KR20120099874A - Styrene-butadiene copolymers, process for the preparation thereof and ultra high performance tire using thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A styrene-butadiene copolymer is provided to have excellent silica processability, and to have excellent combination of rolling resistance and friction to wet surface. CONSTITUTION: A styrene-butadiene copolymer comprises a reaction product of continuous solution polymerization from butadiene-based monomer and styrene-based monomer. A Mooney viscosity of the copolymer in which processing oil is added is 57-67 ML(1+4)/100°C, styrene content is 23-27 weight%, vinyl content is 46-54%. The continuous solution polymerization is conducted under the presence of alkyl lithium(NBL) as a base catalyst of 0.01-0.05 phr, and a dibutyl magnesium as a sub catalyst of 0.005-0.25 phr.

Description

스티렌-부타디엔 공중합체, 그의 제조 방법 및 에너지 절약형 타이어 {Styrene-Butadiene Copolymers, Process for the Preparation Thereof and ultra high performance Tire using thereof}Styrene-Butadiene Copolymers, Process for the Preparation Thereof and ultra high performance Tire using Technical}

본 발명은 고비닐 고무니 용액중합 SBR로서 스티렌-부타디엔 공중합체, 그의 제조방법 및 이를 이용한 에너지 절약형 타이어에 관한 것이다. 이러한 종류의 엘라스토머를 에너지 절약형 타이어의 제조에 사용하는 것은 실리카 가공성이 우수하고 내마모성, 젖은 노면 마찰성 및 회전저항성의 조화가 우수한 특성을 제공한다.The present invention relates to a styrene-butadiene copolymer as a high-vinyl rubber-needle solution polymerization SBR, a method for preparing the same, and an energy-saving tire using the same. The use of elastomers of this kind in the manufacture of energy-saving tires offers the characteristics of excellent silica processability and a good balance of wear resistance, wet road friction and rolling resistance.

본 발명은 또한, 연속 용액중합, 및 높은 범위의 무니(Mooney) 점도와 공중합체 중 합한 스티렌 함량 및 비닐 함량의 유지를 동시에 포함하는, SBR 공중합체를 수득하기 위한 방법에 관한 것이다. 나아가 본 발명은 고체 형태의 SBR 공중합체로부터 수득되는 에너지 절약형 타이어에 관한 것이다.The invention also relates to a process for obtaining SBR copolymers, which simultaneously comprises continuous solution polymerization and maintaining a high range of Mooney viscosity and the combined styrene content and vinyl content of the copolymer. The invention further relates to an energy saving tire obtained from the SBR copolymer in solid form.

유럽 지역에서 시작된 타이어 효율 등급제가 점차 미국 및 일본 그리고 우리나라 등 전 세계적으로 타이어 산업에 큰 영향을 미치고 있다. 이는 근본적으로 공급에 한계가 있는 화석에너지 부족에 따른 에너지 비용의 급증과 에너지 소비 시 발생되는 CO2 등 대기오염 물질로 야기되는 지구 온난화 등의 환경문제의 심각성이 크게 대두되면서 환경문제에 큰 부분을 차지하는 자동차에 연료소비율(이하, 연비라 한다)과 이산화탄소 배출 기준이 선진국을 시작으로 대폭 강화되고 있기 때문이다. 엄격해진 각국의 자동차 규제안을 만족시키기 위해서는, 자동차 에너지 소모에 큰 영향을 미치는 타이어 또한 매우 엄격한 저 연비 특성을 요구하고 있으며, 동시에 자동차의 성능 향상과 고속화된 도로의 증가는 차량 운행속도의 증가를 수반하여 위급한 상황에서 제동성능, 특히 젖은 노면에서의 제동성(이하, wet grip성, 젖은 노면 마찰성이 큰 것을 요구)의 향상은 타이어의 필수 요구특성이 되었다. The tire efficiency rating system, which originated in Europe, is gradually affecting the tire industry worldwide, including the United States, Japan, and Korea. This is due to the significant increase in energy costs due to the shortage of fossil energy, which is limited in supply, and the seriousness of environmental problems such as global warming caused by air pollutants such as CO 2 generated during energy consumption. This is because the fuel consumption rate (hereinafter referred to as fuel economy) and carbon dioxide emission standards for automobiles are greatly strengthened, starting with developed countries. In order to meet the stricter regulations on automobiles, tires, which have a significant impact on the energy consumption of automobiles, also require very strict fuel economy characteristics, while at the same time increasing the performance of automobiles and increasing the speed of roads is accompanied by an increase in vehicle speed. Therefore, in an emergency situation, the improvement of braking performance, especially braking performance on wet roads (hereinafter, required to have high wet grip properties and high wet road friction) has become an essential requirement of a tire.

최근 유럽으로부터 시작된 저 연비성과 제동성의 성능을 평가하여 부여하는 타이어 등급제는 타이어 사의 기술 수준을 대외적으로 나타내므로 각 타이어 사는 성능이 우수한 타이어 제조에 적합한 합성고무, 특히 UHP(Ultra High Performance, 이하 'UHP'라 함) 타이어용에 사용될 수 있는 합성고무인 고비닐 높은 무늬점도를 갖는 SSBR에 큰 관심을 보이고 있다.
Since tire grades, which have been recently evaluated in Europe for low fuel efficiency and braking performance, represent tire technology levels, each tire is made of synthetic rubber, especially UHP (Ultra High Performance), UHP ') is showing great interest in SSBR with high vinyl viscosity, which is a synthetic rubber that can be used for tires.

에너지 절약형 고성능 타이어(UHP Tire) 용으로 많이 사용되는 합성고무는 High Vinyl High Mooney Type 용액중합 SBR(이하 HVHM-SSBR이라 한다)이다. 그런데 UHP 타이어용 SSBR의 가장 중요한 요구 물성은 주행 저항을 낮게 하는 LRR 특성(Low Rolling Resistance, 가교된 고무로 주로 60℃에서 측정한 tanδ값으로 평가함, 작을수록 유리)뿐만 아니라, 고속주행 도중 또는 젖은 노면에서 빠르게 정지가 가능해야만 안전을 담보할 수 있기 때문에 정지저항 특성(Wet Grip, 가교된 고무로 주로 0℃에서 측정한 tanδ값으로 평가함, 클수록 유리) 또한 매우 중요한 요구 물성이다. Synthetic rubber that is frequently used for energy-saving high-performance tires (UHP Tire) is High Vinyl High Mooney Type Solution Polymerization SBR (hereinafter referred to as HVHM-SSBR). However, the most important required properties of SSBR for UHP tires are not only LRR characteristics (low rolling resistance, which is evaluated as tan δ measured mainly at 60 ℃ by crosslinked rubber, smaller glass) but also during high-speed driving. Stopping resistance (Wet Grip, evaluated as tanδ measured mainly at 0 ° C with glass crosslinked rubber, is also important) is a very important property because safety can only be ensured if it can be stopped quickly on wet roads.

여기에 전통적으로 타이어에 요구되는 가장 기본적인 특성 중 하나는 내마모성이 우수하여 장기간 사용 가능하여야만 한다. 일반적으로 이들 세 가지 중요한 물성은 상호 이율배반적 특성이 강하다. 자동차 주행 중 타이어의 회전저항성이 낮아 마찰로 인한 에너지 손실이 적으면 일반적으로 젖은 노면 마찰성도 불량하여 제동특성 역시 떨어지고, 반대로 젖은 노면 마찰성이 우수하면 회전저항성과 내마모성이 불량한 경우가 대부분이다. 이러한 이율 배반적인 관계를 개선하고자 최근 타이어 제조 시 보강제로 카본블랙 대신 실리카를 많이 사용하고 있으나, 실리카는 표면에 극성 인자가 많이 존재하여 자체 응집이 강하고, 비극성 물질인 용액중합 SBR과 잘 혼합되기 어려운 특징을 가지고 있어 분산 불량에 의한 가공성 저하 (주로 실리카 배합 후 무니점도가 급격히 상승함) 또는 마모성 불량 등 여러 가지 문제점이 나타나고 있다. Here, one of the most basic characteristics traditionally required for tires is that the wear resistance should be excellent for a long time. In general, these three important properties are strongly mutually exclusive. When the tires have low rolling resistance and low energy loss due to friction, the wet road surface friction is also poor, and the braking characteristics are also low. On the contrary, when the wet road friction is excellent, the rolling resistance and wear resistance are poor. In order to improve such a double rate relationship, silica is often used instead of carbon black as a reinforcing agent in tire manufacture.Since silica has a lot of polarity factors on its surface, it has a strong self-aggregation and is difficult to mix well with a solution-polymerized SBR which is a nonpolar material. Due to its characteristics, various problems such as deterioration of workability due to poor dispersion (mainly sharply rise in Mooney viscosity after silica blending) or poor wearability have occurred.

이러한 문제점들을 개선하기 위하여 여러 SSBR 제조사들은 극성 관능기를 고분자 말단에 부여한 제품을 생산하고 있으나 대부분 배치 중합 방식으로 제조하여 낮은 생산성에 따른 비용 증가 등으로 사용에 경제적 부담이 되고 있다. 반면 연속중합 방법으로 제조하는 SSBR은 생산성이 높아 경제적으로 유리한 점은 있으나 실리카와의 친화성이 있는 제품을 제조하기가 그리 용이하지 않은 단점이 있다. 이런 점들을 고려하여 연속 용액중합법으로 경제성을 고려하는 동시에 실리카와의 친화성도 부여하여 타이어 주행저항 및 젖은 노면 제동성, 내마모성의 조화가 양호하고 아울러 적절한 분자쇄를 부여하여 가공 오일 첨가된(oil-extended) 최종 고무제품의 무니점도를 희생하지 않으면서도 중량평균 분자량은 비교적 작게 유지하여 실리카의 분산 및 가공성이 양호한 특성을 갖는 고비닐 고무늬 용액중합 SBR을 개발하고자 한 것이다.
In order to improve these problems, many SSBR manufacturers are producing products in which polar functional groups are given to polymer ends, but most of them are manufactured by batch polymerization method, which is economically burdened for use due to increased cost due to low productivity. On the other hand, SSBR manufactured by the continuous polymerization method has a high economical advantage, but has a disadvantage in that it is not easy to manufacture a product having affinity with silica. In consideration of these points, economic solution is considered by continuous solution polymerization method, and it also gives affinity with silica, so that the tire running resistance, wet road braking resistance and abrasion resistance are well balanced, and the appropriate molecular chain is given to add processing oil. It is intended to develop a high-vinyl solid-pattern solution polymerized SBR with good silica dispersion and processability without sacrificing the Mooney viscosity of the final rubber product.

타이어의 저 연비 특성 및 젖은 노면 마찰성은 고무 중합물의 분자량, 분자량 분포 및 분지도 등 거시구조(이하, Macrostructure)와 미세구조(이하 Microstructure)인 스티렌 모노머(이하, SM) 함량, 비닐함량 및 분자쇄 말단에 극성기 그룹에 의한 실리카와의 친화성 등에 큰 영향을 받는다. Low fuel efficiency and wet road friction characteristics of tires include styrene monomer (hereinafter referred to as SM), vinyl content and molecular chain as macromolecular (hereinafter referred to as macrostructure) and microstructure (hereinafter referred to as microstructure) such as molecular weight, molecular weight distribution and branching of rubber polymers. Affinity with silica by a polar group group at the terminal is greatly influenced.

분자량이 크고 선형이며 분자량 분포가 좁은 분자구조를 갖는 고무 중합물은 저 연비 특성에서 유리한 것으로 알려져 있으나 실리카와 같은 보강제와의 배합이 어려워 분산불량 문제가 있으며 분산불량 시 저 연비특성 및 내마모성의 문제뿐 아니라 급격한 배합고무의 점도 상승에 의한 압출 가공성 불량 등 많은 문제점을 수반하여 특별한 가공기술이 없는 한 오히려 타이어 물성에 역효과가 날 수도 있다. 따라서 UHP 타이어용 고무 중합물은 적절한 분자량, 분자량 분포 및 분지도와 실리카와의 친화성 등이 종합적으로 고려되어 적절한 거시구조를 갖도록 하여야 한다. Rubber polymers having a large molecular weight and a linear molecular structure having a narrow molecular weight distribution are known to be advantageous in low fuel efficiency, but are difficult to disperse with reinforcing agents such as silica, resulting in poor dispersion and low fuel efficiency and wear resistance. Many problems, such as poor extrusion processability due to a sharp increase in the viscosity of the rubber compound may be adversely affected tire properties unless there is a special processing technology. Therefore, the rubber polymer for UHP tires should have an appropriate macrostructure in consideration of the appropriate molecular weight, molecular weight distribution, branching degree and affinity with silica.

한편, 미세구조에 있어서도 스티렌 모노머 함량이나 비닐 함량을 높일 경우 고무 중합물의 유리전이온도 Tg(tanδ의 극대점, tanδ = G"/G' 혹은 E"/E', 점성 모듈러스/탄성 모듈러스 비)가 증가되어 타이어의 주행 영역 온도(약 40 ~60℃)에 가까운 방향으로 이동하며, Tg가 높은 고무를 사용하여 만들어진 타이어는 주행 시 변형에 의한 히스테리시스의 증가로 에너지 손실이 커지며 이는 결국 저 연비 성능을 저해하게 된다. 하지만 스티렌 모노머 함량을 높이는 대신 비닐 함량을 높여 Tg을 고온으로 이동시킬 경우 상대적으로 스티렌 모노머 함량을 높여 이동시킨 경우보다 저 연비 특성에서 유리하고 동절기나 추운 지역에서의 저온 성능이 양호한 장점이 있다. Tg을 고온 방향으로 높이는 이유는 타이어의 정지저항 영역인 0~20℃와 가까운 영역에 Tg을 위치시킴으로써 타이어 제동시 히스테리시스를 극대화하여 에너지 손실을 증가시켜 제동이 잘 되도록 하기 위함이다. 즉, SSBR의 스티렌 모노머 또는 비닐 함량을 높이는 이유는 정지성능의 향상이 기본이며, 그외 저연비 성능도 고려하게 됨에 따라 스티렌 모노머보다는 비닐 함량을 높이는 것이 LRR(LowRolling Resistance, 저연비성능) 특성에 유리하므로 고비닐 SSBR이 필요하게 되었다. UHP 타이어에서 많이 사용하는 SSBR은 비닐 함량이 약 50%(중합체 기초 50±4%)로 매우 높은 함량을 가지며 스티렌 모노머 함량은 25±2% 정도이다.
On the other hand, even in the microstructure, increasing the styrene monomer content or vinyl content increases the glass transition temperature Tg (maximum point of tanδ, tanδ = G "/ G 'or E" / E', viscosity modulus / elastic modulus ratio) of the rubber polymer. It moves in a direction close to the tire's running range temperature (about 40 ~ 60 ℃), and tires made of rubber with high Tg increase energy loss due to increased hysteresis due to deformation during driving, which in turn hinders low fuel efficiency. Done. However, when the Tg is moved to a high temperature by increasing the vinyl content instead of increasing the styrene monomer content, it is advantageous in low fuel efficiency compared to the case in which the styrene monomer content is increased, and the low temperature performance in the winter or cold region is good. The reason for increasing the Tg in the high temperature direction is to maximize the hysteresis during braking by increasing the energy loss by braking the tire by placing the Tg in an area close to the tire resistance range of 0 to 20 ° C. That is, the reason for increasing the styrene monomer or vinyl content of the SSBR is the basic improvement of the stationary performance, and also considering the low fuel consumption performance, higher vinyl content than the styrene monomer is advantageous to the LRR (Low Rolling Resistance, low fuel efficiency) characteristics Vinyl SSBR was needed. SSBR, which is widely used in UHP tires, has a very high content of vinyl with a content of about 50% (50 ± 4% based on polymer) and a styrene monomer content of 25 ± 2%.

HVHM-SSBR은 비닐 함량이 중합 온도에 영향을 받아 높은 온도에서 중합시 50% 정도의 비닐 함량을 얻기 어렵기 때문에 비교적 낮은 중합온도(본 발명에서는 75℃에서 중합함)에서 중합이 시행된다. 반면, 고분자의 높은 무니점도 SSBR을 얻기 위해서는 투입되는 음이온 촉매(주로 NBL 촉매를 사용함)의 투입량을 줄여야 하나 이 경우 낮은 반응온도와 적은 양의 촉매에 기인하여 중합반응 속도가 느려지고 중합 반응율이 낮아 원하는 고분자의 높은 무니점도 SSBR을 얻기가 쉽지 않다. HVHM-SSBR is polymerized at a relatively low polymerization temperature (polymerized at 75 ° C. in the present invention) because the vinyl content is affected by the polymerization temperature, making it difficult to obtain a vinyl content of about 50% at the time of polymerization at a high temperature. On the other hand, in order to obtain a high Mooney viscosity SSBR of the polymer, it is necessary to reduce the input amount of the anion catalyst (mainly using NBL catalyst), but in this case, the reaction rate is slow and the polymerization rate is low due to the low reaction temperature and the small amount of catalyst. The high Mooney viscosity of the polymer is not easy to obtain.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 1차로 NBL 촉매량을 증가시켜 저 분자량의 SSBR 중합물을 얻은 후 여기에 분자-분자간 결합할 수 있는 커플링제를 사용하여 고분자량의 SSBR을 얻는 방법을 흔히 사용한다. 이때 커플링제로는 SiCl4나 SnCl4, 폴리실록산 등을 사용하게 된다. 그러나 흔히 사용하는 이들 커플링제는 고무 무니점도(MV) 대비 분자량이 과도하게 커져 실리카와의 배합 시 가공성 저하 현상을 야기할 수 있다. 이로 인해 내마모성 및 저연비성 등 UHP 타이어에서 요구하는 특성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 예를 들면, SiCl4를 사용할 경우 합성된 고무의 최종 무니점도에 비하여 중량평균 분자량이 본 발명에서 사용한 에폭시계 아닐린 및 조촉매로 DBMg을 사용하여 제조한 SSBR 대비 지나치게 커지는 경향이 있어 가공성이나 실리카 분산성에 안 좋은 영향을 미치고 있다. SnCl4의 경우는 유기산 존재하에서 분자쇄가 절단되기 때문에 타이어 제조 후 지속적인 물성의 저하를 유발하는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a method of obtaining a high molecular weight SSBR using a coupling agent capable of binding molecular-molecules to a low molecular weight SSBR polymer after first increasing the amount of NBL catalysts is commonly used. In this case, as the coupling agent, SiCl 4 , SnCl 4 , polysiloxane, or the like may be used. However, these commonly used coupling agents have an excessively high molecular weight relative to rubber Mooney Viscosity (MV), which may cause a decrease in workability when blended with silica. This negatively affects the characteristics required for UHP tires such as wear resistance and low fuel consumption. For example, when SiCl 4 is used, the weight average molecular weight tends to be too large compared to the SSBR prepared using DBMg as the epoxy-based aniline and cocatalyst used in the present invention, compared to the final Mooney viscosity of the synthesized rubber. It's bad for sex. In the case of SnCl 4 , since molecular chains are cut in the presence of an organic acid, there is a problem of causing continuous deterioration of physical properties after tire production.

일부 SSBR 제조사들은 SSBR 제조시 고분자 말단에 카복실기, 아미노기, 알콕시실릴기, 아민기, 실록산기 또는 에폭시기 등으로 말단 변성시켜 실리카와의 친화성을 개선하려는 노력을 하고 있다. 하지만 이런 관능기를 함유한 변성 SSBR 제품들은 주로 배치 중합 방식으로 제조되고 있어 생산성에서 불리하나 극히 일부에서만 연속 용액중합 방식으로 제조되고 있는 것으로 알려져 있다. Some SSBR manufacturers are making efforts to improve affinity with silica by end-modifying carboxyl groups, amino groups, alkoxysilyl groups, amine groups, siloxane groups, or epoxy groups at the end of the polymer. However, modified SSBR products containing such functional groups are mainly produced by batch polymerization method, which is disadvantageous in productivity, but only a few are known to be manufactured by continuous solution polymerization method.

한편, 스티렌 함량이 38중량%를 초과하는 고 스티렌 SBR은 높은 그립(grip) 특성, 높은 견인 특성으로 인해 경주 용도로 주로 사용되어 왔다. On the other hand, high styrene SBR having a styrene content of more than 38% by weight has been mainly used for racing applications due to its high grip characteristics and high traction characteristics.

적합한 고 스티렌 SBR은 당해 분야에 공지된 임의의 합성 방법에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법은, 예컨대 미국 특허 제 6,372,863 호 및 제 6,455,655 호에 교지된 바와 같은 유화 및 용액 중합법 둘 다를 포함한다. 용액 중합된 고 스티렌 SBR은 에니켐(Enichem) R74509; 굿이어(Goodyear) X89137; 수미토모(Sumitomo) SE8529; 다우(Dow) S LR 6610 등으로서 시판되고 있다. 이러한 고 스티렌 SBR은 비-오일 증량된 중합체에 대한 Tg 중간점으로 표시되는, 약 -10℃ 내지 약 -25℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 것이다.Suitable high styrene SBRs can be prepared by any synthetic method known in the art. These methods include both emulsification and solution polymerization methods as taught, for example, in US Pat. Nos. 6,372,863 and 6,455,655. Solution polymerized high styrene SBRs are described by Enenichem R74509; Goodyear X89137; Sumitomo SE8529; It is commercially available as Dow S LR 6610. Such high styrene SBRs will have a glass transition temperature (Tg) in the range of about −10 ° C. to about −25 ° C., indicated by the Tg midpoint for the non-oil extended polymer.

그러나, 승용차용, 특히 겨울용 타이어는 이러한 타이어가 0℃ 아래의 비교적 저온에서도 사용되어야 하기 때문에 그 사용이 제한되어 왔다. However, use for passenger cars, especially winter tires, has been limited because such tires must be used at relatively low temperatures below 0 ° C.

이에 본 발명자들은 예의 연구를 계속한 결과, 실리카 가공성이 우수하고 내마모성 및 젖은 노면 마찰성, 회전저항성의 조화가 우수한 고비닐 고무니 용액중합SBR 의 처방을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Accordingly, the inventors of the present invention have continued to earnest research, confirming the formulation of high-vinyl-rubber-needle-polymerized SBR excellent in silica processability and excellent in abrasion resistance, wet road friction and rotational resistance, and have completed the present invention.

즉, 본 발명의 일 목적은 고비닐 고무니 용액중합 SBR로서 스티렌-부타디엔 공중합체를 제공하려는데 있다. That is, one object of the present invention is to provide a styrene-butadiene copolymer as a high-vinyl rubber solution polymerization SBR.

본 발명의 다른 목적은 연속 용액중합, 및 높은 범위의 무니(Mooney) 점도와 공중합체 중 합한 스티렌 함량 및 비닐 함량의 유지를 동시에 포함하는, SBR 공중합체를 수득하기 위한 방법을 제공하려는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for obtaining an SBR copolymer which simultaneously comprises continuous solution polymerization and maintaining a high range of Mooney viscosity and the combined styrene content and vinyl content of the copolymer.

본 발명의 또다른 목적은 상기 고체 형태의 SBR 공중합체로부터 수득된 에너지 절약형 타이어를 제공하려는데 있다. Another object of the present invention is to provide an energy saving tire obtained from the SBR copolymer in solid form.

본 발명에 따르면, According to the present invention,

스티렌계 모노머와 부타디엔계 모노머로부터 연속 용액중합의 반응 생성물을 포함하며, 가공오일 첨가된(oil-extended) 공중합체의 무늬(Mooney) 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃ 범위 내이고, 스티렌 함량이 23 내지 27중량%이고, 비닐 함량이 전체 고무 중량비 기준 46 내지 54중량%인 것을 특징으로 하는, 스티렌-부타디엔 공중합체를 제공한다.
It contains the reaction product of the continuous solution polymerization from styrene monomer and butadiene monomer, the oil viscosity of the oil-extended copolymer is in the range of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ℃ And a styrene content of 23 to 27% by weight, and a vinyl content of 46 to 54% by weight based on the total rubber weight ratio, to provide a styrene-butadiene copolymer.

나아가 본 발명에 따르면, Furthermore, according to the present invention,

상술한 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득하는 방법이 73 내지 77℃에서의 연속 용액중합, 및 오일 첨가된 무니 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃, 23 내지 27중량%의 스티렌 함량과 46 내지 54중량%의 비닐 함량 유지, 및 실리카 표준 배합 방법 적용시 컴파운딩 전후 무니점도 차이(MV)가 40 이하인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체의 제조방법을 제공한다.
The process for obtaining the styrene-butadiene copolymers described above was carried out in a continuous solution polymerization at 73 to 77 DEG C, and an oily Mooney viscosity of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 DEG C, 23 to 27 wt% styrene content. And a content of 46 to 54% by weight of vinyl, and when applied to a silica standard compounding method, a method of preparing a styrene-butadiene copolymer, characterized in that the difference in the Mooney viscosity before and after compounding ( Δ MV) is 40 or less.

더 나아가 본 발명에 따르면, Furthermore, according to the present invention,

탄성 중합체 100중량부(phr)를 기준으로, 제 1 항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 스티렌-부타디엔 공중합체 약 40 내지 약 90phr; 1종 이상의 추가 탄성중합체 약 10 내지 약 60phr; 및 약 -80 내지 약 -40℃의 유리 전이 온도 및 IP346 방법에 의한 측정시 3중량% 미만의 다환식 방향족 함량을 갖는 가공 오일 약 10 내지 약 70phr을 포함하는 가황가능한 고무 조성물을 포함하는 성분을 특징으로 하는 에너지 절약형 타이어를 제공한다.
From about 40 to about 90 phr of the styrene-butadiene copolymer according to any one of claims 1 to 8, based on 100 parts by weight of an elastomer (phr); About 10 to about 60 phr of at least one additional elastomer; And about 10 to about 70 phr of a processing oil having a glass transition temperature of about -80 to about -40 ° C and a polycyclic aromatic content of less than 3% by weight as measured by the IP346 method. An energy saving tire is provided.

우선, 이하에서는 본 발명에 따른 실리카 가공성이 우수하고 내마모성 및 젖은 노면 마찰성, 회전저항성의 조화가 우수한 고비닐 높은 무니점도 솔루션 SBR의 처방을 구체적으로 설명한다. First, the formulation of the high-vinyl high Mooney viscosity solution SBR having excellent silica processability and excellent balance of wear resistance, wet road friction and rotational resistance according to the present invention will be described below.

본 발명에서 제공하는 SBR은 연속 용액중합의 반응 생성물을 포함하며, 가공 오일 첨가된 공중합체의 무늬(Mooney) 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃이고, 스티렌 함량이 23 내지 27중량%이고, 비닐 함량이 전체 고무 중량비 기준 46 내지 54중량%로서 높은 비닐 농도 및 높은 무니 점도를 갖고, 유리전이 온도가 -40 내지 -20℃ 범위 내인 공중합체인 것이 바람직하다.The SBR provided by the present invention includes the reaction product of continuous solution polymerization, and has a Mooney viscosity of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ° C. and a styrene content of the processing oil added copolymer. It is preferable that the copolymer is a copolymer having a vinyl content of 46 to 54% by weight based on the total rubber weight ratio, high vinyl concentration and high Mooney viscosity, and a glass transition temperature in the range of -40 to -20 ° C.

즉, 본 발명에서는 타이어 제작용 가황가능한 고무 조성물 중 스티렌의 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함한다. 일 실시양태에서, 중 스티렌 SBR은 23 내지 27중량%의 스티렌 함량을 가진다. 이러한 중 스티렌 SBR을 제공하기 위하여, 본 발명에서는 NBL 촉매와 더불어 조촉매로 디부틸마그네슘(Dibutylmagnesium, 이하 'DBMg'라 함)을 사용하였으며, 커플링제로 2가 또는 3가의 에폭시 관능기를 함유한 화합물들, 즉 비스(2,3-에폭시프로필)아닐린(이하, GAN) 또는 N,N'-디글리시딜-4-글리시딜옥시아닐린(이하 DGGOA) 등을 커플링조제로 사용함으로써 높은 무니점도의 SSBR과 동시에 실리카 친화성을 갖는 SSBR을 제공하게끔 한다. 실제 통상 사용하는 커플링제인 SiCl4나 SnCl4, 폴리실록산 등의 경우에는 고무 무니점도에 비해 분자량이 과도하게 커져 실리카와의 배합 시 가공성 저하 현상을 야기할 수 있으며, 이로 인해 내마모성 및 저연비성 등 UHP 타이어에서 요구하는 특성에 부정적인 영향을 미치게 되기 때문이다.
That is, the present invention includes styrene-butadiene rubber (SBR) of styrene in the vulcanizable rubber composition for tire manufacture. In one embodiment, the heavy styrene SBR has a styrene content of 23 to 27% by weight. In order to provide styrene SBR, dibutylmagnesium (hereinafter referred to as 'DBMg') was used as a co-catalyst together with an NBL catalyst, and a compound containing a divalent or trivalent epoxy functional group as a coupling agent. Ie, bis (2,3-epoxypropyl) aniline (hereinafter referred to as GAN) or N, N'-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline (hereinafter referred to as DGGOA) as a coupling aid It is intended to provide an SSBR having silica affinity with SSBR of viscosity. In the case of SiCl 4 , SnCl 4 , and polysiloxane, which are commonly used coupling agents, the molecular weight is excessively increased compared to the rubber Mooney viscosity, which may cause workability deterioration when blended with silica, which may cause UHP such as wear resistance and low fuel consumption. This will have a negative impact on the characteristics required by the tire.

또한, 상기 연속 용액중합은 주 촉매로서 n-부틸리튬(NBL)과 같은 알킬 리튬과 함께 보조 촉매로 DBMg를 사용함으로써 분자쇄가 있고 중량평균 분자량도 비교적 작아 가공성이 유리하도록 한다. 이때 주 촉매로서 알킬 리튬은 커플링 전 수평균 분자량(Mn)이 20만 내지 40만 g/mole을 만족하도록 처방하였으며, 이는 모노머와 용매 내의 수분 등 스케빈저(Scavenger) 수준과 커플링 후 최종 중합물의 중량평균 분자량(Mw)이 90만 내지 150만 g/mole 범위 내가 될 수 있도록 고려하여 산정한 것이다. In addition, the continuous solution polymerization uses DBMg as an auxiliary catalyst together with alkyl lithium, such as n-butyllithium (NBL), as a main catalyst, so that the molecular chain is present and the weight average molecular weight is also relatively small, so that workability is advantageous. At this time, alkyl lithium as a main catalyst was formulated to satisfy the number average molecular weight (Mn) of 200,000 to 400,000 g / mole before coupling, which was final after coupling with the scavenger level such as monomer and water in the solvent. The weight average molecular weight (Mw) of the polymer is calculated by considering it to be in the range of 900,000 to 1.5 million g / mole.

또한, 상기 디부틸마그네슘(DBMg)은 0.005 내지 0.25phr (part per hundred resin), 바람직하게는 0.01 내지 0.1phr으로 사용하는 것이 바람직한데, 이 또한 커플링 전 중합물의 수평균 분자량(Mn)이 20만 내지 40만g/mole 범위 내를 만족하도록 NBL 촉매와의 밸런스를 고려하여 산정된 것이다.
In addition, the dibutyl magnesium (DBMg) is preferably used in 0.005 to 0.25 phr (part per hundred resin), preferably 0.01 to 0.1 phr, which also has a number average molecular weight (Mn) of 20 before the coupling It is calculated considering the balance with the NBL catalyst so as to satisfy the range of 10,000 to 400,000 g / mole.

또한, 상기 연속 용액중합은 실리카와 고무간 친화성을 부여하는 동시에 고무 분자량을 적절히 증가시킬 수 있는 커플링제로서 에폭시기를 함유한 2가의 비스(2,3-에폭시프로필)아닐린(GAN)이나 혹은 3가의 N,N'-디글리시딜-4-글리디실옥시아닐린(DGGOA) 등을 상기 보조촉매(DBMg)와 함께 사용함으로써 단지 촉매로 NBL과 커플링제로 SiCl4를 사용하여 제조한 용액중합 SBR보다 실리카 분산성 및 배합시 가공성, 내마모성 및 젖은 노면 제동성이 우수하며 회전저항성의 저하가 그다지 크지 않아 UHP 타이어에서 요구하는 주요 특성의 조화가 우수한 용액중합 SBR을 제조하게끔 한다. In addition, the continuous solution polymerization is a divalent bis (2,3-epoxypropyl) aniline (GAN) containing an epoxy group or a coupling agent capable of appropriately increasing the molecular weight of the rubber while providing affinity between silica and rubber. Solution polymerization prepared using NBL as a catalyst and SiCl 4 as a coupling agent by using a volatile N, N'-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline (DGGOA) together with the cocatalyst (DBMg). Silica dispersibility and abrasion resistance, wet road surface braking ability is better than SBR, and the rotation resistance is not so much lowered. Therefore, the solution polymerization SBR with excellent balance of main characteristics required for UHP tires is made.

즉, 본 발명에서는 2가 또는 3가의 에폭시 관능기를 함유한 화합물을 커플링제로 사용함으로써 일반적으로 사용되는 커플링제인 SiCl4를 사용한 용액중합 SBR보다 극성 그룹인 -OH기들을 폴리머 분자 내에 부여할 수 있어 실리카와의 친화성이 우수한 SSBR을 연속 용액중합 방법으로 제조 가능한 것이다. That is, in the present invention, by using a compound containing a divalent or trivalent epoxy functional group as the coupling agent, -OH groups having a polar group than the solution polymerization SBR using SiCl 4 , which is a coupling agent generally used, can be provided in the polymer molecule. SSBR having excellent affinity with silica can be produced by a continuous solution polymerization method.

이때 중합물의 수평균 분자량(Mn)이 커플링 전 대비 커플링 후 1.5 내지 3.0배, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 배 범위가 되도록 커플링제인 비스(2,3-에폭시프로필) 아닐린(GAN) 0.01 내지 0.20phr (parts per hundred monomer), 바람직하게는 0.01 내지 0.04phr, 그리고 N,N'-디글리시딜-4-글리시딜옥시아닐린(DGGOA)는 0.01 내지 0.30phr, 바람직하게는 0.02 내지 0.06phr 범위 내로 사용하는 것이 좋다. In this case, the bis (2,3-epoxypropyl) aniline (GAN) which is a coupling agent so that the number average molecular weight (Mn) of the polymer is in the range of 1.5 to 3.0 times, preferably 1.5 to 2.5 times after coupling, compared to before coupling. 0.20 phr (parts per hundred monomer), preferably 0.01 to 0.04 phr, and N, N'-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline (DGGOA) is 0.01 to 0.30 phr, preferably 0.02 to 0.06 It is recommended to use within the phr range.

또한, 상기 연속 용액중합은 랜덤화제/비닐함량 조절제로서 디테트라하이드로푸라닐프로판 (DTHFP)을 주 촉매 NBL 사용 몰 수 대비 4.5배 정도의 함량으로 사용하여 수행되는 것이 고 비닐 함량을 갖는 중합물을 얻을 수 있어 정지 성능의 향상과 회전저항성의 측면에서 바람직하다. 제동성 측면에 있어서는 스티렌 모노머 함량이나 비닐 함량을 높일 경우 고무 히스테리시스를 극대화하여 제동 시 에너지 손실을 증가시켜 제동이 잘 될 수 있어 바람직하나 스티렌 함량보다는 비닐 함량을 증가시키는 것이 회전 저항의 희생을 줄일 수 있어 UHP 타이어에서는 고 비닐 함량과 상대적으로 낮은 스티렌 함량을 갖는 SBR을 적용하는 것이 바람직한 것이다.
In addition, the continuous solution polymerization is performed by using ditetrahydrofuranylpropane (DTHFP) as a randomizing agent / vinyl content controlling agent in an amount of about 4.5 times the number of moles of the main catalyst NBL to obtain a polymer having a high vinyl content. It is preferable in terms of improving the stopping performance and rotational resistance. In terms of braking properties, if the styrene monomer content or vinyl content is increased, rubber hysteresis can be maximized to increase energy loss during braking, so that braking can be performed well. However, increasing vinyl content rather than styrene content can reduce the sacrifice of rotational resistance. In UHP tires, it is desirable to apply SBR with high vinyl content and relatively low styrene content.

또한, 본 발명에서 타이어 제작용 가황가능한 고무 조성물은 가공 오일로서 로우 PCA(Low Polycyclic Aromatic) 오일을 또한 포함한다. 적합한 로우 PCA 오일은 TDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts) Oil, RAE (Residual Aromatic Extracts) Oil, MES (Mild Extraction Solvate) Oil및 중질 나프텐닉 오일을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. In addition, the vulcanizable rubber composition for making tires in the present invention also includes Low Polycyclic Aromatic (PCA) oil as processing oil. Suitable low PCA oils include but are not limited to Treated Distillate Aromatic Extracts (TDAE) Oil, Residual Aromatic Extracts (RAE) Oil, Mild Extraction Solvate (MES) Oil, and Heavy Naphthenic Oils.

적합한 로우 PCA 오일은 약 -40 내지 약 -80℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 오일을 포함한다. TDAE 오일은 일반적으로 약 -44 내지 -50℃ 범위의 Tg를 가지며, RAE 오일은 일반적으로 -36 내지 -44℃ 범위의 Tg를, MES 오일은 일반적으로 -57 내지 약 -63℃ 범위의 Tg를 가진다. 중질 나프텐닉 오일은 일반적으로 약 -42 내지 약 -48℃ 범위의 Tg를 갖는다. 적합한 로우 PCA 오일은 IP346 방법에 의한 측정시 3중량% 미만의 다환식 방향족 함량을 갖는 것을 포함한다.Suitable low PCA oils include oils having a glass transition temperature (Tg) in the range of about -40 to about -80 ° C. TDAE oils generally have a Tg in the range of about -44 to -50 ° C, RAE oils generally have a Tg in the range of -36 to -44 ° C, and MES oils generally have a Tg in the range of -57 to about -63 ° C. Have Heavy naphthenic oils generally have a Tg in the range of about -42 to about -48 ° C. Suitable low PCA oils include those having a polycyclic aromatic content of less than 3% by weight as measured by the IP346 method.

일 실시양태에서, 로우 PCA 오일은 약 10 내지 약 70phr 범위로 사용된다. 특히 TDAE 오일의 경우 순수 고무 중합물 함량을 기준으로 26.5 내지 28.5% 범위 내로 포함될 수 있다.
In one embodiment, the raw PCA oil is used in the range of about 10 to about 70 phr. In particular, TDAE oil may be included in the range of 26.5 to 28.5% based on the pure rubber polymer content.

이렇게 하여 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체는 중합 솔벤트 내 총 고형분 함량이 10 내지 40%, 바람직하게는 15 내지 25% (중합 전환율 90% 이상)이고, 중량평균 분자량(Mw)이 50만 ~ 150만이고, 분자량 분포비(MWD) 1.8 ~ 3.0을 만족하는 것을 일 특징으로 한다. The styrene-butadiene copolymer thus prepared has a total solid content in the polymerization solvent of 10 to 40%, preferably 15 to 25% (90% or more of polymerization conversion), and a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 to 1.5 million. High molecular weight distribution ratio (MWD) is characterized in that it satisfies 1.8 to 3.0.

이 같은 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득하는 방법은 73 내지 77℃에서의 연속 용액중합, 및 가공 오일 첨가된 무니점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃ 범위 내이고, 23 내지 27중량%의 스티렌 함량과 46 내지 54중량%의 비닐 함량, 및 실리카 표준 배합 방법 적용 시 컴파운딩 전후 무니점도 차이(MV)가 40을 넘지 않는 특성을 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 비닐 함량이 중합 온도에 영향을 받으므로 높은 온도에서 중합시 50중량% 정도의 비닐 함량을 얻기 어렵기 때문에 비교적 낮은 중합온도에서 중합이 시행되는 것이다. 이때 실리카 표준 배합 방법이란 보강재로서 실리카를 70phr 첨가한 것을 의미한다. The process for obtaining such styrene-butadiene copolymer is continuous solution polymerization at 73 to 77 ° C, and the process oil added Mooney viscosity is in the range of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ° C, 23 to 27 weight Styrene content of 46% and vinyl content of 46 to 54% by weight, and when applied to the silica standard compounding method characterized in that it simultaneously comprises a characteristic that the difference in Mooney viscosity before and after compounding ( Δ MV) does not exceed 40. Since the vinyl content is affected by the polymerization temperature, it is difficult to obtain a vinyl content of about 50% by weight when the polymerization is performed at a high temperature, so that the polymerization is performed at a relatively low polymerization temperature. In this case, the silica standard compounding method means that 70 phr of silica is added as a reinforcing material.

특히, 고분자의 높은 무니점도 SSBR을 얻기 위해서는 투입되는 음이온 촉매 (주로 NBL 촉매를 사용함)의 투입량을 줄여야 하나 이 경우 낮은 반응온도와 적은 양의 촉매에 기인하여 중합반응 속도가 느려지고 중합 반응율이 낮아 원하는 고분자의 높은 무니점도 SSBR을 얻기가 쉽지 않으므로, 본 발명에서는 일차적으로 NBL 촉매량을 증가시켜 저 분자량의 SSBR 중합물을 얻은 후 여기에 분자-분자간 결합할 수 있는 커플링제를 사용하여 고분자량 SSBR을 얻는 방법을 적용한 것이다. In particular, in order to obtain a high Mooney viscosity SSBR of the polymer, the input amount of the anion catalyst (mainly using NBL catalyst) should be reduced, but in this case, the reaction rate is slow and the polymerization rate is low due to the low reaction temperature and the small amount of catalyst. Since it is not easy to obtain a high Mooney viscosity SSBR of the polymer, in the present invention, a method of obtaining a high molecular weight SSBR using a coupling agent capable of binding molecular-molecules after obtaining a low molecular weight SSBR polymer by first increasing the amount of NBL catalyst Is applied.

이때 상기 중합은 가공 오일 첨가된 무니 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃의 범위에서 조절되고 총 고형분이 10 내지 40%의 범위, 바람직하게는 15 내지 25% 범위(중합 전환율 90% 이상) 내로 유지된 스티렌-부타디엔 공중합체 솔루션이 형성될 때까지 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 1차, 2차 및 3차 스틸 반응기는 CSTR 반응기인 것이 바람직하다. At this time, the polymerization is adjusted in the range of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ℃ of the process oil-added and the total solids in the range of 10 to 40%, preferably in the range of 15 to 25% (polymerization conversion rate 90 Preferably at least%) until a styrene-butadiene copolymer solution is formed. It is also preferred that the primary, secondary and tertiary steel reactors are CSTR reactors.

일반적으로, 스티렌-부타디엔 공중합체류(SBR) 엘라스토머에 사용되는 용매는 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄과 같은 지방족 탄화수소; 및 톨루엔, 벤젠 및 o-크실렌과 같은 방향족 탄화수소이다.
Generally, solvents used in styrene-butadiene copolymers (SBR) elastomers include aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane; And aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and o-xylene.

본 발명은 우수한 실리카 가공성, 내마모성, 젖은 노면 마찰성과 회전저항성의 성질을 모두 만족하는, 솔루션 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR)를 개시한다. 본 발명에 의해 개발된 신규 공중합체는 23 내지 27 중량% 범위의 스티렌 농도, 46 내지 54중량% 범위의 높은 비닐 농도, 및 가공 오일 첨가된 무니 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃ 범위 내의 고비닐 고무니 용액중합 SBR로서 에너지 절약형 타이어를 제공하는데 특히 유용하다. 즉, 연속 용액중합 공정, 비닐의 보다 높은 함량 및 공중합체에서의 증가된 무니 점도를 통해, 중합 조성물에 물성 조화를 극대화시키고, 결과적으로 상기 조성물을 에너지 절약형 타이어로서 적용하도록 하는 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득하는 것이 실현되었다.
The present invention discloses a solution styrene-butadiene copolymer (SBR) which satisfies all properties of excellent silica processability, wear resistance, wet road friction and rotational resistance. The novel copolymers developed by the present invention have a styrene concentration in the range of 23 to 27% by weight, a high vinyl concentration in the range of 46 to 54% by weight, and a process oil added Mooney viscosity of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100. It is particularly useful for providing energy-saving tires as high-vinyl rubber-needle solution polymerization SBRs in the range of ° C. That is, through a continuous solution polymerization process, higher content of vinyl and increased Mooney viscosity in the copolymer, a styrene-butadiene copolymer to maximize physical property coordination in the polymer composition and consequently apply the composition as an energy saving tire. It was realized to obtain.

본 발명은 또한, 연속 용액중합; 가공오일 첨가된 무니 점도를 57 내지 67 ML(1+4)/100℃ 범위로 조절 및 46 내지 54 중량% 범위의 비닐 함량; 및 23 내지 27중량%의 스티렌 함량 유지를 동시에 포함하는, SBR 공중합체를 수득하는 방법을 개시한다.The present invention also provides a continuous solution polymerization; Processed oil added Mooney viscosity in the range of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ° C. and vinyl content in the range of 46 to 54% by weight; And maintaining a styrene content of 23 to 27% by weight.

상기 연속 용액중합 공정은 통상적으로 73 내지 77℃, 바람직하게는 74 내지 76℃ 범위의 온도에서 수행된다. 가공 오일 첨가된 무니 점도는 57 내지 67 ML(1+4)/100℃, 바람직하게는 59 내지 62 ML(1+4)/100℃ 범위로 유지되는 것이 바람직하다. 총 고형분은 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 25 중량%의 범위 내이고, 합한 스티렌 함량은 23 내지 27중량%, 바람직하게는 24 내지 26중량% 범위 내이고, 비닐 함량은 46 내지 54중량%, 바람직하게는 48 내지 52중량% 범위 내이다.The continuous solution polymerization process is usually carried out at a temperature in the range of 73 to 77 ℃, preferably 74 to 76 ℃. The process oil added Mooney viscosity is preferably maintained in the range 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ° C, preferably 59 to 62 ML (1 + 4) / 100 ° C. The total solids are in the range of 10 to 40% by weight, preferably 15 to 25% by weight, the combined styrene content is in the range of 23 to 27% by weight, preferably 24 to 26% by weight, and the vinyl content is 46 to 54. It is in the range of 48% by weight, preferably 48 to 52% by weight.

중량 평균 분자량은 50만 내지 150만g/mole, 바람직하게는 90만 내지 150만g/mole 범위 내이고, 분자량 비는 1.8 내지 3.0 범위 내이다. The weight average molecular weight is in the range of 500,000 to 1.5 million g / mole, preferably 900,000 to 1.5 million g / mole, and the molecular weight ratio is in the range of 1.8 to 3.0.

본 발명에 따르면, 차별화된 특징을 갖는 SBR 공중합체를 제조하기 위한 연속 용액중합 공정은 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:According to the present invention, the continuous solution polymerization process for preparing the SBR copolymer having the differentiated features comprises the following steps:

제1 단계: 상기 스티렌계 단량체와 부타디엔계 단량체 및 용매를 혼합한 다음 수분 함량 5ppm 이하로 조절하고 DBMg 0.005 내지 0.25phr를 첨가하여 프리믹스를 제조한다. First step: The styrene-based monomer, butadiene-based monomer and the solvent are mixed, and then adjusted to a moisture content of 5ppm or less and DBMg 0.005 to 0.25phr is added to prepare a premix.

제2 단계: 상기 프리믹스를 1차 반응기에 투입하고 DTHFP 및 NBL을 투입하되, 상기 DTHFP의 투입량은 NBL 몰량 대비 2 내지 10 배 범위 내로 주입한 다음 73 내지 77℃하에 50분간 체류시킨다. Second step: The premix is added to the first reactor and DTHFP and NBL are added, but the input amount of DTHFP is injected within a range of 2 to 10 times the molar amount of NBL, and then held at 73 to 77 ° C. for 50 minutes.

제 3 단계: 1차 반응기 내 중합 반응물을 2차 반응기로 이송하는 도중 에폭시기를 갖는 2가/3가 아닐린을 투입하여 73 내지 77℃하에 30분간 체류시킨다. Third step: During the transfer of the polymerization reaction in the primary reactor to the secondary reactor, divalent / 3 aniline having an epoxy group was added and held at 73 to 77 ° C for 30 minutes.

제 4 단계 : 2차 반응기 내 커플링 반응 완료된 중합물을 3차 반응기로 이송 후 고형 고무 기준 알코올 또는 포스페이트계 중합정지제 0.12phr과 페놀계 또는 아민계 산화방지제 1.0phr를 첨가하고, 총 고형분 함량 10 내지 40% 내로 유지한 다음 고형 고무를 건조시켜 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득한다.
Fourth Step: After transfer of the polymerized reaction in the secondary reactor to the third reactor, 0.12phr of a solid rubber-based alcohol or phosphate polymerization terminator and 1.0phr of a phenolic or amine antioxidant are added, and the total solid content 10 Maintained within to 40% and then the solid rubber is dried to obtain a styrene-butadiene copolymer.

하기 실시예에서 사용된 방법을 정리하면, 구체적으로 다음과 같이 수행될 수 있다:In summary, the method used in the following examples can be specifically performed as follows:

첫째, 스티렌과 부타디엔의 무게비가 25:75 그리고 용매로서 n-헥산과 상기 스티렌 및 부타디엔의 합량이 무게비로 5/1이 되도록 스티렌 및 부타디엔, n-헥산을 혼합한 다음 수분 함량이 5ppm 이하가 되도록 조절하고 보조 촉매로서 DBMg를 0.005 내지 0.25phr 첨가하여 프리믹스(premix)를 제조함. First, the styrene and butadiene weight ratio is 25:75 and the styrene, butadiene, n-hexane is mixed so that the total amount of n-hexane, the styrene and butadiene as the solvent is 5/1 by weight, and then the water content is less than 5ppm A premix was prepared by adjusting and adding 0.005 to 0.25 phr of DBMg as a cocatalyst.

둘째, 상기 프리믹스를 교반기가 구비된 1차 반응기에 투입하고 랜덤화제/비닐조절제로서 DTHFP을 주 촉매로서 NBL과 함께 투입하되, DTHFP의 투입량은 NBL 몰량 대비 2 내지 10 배 주입함. Secondly, the premix is introduced into a primary reactor equipped with a stirrer, and DTHFP is added together with NBL as a main catalyst as a randomizing agent / vinyl regulator, but the amount of DTHFP is injected 2 to 10 times compared to the molar amount of NBL.

셋째, 1차 반응기 내에서 73 내지 77℃하에 50분간 체류한 다음 중합 반응물을 교반기가 구비된 2차 반응기로 옮기는 도중 이송라인 중간에 커플링제로서 에폭시기를 갖는 2가 또는 3가 에폭시계 아닐린을 투입하여 2차 반응기에서 73 내지 77℃하에 30분간 체류시킴. Third, in a primary reactor, the mixture was held at 73 to 77 ° C. for 50 minutes, and then a divalent or trivalent epoxy-based aniline having an epoxy group was added as a coupling agent in the middle of the transfer line while transferring the polymerization reaction to a secondary reactor equipped with a stirrer. 30 minutes at 73 to 77 ℃ in the secondary reactor.

넷째, 상기 2차 반응기에서 커플링 반응이 완료된 중합물은 스틸 반응기인 3차 반응기로 이송한 후 반응물의 총 고형분 함량을 10 내지 40% 범위로 유지하는 스티렌-부타디엔 공중합체에 혹시 남아있을 리빙 중합물의 반응정지를 위하여 소량의 에탄올 또는 포스페이트계 반응정지제 0.12phr (parts for hundred rubber) 및 페놀계 또는 아민계 산화방지제 1phr을 첨가 후 교반하여 중합물을 얻음.
Fourth, the polymerization reaction in which the coupling reaction is completed in the secondary reactor is transferred to the third reactor, which is a steel reactor, and then the living polymer which may remain in the styrene-butadiene copolymer that maintains the total solid content in the range of 10 to 40%. To stop the reaction, a small amount of 0.12phr (parts for hundred rubber) of ethanol or phosphate reaction stopper and 1phr of phenol or amine antioxidant were added and stirred to obtain a polymer.

상기 반응기에서 형성되는 생성물은 폴리머 솔루션이며, 고체 중합체가 되도록 스트리핑 공정을 거쳐야 한다. 상기 스트리핑 공정은 폴리머 솔루션 내에 존재하는 솔벤트인 노말헥산을 스팀을 사용하여 증발하는 방법을 사용하며, 저압 스팀으로 약 30분간 폴리머 솔루션을 물속에서 끓여 솔벤트를 제거한다. 이후 100℃ 롤 밀에서 4분간 건조시켜 최종 고형분 스티렌-부타디엔 공중합체가 얻어진다. The product formed in the reactor is a polymer solution and must be stripped to become a solid polymer. The stripping process uses a method of evaporating a solvent of hexane, which is a solvent present in the polymer solution, using steam. The solvent is removed by boiling the polymer solution in water for about 30 minutes using low pressure steam. After drying for 4 minutes in a 100 ℃ roll mill to obtain a final solid styrene-butadiene copolymer.

본 발명에서 개발된 신규의 공중합체는 23 내지 27 중량% 범위의 스티렌 농도, 46 내지 54중량% 범위의 높은 비닐 농도 및 가공 오일 첨가된 무니 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃의 높은 범위를 만족하는, 에너지 절약형 타이어를 제조하는 데 특히 유용하다.The novel copolymers developed in the present invention have a styrene concentration in the range of 23 to 27% by weight, a high vinyl concentration in the range of 46 to 54% by weight and a Mooney viscosity of 57 to 67 mL (1 + 4) / 100 ° C. added to the processing oil. It is particularly useful for producing energy-saving tires, which satisfies the high range of.

또한 본 발명에 따르면 탄성 중합체 100 중량부(phr)를 기준으로, 상기 제조된 스티렌-부타디엔 공중합체 약 40 내지 약 90phr; 1종 이상의 추가 탄성중합체 약 10 내지 약 60phr; 및 약 -80 내지 약 -40℃의 유리 전이 온도 및 IP346 방법에 의한 측정시 3중량% 미만의 다환식 방향족 함량을 갖는 가공 오일 약 10 내지 약 70phr을 포함하는 가황 고무 조성물을 포함하는 성분을 특징으로 하는 에너지 절약형 타이어를 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, based on 100 parts by weight (phr) of the elastomer, the prepared styrene-butadiene copolymer of about 40 to about 90 phr; About 10 to about 60 phr of at least one additional elastomer; And from about 10 to about 70 phr of a processing oil having a glass transition temperature of about -80 to about -40 ° C. and a polycyclic aromatic content of less than 3% by weight as measured by the IP346 method. An energy-saving tire can be provided.

이때 SBR과 함께 사용될 수 있는 다른 탄성중합체는 당해 분야에 공지된 바와 같이 여러 일반 용도의 탄성중합체를 포함할 수 있다. Other elastomers that can be used with SBR can then include many general purpose elastomers, as known in the art.

'올레핀 불포화를 함유하는 고무 또는 탄성중합체'란 천연 고무 및 그의 다양한 원료 형태 및 개질 형태, 뿐만 아니라 합성 고무를 모두 포함하는 것으로 의도된다. 대표적인 합성 중합체는 부타디엔 및 그의 동종체 및 유도체의 단독중합 생성물, 예컨대 메틸부타디엔, 다이메틸부타디엔 및 펜타디엔 뿐만 아니라 공중합체, 예컨대 다른 불포화 단량체와 함께 부타디엔 또는 그의 동종체 또는 유도체로부터 형성된 것이 있다. 후자의 경우에는, 아세틸렌, 예컨대 비닐 아세틸렌; 올레핀, 예컨대 아이소프렌(중합하여 IR 고무를 형성함); 비닐 화합물,Rubber or elastomers containing olefinic unsaturation are intended to include both natural rubber and its various raw and modified forms, as well as synthetic rubber. Representative synthetic polymers are those formed from homopolymerization products of butadiene and its homologues and derivatives such as methylbutadiene, dimethylbutadiene and pentadiene as well as copolymers such as butadiene or its homologues or derivatives together with other unsaturated monomers. In the latter case, acetylene such as vinyl acetylene; Olefins such as isoprene (polymerize to form IR rubber); Vinyl compound,

예컨대 아크릴산, 아크릴로니트릴(이는 부타디엔과 중합하여 NBR을 형성함), 메타크릴산 및 스티렌(여기서, 스티렌은 부타디엔과 중합하여 SBR을 형성함), 뿐만 아니라 비닐 에스터 및 다양한 불포화 알데하이드, 케톤 및 에테르, 예컨대 아크롤레인, 메틸 아이소프로펜일 케톤 및 비닐에틸 에테르가 있다. 합성 고무의 특정 예로는 네오프렌(폴리클로로프렌), 폴리부타디엔(시스 1,4-폴리부타디엔 포함), 폴리아이소프렌(시스-1,4-폴리아시소프렌 포함), 부틸 고무, 할로부틸 고무, 예컨대 클로로부틸 고무 또는 브로모부틸 고무, 스티렌/아이소프렌/부타디엔 고무, 1,3-부타디엔 또는 아이소프렌과 단량체(예: 스티렌, 아크릴로니트릴 및 메틸 메타크릴로니트릴)의 공중합체, 뿐만 아니라 에틸렌/프로필렌 삼원공중합체(이는 또한 에틸렌/프로필렌/디엔 단량체(EPDM)로도 알려짐), 및 특히 에틸렌/프로필렌/다이사이클로펜타디엔 삼원공중합체가 있다. 사용될 수 있는 고무의 추가적인 예는 카복실화 고무, 규소-결합 및 주석-결합스타(star)-분지된 중합체를 포함한다. 바람직한 고무 또는 탄성중합체는 폴리부타디엔, SBR 및 천연 고무 또는 폴리아이소프렌이다.For example acrylic acid, acrylonitrile, which polymerizes with butadiene to form NBR, methacrylic acid and styrene, where styrene polymerizes with butadiene to form SBR, as well as vinyl esters and various unsaturated aldehydes, ketones and ethers. Such as acrolein, methyl isopropenyl ketone and vinylethyl ether. Specific examples of synthetic rubbers include neoprene (polychloroprene), polybutadiene (including cis 1,4-polybutadiene), polyisoprene (including cis-1,4-polyasoprene), butyl rubber, halobutyl rubber such as chlorobutyl Rubber or bromobutyl rubber, styrene / isoprene / butadiene rubber, copolymers of 1,3-butadiene or isoprene with monomers such as styrene, acrylonitrile and methyl methacrylonitrile, as well as ethylene / propylene terpolymers Copolymers (also known as ethylene / propylene / diene monomers (EPDM)), and in particular ethylene / propylene / dicyclopentadiene terpolymers. Additional examples of rubbers that can be used include carboxylated rubbers, silicon-bonded and tin-linked star-branched polymers. Preferred rubbers or elastomers are polybutadiene, SBR and natural rubber or polyisoprene.

한 양태에서, SBR과 조합되는 고무는 바람직하게는 1종 이상의 디엔계 고무이다. 예를 들어, 1종 이상의 고무는 시스 1,4-폴리아이소프렌 고무(천연 또는 합성), 3,4-폴리아이소프렌 고무, 유화 및 용액 중합-유도된 스티렌/아이소프렌/부타디엔 고무, 유화 및 용액 중합-유도된 스티렌/부타디엔 고무, 유화 및 용액 중합-유도된 아이소프렌/부타디엔 고무, 유화 및 용액 중합-유도된 스티렌/아이소프렌 고무, 시스 1,4-폴리부타디엔 고무 및 유화 중합 제조된 부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체가 바람직하다.In one embodiment, the rubber in combination with SBR is preferably at least one diene rubber. For example, one or more rubbers can be cis 1,4-polyisoprene rubber (natural or synthetic), 3,4-polyisoprene rubber, emulsification and solution polymerization-induced styrene / isoprene / butadiene rubber, emulsification and solution polymerization -Induced styrene / butadiene rubber, emulsification and solution polymerization-derived isoprene / butadiene rubber, emulsification and solution polymerization-derived styrene / isoprene rubber, cis 1,4-polybutadiene rubber and emulsion polymerization prepared butadiene / acrylic Ronitrile copolymers are preferred.

다른 실시양태에서, SBR과 추가 탄성중합체 및 로우 PCA 오일의 조합은 생성된 탄성중합체 조합의 유리 전이 온도(Tg)가 타이어 트레드에 사용하기에 허용가능한 범위에 있도록 이루어진다. 이러한 Tg는 약 -20 내지 약 -45℃ 범위의 Tg를 갖는 추가 탄성중합체의 조합을 이용함으로써 수득될 수 있다.In another embodiment, the combination of SBR with additional elastomer and raw PCA oil is such that the glass transition temperature (Tg) of the resulting elastomeric combination is in an acceptable range for use in the tire tread. Such Tg may be obtained by using a combination of additional elastomers having a Tg in the range of about −20 to about −45 ° C.

가황가능한 고무 조성물은 약 10 내지 약 100phr의 규산질 충진제를 포함할 수 있다. 고무 컴파운드에 사용될 수 있는 통상적인 규산질 충진제는 통상적인 발열형(pyrogene) 및 침강형 규산질 충진제(실리카)를 포함하지만, 이중 침강형 실리카가 바람직하다. 이러한 통상적인 실리카는, 예컨대 질소 기체를 사용하여 측정시 바람직하게는 약 40 내지 약 600, 더욱 통상적으로는 약 50 내지 약 300 ㎡/g의 범위의 BET 표면적을 갖는 것을 특징으로 한다. 실리카는 또한 약 100 내지 약 400, 더욱 통상적으로는 약 150 내지 약 300 범위의 다이부틸프탈레이트(DBP) 흡수값을 갖는 것이 전형적인 특징이다. 실리카는 전자 현미경으로 측정시 0.01 내지 0.05 마이크론 범위의 평균 최종 입경을 갖는 것으로 기대될 수 있지만, 실리카 입자는 그 크기가 이보다 더 작을 수도 있거나 더 큰 것도 가능하다.The vulcanizable rubber composition may comprise about 10 to about 100 phr of a siliceous filler. Conventional siliceous fillers that can be used in rubber compounds include conventional pyrogene and precipitated siliceous fillers (silica), but double precipitated silica is preferred. Such conventional silicas are characterized by having a BET surface area preferably in the range of about 40 to about 600, more typically about 50 to about 300 m 2 / g, as measured using, for example, nitrogen gas. Silica is also typically characterized by having a dibutylphthalate (DBP) absorption value in the range of about 100 to about 400, more typically about 150 to about 300. Silica may be expected to have an average final particle diameter in the range of 0.01 to 0.05 microns, as measured by electron microscopy, but silica particles may be smaller or larger in size.

한편, 본 발명에서는 보강제로서 사용하는 실리카와의 가공성이 개선된 솔루션 SBR을 제공하므로 결과적으로 실리카의 분산성이 개선되므로 내마모 물성에 장점으로 작용하며, TDAE 오일을 동량 함유하고 비닐 함량과 스티렌 함량 및 무니점도가 유사한 SiCl4를 커플링제로 사용한 솔루션 SBR보다 중량평균 분자량이 작더라도 분산성이 우수하여 회전저항성의 저하가 그다지 크지 않고 내마모성과 회전저항성의 조화가 우수한 특성을 갖는다.On the other hand, the present invention provides a solution SBR with improved workability with silica used as a reinforcing agent, and consequently improves the dispersibility of the silica, thereby acting as an advantage in the wear resistance properties, containing the same amount of TDAE oil, vinyl content and styrene content And even if the weight average molecular weight is smaller than the solution SBR using a SiCl 4 as a coupling agent having a similar Mooney viscosity, it is excellent in dispersibility, so that the reduction of rotational resistance is not so great and has excellent balance of wear resistance and rotational resistance.

본 발명의 SBR을 타이어 성분에 사용하기 위한 고무 조성물이 통상적인 황 함유 유기규소 화합물을 배합 과정에서 추가로 함유하는 것이 바람직할 수 있다. It may be desirable that the rubber composition for use of the SBR of the present invention in the tire component further contains conventional sulfur-containing organosilicon compounds in the compounding process.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 황-함유 유기규소 화합물의 특정 예는 다음을 포함한다: 3,3'-비스(트라이메톡시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(트라이에톡시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(트라이에톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(트라이에톡시실릴프로필) 옥타설파이드, 3,3'-비스(트라이메톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 2,2'-비스(트라이에톡시실릴에틸) 테트라설파이드, 3,3'-비스(트라이메톡시실릴프로필) 트라이설파이드, 3,3'-비스(트라이에톡시실릴 프로필) 트라이설파이드, 3,3'-비스(트라이부톡시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(트라이메톡시실릴프로필) 헥사설파이드, 3,3'-비스 (트라이메톡시 실릴프로필) 옥타설파이드, 3,3'-비스(트라이옥톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(트라이헥속시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(트라이-2'-에틸헥속시실릴프로필) 트라이설파이드, 3,3'-비스(트라이아이소옥톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(트라이-t-부톡시실릴프로필) 다이설파이드, 2,2'-비스(메톡시 다이에톡시 실릴 에틸) 테트라설파이드, 2,2'-비스(트라이프로폭시실릴에틸) 펜타설파이드, 3,3'-비스(트라이사이클로네속시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(트라이사이클로펜톡시실릴프로필) 트라이설파이드, 2,2'-비스(트라이-2'-메틸사이클로헥속시실릴에틸) 테트라설파이드, 비스(트라이메톡시실릴메틸) 테트라설파이드, 3-메톡시 에톡시 프로폭시실릴 3'-다이에톡시부톡시-실릴프로필테트라설파이드, 2,2'-비스(다이메틸메톡시실릴에틸) 다이설파이드, 2,2'-비스(다이메틸-s-부톡시실릴에틸) 트라이설파이드, 3,3'-비스(메틸 부틸에톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(다이 t-부틸메톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 2,2'-비스(페닐 메틸메톡시실릴에틸) 트라이설파이드, 3,3'-비스(다이페닐 아이소프로폭시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(다이페닐 사이클로헥속식실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(다이메틸 에틸머캅토실릴프로필) 테트라설파이드, 2,2'-비스 (메틸 다이메톡시실릴에틸) 트라이설파이드, 2,2'-비스(메틸 에톡시프로폭시실릴에틸) 테트라설파이드, 3,3'-비스(다이에틸메톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(에틸 다이-s-부톡시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(프로필 다이에톡시실릴프로필) 다이설파이드, 3,3'-비스(부틸 다이메톡시실릴프로필) 트라이설파이드, 3,3-비스(페닐 다이메톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 3-페닐 에톡시부톡시실릴 3'-트라이메톡시실릴프로필 테트라설파이드, 4,4'-비스(트라이메톡시실릴부틸) 테트라설파이드, 6,6'-비스(트라이에톡시실릴헥실) 테트라설파이드, 12,12'-비스(트라이아이소프로폭시실릴도데실) 다이설파이드, 18,18'-비스 (트라이메톡시실릴 옥타데세닐) 테트라설파이드,18,18-비스(트라이프로폭시실릴옥타데세닐) 테트라설파이드, 4,4'-비스(트라이메톡시실릴-부텐-2-일) 테트라설파이드, 4,4'-비스(트리 메톡시실릴사이클로헥실렌) 테트라설파이드, 5,5'-비스(다이메톡시메틸실릴펜틸) 트라이설파이드, 3,3'-비스(트리메톡시 실릴-2-메틸프로필) 테트라설파이드, 3,3'-비스(다이메톡시페닐실릴-2-메틸프로필)다이설파이드.Specific examples of sulfur-containing organosilicon compounds that can be used according to the invention include: 3,3'-bis (trimethoxysilylpropyl) disulfide, 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl ) Disulfide, 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (triethoxysilylpropyl) octasulfide, 3,3'-bis (trimethoxysilylpropyl) tetra Sulfide, 2,2'-bis (triethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (trimethoxysilylpropyl) trisulfide, 3,3'-bis (triethoxysilyl propyl) trisulfide, 3,3'-bis (tributoxysilylpropyl) disulfide, 3,3'-bis (trimethoxysilylpropyl) hexasulfide, 3,3'-bis (trimethoxy silylpropyl) octasulfide, 3, 3'-bis (trioctoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (trihexoxysilylpropyl) disulfa De, 3,3'-bis (tri-2'-ethylhexylsilylpropyl) trisulfide, 3,3'-bis (triisooctoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (tri-t -Butoxysilylpropyl) disulfide, 2,2'-bis (methoxy diethoxy silyl ethyl) tetrasulfide, 2,2'-bis (tripropoxysilylethyl) pentasulfide, 3,3'-bis ( Tricyclonesoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (tricyclopentoxysilylpropyl) trisulfide, 2,2'-bis (tri-2'-methylcyclohexylsilylethyl) tetrasulfide, bis (Trimethoxysilylmethyl) tetrasulfide, 3-methoxy ethoxy propoxysilyl 3'-diethoxybutoxy-silylpropyltetrasulfide, 2,2'-bis (dimethylmethoxysilylethyl) disulfide, 2,2'-bis (dimethyl-s-butoxysilylethyl) trisulfide, 3,3'-bis (methyl butylethoxysilylpropyl) tetra Sulfide, 3,3'-bis (dit-butylmethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 2,2'-bis (phenyl methylmethoxysilylethyl) trisulfide, 3,3'-bis (diphenyl isopropoxy Silylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (diphenyl cyclohexylsilylpropyl) disulfide, 3,3'-bis (dimethyl ethylmercaptosilylpropyl) tetrasulfide, 2,2'-bis (methyl Dimethoxysilylethyl) trisulfide, 2,2'-bis (methyl ethoxypropoxysilylethyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (diethylmethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (Ethyl di-s-butoxysilylpropyl) disulfide, 3,3'-bis (propyl diethoxysilylpropyl) disulfide, 3,3'-bis (butyl dimethoxysilylpropyl) trisulfide, 3, 3-bis (phenyl dimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-phenyl ethoxybutoxysilyl 3'-trimethoxysilylpropyl Trasulfide, 4,4'-bis (trimethoxysilylbutyl) tetrasulfide, 6,6'-bis (triethoxysilylhexyl) tetrasulfide, 12,12'-bis (triisopropoxysilyldodecyl) Disulfide, 18,18'-bis (trimethoxysilyl octadecenyl) tetrasulfide, 18,18-bis (tripropoxysilyloctadecenyl) tetrasulfide, 4,4'-bis (trimethoxysilyl- Buten-2-yl) tetrasulfide, 4,4'-bis (trimethoxysilylcyclohexylene) tetrasulfide, 5,5'-bis (dimethoxymethylsilylpentyl) trisulfide, 3,3'-bis (Trimethoxy silyl-2-methylpropyl) tetrasulfide, 3,3'-bis (dimethoxyphenylsilyl-2-methylpropyl) disulfide.

바람직한 황-함유 유기규소 화합물은 3,3'-비스(트라이메톡시 또는 트라이에톡시 실릴프로필) 설파이드이다. 고무 배합 조성물중의 황-함유 유기규소 화합물의 양은 사용되는 다른 첨가제 수준에 따라 변할 것이나, 0.5 내지 20phr일 수 있다. Preferred sulfur-containing organosilicon compounds are 3,3'-bis (trimethoxy or triethoxy silylpropyl) sulfides. The amount of sulfur-containing organosilicon compound in the rubber compounding composition will vary depending on the level of other additives used, but may be between 0.5 and 20 phr.

고무 배합 조성물은 고무 컴파운딩 분야에 일반적으로 공지된 방법, 예컨대 다양한 황-경화가능한 고무 성분을 다양한 통상적인 첨가 재료, 예컨대 황 공여제, 경화 보조제, 예컨대 활성화제 및 억제제 및 가공 첨가제, 예컨대 오일, 점착부여수지 및 가소화제를 비롯한 수지, 충전재, 안료, 지방산, 산화아연, 왁스, 항산화제 및 항오존제(antiozonant)와 혼합함으로써 컴파운딩할 수 있음을 당해 분야의 숙련자는 쉽게 이해할 것이다.Rubber compounding compositions may be prepared by methods generally known in the rubber compounding art, such as various sulfur-curable rubber components in a variety of conventional additive materials such as sulfur donors, curing aids such as activators and inhibitors and processing additives such as oils, Those skilled in the art will readily understand that compounding may be accomplished by mixing with resins, fillers, pigments, fatty acids, zinc oxide, waxes, antioxidants and antiozonants, including tackifiers and plasticizers.

황-경화제는 0.5 내지 8phr의 양으로 사용되며, 1.5 내지 6phr이 바람직하다. 점착부여 수지의 전형적인 양은, 사용된다면, 약 0.5 내지 약 10phr, 통상적으로는 약 1 내지 약 5phr을 포함한다. 전형적인 가공 보조제의 양은 약 1 내지 약 50phr을 포함한다. 이러한 가공 보조제로는 예컨대 방향족, 나프텐닉 및/또는 파라핀닉 가공 오일을 들 수 있다. 전형적인 항산화제의 양은 약 1 내지 약 5phr이다. 대표적인 항산화제는, 예컨대 다이페닐-p-페닐렌다이아민을 약 1 내지 5phr을 포함한다.Sulfur-curing agents are used in amounts of 0.5 to 8 phr, with 1.5 to 6 phr being preferred. Typical amounts of tackifying resins, if used, include about 0.5 to about 10 phr, typically about 1 to about 5 phr. Typical amounts of processing aids include about 1 to about 50 phr. Such processing aids include, for example, aromatic, naphthenic and / or paraffinic processing oils. Typical amounts of antioxidants are from about 1 to about 5 phr. Representative antioxidants include, for example, about 1 to 5 phr of diphenyl-p-phenylenediamine.

지방산은 사용된다면 스테아르산을 포함할 수 있으며 그의 전형적인 양은 약 0.5 내지 약 3phr을 포함한다. 전형적인 산화아연의 양은 약 2 내지 약 5phr을 포함한다. Fatty acids may include stearic acid if used and typical amounts thereof comprise about 0.5 to about 3 phr. Typical amounts of zinc oxide include about 2 to about 5 phr.

촉진제를 사용하여 가황에 요구되는 시간 및/또는 온도를 조절하고 가황물의 특성을 개선시킨다. 한 실시양태에서, 단일 촉진제 시스템, 즉 제 1 촉진제가 사용될 수 있다. 제 1 촉진제는 전체 양이 약 0.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.5phr로 사용된다. 다른 실시양태에서, 제 1 및 제 2 촉진제의 조합이 사용되며, 이때 제 2 촉진제는 더 적은 양으로, 예컨대 약 0.05 내지 약 3phr로 사용되어 활성화시키고 가황물의 특성을 개선시킨다. 이들 촉진제의 조합은 최종 특성에 대해 시너지 효과를 나타낼 것으로 기대되며 어느 하나의 촉진제만 사용하여 제조한 것보다 다소 우수하다. 또한, 지연 작용 촉진제는 통상의 가공 온도에 의해 영향을 받지 않지만 보통의 가황 온도에서 만족스러운 경화물을 생성하는 것이 사용될 수 있다. 가황 억제제가 또한 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 유형의 촉진제는 아민, 다이설파이드, 구아니딘, 티오유레아, 티아졸, 티우람, 설펜아마이드, 다이티오카바메이트 및 크산테이트이다. 바람직하게는, 제 1 촉진제는 설펜아마이드이다. 제 2 촉진제가 사용된다면, 제 2 촉진제는 구아니딘, 다이티오카바메이트 또는 티우람 화합물이다.Accelerators are used to control the time and / or temperature required for vulcanization and to improve the properties of the vulcanizate. In one embodiment, a single accelerator system can be used, ie a first accelerator. The first promoter is used in an overall amount of about 0.5 to about 4, preferably about 0.8 to about 1.5 phr. In other embodiments, a combination of first and second promoters is used, where the second promoter is used in smaller amounts, such as from about 0.05 to about 3 phr, to activate and improve the properties of the vulcanizate. Combinations of these promoters are expected to exhibit synergistic effects on the final properties and are somewhat better than those prepared using only one promoter. In addition, the delay action promoter is not affected by the normal processing temperature but can be used to produce a satisfactory cured product at the normal vulcanization temperature. Vulcanization inhibitors can also be used. Suitable types of promoters that may be used in the present invention are amines, disulfides, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, sulfenamides, dithiocarbamates and xanthates. Preferably, the first promoter is sulfenamide. If a second promoter is used, the second promoter is a guanidine, dithiocarbamate or thiuram compound.

고무 조성물의 혼합은 100 내지 170℃의 고무 온도를 발생시킬 수 있는 적합한 기간 동안 혼합기 또는 압출기에서의 기계적 작업을 포함한다. 하지만 황 함유 유기규소 화합물이 함유된 배합 작업시 온도는 150℃를 초과하지 않아야 한다. 작업의 적절한 기간은 작업 조건과 성분의 부피 및 속성의 함수로서 변한다. 예를 들어, 작업은 1 내지 20분일 수 있다.
Mixing the rubber composition includes mechanical work in a mixer or extruder for a suitable period of time that can result in a rubber temperature of 100 to 170 ° C. However, in blending operations containing sulfur-containing organosilicon compounds, the temperature should not exceed 150 ° C. The appropriate period of work varies as a function of the working conditions and the volume and properties of the components. For example, the job can be 1 to 20 minutes.

고무 조성물은 다양한 타이어의 고무 구성요소에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 고무 구성요소는 트레드(트레드 캡 및 트레드 베이스 포함), 사이드월, 에이펙스(apex), 체퍼(chafer)일 수 있다. 바람직하게는 상기 컴파운드는 트레드이다.The rubber composition can be incorporated into the rubber components of various tires. For example, the rubber component may be a tread (including a tread cap and tread base), sidewalls, apex, chafer. Preferably the compound is a tread.

본 발명의 공기 타이어는 경주용 타이어, 승용차용 타이어, 비행기 타이어, 농기계용 타이어, 불도저 타이어, 오프로드(off-the-road) 타이어, 버스 타이어 및 기타일 수 있다. 바람직하게는 타이어는 승용차 또는 버스 타이어이다. The pneumatic tires of the present invention may be racing tires, passenger car tires, airplane tires, agricultural machinery tires, bulldozer tires, off-the-road tires, bus tires and the like. Preferably the tire is a car or bus tire.

또한, 타이어는 레이디얼(radial) 또는 바이어스(bias)일 수 있으며, 이중 레이디얼이 바람직하다.
The tire may also be radial or bias, with dual radials being preferred.

본 발명의 공기 타이어의 가황화는 일반적으로 약 100 내지 200℃ 범위의 통상적인 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 가황화는 약 110 내지 180℃ 범위의 온도에서 수행된다. 임의의 가황화 방법, 예컨대 프레스 또는 몰드에서의 가열, 과열 스팀 또는 고온 공기를 사용한 가열 방법이 이용될 수 있다. 이러한 타이어는 당해 분야의 숙련자에게 명백할 것이며 공지된 여러 방법에 의해 제조되고 성형되고 몰딩되고 경화된다.The vulcanization of pneumatic tires of the present invention is generally carried out at conventional temperatures in the range of about 100 to 200 ° C. Preferably, the vulcanization is carried out at a temperature in the range of about 110 to 180 ° C. Any vulcanization method may be used, such as heating in a press or mold, heating method using superheated steam or hot air. Such tires will be apparent to those skilled in the art and are manufactured, molded, molded and cured by several known methods.

본 발명은 용액중합 SBR을 제조하는데 사용되는 주 촉매 NBL에 보조 촉매와 커플링제의 종류 및 함량을 특정함으로써 최종 제품의 무니점도는 유사하지만 폴리머의 분자쇄를 부여하여 원료 폴리머 상태에서 탄성특성을 증가시켜 실리카 배합시 실리카 입자의 분산이 용이하도록 하였으며, 또한 가공오일 첨가된 최종 고무의 무니점도를 크게 저하함없이 중량평균 분자량(Mw)을 낮출 수 있어 실리카 배합 후 무니점도의 증가를 최소화하여 밴버리 믹서나 니더 믹서에서의 컴파운딩시 또는 타이어 트래드 제조를 위한 압출 작업 등에서의 가공성도 유리하게 하였다. 결과적으로 High vinyl High Mooney 용액중합 SBR(HVHM-SSBR)의 가장 중요한 요구 물성들인 회전저항성, 젖은 노면 마찰성, 내마모성이 모두 조화로운 용액중합 SBR 처방을 제공할 수 있었다.
The present invention specifies the type and content of the cocatalyst and the coupling agent in the main catalyst NBL used to prepare the solution-polymerized SBR, but the Mooney viscosity of the final product is similar but gives the molecular chain of the polymer to increase the elastic properties in the raw polymer state This facilitates the dispersion of silica particles during silica blending, and also lowers the weight average molecular weight (Mw) without significantly lowering the Mooney viscosity of the final rubber added to the process oil. Processability in compounding in kneader mixers or in extrusion operations for the manufacture of tire treads was also advantageous. As a result, high vinyl high mooney solution polymerization SBR (HVHM-SSBR) could provide solution polymerization SBR formulation that harmonizes rotation resistance, wet road friction and abrasion resistance.

하기 실시예는 본 발명을 설명하지만 예시적인 목적으로 제시된 것이다. 모든 부는 달리 명시되지 않는 한 중량부이다. 참고로, 이하 실험들은 2L 유리반응기 1기와 1 L 유리반응기 1기 및 6L 스테인레스 스틸 반응기로 구성된 연속식 실험실 규모 중합기들을 이용하여 실시하였다.
The following examples illustrate the invention but are presented for illustrative purposes. All parts are parts by weight unless otherwise specified. For reference, the following experiments were carried out using a continuous laboratory scale polymerizer consisting of one 2L glass reactor, one 1L glass reactor and a 6L stainless steel reactor.

[[ 비교예Comparative example 1] One]

3개의 직렬 CSTR 연속반응기에 프리믹스(노말헥산, 부타디엔 모노머 75%, 스티렌 모노머 25%, 총 고형분 함량 16.7%인 혼합물)을 20g/min으로 연속적으로 도입하고, 프리믹스 라인에 DTHFP(PENN Specialty Chemicals사의 99.0% 제품을 건조된 n-헥산에 5% 희석하여 사용)를 NBL(대만 Chemetall사 제품을 건조된 n-헥산에 1.0%로 희석하여 사용) 몰 대비 4.5배(0.36phr)가 되도록 투입하였으며, 이어서 NBL 촉매를 0.027phr 투입하였다. Three mixtures of CSTR continuous reactors were continuously introduced with premix (mixture of normal hexane, butadiene monomer 75%, styrene monomer 25%, total solids content 16.7%) at 20 g / min, and DTHFP (PEN Specialty Chemicals 99.0) was added to the premix line. % Of the product was diluted 5% in dried n-hexane) was added to 4.5 times (0.36 phr) to NBL (Taiwan Chemetall diluted 1.0% in dried n-hexane), followed by 0.027 phr of NBL catalyst was added.

그런 다음 프리믹스는 중합기 하부로 투입되고 중합물은 상부로 토출되어 2차 반응기로 이송되도록 하였다. 반응물이 중합기에 투입되면 잘 혼합되도록 교반하였다. The premix was then introduced to the bottom of the polymerizer and the polymer was discharged to the top to be transferred to the secondary reactor. When the reactant was introduced into the polymerization reactor, the reaction mixture was stirred well.

1차 중합기 내부의 온도는 75±2℃로 유지하고 1차 반응기에서의 반응 시간은 50분으로 하였으며, 이어서 연속으로 2차 반응기로 반응물을 일정한 속도로 이송시키면서 이송 라인 중간에 SiCl4(Aldrich사 99% 제품을 1.0%로 희석하여 사용)를 연속적으로 투입 후 2차 반응기에서 30분간 커플링 반응을 하였다. The temperature inside the primary polymerizer was maintained at 75 ± 2 ° C. and the reaction time in the primary reactor was 50 minutes, followed by SiCl 4 (Aldrich) in the middle of the transfer line while continuously transferring the reactants at a constant rate to the secondary reactor. After diluting the 99% product to 1.0%), the coupling reaction was carried out in a secondary reactor for 30 minutes.

SiCl4의 투입량인 1차 반응기에서 토출된 반응물의 분자량을 GPC로 측정하여 수 평균 분자량(Mn)을 확인한 후 리빙 폴리머 당량비에 해당하는 SiCl4의 양(리빙 폴리머 분자 몰 수의 1/4몰)을 투입하였다. 비교예 1에서는 0.011phr을 투입하였으며, 2차 반응기에서 커플링 반응 완료 후 3차 반응기인 6L 스틸 반응기로 반응물을 일정한 속도로 이송하여 전체적으로 steady state 반응이 되도록 하였다. 3차 반응기에 일정량의 반응물이 모아지면 포스페이트계 중합반응 정지제 또는 에탄올0.12phr과 페놀계 또는 아민계 산화방지제 1.0phr을 첨가하여 반응을 종료시켰다. Determine the number average molecular weight (Mn) by measuring the molecular weight of the reactant discharged from the primary reactor, the input amount of SiCl 4 by GPC, and then the amount of SiCl 4 corresponding to the living polymer equivalent ratio (1/4 mole of the mole number of the living polymer molecules) Was added. In Comparative Example 1, 0.011phr was added. After completion of the coupling reaction in the secondary reactor, the reactants were transferred to a 6L steel reactor, which is a tertiary reactor, at a constant speed so as to be a steady state reaction as a whole. When a certain amount of reactants were collected in the third reactor, the reaction was terminated by adding a phosphate polymerization terminator or 0.12 phr of ethanol and 1.0 phr of a phenol or amine antioxidant.

얻어진 중합물에 가공오일로서 TDAE(Treated Distillate Aromatic Extract) 타입 오일을 고형분 고무 기준 27.3% 첨가한 후 스팀 스트리핑을 통하여 용매를 제거한 후 100℃ 롤에서 4분간 건조시켰다.
To the obtained polymer, 27.3% of TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract) type oil was added as a processing oil, the solvent was removed by steam stripping, and then dried on a 100 ° C. roll for 4 minutes.

[[ 비교예Comparative example 2] 2]

비교예-1과 동일한 방법으로 중합을 실시하였으며, 단지 커플링제로 SiCl4 대신 3가의 에폭시 관능기를 가지는 N,N'-디글리시딜-4-글리시딜옥시아닐린(DGGOA: Aldrich사의 제품을 에틸벤젠에 1.0% 농도로 희석하여 사용)를 사용하였다. 중합 반응물 중 고형고무에 기준하여 가공오일을 27.3% 첨가 후 무니점도가 비교예-1과 유사한 값을 갖도록 NBL 투입량을 조절하였다. The polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example-1, except that N, N'-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline (DGGOA: product of Aldrich Co., Ltd.) having a trivalent epoxy functional group instead of SiCl 4 was used as a coupling agent. Diluted to 1.0% concentration in ethylbenzene). The amount of NBL charged was adjusted so that the Mooney viscosity had a value similar to that of Comparative Example-1 after adding 27.3% of the processed oil based on the solid rubber in the polymerization reaction.

투입된 NBL 양은 0.035phr이며, DTHFP는 비교예-1과 같이 NBL 몰 대비 4.5배 투입하였다. 또한 DGGOA는 1차 반응기 중합물의 수 평균 분자량을 측정하여 리빙 폴리머 몰수의 당량 비율(Living polymer 몰수의 1/3 몰)로 투입하였으며 이는 0.035phr에 해당된다.
The amount of NBL added was 0.035 phr, and DTHFP was added 4.5 times compared to NBL mole as in Comparative Example-1. DGGOA also measured the number-average molecular weight of the first reactor polymer and introduced it as an equivalent ratio of the number of moles of living polymer (1/3 mole of the number of moles of living polymer), which corresponds to 0.035 phr.

[[ 실시예Example -1]-One]

비교예-1과 동일한 방법으로 중합을 실시하였으며, 단 DBMg(Aldrich사의 1.0M 용액중합 in Heptane 제품)을 프리믹스 내에 0.015phr을 미리 혼합하여 프리믹스 이송 라인을 통하여 1차 반응기로 DBMg 포함 프리믹스를 20 g/min의 속도로 투입하였다. The polymerization was carried out in the same manner as in Comparative Example-1, except that DBMg (Aldrich's 1.0M solution polymerization in Heptane) was premixed with 0.015 phr in the premix, and 20 g of DBMg-containing premix was passed to the first reactor through a premix transfer line. was charged at a rate of / min.

중합 반응물에 가공오일 27.3% 첨가 후 무니점도가 비교예-1과 유사한 값을 갖도록 NBL투입량을 조절하였다. 투입된 NBL 양은 0.015phr이며 DBMg/NBL 몰 비는 0.45/1이다. DTHFP는 비교예-1과 같이 NBL 대비 4.5배의 몰비로 투입하였다. After adding 27.3% of the processed oil to the polymerization reaction, the amount of NBL injected was adjusted so that the Mooney viscosity had a value similar to that of Comparative Example-1. The amount of NBL added is 0.015 phr and the DBMg / NBL molar ratio is 0.45 / 1. DTHFP was added at a molar ratio of 4.5 times that of NBL as in Comparative Example-1.

또한 SiCl4 대신 2가 에폭시 관능기를 포함하는 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린)(GAN)을 비교예-1과 같이 1차 반응기 중합물의 수평균 분자량을 측정하고 리빙 폴리머 몰 수의 0.7배 당량비율 (Living Polymer 몰 수의 0.35 몰)로 투입하였으며 이는 0.019phr에 해당된다.
SiCl 4 Instead, the bis (2,3-epoxypropyl aniline) (GAN) containing a divalent epoxy functional group was measured in the number average molecular weight of the primary reactor polymer as in Comparative Example-1, and 0.7-equivalent ratio of the number of moles of living polymer (Living 0.35 mole of polymer mole number), which corresponds to 0.019 phr.

[[ 실시예Example -2]-2]

비교예-2와 비교하기 위해 실시예-1과 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 단, 커플링제는 2가 에폭시 관능기를 포함하는 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린) 대신 3가의 에폭시 관능기를 포함하는 DGGOA를, 1차 반응기의 중합 반응물을 GPC로 분석하여 수평균 분자량 Mn을 측정한 후 리빙 중합체의 분자 몰의 100% 당량 비, 즉 리빙 중합체 몰 수의 1/3에 해당하는 양을 연속적으로 투입하였다. In order to compare with Comparative Example-2, polymerization was carried out in the same manner as in Example-1. However, the coupling agent is DGGOA containing a trivalent epoxy functional group instead of bis (2,3-epoxypropyl aniline) containing a divalent epoxy functional group, and the polymerization reaction of the primary reactor is analyzed by GPC to measure the number average molecular weight Mn. Thereafter, a 100% equivalence ratio of the moles of molecules of the living polymer, that is, one third of the number of moles of living polymer was continuously added.

NBL 투입량은 오일을 포함한 최종 고무 반응물의 무니점도가 앞선 비교예 1-2, 실시예 1과 유사하도록 조절하여 투입하였으며, NBL 투입량은 0.030phr이었다. DBMg/NBL 몰 비는 0.23/1이고, DGGOA는 0.046phr 투입하였다.
The NBL dose was adjusted so that the Mooney viscosity of the final rubber reactant including oil was similar to that of Comparative Example 1-2 and Example 1, and the NBL dose was 0.030 phr. The DBMg / NBL molar ratio was 0.23 / 1 and DGGOA was added at 0.046 phr.

[[ 실시예Example -3]-3]

비교예-2 및 실시예-2와 비교하기 위해 실시예-2와 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 단, 커플링제는 DGGOA 대신 2가의 에폭시 관능기를 가지고 있는 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린)을 사용하였다. The polymerization was carried out in the same manner as in Example-2 to compare with Comparative Example-2 and Example-2. However, the coupling agent used bis (2, 3- epoxypropyl aniline) which has a bivalent epoxy functional group instead of DGGOA.

1차 반응기의 중합 반응물을 GPC로 분석하여 수평균 분자량 Mn을 측정한 후 리빙 폴리머의 분자 몰의 당량 비, 즉 리빙 폴리머 몰 수의 1/2에 해당하는 양을 연속적으로 투입하였다. NBL 투입량은 오일을 포함한 최종 고무 반응물 무니점도(MV)가 앞선 비교예-2 또는 실시예-2와 유사하도록 조절하여 투입하였으며, NBL 투입량은 0.021phr이었다. After the polymerization reaction of the primary reactor was analyzed by GPC, the number average molecular weight Mn was measured, and the equivalent ratio of the molecular moles of the living polymer, that is, 1/2 of the number of moles of the living polymer was continuously added. The NBL dose was adjusted so that the final rubber reactant Mooney Viscosity (MV) including oil was similar to Comparative Example-2 or Example-2, and the NBL dose was 0.021 phr.

DBMg/NBL 몰 비는 0.32/1이고 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린)의 투입량은 0.037phr이었다.
The DBMg / NBL molar ratio was 0.32 / 1 and the dose of bis (2,3-epoxypropyl aniline) was 0.037 phr.

<물성 분석><Physical analysis>

*결합된 스티렌 모노머 및 비닐 함량: Varian VNMRS 500 Mhz NMR을 사용하여 분석하였으며, 용매로는 Cambridge Isotope사의 1,1,2,2-테트라클로로에탄 D2를 사용하였다. * Combined styrene monomer and vinyl content : Varian VNMRS 500 Mhz NMR was analyzed using a solvent, 1,1,2,2-tetrachloroethane D2 from Cambridge Isotope was used.

*무니점도: Monsanto사 MV2000E로 100℃에서 Rotor Speed 2±0.02rpm, Large Rotor를 사용하여 ML 1+4를 측정하였다. 이때 사용된 시료는 실온(23±3℃)에서 30분 이상 방치한 후 27±3g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워 넣고 Platen을 작동시켜 측정하였다. Mooney Viscosity : Monsanto MV2000E was used to measure ML 1 + 4 using Rotor Speed 2 ± 0.02rpm and Large Rotor at 100 ° C. At this time, the sample used was left at room temperature (23 ± 3 ℃) for more than 30 minutes, collected 27 ± 3g and filled into the die cavity was measured by operating the platen.

*-S/R(Stress relaxation): MV 측정이 완료된 후 Die Cavity에 남아있는 시료를 2분간 Rotor를 정지시킨 상태로 무니점도 변화량 대 시간의 상관관계를 플롯팅하여 그 기울기로 측정하였다. * -S / R (Stress relaxation): After the MV measurement was completed, the sample remaining in the die cavity was measured for its slope by plotting the correlation of Mooney viscosity change versus time with the rotor stopped for 2 minutes.

*Mw: Waters사 GPC 2414(Refractive Index Detector, Waters 486 Tunable Absorbance, %15 HPLC pump 사용) Model을 이용하여 THF 용매로 40℃에서 분석하였으며, 컬럼은 Styragel HR No. 3,4,5를 직렬로 연결하여 사용하였다.
* Mw : Waters GPC 2414 (Refractive Index Detector, Waters 486 Tunable Absorbance, using a% 15 HPLC pump) model was analyzed at 40 ℃ with THF solvent, the column was Styragel HR No. 3,4,5 were used in series.

물성 측정 결과를 하기표 1에 정리하였다. Physical property measurement results are summarized in Table 1 below.

항목Item 비교예-1Comparative Example-1 비교예-2Comparative Example-2 실시예-1Example-1 실시예-2Example-2 실시예-3Example-3 NBL phrNBL phr 0.0270.027 0.0350.035 0.0150.015 0.0300.030 0.0210.021 DTHFP/NBL 몰비DTHFP / NBL molar ratio 4.5
(0.36 phr)
4.5
(0.36 phr)
4.5
(0.46 phr)
4.5
(0.46 phr)
4.5
(0.20 phr)
4.5
(0.20 phr)
4.5
(0.40 phr)
4.5
(0.40 phr)
4.5
(0.28 phr)
4.5
(0.28 phr)
DBMg/NBL 몰비DBMg / NBL molar ratio -- -- 0.45
(0.015 phr)
0.45
(0.015 phr)
0.23
(0.015 phr)
0.23
(0.015 phr)
0.32
(0.015 phr)
0.32
(0.015 phr)
SiCl4/리빙 폴리머 몰비SiCl 4 / living polymer molar ratio 0.25
(0.011 phr)
0.25
(0.011 phr)
-- -- -- --
DGGOA/리빙 폴리머 몰비DGGOA / Living Polymer Molar Ratios -- 0.33
(0.034 phr)
0.33
(0.034 phr)
-- 0.33
(0.046 phr)
0.33
(0.046 phr)
--
GAN/리빙 폴리머 몰비GAN / Living Polymer Molar Ratios -- -- 0.35 (0.019phr)0.35 (0.019 phr) -- 0.5
(0.037phr)
0.5
(0.037phr)
합한 SM %Sum SM% 26.326.3 26.526.5 24.824.8 25.525.5 26.426.4 비닐 %vinyl % 49.149.1 49.549.5 46.346.3 49.049.0 48.748.7 방향족오일%
(TDAE)
Aromatic oil%
(TDAE)
27.327.3 27.327.3 27.327.3 27.327.3 27.327.3
오일첨가된 MVOiled MV 6464 6363 6161 6060 5858 -S/R-S / R 0.4180.418 0.4240.424 0.3600.360 0.3420.342 0.3560.356 Mn(커플링전 Mn)Mn (Mn before coupling) 666,683
(394,841)
666,683
(394,841)
605,147
(271,784)
605,147
(271,784)
635,608
(379,873)
635,608
(379,873)
483,399
(199,729)
483,399
(199,729)
433,681
(279,218)
433,681
(279,218)
Mw(커플링전 Mw)Mw (Mw before coupling) 1,404,546
(877,412)
1,404,546
(877,412)
1,392,352
(589,561)
1,392,352
(589,561)
1,313,325
(843,856)
1,313,325
(843,856)
1,109,379
(443,022)
1,109,379
(443,022)
1,021,370
(668,461)
1,021,370
(668,461)
MWDMWD 2.112.11 2.302.30 2.082.08 2.292.29 2.362.36

상기 표 1에서 보듯이, 비교예 1에서 얻어진 폴리머의 NMR 분석결과 비닐 함량이 49.1%, 스티렌 모너머 함량은 26.3%이었으며 오일 첨가된 무니점도는 64이었으나 중량평균 분자량 Mw이 140만 g/mole정도로 2가 또는 3가의 에폭시계 커플링제 및 조촉매 DBMg을 사용한 실시예 1 내지 3의 131만 내지 102만 g/mole에 비하여 높았다. As shown in Table 1, the NMR analysis of the polymer obtained in Comparative Example 1 showed that the vinyl content was 49.1%, the styrene monomer content was 26.3%, and the oily Mooney viscosity was 64, but the weight average molecular weight Mw was about 1.4 million g / mole. It was higher than 1.13 million to 1.10 million g / mole of Examples 1-3 using the bivalent or trivalent epoxy coupling agent and the promoter DBMg.

반면, 중합물의 브랜치(Branch) 정도를 파악할 수 있는 -S/R 값은 실시예 1내지 3보다 상당히 크며, 이는 선형 분자구조에 기인하며 이 같은 구조의 고무 중합물은 가교 전 원료 고무의 분자간 엉킴 현상(Entanglement)이 낮아 탄성특성이 작기 때문에 분자량이 크더라도 저 분자량의 Oil을 첨가하면 폴리머 분자쇄간 Spil 현상이 분자쇄가 있는 폴리머보다 쉽게 발생되어 유동성이 커져 무니점도가 낮아지기 때문인 것으로 판단된다. 이 같은 종류의 고무 중합물은 실리카를 다량 사용하는 UHP 타이어 제조 시 배합과정에서 실리카와 같은 충전제 분산을 위해 기기에서 전달되는 전단력을 실리카에 효과적으로 전달할 수 없어 분산성을 악화시키며, 분산 불량에 의해 배합 후 무니점도가 상승하는 가공성 불량 문제를 야기할 수 있다. 이로 인하여 타이어의 중요한 물성들, 특히 내마모성이나 저 연비성 또는 Wet Grip성과 같은 제동성능 등이 떨어지는 요인이 될 수 있다. On the other hand, the -S / R value, which can measure the degree of branching of the polymer, is considerably larger than those of Examples 1 to 3, which is due to the linear molecular structure, and the rubber polymer of such a structure is intermolecular entanglement of the raw material rubber before crosslinking. Because of low elasticity (Entanglement), even if the molecular weight is large, the addition of low molecular weight oil is more likely to occur in the polymer molecular chain than the polymer with the molecular chain, the fluidity is increased and the Mooney viscosity is lowered. This type of rubber polymer deteriorates the dispersibility because the shear force transmitted from the device for dispersing filler such as silica cannot be effectively transmitted to silica during the formulation of UHP tires using a large amount of silica. The Mooney viscosity may cause a problem of poor machinability. Because of this, the important properties of the tire, in particular, wear resistance, low fuel consumption or braking performance such as wet grip can be a factor that falls.

또한, 비교예 2에서 얻어진 폴리머는 비닐 함량이 49.5%이고, 가공 오일로서 TDAE 오일을 고형고무 기준 27.3% 첨가 후 무니점도가 63인 반면 중량평균 분자량은 약 139만 정도로 동일한 커플링제인 DGGOA를 사용하고 조 촉매인 DBMg를 사용한 실시예-2의 111만보다 큰 값을 나타내었다. 반면 -S/R값은 0.424로 실시예-2의 0.342보다 높아 조촉매 DBMG을 사용치 않을 경우 선형 분자쇄를 갖는 폴리머가 생성됨을 알 수 있었다. In addition, the polymer obtained in Comparative Example 2 has a vinyl content of 49.5%, and DGGOA having the same coupling agent having a weight average molecular weight of about 1.39 million while having a Mooney viscosity of 63 after adding 27.3% of TDAE oil as a processing oil. And a value greater than 1,110,000 in Example-2 using the crude catalyst DBMg. On the other hand, the value of -S / R is 0.424, which is higher than 0.342 of Example-2, and it can be seen that a polymer having a linear molecular chain is produced when the promoter DBMG is not used.

또한 커플링제로 SiCl4를 사용한 비교예-1과 에폭시계 아닐린인 DGGOA를 커플링제로 사용한 비교예-2를 비교하면 가공오일 첨가된 무니점도(oil-extended MV) 혹은 중량평균 분자량 측면에서는 큰 차이가 없었으나 에폭시계 커플링제를 사용한 비교예-2의 경우 분자쇄 내에 커플링제에 기인하여 -OH기와 같은 극성 그룹이 존재하므로 표면이 극성인 실리카와의 친화성에서는 SiCl4를 사용한 비교예-1보다는 유리한 것으로, 이는 실리카 배합 후 원료 고무와 컴파운드 고무간 무니점도의 차이로부터 쉽게 확인할 수 있다. 즉, 실리카 친화성을 가지고 있는 고무의 MV가 낮아 가공성 측면에서 유리함을 규명하였다(표 3 참조).
Also, comparing Comparative Example-1 using SiCl 4 as a coupling agent and Comparative Example-2 using DGGOA, an epoxy-based aniline, as a coupling agent, there was a large difference in terms of oil-extended MV or weight average molecular weight added with processed oil. Although it is the case of Comparative example -2 with an epoxy-based coupling agent is a polar group due to the coupling agent, such as -OH group in a molecular chain present in the affinity with the surface polarity of silica was compared with SiCl 4 example -1 Rather, it can be easily confirmed from the difference in the Mooney viscosity between the raw rubber and the compound rubber after silica blending. That is, we identify the advantage in terms of processability MV is low in the rubber with silica affinity (see Table 3).

정리하면, 실시예 1에서 얻어진 폴리머는 비닐 함량이 46.3%이고, 오일 첨가 후 무니점도가 61인 반면 중량평균 분자량은 약 131만 g/mole 정도로 동일한 몰비의 DTHFP와 리빙 폴리머 몰수 대비 동일한 SiCl4 몰비를 첨가하여 유사한 무니점도를 갖는 비교예-1의 중량평균 분자량 140만보다 낮은 값을 나타내었다. 이는 조촉매 DBMg에 의해 분자쇄 내 분지가 형성되었기 때문으로 여겨진다. In summary, the polymer obtained in Example 1 has a vinyl content of 46.3% and a Mooney viscosity of 61 after oil addition, while the weight average molecular weight is about 1.13 million g / mole, and the same molar ratio of SiCl 4 to the mole ratio of DTHFP and living polymer is the same. Was added to show a value lower than the weight average molecular weight of 1.4 million of Comparative Example-1 having a similar Mooney viscosity. This is believed to be due to the formation of branches in the molecular chain by the promoter DBMg.

그러나, 동일한 조촉매 DBMg을 사용한 실시예-2에 비해 -S/R 값의 절대치가 큰 값을 나타내어 원료 고무의 탄성 특성이 낮은, 즉 분지도가 적은 특성을 나타내는 이유는 사용된 커플링제가 2가의 직선형 화합물을 사용하여 3가의 분지도가 있는 DGGOA를 사용한 실시예-2보다 분지 형성이 작아 나타나는 현상으로 파악된다. However, the reason why the absolute value of the -S / R value is higher than that of Example-2 using the same promoter DBMg is that the elasticity of the raw rubber is low, that is, the degree of branching is low. It is understood that branching is smaller than that of Example-2 using DGGOA having a trivalent branching degree using a linear linear compound.

또한, 실시예 2에서 얻어진 폴리머는 비닐 함량이 49.0%이고 가공오일 첨가된 무니점도가 60 ML(1+4)/100℃ 인 반면, 중량평균 분자량은 111만 정도로 매우 낮았다. 그리고 -S/R 값 역시 비교예-2의 0.424 대비 0.342로 매우 낮았다. 이는 상술한 바와 같이 조촉매 DBMg에 의한 분자 내 분지 형성에 기인하여 오일 첨가 후에도 분자 엉킴에 의한 무니점도 저하가 분지가 적은 비교예-2 대비 적기 때문인 것으로 여겨진다. In addition, the polymer obtained in Example 2 had a vinyl content of 49.0% and a process oil added Mooney viscosity of 60 mL (1 + 4) / 100 ° C., while having a very low weight average molecular weight of about 11.11 million. And -S / R value was also very low 0.342 compared to 0.424 of Comparative Example-2. It is believed that this is because the Mooney viscosity decrease due to molecular entanglement is less than that of Comparative Example-2 with little branching, even after oil addition, due to intramolecular branch formation by cocatalyst DBMg as described above.

한편 2가의 커플링제인 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린)과 DBMg를 사용한 실시예 3에서 얻어진 폴리머는 표 1에서와 같이 비닐 함량이 48.7%이고 가공오일로서 TDAE 오일 27.3% 첨가된 무니점도가 58 ML(1+4)/100℃인 반면 Mw는 102만 정도로 가장 낮았다. Meanwhile, the polymer obtained in Example 3 using bivalent coupling agent bis (2,3-epoxypropyl aniline) and DBMg had a vinyl content of 48.7% and a Mooney viscosity of 27.3% of TDAE oil as a processing oil, as shown in Table 1. 58 M (1 + 4) / 100 ° C while Mw was the lowest, as much as 102 million.

또한 -S/R도 3가의 커플링제인 DGGOA 만을 사용한 비교예-2의 0.424와 DGGOA와 DBMg를 함께 사용한 실시예-2의 0.342 대비 0.356으로 3가의 에폭시 커플링제와 DBMg를 동시에 사용한 실시예-2보다는 크나, DGGOA만 사용하고 DBMg를 사용하지 않은 비교예-2보다는 적어 원료 고무의 탄성 특성에서는 DBMg에 의한 분지 형성이 큰 영향을 미치고 일부 커플링제의 가지수에 의해서도 분지도에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
In addition, Example-2 using the trivalent epoxy coupling agent and DBMg simultaneously at 0.356 compared to 0.424 of Comparative Example-2 and 0.342 of Example-2 using DGGOA and DBMg together with -S / R is also a trivalent coupling agent DGGOA. Although larger than DGGOA and less than Comparative Example-2 without DBMg, branching by DBMg has a significant effect on the elastic properties of raw rubber, and the number of branches of some coupling agents also affects branching. It became.

[[ 가황화Vulcanization 폴리머의Of polymer 평가] evaluation]

하기 표 3은 표 1에 열거된 고무 중합물의 가황화 고무의 성질을 보여준다. 고분자 물질의 가공성과 가교 후 중요 물성을 파악하기 위하여 실리카를 충진재로 사용한 표 2와 같은 배합 처방에 따라 배합 후 컴파운딩 전후 무니점도의 차(MV) 및 가교 후 UHP 타이어 성능에 영향을 미치는 주요 물성 등을 평가하였다. 배합 처방으로는 하기 표 2와 같은 처방을 사용하였다. Table 3 below shows the properties of the vulcanized rubbers of the rubber polymers listed in Table 1. In order to understand the processability of polymer materials and important physical properties after crosslinking, the main formulas affecting the difference of Mooney viscosity before and after compounding ( MV) and UHP tire performance after crosslinking according to the formulation formula shown in Table 2 using silica as filler. Physical properties and the like were evaluated. As a formulation, a prescription such as Table 2 was used.

배합제Compounding agent 화합물명/제품명Compound name / product name 중량부(phr)Parts by weight (phr) 비고Remarks 고무Rubber LG SSBRLG SSBR 137.5137.5 1차 배합Primary formulation 실리카Silica Degussa 7000GR Degussa 7000GR 7070 X50S(Degussa)X50S (Degussa) 50% 카본 블랙 및 50% 비스(3-트리에톡시실릴프로필테트라술판)50% carbon black and 50% bis (3-triethoxysilylpropyltetrasulfan) 5.05.0 스테아르산Stearic acid -- 1.01.0 ZnOZnO -- 3.03.0 2차 배합Secondary formulation 6PPD6PPD N-1,3-디메틸부틸-N'-페닐-p-페닐렌디아민, FlexsysN-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, Flexsys 1.51.5 sulfur -- 1.751.75 3차 배합Tertiary formulation CZCZ N-t-부틸-2-벤조티아질 술폰아미드, FlexsysN-t-butyl-2-benzothiazyl sulfonamide, Flexsys 1.81.8 DPGDPG 디페닐구아니딘, FlexsysDiphenylguanidine, Flexsys 0.80.8

- 컴파운딩 방법 및 가교시편 제조 : 배합 장비로는 Thermo-fisher scientific 사 300cc Haake Mixer을 사용하였으며, 50℃, 6인치 롤 밀에서 고무 시트를 제조하여 물성 평가용 시편을 만드는데 사용하였다. - Compounding method and cross-linking specimens manufactured by the mixing equipment is a Thermo-fisher scientific four 300cc was used Haake Mixer, 50 ℃, was used to make specimens for physical property evaluation to thereby prepare a rubber sheet in 6-inch roll mill.

1차 배합: 밴버리 타입 Haake 믹서에 고무, 실리카, 스테아르산을 넣고 Rotor 속도 55 rpm, 출발 온도 95℃에서 150℃에 도달할 때(약 6분 소요)까지 혼합한다. 이렇게 얻어진 1차 배합물은 상온에서 2시간 이상 충분히 냉각시킨다. Primary formulation: Rubber, silica and stearic acid were added to a Banbury type Haake mixer and mixed until the rotor speed reached 55 rpm and the starting temperature reached 95 ° C. to 150 ° C. (approximately 6 minutes). The primary blend thus obtained is sufficiently cooled at room temperature for at least 2 hours.

2차 배합: 충분히 냉각된 1차 배합물을 Haake 믹서에 다시 투입하고 ZnO와 산화방지제인 6PPD를 첨가한 후 55 rpm에서 4분간 배합한다. Second blend: Put the sufficiently cooled primary blend back into the Haake mixer, add ZnO and the antioxidant 6PPD and mix for 4 minutes at 55 rpm.

3차 배합: 2시간 동안 충분히 냉각시킨 2차 배합물과 황, CZ, DPG를 투입하고, Rotor 속도 55 rpm에서 3분간 혼합하였다. 이때 출발 온도는 60℃로 하여 배합 과정 중 조기 가교현상인 스코치가 발생되지 않도록 하였다. 3차 배합이 완료되면 배합물을 롤 밀을 이용하여 4mm 두께로 시트 성형 후 가교용 시편을 제조하는데 사용하였다. Tertiary compounding: Sulfur, CZ, DPG and the secondary compound sufficiently cooled for 2 hours were added thereto, and the mixture was mixed at a rotor speed of 55 rpm for 3 minutes. At this time, the starting temperature was set to 60 ° C. so that scorch, which is an early crosslinking phenomenon, was not generated during the blending process. When tertiary compounding was completed, the compound was used to prepare a crosslinking specimen after sheet molding to a thickness of 4 mm using a roll mill.

Akron 마모시편 및 저 연비/ Wet Grip 용 시편 제조는 170℃에서 20분간 가교시편 제조용 프레스를 이용하여 가교하여 제조하였다. Akron Wear specimens and low fuel consumption / wet Grip specimens were prepared by crosslinking using a crosslinking specimen preparation press at 170 ° C. for 20 minutes.

내마모성은 일본 Yasuda사, No.152 Akron Type Abrasion Tester를 사용하여 상온에서 10lb 적재 하에 500회 예비마모 후 3000회 본 마모시켜 부피 감소분으로 측정하였다. Abrasion resistance was measured by volume reduction by 3,000 bone wear after 500 pre-wears under 10lb load at room temperature using Yasuda, Japan No.152 Akron Type Abrasion Tester.

저 연비 타이어 특성에 가장 중요한 특성인 tan δ 물성은 독일 Gabo사 Explexor 500N을 사용하여 주파수 10Hz, Prestrain 5%, Dynamic Strain 0.5%에서 -40~+70℃ 범위에서 2℃/분으로 승온하면서 온도 Sweep 실험을 하였다.The tan δ property, which is the most important characteristic for low fuel economy tires, is heated at 2 ℃ / min in the range of -40 ~ + 70 ℃ at 10Hz, Prestrain 5%, Dynamic Strain 0.5% using Gabo Explexor 500N. The experiment was conducted.

항목Item 단위unit 비교예-1Comparative Example-1 비교예-2Comparative Example-2 실시예-1Example-1 실시예-2Example-2 실시예-3Example-3 Raw MVRaw MV MV MV 6464 6363 6161 6060 5858 Compound MVCompound MV MV MV 110110 105105 100100 9595 9595 MV MV MV MV 4646 4242 3939 3535 3737 내마모성 AKRONAbrasion Resistance AKRON Loss CCLos cc 0.1350.135 0.1270.127 0.1210.121 0.1140.114 0.1190.119 tanδtanδ 0℃(W.grip)0 ° C (W.grip) -- 0.7730.773 0.7800.780 0.8210.821 0.8460.846 0.8510.851 60℃(W.grip)60 ° C (W.grip) -- 0.1490.149 0.1460.146 0.1570.157 0.1550.155 0.1600.160

상기 표 3에서 보듯이, 일반적으로 SSBR 제조시 많이 사용하는 4가의 커플링제인 SiCl4를 사용한 비교예-1의 실리카 배합 전후 MV의 차가 46인 반면, 2가 또는 3가의 에폭시계 커플링제를 사용한 비교예 2 및 실시예 1 내지 3의 MV가 이보다 낮아 가공성이 양호한 특성을 갖으며, 특히 2 또는 3가 에폭시계 커플링제와 동시에 DBMg의 조촉매를 사용한 실시예 1내지 3의 MV는 39 내지 35로 46보다 크게 낮아져 가공성 측면에서 유리함을 알 수 있다. As shown in Table 3, the difference between MV before and after silica blending of Comparative Example-1 using SiCl 4 , a tetravalent coupling agent commonly used in SSBR manufacture, is 46, whereas a divalent or trivalent epoxy coupling agent is used. used in Comparative example 2 and example 1 was has the MV favorable than this lower workability characteristics of 1-3, in particular 2 or 3, an epoxy-based coupling agent, and at the same time MV of examples 1-3 using a cocatalyst of DBMg is It can be seen that the 39 to 35 is significantly lower than 46 in terms of workability.

DBMg는 NBL 촉매와 1:1 또는 1:2 착물(RR'2MgLi, RR'3MgLi2)를 형성하여 NBL 단독 사용시와는 다른 촉매 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, 여기서도 NBL 단독 사용시보다 분지가 많은 분자를 생성하여 -S/R값(절대값)이 작은 고 탄성의 고무를 만들고 이로 인하여 실리카 배합 시 분산이 양호한 것으로 보인다. DBMg forms 1: 1 or 1: 2 complexes (RR ' 2 MgLi, RR' 3 MgLi 2 ) with NBL catalysts and is known to have a different catalytic function than when NBL alone is used. Molecules are produced to produce highly elastic rubbers with small -S / R values (absolute values), which makes them appear to have good dispersion during silica blending.

배합물의 가교 후 물성에서도 특히 내마모성(수치가 작을수록 유리)과 Wet Grip 성(젖은 노면 마찰성, 60℃ tanδ, 수치가 클수록 유리) 등에서 NBL 단독 및 SiCl4를 사용한 비교예-1보다 3가의 에폭시계 커플링제를 사용한 비교예-2 및 NBL과 DBMg 및 2 또는 3가의 에폭시계 커플링제를 함께 사용한 실시예 1 내지 3이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. In the physical properties after crosslinking of the compound, especially in the wear resistance (the smaller the glass is) and the wet grip property (wet road friction, 60 ℃ tan δ, the higher the glass), NBL alone and SiCl 4 than trivalent epoxy-based epoxy-based It can be confirmed that Comparative Examples-2 using a coupling agent and Examples 1 to 3 using NBL, DBMg, and a divalent or trivalent epoxy coupling agent are all excellent.

특히 실시예 1 내지 3과 같이, 실리카 배합 전후에 MV가 DBMg을 사용하지 않은 비교예-1 또는 비교예-2보다 낮아 가공성에서 우수한 특징을 나타내는 이유는 앞서 설명한 바와 같이 NBL 촉매와 더불어 조촉매 DBMg을 함께 사용함으로써 분자 내에 적절히 분지가 형성되도록 하였기 때문으로, 이런 종류의 고무 중합물은 무기 보강제와 배합 시 기기에서 전달되는 전단력을 효과적으로 보강제 분산에 사용할 수 있기 때문이다. 이로 인하여 배합 전후 MV의 차가 적고, 가교 후 내마모성 등에서 유리한 특성을 갖게 된다. Particularly, as in Examples 1 to 3, the reason why MV is lower than Comparative Example-1 or Comparative Example-2 without DBMg before and after silica blending shows excellent characteristics in processability, as described above. This is because the use of DBMg ensures proper branching within the molecule, and this type of rubber polymer can effectively use the shear force transmitted from the device when combined with an inorganic reinforcement to disperse the reinforcement. For this reason, there is little difference of ( DELTA) MV before and after mix | blending, and it has favorable characteristics, such as abrasion resistance after crosslinking.

또한 원료 고무에 저 분자량의 오일을 첨가하여 오일이 함유된 고무를 제조하여도 분자들의 엉킴 현상으로 고무 분자간 슬립 현상이 크지 않아 유사한 무니 값을 유지하면서 분자량이 상대적으로 작은 특성(즉, 유사한 MV를 갖는 고무라 하여도 분자량이 낮아 가공성 측면에서 유리하며, 무기 충전제 분산성이 우수하여 가교 후 내마모성 등 물성에서도 유리)을 갖는다. 이러한 특징을 갖는 고비닐 높은 무니점도의 SSBR은 다량의 실리카를 배합하는 타이어의 Wet Grip성, 내마모성 개선의 좋은 영향을 미치며 유사한 무니점도를 갖으나 분자량이 큰 고무중합물 (예를 들면, 비교예 1) 대비 LRR 성(0℃ tanδ, 수치가 작을수록 유리)의 저하가 그다지 크지 않아 UHP 타이어 용도로 적합한 특성을 보여주고 있다. In addition, even when a rubber containing oil is produced by adding a low molecular weight oil to the raw rubber, the molecular intermolecular slippage is not large due to the entanglement of the molecules, thus maintaining a similar Mooney value while maintaining a similar molecular weight (ie, similar MV). Even rubber having a low molecular weight is advantageous in terms of processability, and excellent in inorganic filler dispersibility and advantageous in physical properties such as abrasion resistance after crosslinking). The high vinyl high Mooney viscosity SSBR having such characteristics has a good effect of improving the wet grip and abrasion resistance of tires containing a large amount of silica, and has a similar Mooney viscosity, but a high molecular weight rubber polymer (for example, Comparative Example 1 ) LRR property (0 ℃ tanδ, the smaller the value of glass) is not so much deteriorated, showing the suitable characteristics for UHP tire use.

또한 에폭시계 커플링제를 사용한 비교예-2 및 실시예 1 내지 3 이 SiCl4를 커플링제로 사용한 비교예-1보다 실리카와의 친화성이 좋은 -OH 기를 분자쇄 내에 가지고 있기 때문에 실리카 표면에 존재하는 실란올기 또는 실록산기와 친화성이 있고, 특히 실란올기와 수소 결합하여 실리카 분산성에 도움이 되는 것으로 여겨지며, DBMg을 중합 반응시 동일한 양으로 첨가한 실시예 1 내지 3을 비교시 에폭시기가 분자 내에 더 많이 함유된 3가의 DGGOA를 사용한 실시예-2의 경우 2가의 에폭시계 커플링제인 비스(2,3-에폭시프로필 아닐린)를 사용한 실시예-1이나 실시예-3보다 가공성(MV) 및 내마모성, LRR성(60℃ tanδ, 작을수록 저 연비성 우수)에서 우수함을 알 수 있었다. In addition, Comparative Examples-2 and Examples 1 to 3 using an epoxy-based coupling agent exist on the surface of silica because they have a -OH group in the molecular chain which has better affinity with silica than Comparative Example-1 using SiCl 4 as a coupling agent. It is considered to be affinity with silanol groups or siloxanes, and especially hydrogen bonding with silanol groups to help dispersibility of silica, and epoxy groups may be added to the molecule when comparing Examples 1 to 3 with the same amount of DBMg added during the polymerization reaction. In the case of Example-2 using a trivalent DGGOA containing a lot of workability ( MV) and wear resistance than Example-1 or Example-3 using bis (2,3-epoxypropyl aniline) which is a divalent epoxy coupling agent , LRR (60 ℃ tanδ, the smaller the better fuel economy) was found to be excellent.

가교 후 내마모성, 저 연비성(60℃ tanδ) 및 Wet Grip성(0℃ tanδ) 등 UHP 타이어에서 요구하는 3가지 주요 물성에서의 조화는 DGGOA와 DBMg을 사용한 실시예-2가 가장 우수하였다.
Example 2 using DGGOA and DBMg had the best balance in three main physical properties required for UHP tires such as abrasion resistance, low fuel efficiency (60 ° C. tanδ) and Wet Grip resistance (0 ° C. tanδ) after crosslinking.

결론적으로, 본 발명에서 개발한 UHP 타이어용 HVHM-SSBR은 가공 오일 37.5phr 첨가된 무니점도가 62±5, 비닐 함량(폴리머 기준) 50±4%, 스티렌 모노머 함량이 25±2%를 만족시키며, 고분자량의 솔루션 SBR 제조시 흔히 사용되는 NBL/SiCl4를 사용한 SSBR보다 무니점도 저하의 희생없이 가공성이 양호하도록 중량평균 분자량 Mw가 상대적으로 낮고, Mw가 100±50만 범위를 만족시키며, MWD가 1.8 내지 3.0, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 범위를 갖고, 분자쇄 말단에 극성 관능기를 도입하여 실리카와의 친화성이 우수한 SSBR을 특징으로 한다. 이로 인하여 표 2에서와 같은 보강재로서 실리카 배합 후 무니점도 증가가 NBL/SiCl4 사용한 SSBR보다 낮고, 내마모성이 우수하며 LRR성의 큰 저하없이 Wet Grip성이 양호하여 UHP 타이어에서 요구하는 3가지 주요 물성이 잘 조화된 특성을 지니는 SBR을 제조할 수 있었다. 즉, 이들은 상기 3가지 주요 변수(높은 합한 비닐 함량, 높은 무니 점도, 중합 온도)에 의해 정의된 분지화의 조절과 관련된 것을 규명할 수 있었다. In conclusion, the HVHM-SSBR for the UHP tire developed in the present invention satisfies 62 ± 5, 50 ± 4% of vinyl content (based on polymer) and 25 ± 2% of styrene monomer with 37.5 phr of processing oil. In comparison to SSBR using NBL / SiCl 4 , a high molecular weight solution SBR, the weight average molecular weight Mw is relatively low and Mw satisfies 100 ± 500,000 range without sacrificing the Mooney viscosity. Is characterized by SSBR having a range of 1.8 to 3.0, preferably 1.5 to 2.5, and having excellent affinity with silica by introducing a polar functional group at the end of the molecular chain. Because of this, as the reinforcing material as shown in Table 2, the increase in Mooney viscosity after mixing with silica is lower than that of SSBR using NBL / SiCl 4 , and it has excellent wear resistance and good wet grip without significant deterioration of LRR. SBRs with well matched properties could be produced. In other words, they could identify what is involved in the control of branching defined by these three main variables (high combined vinyl content, high Mooney viscosity, polymerization temperature).

Claims (15)

스티렌계 모노머와 부타디엔계 모노머로부터 연속 용액중합의 반응 생성물을 포함하되, 가공 오일 첨가된 무늬(Mooney) 점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃이고, 스티렌 함량이 23 내지 27중량%이고, 비닐 함량이 46 내지 54중량%인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체. It contains the reaction product of the continuous solution polymerization from styrene monomer and butadiene monomer, process oil added Mooney viscosity of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ℃, styrene content of 23 to 27% by weight Styrene-butadiene copolymer, characterized in that the vinyl content of 46 to 54% by weight. 제 1 항에 있어서,
상기 연속 용액중합은 주 촉매로서 알킬 리튬(NBL)을 0.01 내지 0.05phr 범위 내에 그리고 보조 촉매로서 디부틸마그네슘(DBMg)을 0.005 내지 0.25phr (parts per hundred monomer) 범위 내로 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 1,
The continuous solution polymerization is performed using alkyl lithium (NBL) as the main catalyst in the range of 0.01 to 0.05 phr and dibutylmagnesium (DBMg) as the cocatalyst in the range of 0.005 to 0.25 phr (parts per hundred monomer). Styrene-butadiene copolymer.
제 1 항에 있어서,
상기 연속 용액중합은 에폭시기를 갖는 2가 또는 3가의 에폭시계 아닐린으로서 비스(2,3-에폭시프로필) 아닐린(GAN) 0.01 내지 0.20phr(parts per hundred monomer), 또는 N,N'-디글리시딜-4-글리시딜옥시아닐린(DGGOA) 0.01 내지 0.30phr을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 1,
The continuous solution polymerization is a bivalent or trivalent epoxy-based aniline having an epoxy group, and bis (2,3-epoxypropyl) aniline (GAN) 0.01 to 0.20 phr (parts per hundred monomer), or N, N'-diglyci Styrene-butadiene copolymer, characterized in that it is carried out using dimethyl-4-glycidyloxyaniline (DGGOA) 0.01 to 0.30 phr.
제 3 항에 있어서,
상기 비스(2,3-에폭시프로필) 아닐린(GAN)은 0.01 내지 0.04phr인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 3, wherein
The bis (2,3-epoxypropyl) aniline (GAN) is a styrene-butadiene copolymer, characterized in that 0.01 to 0.04phr.
제 3 항에 있어서,
상기 N,N'-디글리시딜-4-글리시딜옥시아닐린(DGGOA)은 0.02 내지 0.06phr인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 3, wherein
The N, N'-diglycidyl-4-glycidyloxyaniline (DGGOA) is a styrene-butadiene copolymer, characterized in that 0.02 to 0.06 phr.
제 1 항에 있어서,
상기 연속 용액중합은 랜덤화제/비닐함량 조절제로서 디테트라하이드로푸라닐프로판 (DTHFP)는 주 촉매 NBL의 사용 몰수 대비 4.5 배 범위 내로 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 1,
The continuous solution polymerization is a styrene-butadiene copolymer, characterized in that the ditetrahydrofuranylpropane (DTHFP) is used as a randomizing agent / vinyl content controlling agent within a range of 4.5 times the number of moles of the main catalyst NBL.
제 1 항에 있어서,
상기 스티렌-부타디엔 공중합체는 총 고형분 함량이 10 내지 40%이고, 중량평균 분자량(Mw)이 50만 ~ 150만 g/mole이고, 분자량 분포비(MWD) 1.8 ~ 3.0을 만족하는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 1,
The styrene-butadiene copolymer has a total solid content of 10 to 40%, a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 to 1.5 million g / mole, and a molecular weight distribution ratio (MWD) of 1.8 to 3.0, characterized in that Styrene-butadiene copolymers.
제 1 항에 있어서,
상기 가공 오일로서 약 -44 내지 약 -50℃의 유리 전이 온도를 갖는 TDAE(Treated Distillate Aromatic Extract) 오일, -36 내지 -42℃의 유리전이온도를 갖는 RAE(Residual Aromatic Extrant) 오일, -57 내지 약 -63℃의 유리 전이 온도를 갖는 MES(Mild Extraction Solvate) 또는 약 -42 내지 약 -48℃의 유리 전이 온도를 갖는 중질 나프텐닉 오일 중 1종을 중합된 고형분 고무 기준 26.5 내지 28.5중량% 범위 내로 포함한 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체.
The method of claim 1,
As the processing oil, TDAE (Treated Distillate Aromatic Extract) oil having a glass transition temperature of about -44 to about -50 ° C, Residual Aromatic Extrant (RAE) oil having a glass transition temperature of -36 to -42 ° C, -57 to One of either MES (Mild Extraction Solvate) having a glass transition temperature of about −63 ° C. or heavy naphthenic oil having a glass transition temperature of about −42 to about −48 ° C. ranges from 26.5 to 28.5 weight percent based on polymerized solid rubber Styrene-butadiene copolymers, characterized in that contained within.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득하는 방법이 73 내지 77℃에서의 연속 용액중합, 및 가공 오일 첨가된 무니 점도 57 내지 67 ML(1+4)/100℃, 23 내지 27중량%의 스티렌 함량과 46 내지 54중량%의 비닐 함량, 및 실리카 배합 방법 적용시 컴파운딩 전후 무니점도 차이(MV)가 40을 넘지 않는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체의 제조방법. The process for obtaining the styrene-butadiene copolymer according to any one of claims 1 to 8 is characterized by continuous solution polymerization at 73 to 77 ° C, and a process oil added Mooney viscosity of 57 to 67 mL (1 + 4) / styrene, characterized in that 100 ℃, 23 to a styrene content of 27% by weight and 46 to a vinyl content of 54% by weight, and when the silica compounding method applied compounding before and after the Mooney viscosity difference (△ MV) is not more than 40 - butadiene Process for the preparation of coalescing. 제 9 항에 있어서,
상기 스티렌계 단량체와 부타디엔계 단량체 및 용매를 혼합한 다음 수분 함량 5ppm 이하로 조절하고 DBMg 0.005 내지 0.25phr를 첨가하여 프리믹스를 제조하는 제1 단계;
상기 프리믹스를 1차 반응기에 투입하고 DTHFP 및 NBL을 투입하되, 상기 DTHFP의 투입량은 NBL 몰량 대비 2 내지 10 배 범위 내로 주입한 다음 73 내지 77℃하에 50분간 체류하는 제2 단계;
1차 반응기 내 중합 반응물을 2차 반응기로 이송하는 도중 에폭시기를 갖는 2가/3가 아닐린을 투입하여 73 내지 77℃하에 30분간 체류하는 제3 단계; 및
2차 반응기 내 커플링 반응 완료된 중합물을 3차 반응기로 이송 후 고형 고무 기준 알코올 또는 포스페이트계 중합정지제 0.12phr과 페놀계 또는 아민계 산화방지제 1.0phr를 첨가하고, 총 고형분 함량 10 내지 40% 내로 유지한 다음 고형 고무를 건조시켜 스티렌-부타디엔 공중합체를 수득하는 제4 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
A first step of preparing a premix by mixing the styrene-based monomer, butadiene-based monomer and a solvent, adjusting the water content to 5 ppm or less and adding DBMg 0.005 to 0.25 phr;
A second step of introducing the premix into a first reactor and injecting DTHFP and NBL, wherein the input amount of DTHFP is injected within a range of 2 to 10 times the molar amount of NBL and then stayed at 73 to 77 ° C. for 50 minutes;
A third step of adding a divalent / 3 aniline having an epoxy group to the polymerization reactor in the first reactor for 30 minutes at 73 to 77 ° C. during the transfer to the secondary reactor; And
After the completion of the coupling reaction in the secondary reactor to the tertiary reactor, 0.12phr of a solid rubber-based alcohol or phosphate-based polymerization terminator and 1.0phr of a phenol- or amine-based antioxidant are added, and the total solid content is within 10 to 40%. Maintaining and then drying the solid rubber to obtain a styrene-butadiene copolymer; Method for producing a styrene-butadiene copolymer comprising a.
제 9 항에 있어서,
상기 중합은 가공 오일 첨가된 무니점도가 57 내지 67 ML(1+4)/100℃ 범위 내로 조절되고 총 고형분이 10 내지 40%의 범위에서 유지된 스티렌-부타디엔 공중합체 솔루션이 형성될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
The polymerization is carried out until a styrene-butadiene copolymer solution is formed in which the process oil added Mooney viscosity is adjusted within the range of 57 to 67 ML (1 + 4) / 100 ° C. and the total solids are maintained in the range of 10 to 40%. Method for producing a styrene-butadiene copolymer, characterized in that.
제 9 항에 있어서,
상기 1차, 2차 및 스틸 반응기는 CSTR 반응기인 것을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔 공중합체의 제조방법.
The method of claim 9,
The primary, secondary and steel reactor is a method for producing a styrene-butadiene copolymer, characterized in that the CSTR reactor.
탄성 중합체 100중량부(phr)를 기준으로, 제 1 항 내지 제8항 중 어느 한 항에 의한 스티렌-부타디엔 공중합체 약 40 내지 약 90phr; 1종 이상의 추가 탄성중합체 약 10 내지 약 60phr; 및 약 -80 내지 약 -40℃의 유리 전이 온도 및 IP346 방법에 의한 측정시 3중량% 미만의 다환식 방향족 함량을 갖는 가공 오일 약 10 내지 약 70phr을 포함하는 가황 고무 조성물을 포함하는 성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 타이어.From about 40 to about 90 phr of the styrene-butadiene copolymer according to any one of claims 1 to 8, based on 100 parts by weight of an elastomer (phr); About 10 to about 60 phr of at least one additional elastomer; And about 10 to about 70 phr of a processing oil having a glass transition temperature of about -80 to about -40 ° C and a polycyclic aromatic content of less than 3% by weight as measured by the IP346 method. Energy-saving tire, characterized in that. 제 13 항에 있어서,
상기 가공 오일은 약 -44 내지 약 -50℃의 유리 전이 온도를 갖는 TDAE 오일, -36 내지 -42℃의 유리전이온도를 갖는 RAE 오일, -57 내지 약 -63℃의 유리 전이 온도를 갖는 MES 또는 약 -42 내지 약 -48℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는 중질 나프텐닉 오일로부터 선택된 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 타이어.
The method of claim 13,
The process oil is a TDAE oil having a glass transition temperature of about -44 to about -50 ° C, a RAE oil having a glass transition temperature of -36 to -42 ° C, and an MES having a glass transition temperature of -57 to about -63 ° C. Or heavy naphthenic oil having a glass transition temperature in the range of about -42 to about -48 ° C.
제 13 항에 있어서,
나아가 보강제로서 실리카를 고무 100 중량부를 기준으로 20 내지 130 중량부 범위 내로 사용하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 타이어.
The method of claim 13,
Furthermore, the energy-saving tire, characterized in that to use silica in the range of 20 to 130 parts by weight based on 100 parts by weight of rubber as a reinforcing agent.
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