리튬을 각각 사용하는 경우, Si-N 변성제와, 알킬리튬을 구성하는 리튬 원자(Li)의 몰비는 (Si-N 변성제)/(Li)＝0.2 내지 1.0인 것이 바람직하고, (Si-N 변성제)/(Li)＝0.3 내지 0.8인 것이 더욱 바람직하다. (Si-N 변성제)/(Li)의 값이 0.2 미만이면, 구름 저항이 악화되는 경향이 있다. 한편, (Si-N 변성제)/(Li)의 값이 1.0을 초과하면, 미반응 변성제가 잔류하여 비용적으로 불리해지는 경향이 있다.
또한, 주석 화합물로서는 예를 들면 테트라클로로주석, 테트라브롬주석, 트리클로로부틸주석, 트리클로로메틸주석, 트리클로로옥틸주석, 디브롬디메틸주석, 디클로로디메틸주석, 디클로로디부틸주석, 디클로로디옥틸주석, 1,2-비스(트리클로로스타닐)에탄, 1,2-비스(메틸디클로로스타닐에탄), 1,4-비스(트리클로로스타닐)부탄, 1,4-비스(메틸디클로로스타닐)부탄, 에틸주석 트리스테아레이트, 부틸주석 트리스옥타노에이트, 부틸주석 트리스스테아레이트, 부틸주석 트리스라우레이트, 디부틸주석 비스옥타노에이트, 디부틸주석 비스스테아레이트, 디부틸주석 비스라우레이트 등을 적합예로서 들 수 있다. 이들 중에서 테트라클로로주석(SnCl4)을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
주석 화합물로서 테트라클로로주석(SnCl4), 및 중합 개시제로서 후술하는 알킬리튬을 각각 사용하는 경우, 테트라클로로주석(SnCl4)과, 알킬리튬을 구성하는 리튬 원자(Li)의 몰비는 (SnCl4)/(Li)＝0 내지 0.2인 것이 바람직하고, (SnCl4)/(Li)＝0 내지 0.175인 것이 더욱 바람직하다. 한편, (SnCl4)/(Li)의 값이 0.2를 초과하면, Si-N 변성제의 결합량이 저하되어 구름 저항이 악화되는 경향이 있다.
(E) 기타 성분 등
공중합 반응의 중합 개시제로서는 예를 들면 유기 알칼리 금속이나 유기 알칼리 토금속 등을 사용할 수 있다. 유기 알칼리 금속, 유기 알칼리 토금속 등으로서는 예를 들면 n-부틸리튬, sec-부틸리튬, t-부틸리튬 등의 알킬리튬, 1,4-디리티오부탄 등의 알킬렌디리튬, 페닐리튬, 스틸벤리튬, 리튬나프탈렌 등의 유기 리튬 화합물, 나트륨 나프탈렌, 칼륨 나프탈렌, n-부틸마그네슘, n-헥실마그네슘, 에톡시칼슘, 스테아르산칼슘, t-부톡시스트론튬, 에톡시바륨, 이소프로폭시바륨, 에틸머캅토바륨 t-부톡시바륨, 페녹시바륨, 디에틸아미노바륨, 스테아르산바륨 등을 들 수 있다. 이들 중에서, n-부틸리튬, sec-부틸리튬이 더욱 바람직하다.
또한, 상술한 유기 알칼리 금속을 소정의 2급 아민 화합물 또는 3급 아민 화합물과 반응시키고, 얻어진 반응 생성물을 중합 개시제로서 공중합 반응에 사용할 수도 있다. 2급 아민 화합물 또는 3급 아민 화합물과 반응시키는 유기 알칼리 금속으로서는 유기 리튬 화합물이 바람직하고, n-부틸리튬, sec-부틸리튬이 더욱 바람직하다.
유기 알칼리 금속과 반응시키는 2급 아민 화합물로서는 예를 들면 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디-n-부틸아민, 디-sec-부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디-n-옥틸아민, 디-(2-에틸헥실)아민, 디시클로헥실아민, N-메틸벤질아민, 디알릴아민, 모르폴린, 피페라진, 2,6-디메틸모르폴린, 2,6-디메틸피페라진, 1-에틸피페라진, 2-메틸피페라진, 1-벤질피페라진, 피페리딘, 3,3-디메틸피페리딘, 2,6-디메틸피페리딘, 1-메틸-4-(메틸아미노)피페리딘, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 피롤리딘, 2,5-디메틸피롤리딘, 아제티딘, 헥사메틸렌이민, 헵타메틸렌이민, 5-벤질옥시인돌, 3-아자스피로[5.5]운데칸, 3-아자비시클로[3.2.2]노난, 카르바졸 등을 들 수 있다.
또한, 유기 알칼리 금속과 반응시키는 3급 아민 화합물로서는 예를 들면 N,N-디메틸-o-톨루이딘, N,N-디메틸-p-톨루이딘, N,N-디메틸-m-톨루이딘, α-피콜린, β-피콜린, γ-피콜린, 벤질디메틸아민, 벤질디에틸아민, 벤질디프로필아민, 벤질디부틸아민, (o-메틸벤질)디메틸아민, (m-메틸벤질)디메틸아민, (p-메틸벤질)디메틸아민, N,N-테트라메틸렌-o-톨루이딘, N,N-헵타메틸렌-o-톨루이딘, N,N-헥사메틸렌-o-톨루이딘, N,N-트리메틸렌벤질아민, N,N-테트라메틸렌벤질아민, N,N-헥사메틸렌벤질아민, N,N-테트라메틸렌(o-메틸벤질)아민, N,N-테트라메틸렌(p-메틸벤질)아민, N,N-헥사메틸렌(o-메틸벤질)아민, N,N-헥사메틸렌(p-메틸벤질)아민 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서는 에테르 화합물 및/또는 3급 아민 화합물을 반응계 중에 함유시키는 것이, 얻어지는 공액 디엔계 공중합 고무의 공액 디엔 부분의 마이크로 구조(비닐 결합 함량)을 조정할 수 있기 때문에 바람직하다. 에테르 화합물로서는 예를 들면 디에틸에테르, 디-n-부틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 2,2-(비스테트라히드로푸르푸릴)프로판, 비스테트라히드로푸르푸릴포르말, 테트라히드로푸르푸릴알코올의 메틸에테르, 테트라히드로푸르푸릴알코올의 에틸에테르, 테트라히드로푸르푸릴알코올의 부틸에테르, α-메톡시테트라히드로푸란, 디메톡시벤젠, 디메톡시에탄 등을 들 수 있다. 또한, 3급 아민 화합물로서는 예를 들면 트리에틸아민, 피리딘, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 디피페리디노에탄, N,N-디에틸에탄올아민의 메틸에테르, N,N-디에틸에탄올아민의 에틸에테르, N,N-디에틸에탄올아민의 부틸에테르 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서 사용할 수 있는 용매로서는 탄화수소 용매를 들 수 있다. 이 탄화수소 용매로서는 예를 들면 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 이들 중에서 시클로헥산 또는 헵탄이 바람직하다.
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에서는, 중합 개시제와 함께 칼륨 화합물을 반응계에 첨가할 수도 있다. 중합 개시제와 함께 칼륨 화합물을 반응계에 첨가하면, 사용되는 중합 개시제의 반응성을 향상시킬 수 있고, 얻어지는 공액 디엔계 공중합 고무 중에 도입되는 방향족 비닐 화합물을 랜덤하게 배열시킬 수 있거나, 또는 방향족 비닐 화합물의 간단한 쇄를 형성시킬 수 있다. 칼륨 화합물로서는 예를 들면 칼륨 이소프로폭시드, 칼륨-t-부톡시드, 칼륨-t-아밀옥시드, 칼륨-n-헵타옥시드, 칼륨벤질옥시드 등의 칼륨알콕시드, 칼륨페녹시드, 이소발레리안산, 카프릴산, 라우릴산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀렌산, 벤조산, 프탈산, 2-에틸헥산산 등의 칼륨염, 도데실벤젠술폰산, 테트라데실벤젠술폰산, 헥사데실벤젠술폰산, 옥타데실벤젠술폰산 등의 유기 술폰산의 칼륨염, 아인산디에틸, 아인산디이소프로필, 아인산디페닐, 아인산디부틸, 아인산디라우릴 등의 유기 아인산 부분 에스테르의 칼륨염 등을 들 수 있다.
상기 칼륨 화합물은 중합 개시제로서 이용하는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 1 그램 원자 당량에 대하여 필요에 따라 0.5몰까지 첨가하는 것이 바람직하다. 0.5몰을 초과하면, 중합 활성이 저하되어 생산성이 저하되거나, 또한, 변성제에 의해 중합 활성 말단을 변성시키는 반응을 행할 때의 변성 효율이 저하될 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 얻어지는 공액 디엔계 공중합 고무를 함유하는 반응계(중합 반응 용액) 내로부터, 통상적인 용액 중합법에서 사용되는 방법에 의해 목적으로 하는 공액 디엔계 공중합 고무를 단리할 수 있다. 구체적으로는, 우선 용액 상태의 반응계에 안정제 등을 첨가한 후, 필요에 따라 방향족계 공정 오일, 나프텐계 공정 오일 등의 신전유나, 중량 평균 분자량이 15만 이하인 액상 중합체(또는 이 액상 중합체의 용액)를 첨가한다. 이어서, 직접 건조법이나 스팀 스트립핑법에 의해 용제와 분리하여 세정하고, 진공 건조기, 열풍 건조기나 롤 등으로 건조함으로써 공액 디엔계 공중합 고무를 단리할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 공액 디엔계 공중합 고무의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무는 상술한 본 발명의 실시 형태인 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 의해 제조된 것이다. 따라서, 가공성이 양호하고, 또한, 가황 후에도 충분한 경도를 나타내고, 구름 저항이 작은 고무 조성물을 얻을 수 있는 효과를 발휘하는 것이다.
본 실시 형태의 공액 디엔계 공중합 고무의 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)는 20 내지 200의 범위인 것이 바람직하고, 35 내지 100의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)가 20 미만이면, 파괴 강도, 내마모성, 및 저히스테리시스(low hysteresis) 손실성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)가 200을 초과하면, 가공성이 저하되는 경향이 있다.
한편, 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)가 100을 초과하는 공액 디엔계 공중합 고무도 그 단독으로는 가공성이 충분하지 않은 경우도 있지만, 방향족계 공정 오일, 나프텐계 공정 오일 등의 신전유나, 중량 평균 분자량이 15만 이하인 액상 중합체를 첨가함으로써, 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)를 100 이하로 하여 충분한 가공성을 확보할 수 있다. 사용되는 신전유로서는 디엔계 고무에 통상적으로 사용되는 신전유나 연화제이면 특별히 제한되지 않지만, 광물유계 신전유가 바람직하다. 일반적으로, 광물유계 신전유는 방향족계 오일, 지환족계 오일, 및 지방족계 오일의 혼합물로서, 이들 혼합 비율에 따라 방향족계, 지환족계, 지방족계로 분류되고 있지만, 본 실시 형태에서는 임의의 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도 점도 비중 항수(V.G.C.값)가 0.900 내지 1.049인 방향족계 광물유(아로마틱 오일), 또는 0.800 내지 0.899의 지방족계 광물유(나프테닉 오일)이 저히스테리시스성/웨트 스키드 저항 측면에서 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 한편, 실시예, 비교예 중의 "부" 및 "％"는 특별히 거절하지 않는 한 질량 기준이다. 또한, 각종 물성치의 측정 방법, 및 평가 방법을 이하에 나타낸다.
[결합 스티렌 함량(％)]: 270 MHz 1H-NMR에 의해 구하였다.
[(부타디엔 부분의) 비닐 함량(％)]: 270 MHz 1H-NMR에 의해 구하였다.
[변성 반응전 피크 분자량]: 겔 투과 크로마토그래피(GPC)(HLC-8120GPC(상품명(도소사 제조)))를 사용하여 얻어진 GPC 곡선에 의해, 다관능 단량체, 실리카와 반응할 수 있는 화합물, 및 주석 화합물과의 반응에 의해 분자량이 증가된 중합체를 제외한 중합체 부분에 상당하는 곡선 부분의 정점에 상당하는 유지 시간으로부터 폴리스티렌 환산으로 구하였다.
[무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)]: JIS K6300에 준거하여 L 로터를 사용하여 예열 1분, 로터 작동 시간 4분, 온도 100 ℃에서의 조건으로 구하였다.
[가황 고무의 물성 평가·측정]:
(i) [롤 가공성(시트 표면)]: 황과 가황 촉진제를 제거하고 행하는 혼련("A 혼련"이라고도 함) 후의 배합 고무를 롤에 통과시켜 시트로 형성하고, 광택을 육안으로 관찰하였다. 이하에 나타내는 기준에 따라 평가하였다.
◎: 매우 양호
○: 양호
△: 보통
×: 불량
××: 매우 불량
(ii) [배합 고무의 무니 점도]: 가황 전의 배합 고무를 측정용 시료로 하고, JIS K6300에 준거하여 L 로터를 사용하여 예열 1분, 로터 작동 시간 4분, 온도 100 ℃의 조건으로 측정하였다. 지수로 표시하고, 수치가 클수록 가공성이 양호하다.
(iii) [70 ℃ tanδ]: 가황 고무를 측정용 시료로 하고, 동적 분광계(미국 레오메트릭스사 제조)를 사용하여 인장 동적 변형 0.7％, 각속도 100 라디안/초, 70 ℃의 조건으로 측정하였다. 지수로 표시하고, 수치가 클수록 구름 저항성이 작고 양호하다.
(iv) [0 ℃ tanδ]: 가황 고무를 측정용 시료로 하고, 동적 분광계(미국레오메트릭스사 제조)를 사용하여 인장 동적 변형 0.14％, 각속도 100 라디안/초, 0 ℃의 조건으로 측정하였다. 지수로 표시하고, 수치가 클수록 웨트 스키드 저항성이 크고 양호하다.
(v) [DIN 마모 시험]: 가황 고무를 측정용 시료로 하고, DIN 마모 시험기(도요 세이키사 제조)를 사용하여 JIS K6264에 준거하여 하중 10N으로 25 ℃에서 내마모성을 측정하였다. 지수로 표시하고, 수치가 클수록 내마모성이 양호하다.
(실시예 1)
질소 치환된 내용적 5 리터의 오토클레이브 반응기에 시클로헥산 2750 g, 테트라히드로푸란 32 g, 스티렌 149 g, 1,3-부타디엔 391 g을 투입하였다. 반응기 내용물의 온도를 20 ℃로 조정한 후, n-부틸리튬 330 mg을 첨가하여 중합을 개시하였다. 중합은 단열 조건으로 실시하였고, 최고 온도는 85 ℃에 달하였다. 중합 전환율이 99％에 달한 시점에 디비닐벤젠(순도 55 질량％) 0.055 g(m-, p-디비닐벤젠으로서), 및 3-부타디엔 11 g을 추가하고, 추가로 15분 중합시킨 후, N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란 1122 mg을 첨가하여 15분간 반응을 행 하였다. 반응 후의 중합체 용액에 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 첨가하였다. 이어서, 스팀 스트립핑에 의해 탈용매를 행하고, 110 ℃로 온도 조절된 열 롤로 건조함으로써 공중합 고무(실시예 1)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 비닐 함량은 57％, 결합 스티렌 함량은 27％, 변성 반응 전 피크 분자량은 22×104, 및 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)는 41이었다.
(비교예 1)
용액 중합 스티렌-부타디엔 고무(JSR사 제조, 상품명 "SL563")를 비교예 1로 하였다. 이 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 각종 물성치 등을 표 1에 나타내었다.
(비교예 2)
질소 치환된 내용적 5 리터의 오토클레이브 반응기에 시클로헥산 2750 g, 테트라히드로푸란 32 g, 스티렌 149 g, 1,3-부타디엔 391 g, 디비닐벤젠(순도 55 질량％) 0.055 g(m-, p-디비닐벤젠으로서)을 투입하였다. 반응기 내용물의 온도를 20 ℃로 조정한 후, n-부틸리튬 330 mg을 첨가하여 중합을 개시하였다. 중합은 단열 조건으로 실시하였고, 최고 온도는 85 ℃에 달하였다. 중합 전환율이 99％에 달한 시점에 1,3-부타디엔 11 g을, 계속해서 테트라클로로주석 54 mg을 추가하였다. 그 후 3분 후에 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란 1122 mg을 첨가하고, 추가로 15분간 반응을 행하였다. 반응 후의 중합체 용액에 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 첨가하였다. 이어서, 스팀 스트립핑에 의해 탈용매를 행하 고, 110 ℃로 온도 조절된 열 롤로 건조함으로써 공중합 고무(비교예 2)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 각종 물성치 등을 표 1에 나타내었다.
Figure 112007014101402-PCT00001
(실시예 2)
질소 치환된 내용적 5 리터의 오토클레이브 반응기에 시클로헥산 2500 g, 테트라히드로푸란 25 g, 스티렌 135 g, 1,3-부타디엔 355 g을 투입하였다. 반응기 내용물의 온도를 10 ℃로 조정한 후, n-부틸리튬 315 mg을 첨가하여 중합을 개시하였다. 중합은 단열 조건으로 실시하였고, 최고 온도는 85 ℃에 달하였다. 중합 전환율이 35％에 달한 시점에 디비닐벤젠(순도 55％) 0.070 g(m-, p-디비닐벤젠으로서, 반응 초기 단계에 투입한 스티렌 및 1,3-부타디엔의 합계 100부에 대하여 0.014부에 상당)을, 중합 전환율이 55％에 달할 때까지 연속적으로 첨가하면서 중합을 계속시켰다. 중합 전환율이 99％에 달한 시점(중합 개시로부터 26분 경과)에 1,3-부타디엔 10 g을 2분간 추가하고, 계속해서 테트라클로로주석 49 mg을 추가하고, 그 후 1분 후에 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란 1025 mg을 첨가하여 15분간 반응을 행하였다. 반응 후의 중합체 용액에 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 첨가하였다. 이어서, 스팀 스트립핑에 의해 탈용매를 행하고, 110 ℃로 온도 조절된 열 롤로 건조함으로써 공중합 고무(실시예 2)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 비닐 함량은 57％, 결합 스티렌 함량은 27％, 변성 반응 전 피크 분자량은 23×104, 및 무니 점도(ML1 ＋4, 100 ℃)는 45였다.
(실시예 3)
중합 전환율이 35％에 달한 시점에 디비닐벤젠(순도 55％) 0.070 g(m-, p-디비닐벤젠으로서, 반응 초기 단계에 투입한 스티렌 및 1,3-부타디엔의 합계 100부에 대하여 0.014부에 상당)을 일괄적으로 첨가하는 것 이외에는 상술한 실시예 2와 동일하게 하여 공중합 고무(실시예 3)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 각종 물성치 등을 표 2에 나타내었다.
(실시예 4)
중합 전환율이 35％에 달한 시점에 디비닐벤젠(순도 55％) 0.070 g(m-, p-디비닐벤젠으로서, 반응 초기 단계에 투입한 스티렌 및 1,3-부타디엔의 합계 100부에 대하여 0.014부에 상당)을, 중합 전환율이 88％에 달할 때까지 연속적으로 첨가하는 것 이외에는 상술한 실시예 2와 동일하게 하여 공중합 고무(실시예 4)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 각종 물성치 등을 표 2에 나타내었다.
(비교예 3)
용액 중합 스티렌-부타디엔 고무(JSR사 제조, 상품명 "SL563")을 비교예 3으로 하였다. 이 용액 중합 스티렌-부타디엔 고무의 각종 물성치 등을 표 2에 나타내었다.
(비교예 4)
질소 치환된 내용적 5 리터의 오토클레이브 반응기에 시클로헥산 2500 g, 테트라히드로푸란 25 g, 스티렌 135 g, 1,3-부타디엔 355 g, 디비닐벤젠(순도 55 질량％) 0.028 g(m-, p-디비닐벤젠으로서, 반응 초기 단계에 투입한 스티렌 및 1,3-부타디엔의 합계 100부에 대하여 0.006부에 상당)을 투입하였다. 반응기 내용물의 온도를 20 ℃로 조정한 후, n-부틸리튬 315 mg을 첨가하여 중합을 개시하였다. 중합은 단열 조건으로 실시하였고, 최고 온도는 85 ℃에 달하였다. 중합 전환율이 99％에 달한 시점(중합 개시로부터 26분 경과)에 1,3-부타디엔 10 g을 2분간 추가하고, 계속해서 테트라클로로주석 49 mg을 추가하였다. 그 후 1분 후에 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란 1025 mg을 첨가하고, 추가로 15분간 반응을 행하였다. 반응 후의 중합체 용액에 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸을 첨가하였다. 이어서, 스팀 스트립핑에 의해 탈용매를 행하고, 110 ℃로 온도 조절된 열 롤러로 건조함으로써 공중합 고무(비교예 4)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 각종 물성치 등을 표 2에 나타내었다.
(비교예 5)
중합 전환율이 15％에 달한 시점에 디비닐벤젠(순도 55％) 0.070 g(m-, p-디비닐벤젠으로서, 반응 초기 단계에 투입한 스티렌 및 1,3-부타디엔의 합계 100부에 대하여 0.014부에 상당)을, 중합 전환율이 35％에 달할 때까지 연속적으로 첨가하는 것 이외에는 상술한 실시예 2와 동일하게 하여 공중합 고무(비교예 5)를 얻었다. 얻어진 공중합 고무의 각종 물성치 등을 표 2에 나타내었다.
Figure 112007014101402-PCT00002
(고무 조성물(가황물)의 제조)
표 3에 나타내는 "고무 조성물의 배합 처방"에 따라 250 ml 라보플라스트 밀을 사용하여 제조한 고무 조성물을 가황하였다. 한편, A 혼련은 100 ℃× 50 rpm으로 약 3분간 행하였고, 이 때의 덤프(dump)의 계기 온도는 약 140 ℃, 실제 온도는 약 150 ℃였다. 또한, A 혼련 후의 배합 고무에 황과 가황 촉진제를 추가하고 나서 행하는 혼련("B 혼련"이라고도 함)은 70 ℃×60 rpm으로 1분간 행하였다. 얻어진 가황 고무의 가공성, 구름 저항성, 웨트 스키드 저항성, 및 내마모성을 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
Figure 112007014101402-PCT00003
Figure 112007014101402-PCT00004
표 4에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에 반해 비교예 2에서는 구름 저항성, 웨트 스키드 저항성, 내마모성이 양호한 반면, 가공성이 악화되었다. 그러나, 실시예에서는 구름 저항성, 웨트 스키드 저항성, 및 내마모성이 비교예 2와 마찬가지로 양호한 동시에 가공성이 보다 개선되어 양호하게 되었음이 밝혀졌다.
또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2 내지 4의 제1단 중합 소요 시간은 비교예 3, 4의 제1단 중합 소요 시간과 동등하게 짧아, 단시간에 중합 반응을 종료할 수 있음이 판명되었다. 또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 비교예 4에서는 구름 저항성, 웨트 스키드 저항성, 및 내마모성이 양호한 반면, 가공성이 저하되었다. 그러나, 실시예 2 내지 4에서는 구름 저항성, 웨트 스키드 저항성, 및 내마모성이 비교예 4와 동일하게 양호한 동시에 가공성이 보다 개선되어 양호하게 되었음이 밝혀졌다. 한편, 디비닐벤젠의 첨가 방법이 연속적인 경우(실시예 2, 4)와 일괄적인 경우(실시예 3)를 비교하면, 연속적으로 첨가한 경우 쪽이 보다 가공성이 양호한 고무 조성물을 얻을 수 있음이 분명하다.
본 발명의 공액 디엔계 공중합 고무는 자동차용 타이어 트레드, 측벽, 카카스(Carcass) 등의 타이어용 고무 조성물을 구성하는 고무, 또는 벨트, 호스, 방진 고무, 신발 등의 기타 공업 용품용 고무 조성물을 구성하는 고무로서 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (12)

  1. (삭제)
  2. 제1 공액 디엔 화합물 및 제1 방향족 비닐 화합물을 함유하는 반응계에서 공중합 반응을 개시시키고, 그 후 필요한 경우에 제2 공액 디엔 화합물, 및 필요한 경우에 제2 방향족 비닐 화합물을 첨가하고, 상기 공중합 반응을 종료시킨 후, 변성제를 첨가하여 공액 디엔계 공중합 고무를 얻는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법이며,
    중합 전환율이 30％ 이상, 90％ 미만의 범위 내에 있는 반응 도중 단계에서 상기 반응계에 제1 다관능 단량체를 첨가하는, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반응계에 상기 제1 다관능 단량체를 연속적으로 첨가하는 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 다관능 단량체를 추가로 함유하는 상기 반응계에서 상기 공중합 반응을 개시시키는, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 다관능 단량체 및/또는 상기 제2 다관능 단량체가 디비닐벤젠인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 다관능 단량체가 디비닐벤젠인 경우에, 상기 반응계에 첨가하는 상기 디비닐벤젠의 첨가량이 상기 제1 공액 디엔 화합물, 상기 제2 공액 디엔 화합물, 상기 제1 방향족 비닐 화합물 및 상기 제2 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0.001 내지 1 질량부인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 다관능 단량체가 디비닐벤젠인 경우에, 상기 반응계에 함유되는 상기 디비닐벤젠의 함유량이 상기 제1 공액 디엔 화합물과 상기 제1 방향족 비닐 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 0 내지 1 질량부인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변성제가, 실리카와 반응할 수 있는 화합물, 또는 주석 화합물과 상기 실리카와 반응할 수 있는 화합물과의 혼합물인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 실리카와 반응할 수 있는 화합물이 디부틸디클로로규소, 메틸트리클로로규소, 메틸디클로로규소, 테트라클로로규소, 트리에톡시메틸실란, 트리페녹시메틸실란, 트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 4,5-에폭시헵틸메 틸디메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디메톡시실란 및 N,N-비스(트리메틸실릴)아미노프로필메틸디에톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공액 디엔 화합물 및/또는 상기 제2 공액 디엔 화합물이 1,3-부타디엔인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 방향족 비닐 화합물 및/또는 상기 제2 방향족 비닐 화합물이 스티렌인, 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법.
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 공액 디엔계 공중합 고무의 제조 방법에 의해 제조되는 공액 디엔계 공중합 고무.
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