KR20220119102A - Branched polydiene, rubber composition based thereon - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이어 및 고무 기술 제품의 제조, 전기 산업 및 기타 분야에서 에 사용되는 합성 폴리머의 생산에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 다음 단계들을 포함하는, 공액 디엔의 중합에 의한 분지형 폴리디엔의 제조 방법에 관한 것이다: 란타나이드 화합물, 유기알루미늄 화합물, 공액 디엔, 및 할로겐 함유 성분으로 이루어진 촉매 복합체를 제조하는 단계; 상기 촉매 복합체의 존재 하에 상기 공액 디엔을 중합하는 단계; 할로겐 함유 화합물, 인-질소 화합물, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 분지화제로 중합후 개질을 수행하는 단계; 종료 단계; 1500 g/mol 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 저분자량 폴리머인 가소제를 폴리머에 도입하는 단계; 및 폴리머를 탈기 및 건조하는 단계. 또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 분지형 폴리디엔을 기반으로 하는 고무 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기술적 결과는, 약 40 내지 약 49 무니 단위(MU)의 무니 점도, 및 약 4.7 내지 약 5.3의 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)를 특징으로 하는 분지화 지수를 특징으로 하는 분지형 폴리디엔의 제조이다. 본 발명에 따라 제조된 폴리디엔은 개선된 가공성, 폴리머 매트릭스 내 충전제의 개선된 분포를 가지며, 이를 기반으로 하는 고무 조성물은 개선된 탄성 히스테리시스 특성(elastic-hysteresis properties)(즉, 무니 점도 ML(1+4)(단위: MU), 페인(Payne) 효과 Δ(G'1%-G'50%)(단위: kPa), Tanδ 60 ℃(10% 변형에서))을 특징으로 한다.The present invention relates to the production of synthetic polymers used in the manufacture of tire and rubber technical products, in the electrical industry and in other fields. In particular, the present invention relates to a method for preparing a branched polydiene by polymerization of a conjugated diene, comprising the steps of: preparing a catalyst composite comprising a lanthanide compound, an organoaluminum compound, a conjugated diene, and a halogen-containing component to do; polymerizing the conjugated diene in the presence of the catalyst complex; performing post-polymerization modification with at least one branching agent selected from halogen-containing compounds, phosphorus-nitrogen compounds, or mixtures thereof; end stage; introducing into the polymer a plasticizer, which is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1500 g/mol to 50,000 g/mol; and degassing and drying the polymer. In another aspect, the present invention relates to a method for producing a rubber composition based on the branched polydiene. The technical result of the present invention is a branched type characterized by a branching index characterized by a Mooney viscosity of about 40 to about 49 Mooney units (MU), and a mechanical loss angular tangent tgδ (1200%) of about 4.7 to about 5.3. production of polydiene. The polydiene prepared according to the present invention has improved processability, improved distribution of fillers in the polymer matrix, and a rubber composition based on it has improved elastic-hysteresis properties (i.e. Mooney viscosity ML (1) +4) (unit: MU), Payne effect Δ(G'1%-G'50%) (unit: kPa), Tanδ 60 °C (at 10% strain)).
Description
본 발명은 전기 산업 및 기타 분야에서 타이어 및 고무 기술 제품의 제조에 사용되는 합성 폴리머의 생산에 관한 것이다.The present invention relates to the production of synthetic polymers used in the manufacture of tire and rubber technical products in the electrical industry and other fields.
특히, 본 발명은, 다음 단계들을 포함하는, 공액 디엔의 중합에 의한 분지형 폴리디엔의 제조 방법에 관한 것이다: 란타나이드 화합물, 유기알루미늄 화합물, 공액 디엔, 및 할로겐 함유 성분을 포함하는 촉매 복합체를 제조하는 단계; 상기 촉매 복합체의 존재 하에 상기 공액 디엔을 중합하는 단계; 할로겐 함유 화합물, 인-질소 화합물, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 분지화제를 사용하여 중합후 개질(post-polymerization modification)을 수행하는 단계; 종료 단계(termination); 가소제를 폴리머에 도입하는 단계로서, 상기 가소제는 1500 g/mol 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 저분자량 폴리머인, 단계; 및 상기 폴리머를 탈기 및 건조하는 단계. 또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 분지형 폴리디엔을 기반으로 하는 고무 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a method for preparing a branched polydiene by polymerization of a conjugated diene, comprising the following steps: a catalyst complex comprising a lanthanide compound, an organoaluminum compound, a conjugated diene, and a halogen-containing component; manufacturing; polymerizing the conjugated diene in the presence of the catalyst complex; performing post-polymerization modification using at least one branching agent selected from halogen-containing compounds, phosphorus-nitrogen compounds, or mixtures thereof; termination; introducing a plasticizer into the polymer, wherein the plasticizer is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1500 g/mol to 50,000 g/mol; and degassing and drying the polymer. In another aspect, the present invention relates to a method for producing a rubber composition based on the branched polydiene.
본 발명에 따라 제조된 분지형 폴리디엔은, 40 내지 49 무니 단위(Mooney Units: MU)의 무니 점도 지수, 2.16 내지 2.60 범위의 다분산 지수, 약 4.7 내지 약 5.3의 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%), 및 96.0% 내지 98.0%의 1,4-시스 단위들의 함량을 갖는다. 제조된 폴리디엔을 기반으로 하는 고무 조성물은 고무 조성물의 낮은 무니 점도를 특징으로 하고, 우수한 탄성-히스테리시스 특성(elastic-hysteresis properties)을 나타낸다.The branched polydiene prepared according to the present invention has a Mooney viscosity index of 40 to 49 Mooney Units (MU), a polydispersity index ranging from 2.16 to 2.60, and a mechanical loss angular tangent tgδ (1200) of about 4.7 to about 5.3. %), and a content of 1,4-cis units from 96.0% to 98.0%. The prepared polydiene-based rubber composition is characterized by low Mooney viscosity of the rubber composition, and exhibits excellent elastic-hysteresis properties.
오늘날, 경쟁력을 높이기 위해, 고무 생산자가 타이어의 환경 라벨링에서 고려되는 특성들에서 이점을 갖는 것이 매우 중요하다. 이 목표를 달성하기 위해서는, 자동차 운송에 의한 연료 소비의 20% 내지 30%를 차지하는 구름 저항 지수(rolling resistance index)가 최적화되어야 한다. 구름 저항의 감소는 연료 소비를 감소시킬 뿐만 아니라 이산화탄소 배출 감소로 이어진다.Today, in order to increase competitiveness, it is very important for rubber producers to take advantage of the properties considered in the environmental labeling of tires. To achieve this goal, the rolling resistance index, which accounts for 20% to 30% of fuel consumption by motor vehicles, must be optimized. The reduction in rolling resistance not only reduces fuel consumption, but also leads to reduced carbon dioxide emissions.
소위 액체 고무라고 하는 다양한 저분자량 폴리머가 시장에 등장하면서 겨울 조건에서 접지력이 개선된 겨울용 징을 박지 않은 타이어(non-studded tire)를 얻을 수 있었다. 일부 회사들은 이미 액체 고무를 트레드 컴파운드(tread compound)의 강화 첨가제로서 사용하고 있다. 시험들에서, 이렇게 얻어진 트레드는 높은 가소성을 나타내며, 저온에서도 유연성을 유지하며, 또한 향상된 빙판 접지력(ice grip)을 나타낸다.Various low-molecular-weight polymers, so-called liquid rubbers, have appeared on the market, allowing non-studded tires for winter with improved grip in winter conditions. Some companies are already using liquid rubber as a reinforcing additive in tread compounds. In tests, the tread thus obtained exhibits high plasticity, maintains flexibility even at low temperatures, and also exhibits improved ice grip.
특허 RU 2,394,692(SUMITOMO RABBER INDASTRIES, LTD(JP), 07.20.2010)는 다음을 함유하는 공압 타이어의 측벽용 고무 조성물의 제조에 대해 설명한다: 천연 고무 30 질량% 내지 70 질량% 및 에폭시화 천연 고무 70 질량% 내지 30질량%로 이루어진 제1 고무 성분 100 질량부; 실리카 20 질량부 내지 60 질량부; 및 액체 고무 및 가황제로 이루어진 제2 고무 성분 3 질량부 내지 60 질량부. 이것은 향상된 내구성(향상된 내열성, 균열 방지 특성, 오존 저항성)을 갖는 "생태학적(ecological)" 공압 타이어를 제공한다.Patent RU 2,394,692 (SUMITOMO RABBER INDASTRIES, LTD (JP), 07.20.2010) describes the preparation of a rubber composition for side walls of pneumatic tires containing: 30% by mass to 70% by mass of natural rubber and epoxidized natural rubber 100 parts by mass of a first rubber component consisting of 70% by mass to 30% by mass; 20 parts by mass to 60 parts by mass of silica; and 3 parts by mass to 60 parts by mass of a second rubber component consisting of a liquid rubber and a vulcanizing agent. This provides an “ecological” pneumatic tire with improved durability (improved heat resistance, anti-crack properties, ozone resistance).
그러나, 고무를 혼합하는 단계에서 액체 고무를 도입하는 것은 폴리머 매트릭스 내에서 그것의 균일한 분포를 보장하지 못하고, 또한 추가적인 에너지 소모를 필요로 한다. 또한, 이 특허에 따르면, 액체 폴리이소프렌 고무(천연 고무)만이 사용되었다.However, introducing the liquid rubber in the step of mixing the rubber does not ensure its uniform distribution in the polymer matrix, and also requires additional energy consumption. Also, according to this patent, only liquid polyisoprene rubber (natural rubber) was used.
고무 조성물의 일부로 액체 폴리디엔을 사용하는 것은 널리 알려져 있다. 특허 EP 2082899(CONTINENTAL AG(DE), 18.05.2011)에는 액체 저점도 폴리머 5 내지 50 질량부로 이루어진 고무 조성물의 제조 방법이 기재되어 있다. 그렇게 얻어진 혼합물은 저온에서 개선된 탄성 및 300% 연신율에서 개선된 인장 모듈러스를 나타낸다.The use of liquid polydiene as part of rubber compositions is well known. Patent EP 2082899 (CONTINENTAL AG(DE), 18.05.2011) describes a process for the preparation of a rubber composition consisting of 5 to 50 parts by mass of a liquid low-viscosity polymer. The mixture so obtained exhibits improved elasticity at low temperatures and improved tensile modulus at 300% elongation.
또한 액체 고무가 고무 혼합 단계에서 도입되며, 고무 혼합물의 물리적 및 기계적 특성들 및 탄성 히스테리시스 특성(elastic hysteresis properties)의 개선은 이 특허에서 언급되지 않았다.Also liquid rubber is introduced in the rubber mixing step, and the improvement of the physical and mechanical properties and elastic hysteresis properties of the rubber mixture is not mentioned in this patent.
작용화된 액체 폴리부타디엔을 사용하여 타이어 트레드 제조용 고무 조성물의 내마모성을 개선하는 방법이 US 8,975,324(RANDALL AMY M (US), AGARWAL SHEEL P (US), HERGENROTHER WILLIAM L (US), BRIDGESTONE CORP (JP), 10.03.2015)로부터 알려져 있다. 이 발명에 따른 고무 조성물은 다음을 포함한다: 공액 디엔(conjugated diene) 폴리머 또는 코폴리머; 적어도 하나의 충전제; 불포화 카르복실산 무수물로 작용화된 액체 폴리부타디엔 2 내지 10 phr; 산화아연 0.2 내지 5phr; 및 공정 오일(process oil) 1 내지 100 phr. 이 특허에서는, 고무를 혼합하는 단계에서 액체 고무를 도입하고 있고, 액체 고무를 갖는 고무 조성물과 오일-충전된 폴리머(oil-filled polymers) 기반의 고무 조성물의 비교를 통해, 전자의 무니 점도(Mooney viscosity)가 후자보다 10% 내지 28% 더 높다는 것을 실증하였으며(이는 불량한 가공성을 나타냄), 또한, 액체 고무를 갖는 고무 조성물의 가황 속도(rate of vulcanization)가 1.5배 내지 2배 더 낮다는 것을 실증하였다.A method for improving the abrasion resistance of rubber compositions for the manufacture of tire treads using functionalized liquid polybutadiene is disclosed in US Pat. No. 8,975,324 (RANDALL AMY M (US), AGARWAL SHEEL P (US), HERGENROTHER WILLIAM L (US), BRIDGESTONE CORP (JP)) , 10.03.2015). The rubber composition according to the present invention comprises: a conjugated diene polymer or copolymer; at least one filler; 2 to 10 phr of liquid polybutadiene functionalized with an unsaturated carboxylic acid anhydride; Zinc oxide 0.2 to 5 phr; and 1 to 100 phr of process oil. In this patent, liquid rubber is introduced in the step of mixing rubber, and through comparison of a rubber composition having liquid rubber and a rubber composition based on oil-filled polymers, the former Mooney viscosity (Mooney viscosity) is 10% to 28% higher than the latter (which indicates poor processability), and also demonstrates that the rate of vulcanization of rubber compositions with liquid rubber is 1.5 to 2 times lower. did.
US 6,472,461(BRIDGESTONE CORP(JP), 29.10.2002)에 개시된 바와 같이 제조된 고무 조성물은 다음으로 이루어진다: 1) 고무 조성물로서, a) 적어도 하나의 천연 또는 합성 디엔 고무, 및 b) 폴리스티렌 분자량에 기초하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정된 평균 분자량이 5,000 내지 30,000이고 1,4-시스 구조의 함량이 60% 내지 98%인 저분자량 폴리부타디엔으로서, 고무 성분을 기준으로 하여 6% 이상의 양인 저분자량 폴리부타디엔;을 포함하는 고무 조성물; 2) 평균 길이가 10 mm 이하인 폴리에틸렌 단섬유(short fiber); 및 3) 발포제(blowing agent). 이 발명은 빙판에서의 향상된 제동 능력을 나타내는 공압 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.A rubber composition prepared as disclosed in US 6,472,461 (BRIDGESTONE CORP (JP), 29.10.2002) consists of: 1) a rubber composition, comprising: a) at least one natural or synthetic diene rubber, and b) based on the molecular weight of polystyrene A low molecular weight polybutadiene having an average molecular weight of 5,000 to 30,000 and a content of 1,4-cis structure of 60% to 98% as measured by gel permeation chromatography, and a low molecular weight polybutadiene in an amount of 6% or more based on the rubber component A rubber composition comprising; 2) polyethylene short fibers having an average length of 10 mm or less; and 3) blowing agents. This invention relates to a method of manufacturing a pneumatic tire that exhibits improved braking capability on ice.
이 발명의 발명자들은 타이어 제조자들에게 매우 중요한 지수들(마모, 60 ℃에서의 탄성 히스테리시스 특성, 및 고무의 강도 특성)에 대한 데이터를 제공하지 않는다. The inventors of this invention do not provide data on indices that are very important to tire manufacturers (wear, elastic hysteresis properties at 60° C., and strength properties of rubber).
RU 2,429,252(BRIDGESTONE CORP(JP), 20.09.2011)에도 고무를 혼합하는 단계에서 저분자량 폴리머를 도입하는 방법이 기재되어 있다. 여기서, 고무 혼합물은, 겔 투과 크로마토그래피로 측정하여 폴리스티렌으로 환산한 중량 평균 분자량이 30,000 초과 200,000 이하인 저분자량 공액 디엔 기반 폴리머(B)를, (B)와 혼합되는 고무 성분(A) 100 중량부당 1 내지 60 중량부의 양으로, (A)와 혼합함으로써 제조된다. 고무 성분(A)은, 천연 고무 및/또는 폴리이소프렌 고무, 및 선택적으로(optionally), 스티렌-부타디엔 코폴리머 고무, 폴리부타디엔 고무 및 이소부틸렌 이소프렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 고무를 포함한다. 이 발명에 따른 조성물은 생산 동안 작업성(workability) 및 내열성이 우수하고, 저장 탄성 모듈러스가 높고, 손실 탄젠트(tg δ)가 작다.RU 2,429,252 (BRIDGESTONE CORP (JP), 20.09.2011) also describes a method of introducing a low molecular weight polymer in the step of mixing the rubber. Here, the rubber mixture is a low molecular weight conjugated diene-based polymer (B) having a weight average molecular weight of greater than 30,000 and not more than 200,000 measured by gel permeation chromatography converted into polystyrene, and a rubber component (A) mixed with (B) 100 parts by weight It is prepared by mixing with (A) in an amount of 1 to 60 parts by weight. The rubber component (A) comprises natural rubber and/or polyisoprene rubber, and optionally, at least one rubber selected from the group consisting of styrene-butadiene copolymer rubber, polybutadiene rubber and isobutylene isoprene rubber. do. The composition according to the invention has good workability and heat resistance during production, high storage elastic modulus and low loss tangent (tg δ).
그러나, 고무 혼합 단계에서 액체 고무를 도입한다고 해서, 폴리머 매트릭스 내에서 그것의 균일한 분포가 보장되는 것은 아니다.However, the introduction of liquid rubber in the rubber mixing step does not guarantee its uniform distribution in the polymer matrix.
말레산 단편(maleic fragments)을 사용한 중합후 및 중합 개질 동안 활성 중심(성장하는 거대분자)이 카르보닐 기와 상호작용한 후, 폴리부타디엔의 분자 파라미터 및 가소-탄성 특성(plasto-elastic properties)의 변화가 뒤따르는 것으로 알려져 있다. 또한, 새로운 현상이 발견되었다. 특히, 완성된 촉매 복합체(catalyst complex)에 직접 개질제를 도입하는 경우(중합 개질), 개질제는 중합 공정을 방해할 뿐만 아니라, 중합후 개질(post-polymerization modification)에 가까운 결과를 제공한다(V.L. Zolotarev, On the mechanism of the process of post-polymerization modification of neodymium 1,4-cis-polybutadiene, J."Vysokomolekulyarnye soedineniya" [High Molecular Compounds], No. 3, p.3-5, 2015). Changes in molecular parameters and plasto-elastic properties of polybutadiene after the active center (the growing macromolecule) interacts with the carbonyl group after polymerization with maleic fragments and during polymerization modification is known to follow. In addition, a new phenomenon was discovered. In particular, when introducing a modifier directly into the finished catalyst complex (polymerization modification), the modifier not only interferes with the polymerization process, but also provides a result close to post-polymerization modification (V.L. Zolotarev). , On the mechanism of the process of post-polymerization modification of neodymium 1,4-cis-polybutadiene, J. "Vysokomolekulyarnye soedineniya" [High Molecular Compounds], No. 3, p.3-5, 2015).
그러나, 개질을 위해 말레인화된(maleinized) 폴리부타디엔을 단독으로 사용하는 것은, 그것의 도입 시기에 관계없이, 고무에 최적의 성능 특성을 부여하지 않는다.However, the use of maleinized polybutadiene alone for modification does not impart optimal performance properties to the rubber, regardless of the timing of its introduction.
유망한 방향은 1,4-cis 폴리부타디엔 및 이를 기반으로 하는 고무 조성물의 특성에 영향을 미치는 저분자량 폴리머의 중합후 개질이다.A promising direction is post-polymerization modification of 1,4-cis polybutadiene and low molecular weight polymers that affect the properties of rubber compositions based on them.
US 7,112,632(POLIMERI EUROPA SPA(IT), 26.09.2006)에 개시된 폴리부타디엔의 제조 방법은 본 발명의 본질에 가장 가깝다. 이 방법에 따르면, 폴리부타디엔의 제조 공정은 다음 단계들을 포함한다: (a) 부타디엔의 중합 단계; (b) 단계 (a)의 완료 시 얻어진 폴리머 용액을 커플링제로 처리하는 단계로서, 상기 커플링제는 (i) 불포화 천연 오일, (ii) 부타디엔 및/또는 이소프렌 올리고머, (iii) 부타디엔 및/또는 이소프렌의 비닐아렌 모노머와의 코폴리머(여기서, 화합물 (i) 내지 (iii)에 존재하는 불포화는 에폭사이드, 안하이드라이드 및 에스테르로부터 선택된 기로 적어도 부분적으로 치환될 수 있음) 중에서 선택되는, 단계; 및 (c) 단계 (b)의 완료 시 얻어진 낮은 분지 함량 폴리부타디엔(low branch content polybutadiene)의 회수 단계. 이 특허에 따르면, 얻어진 폴리머는 낮은 분지 함량을 갖는다.The process for preparing polybutadiene disclosed in US 7,112,632 (POLIMERI EUROPA SPA(IT), 26.09.2006) is closest to the essence of the present invention. According to this method, the process for preparing polybutadiene comprises the following steps: (a) polymerization of butadiene; (b) treating the polymer solution obtained upon completion of step (a) with a coupling agent, the coupling agent being (i) unsaturated natural oil, (ii) butadiene and/or isoprene oligomers, (iii) butadiene and/or a copolymer of isoprene with a vinylarene monomer, wherein the unsaturation present in compounds (i) to (iii) may be at least partially substituted with a group selected from epoxides, anhydrides and esters; and (c) recovering low branch content polybutadiene obtained upon completion of step (b). According to this patent, the polymer obtained has a low branching content.
그러나, 분지형 폴리머를 사용함으로써 고무 컴파운드의 우수한 가공성이 확보되는 것으로 알려져 있다. 이 특허는, 폴리머 매트릭스 내에서의 충전제의 분포의 균일성에 대한 정보뿐만 아니라 얻어진 폴리머의 마모 및 가공성의 개선에 대한 정보를 전혀 담고 있지 않다.However, it is known that excellent processability of a rubber compound is secured by using a branched polymer. This patent contains no information on the uniformity of the distribution of the filler in the polymer matrix, nor on the improvement of the wear and processability of the obtained polymer.
본 발명의 목적은 고무 혼합 단계에서 폴리머들의 가공성을 향상시키는 것이다.It is an object of the present invention to improve the processability of polymers in the rubber mixing step.
이 목적은 공액 디엔(conjugated diene)의 중합에 의해 분지형 폴리디엔의 제조 방법을 개발함으로써 해결되며, 본 방법은: 란타나이드 화합물, 유기알루미늄 화합물, 공액 디엔 및 할로겐 함유 성분을 포함하는 촉매 복합체(catalyst complex)를 제조하는 단계; 상기 촉매 복합체의 존재 하에 공액 디엔을 중합하는 단계; 할로겐 함유 화합물들, 인-질소 화합물들, 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 적어도 하나의 분지화제로 중합후 개질을 수행하는 단계; 종료(termination) 단계; 가소제를 폴리머 내에 도입하는 단계로서, 가소제는 1,500 g/mol 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 저분자량 폴리머인, 단계; 및 폴리머를 탈기, 단리, 및 건조하는 단계;를 포함한다.This object is solved by developing a process for the preparation of branched polydiene by polymerization of a conjugated diene, the process comprising: a catalyst complex comprising a lanthanide compound, an organoaluminum compound, a conjugated diene and a halogen-containing component ( preparing a catalyst complex); polymerizing the conjugated diene in the presence of the catalyst complex; performing post-polymerization modification with at least one branching agent selected from halogen-containing compounds, phosphorus-nitrogen compounds, or mixtures thereof; termination step; introducing a plasticizer into the polymer, wherein the plasticizer is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1,500 g/mol to 50,000 g/mol; and degassing, isolating, and drying the polymer.
본 발명의 기술적 결과는 약 40 내지 약 49 무니 단위(Mooney Units, MU)의 무니 점도(Mooney viscosity), 및 약 4.7 내지 약 5.3의 기계적 손실 각 탄젠트(mechanical loss angle tangent) tgδ(1200%)로 표현되는 분지화 지수(branching index)를 특징으로 하는 분지형 폴리디엔의 제조이다. 본 발명에 따라 제조된 폴리디엔은, 개선된 가공성, 폴리머 매트릭스 내에서 개선된 충전제의 분포를 가지며, 이를 기반으로 하는 고무 조성물들은 개선된 탄성-히스테리시스 특성들(elastic-hysteresis properties)(예를 들어, 무니 점도(Mooney viscosity) ML(1+4)(단위: MU), 페인 효과(Payne effect) Δ(G'1%-G'50%)(단위: kPa), tgδ 60 ℃(10% 변형(deformation)에서))을 특징으로 한다.The technical result of the present invention is a Mooney viscosity of about 40 to about 49 Mooney Units (MU), and a mechanical loss angle tangent tgδ (1200%) of about 4.7 to about 5.3. Preparation of branched polydiene characterized by a branching index expressed. The polydienes produced according to the invention have improved processability, improved distribution of fillers in the polymer matrix, and rubber compositions based on them have improved elastic-hysteresis properties (e.g. , Mooney viscosity ML(1+4) (unit: MU), Payne effect Δ(G'1%-G'50%) (unit: kPa), tgδ 60 °C (10% strain) (in deformation)) is characterized.
본 발명에 따르면, 개질은 할로겐-함유 화합물들, 인-질소 화합물들 또는 이들의 혼합물들 중에서 선택되는 적어도 하나의 분지화제를 사용함으로써 수행된다.According to the invention, the modification is carried out by using at least one branching agent selected from halogen-containing compounds, phosphorus-nitrogen compounds or mixtures thereof.
분지화 할로겐 함유 화합물로서 사용되는 화합물은 티오닐 클로라이드, 디페닐틴 디클로라이드, 페닐틴 트리클로라이드, 트리페닐틴 클로라이드, 디부틸틴 디클로라이드, 부틸틴 트리클로라이드, 틴 테트라클로라이드, 및 실리콘 테트라클로라이드를 포함한다.Compounds used as branched halogen containing compounds include thionyl chloride, diphenyltin dichloride, phenyltin trichloride, triphenyltin chloride, dibutyltin dichloride, butyltin trichloride, tin tetrachloride, and silicon tetrachloride. include
인-질소 화합물은 (-P=N-)n의 반복 단위들을 기반으로 하는 화학구조를 갖는 화합물이며, 여기서 n은 3 내지 24의 정수이다.The phosphorus-nitrogen compound is a compound having a chemical structure based on repeating units of (-P=N-) n , where n is an integer from 3 to 24.
분지화제는 그 폴리머 사슬의 활성 말단들에서 폴리머와 상호작용한다. 분지화제는 폴리머의 무니 점도 및 분지화 지수(branching index), 수평균 분자량 Mn, 중량평균 분자량 Mw, 다분산도 Mw/Mn, 등과 같은 폴리머의 분자량 특성들의 변화에 영향을 미친다.The branching agent interacts with the polymer at the active ends of its polymer chain. The branching agent affects changes in the molecular weight properties of the polymer, such as Mooney viscosity and branching index, number average molecular weight Mn, weight average molecular weight Mw, polydispersity Mw/Mn, and the like.
가소제들(연화제들, emollients)은, 폴리머 내에 도입될 때, 가공을 용이하게 하는 물질들이다. 이 경우, 가소제는 폴리머와 화학적으로 상호작용하지 않는다; 물리적 혼합만 발생한다. 가소제들은 원칙적으로 고무를 혼합하는 단계에서 첨가된다. 고무 혼합 단계에서 고무 혼합물들의 제형화에 있어서 고전적인 액체 가소제들의 존재는, 어느 정도, 고무 혼합물의 균질화(homogenization)를 허용하지만; 대부분의 경우, 상당한 사용량(평균 15중량부)은 생성된 가황물들(vulcanizates)의 물리화학적 특성의 복합체에 부정적인 영향을 미친다.Plasticizers (emollients) are substances that, when incorporated into a polymer, facilitate processing. In this case, the plasticizer does not chemically interact with the polymer; Only physical mixing takes place. Plasticizers are, in principle, added at the stage of mixing the rubber. The presence of classical liquid plasticizers in the formulation of rubber mixtures in the rubber mixing step allows, to some extent, homogenization of the rubber mixture; In most cases, a significant amount (average 15 parts by weight) adversely affects the complex of physicochemical properties of the vulcanizates produced.
본 발명의 구별되는 특징은 폴리머 제조 단계에서 불활성 유기용매 중의 용액 형태의 가소제를 도입하는 것이다. 이 기술은 가소제의 낮은 사용량을 사용하는 것을 허용하고(고무 혼합 단계에서 도입되는 양에 비해 6배 이상 더 적은 양으로), 가소제를 첨가하지 않고 후중합 개질만을 거친 폴리머와 비교하여, 가공성을 적어도 6% 내지 10% 증가시킬 수 있다.A distinguishing feature of the present invention is the introduction of the plasticizer in the form of a solution in an inert organic solvent in the polymer preparation step. This technique allows the use of a low amount of plasticizer (at least 6 times less than the amount introduced in the rubber mixing step) and, compared to a polymer that has undergone only post-polymerization modification without the addition of plasticizer, the processability is at least It can be increased by 6% to 10%.
본 발명에 따르면, 가소제는 폴리머 제조 단계에서 사용되며, 여기서 가소제는 1,500 g/mol 내지 50,000 g/mol의 분자량을 갖는 낮은 분자량 폴리머이다. 비작용화된 낮은 분자량 폴리부타디엔, 말레산 무수물 또는 트리에톡시실란으로 작용화된 폴리부타디엔, 뿐만 아니라 비작용화된 낮은 분자량 폴리이소프렌 및 말레산 무수물로 작용화된 폴리이소프렌은 이러한 가소제로서 바람직하게 사용된다.According to the invention, a plasticizer is used in the polymer preparation step, wherein the plasticizer is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1,500 g/mol to 50,000 g/mol. Nonfunctionalized low molecular weight polybutadiene, polybutadiene functionalized with maleic anhydride or triethoxysilane, as well as nonfunctionalized low molecular weight polyisoprene and polyisoprene functionalized with maleic anhydride are preferred as such plasticizers. used
작용화되지 않은 낮은 분자량 폴리부타디엔 및 말레산 무수물 또는 트리에톡시실란으로 작용화된 폴리부타디엔은, 네오디뮴 폴리부타디엔과 동일한 마이크로구조를 갖기 때문에, 가소제로 가장 바람직하다.Unfunctionalized low molecular weight polybutadiene and polybutadiene functionalized with maleic anhydride or triethoxysilane are most preferred as plasticizers because they have the same microstructure as neodymium polybutadiene.
상업적으로 입수가능한 예시적인 가소제는 다음과 같다: 이소프렌 호모폴리머(예를 들어, Kuraray Co., Ltd.에서 생산된 LIR-30, LIR-50), 말레산 무수물로 개질된 폴리이소프렌(예를 들어, MIP-004 Kuraray Co., Ltd.), 비작용화 낮은 분자량("액체") 폴리부타디엔(예를 들어, Evonik의 Polyvest 130), 말레산 무수물로 작용화된 폴리부타디엔(예를 들어, Evonik의 Polyvest 75MA, Cray Valley의 Ricon 130 МА 8, Ricon 130 МА 10, Ricon 130 МА 13, Ricobond 1031, Ricobond 1731, Ricobond 2031, Ricobond 1756) 또는 트리에톡시실란(예를 들어, Evonik의 Polyvest EP ST-E 60, Polyves t EP ST-E 80, Polyvest EP ST-E 100). 본 발명에 따라 사용된 가소제들(액상 고무들)의 성질을 표 2에 나타냈다.Exemplary commercially available plasticizers are: isoprene homopolymer (eg, LIR-30, LIR-50 produced by Kuraray Co., Ltd.), polyisoprene modified with maleic anhydride (eg, , MIP-004 Kuraray Co., Ltd.), nonfunctionalized low molecular weight (“liquid”) polybutadiene (eg, Polyvest 130 from Evonik), polybutadiene functionalized with maleic anhydride (eg, Evonik) Polyvest 75MA from Cray Valley, Ricon 130 МА 8, Ricon 130 МА 10, Ricon 130 МА 13, Ricobond 1031, Ricobond 1731, Ricobond 2031, Ricobond 1756) or triethoxysilane (e.g., Polyvest EP ST- from Evonik) E 60, Polyves t EP ST-E 80, Polyvest EP ST-E 100). Table 2 shows the properties of the plasticizers (liquid rubbers) used according to the present invention.
본 발명에 따른 가소제의 사용량은 폴리머를 기준으로 하여, 0.5 질량% 내지 5.0 질량%이고, 바람직한 사용량은 0.7 질량% 내지 2.0 질량%이며, 본 발명에 따른 가소제의 가장 바람직한 사용량은 0.8 질량% 내지 1.5 질량%이다. 정의된 범위를 초과하는 가소제의 사용량은 폴리머의 무니 점도를 현저히 감소시키고, 고무 조성물들 내의 조건부 인장 강도(conditional tensile strength)를 감소시킨다. 0.5 질량% 미만의 사용량은 이를 기반으로 하는 폴리머 및 고무 조성물들의 특성의 향상으로 이어지지 않는다.The amount of the plasticizer used according to the present invention is 0.5 mass% to 5.0 mass%, preferably 0.7 mass% to 2.0 mass%, and the most preferred amount of the plasticizer according to the present invention is 0.8 mass% to 1.5 mass%, based on the polymer. mass %. The amount of plasticizer used in excess of the defined range significantly reduces the Mooney viscosity of the polymer and reduces the conditional tensile strength in rubber compositions. An amount of less than 0.5% by mass does not lead to improvement of the properties of polymers and rubber compositions based thereon.
본 발명에 따라 사용되는 촉매 복합체는 란타나이드 화합물, 유기알루미늄 화합물 및 할로겐 함유 성분을 포함한다. 란타나이드 화합물로서 사용되는 화합물들은, 네오디뮴, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 루테튬 중 적어도 하나의 란타나이드 원자를 포함하는 화합물들을 포함한다. 네오디뮴이 바람직하다.The catalyst complex used according to the present invention comprises a lanthanide compound, an organoaluminum compound and a halogen-containing component. Compounds used as lanthanide compounds include compounds containing at least one lanthanide atom of neodymium, lanthanum, cerium, praseodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium. include Neodymium is preferred.
란타나이드를 함유하는 화합물들에는, 카르복실레이트, 유기포스페이트(특히 알킬 포스페이트 및 아릴 포스페이트), 유기포스포네이트(특히 알킬 포스포네이트 및 아릴 포스포네이트), 유기포스피네이트(특히 알킬 포스피네이트 및 아릴 포스피네이트), 카바메이트, 란타나이드 크산테이트, β-디케토네이트, 할라이드, 옥시할라이드, 알코올레이트와 같은 것들을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.Compounds containing lanthanides include, but are not limited to, carboxylates, organophosphates (especially alkyl phosphates and aryl phosphates), organophosphonates (especially alkyl phosphonates and aryl phosphonates), organophosphinates (especially alkyl phosphites). nates and aryl phosphinates), carbamates, lanthanide xanthates, β-diketonates, halides, oxyhalides, alcoholates.
네오디뮴 카르복실레이트는 네오디뮴 포르메이트, 네오디뮴 아세테이트, 네오디뮴 아크릴레이트, 네오디뮴 메타크릴레이트, 네오디뮴 발레레이트, 네오디뮴 글루코네이트, 네오디뮴 시트레이트, 네오디뮴 푸마레이트, 네오디뮴 락테이트, 네오디뮴 말레에이트, 네오디뮴 옥살레이트, 네오디뮴 2-에틸헥사노에이트, 네오디뮴 네오데카노에이트, 네오디뮴 나프테네이트, 네오디뮴 스테아레이트, 네오디뮴 올레에이트, 네오디뮴 벤조에이트, 및 네오디뮴 피콜리네이트를 포함한다.Neodymium carboxylate includes neodymium formate, neodymium acetate, neodymium acrylate, neodymium methacrylate, neodymium valerate, neodymium gluconate, neodymium citrate, neodymium fumarate, neodymium lactate, neodymium maleate, neodymium oxalate, 2-ethylhexanoate, neodymium neodecanoate, neodymium naphthenate, neodymium stearate, neodymium oleate, neodymium benzoate, and neodymium picolinate.
네오디뮴 유기포스페이트는 네오디뮴 디부틸 포스페이트, 네오디뮴 디페닐 포스페이트, 네오디뮴 디헥실 포스페이트, 네오디뮴 디헵틸 포스페이트, 네오디뮴 디옥틸 포스페이트, 네오디뮴 비스(1-메틸헵틸)포스페이트, 네오디뮴 비스(2-에틸헥실)포스페이트, 네오디뮴 디데실 포스페이트, 네오디뮴 디도데실 포스페이트, 네오디뮴 디옥타데실 포스페이트, 네오디뮴 비스(n-노닐페닐)포스페이트, 네오디뮴 부틸(2-에틸헥실)포스페이트, 네오디뮴(1-메틸페닐)(2-에틸헥실)포스페이트, 및 네오디뮴(2-에틸헥실)(n-노닐페닐)포스페이트를 포함한다.Neodymium organophosphates include neodymium dibutyl phosphate, neodymium diphenyl phosphate, neodymium dihexyl phosphate, neodymium diheptyl phosphate, neodymium dioctyl phosphate, neodymium bis(1-methylheptyl)phosphate, neodymium bis(2-ethylhexyl)phosphate. didecyl phosphate, neodymium didodecyl phosphate, neodymium dioctadecyl phosphate, neodymium bis(n-nonylphenyl)phosphate, neodymium butyl(2-ethylhexyl)phosphate, neodymium(1-methylphenyl)(2-ethylhexyl)phosphate, and Neodymium (2-ethylhexyl) (n-nonylphenyl) phosphate.
네오디뮴 유기포스포네이트는 네오디뮴 부틸포스포네이트, 네오디뮴 펜틸포스포네이트, 네오디뮴 헥실포스포네이트, 헵틸포스포네이트 네오디뮴, 네오디뮴 옥틸포스포네이트, 네오디뮴 (1-메틸헵틸)포스포네이트, 네오디뮴 (2-에틸헥실)포스포네이트, 네오디뮴 데실포스포네이트, 네오디뮴 도데실포스포네이트, 네오디뮴 옥타데실포스포네이트, 네오디뮴 올레일포스포네이트, 네오디뮴 페닐포스포네이트, 네오디뮴 (n-노닐페닐)포스포네이트, 네오디뮴 부틸(부틸포스포네이트), 네오디뮴 펜틸(펜틸포스페이트), 네오디뮴 헥실(헥실포스포네이트), 네오디뮴 헵틸(헵틸포스포네이트), 네오디뮴 옥틸(옥틸포스포네이트), 네오디뮴 (1-메틸헵틸)((1-메틸헵틸)포스포네이트), 네오디뮴 (2-에틸헥실)((2-에틸헥실)포스포네이트), 네오디뮴 데실(데실포스포네이트), 네오디뮴 도데실(도데실포스포네이트), 네오디뮴 옥타데실(옥타데실포스포네이트), 네오디뮴 올레일(올레일포스포네이트), 네오디뮴 페닐(페닐포스포네이트), 네오디뮴 (n-노닐페닐)((n-노닐페닐)포스포네이트), 네오디뮴 부틸((2-에틸헥실)포스포네이트), 네오디뮴(2-에틸헥실)(부틸포스포네이트), 네오디뮴 (1-메틸헵틸)((2-에틸헥실)포스포네이트), 네오디뮴 (2-에틸헥실)((1-메틸헵틸)포스포네이트), 네오디뮴 (2-에틸헥실)((n-노닐페닐)포스포네이트), 및 네오디뮴 (p-노닐페닐)((2-에틸헥실)포스포네이트)를 포함한디.Neodymium organophosphonates include neodymium butylphosphonate, neodymium pentylphosphonate, neodymium hexylphosphonate, heptylphosphonate neodymium, neodymium octylphosphonate, neodymium (1-methylheptyl)phosphonate, neodymium (2 -Ethylhexyl) phosphonate, neodymium decyl phosphonate, neodymium dodecyl phosphonate, neodymium octadecyl phosphonate, neodymium oleyl phosphonate, neodymium phenyl phosphonate, neodymium (n-nonylphenyl) phosphonate Nate, neodymium butyl (butylphosphonate), neodymium pentyl (pentylphosphate), neodymium hexyl (hexylphosphonate), neodymium heptyl (heptylphosphonate), neodymium octyl (octylphosphonate), neodymium (1-methyl Heptyl) ((1-methylheptyl) phosphonate), neodymium (2-ethylhexyl) ((2-ethylhexyl) phosphonate), neodymium decyl (decyl phosphonate), neodymium dodecyl (dodecyl phosphonate) nate), neodymium octadecyl (octadecyl phosphonate), neodymium oleyl (oleyl phosphonate), neodymium phenyl (phenyl phosphonate), neodymium (n-nonylphenyl) ((n-nonylphenyl) phosphonate nate), neodymium butyl ((2-ethylhexyl) phosphonate), neodymium (2-ethylhexyl) (butyl phosphonate), neodymium (1-methylheptyl) ((2-ethylhexyl) phosphonate), Neodymium (2-ethylhexyl)((1-methylheptyl)phosphonate), neodymium (2-ethylhexyl)((n-nonylphenyl)phosphonate), and neodymium (p-nonylphenyl)((2- ethylhexyl) phosphonate).
네오디뮴 유기포스피네이트는 네오디뮴 부틸포스피네이트, 네오디뮴 펜틸포스피네이트, 네오디뮴 헥실포스피네이트, 네오디뮴 헵틸포스피네이트, 네오디뮴 옥틸포스피네이트, 네오디뮴 (1-메틸헵틸)포스피네이트, (2-에틸헥실)포스피네이트, 네오디뮴 데실포스피네이트, 네오디뮴 도데실포스피네이트, 네오디뮴 옥타데실포스피네이트, 네오디뮴 올레일포스피네이트, 네오디뮴 페닐포스피네이트, 네오디뮴 (n-노닐페닐)포스피네이트, 네오디뮴 디부틸포스피네이트, 네오디뮴 디펜틸포스피네이트, 네오디뮴 디헥실포스피네이트, 네오디뮴 디헵틸포스피네이트, 네오디뮴 디옥틸포스피네이트, 네오디뮴 비스(1-메틸헵틸)포스피네이트, 네오디뮴 비스(2-에틸헥실)포스피네이트, 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스피네이트]네오디뮴, 네오디뮴 디데실포스피네이트, 네오디뮴 디도데실포스피네이트, 네오디뮴 디옥타데실포스피네이트, 네오디뮴 디올레일포스피네이트, 네오디뮴 디페닐포스피네이트, 네오디뮴 비스(n-노닐페닐)포스피네이트, 네오디뮴 부틸(2-에틸헥실)포스피네이트, 네오디뮴 (1-메틸헵틸)(2-에틸헥실)포스피네이트, 및 네오디뮴 (2-에틸헥실)(n-노닐페닐)포스피네이트를 포함한다.Neodymium organophosphinate is neodymium butylphosphinate, neodymium pentylphosphinate, neodymium hexylphosphinate, neodymium heptylphosphinate, neodymium octylphosphinate, neodymium (1-methylheptyl) phosphinate, (2- Ethylhexyl) phosphinate, neodymium decyl phosphinate, neodymium dodecyl phosphinate, neodymium octadecyl phosphinate, neodymium oleyl phosphinate, neodymium phenyl phosphinate, neodymium (n-nonylphenyl) phosphinate , Neodymium dibutylphosphinate, neodymium dipentylphosphinate, neodymium dihexylphosphinate, neodymium diheptylphosphinate, neodymium dioctylphosphinate, neodymium bis(1-methylheptyl)phosphinate, neodymium bis (2-ethylhexyl)phosphinate, tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphinate]neodymium, neodymium didecylphosphinate, neodymium didodecylphosphinate, neodymium dioctadecylphosphinate, neodymium diol Rail phosphinate, neodymium diphenylphosphinate, neodymium bis (n-nonylphenyl) phosphinate, neodymium butyl (2-ethylhexyl) phosphinate, neodymium (1-methylheptyl) (2-ethylhexyl) phosphinate phinate, and neodymium (2-ethylhexyl)(n-nonylphenyl)phosphinate.
네오 산의 카르복실레이트는 더 빠르고 더 완전한 알킬화로 인해 가장 바람직하고, 이는 더 활성인 촉매 화합물들을 생성한다.The carboxylate of neo acid is most preferred due to the faster and more complete alkylation, which results in more active catalyst compounds.
네오디뮴 카르복실레이트 및 유기포스피네이트를 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서 네오디뮴 네오데카노에이트 및 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스페이트]네오디뮴 또는 이들의 혼합물들이 가장 바람직하다.Preference is given to using neodymium carboxylate and organophosphinate, of which neodymium neodecanoate and tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphate]neodymium or mixtures thereof are most preferred.
본 발명에 따른 유기알루미늄 화합물로서 적합하게 사용되는 화합물들은 트리알킬알루미늄 화합물, 트리페닐 알루미늄 또는 디알킬알루미늄 하이드라이드, 알킬 알루미늄 디하이드라이드, 특히, 트리메틸 알루미늄, 트리에틸 알루미늄, 트리-n-프로필 알루미늄, 트리이소프로필 알루미늄, 트리-n-부틸 알루미늄, 트리이소부틸 알루미늄, 트리-터트-부틸 알루미늄, 트리페닐 알루미늄, 트리헥실 알루미늄, 트리사이클로헥실 알루미늄, 트리옥틸 알루미늄, 디에틸 알루미늄 하이드라이드, 디-n-프로필 알루미늄 하이드라이드, 디-n-부틸 알루미늄 하이드라이드, 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드, 디헥실 알루미늄 하이드라이드, 디-이소헥실 알루미늄 하이드라이드, 디옥틸 알루미늄 하이드라이드, 디-이소옥틸 알루미늄 하이드라이드, 페닐에틸 알루미늄 하이드라이드, 페닐-n-프로필 알루미늄 하이드라이드, 페닐 이소프로필 알루미늄 하이드라이드, 페닐-n-부틸 알루미늄 하이드라이드, 페닐 이소부틸 알루미늄 하이드라이드, 벤질 에틸 알루미늄 하이드라이드, 벤질-n-부틸 알루미늄 하이드라이드, 벤질 이소부틸 알루미늄 하이드라이드, 벤질 이소프로필 알루미늄 하이드라이드, 등을 포함한다.Compounds suitably used as organoaluminum compounds according to the present invention are trialkylaluminum compounds, triphenyl aluminum or dialkylaluminum hydrides, alkyl aluminum dihydrides, in particular trimethyl aluminum, triethyl aluminum, tri-n-propyl aluminum , triisopropyl aluminum, tri-n-butyl aluminum, triisobutyl aluminum, tri-tert-butyl aluminum, triphenyl aluminum, trihexyl aluminum, tricyclohexyl aluminum, trioctyl aluminum, diethyl aluminum hydride, di- n-propyl aluminum hydride, di-n-butyl aluminum hydride, diisobutyl aluminum hydride, dihexyl aluminum hydride, di-isohexyl aluminum hydride, dioctyl aluminum hydride, di-isooctyl aluminum hydride , phenylethyl aluminum hydride, phenyl-n-propyl aluminum hydride, phenyl isopropyl aluminum hydride, phenyl-n-butyl aluminum hydride, phenyl isobutyl aluminum hydride, benzyl ethyl aluminum hydride, benzyl-n-butyl aluminum hydride, benzyl isobutyl aluminum hydride, benzyl isopropyl aluminum hydride, and the like.
알킬 알루미늄 또는 알킬 알루미늄 하이드라이드, 또는 이들의 혼합물들의 사용이 바람직하다. 가장 바람직한 것은 트리에틸 알루미늄, 트리이소부틸 알루미늄, 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드 또는 이들의 혼합물이다.Preference is given to the use of alkyl aluminum or alkyl aluminum hydride, or mixtures thereof. Most preferred are triethyl aluminum, triisobutyl aluminum, diisobutyl aluminum hydride or mixtures thereof.
본 발명에 따른 공액 디엔으로 사용되는 화합물들은 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 2-메틸-3-에틸-1,3-부타디엔, 3-메틸-1,3-펜타디엔, 2-메틸-3-에틸-1,3-펜타디엔, 3-메틸-1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔, 2-메틸-1,3-헥사디엔, 1,3-헵타디엔, 3-메틸-1,3-헵타디엔, 1,3-옥타디엔, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 3,4-디메틸-1,3-헥사디엔, 4,5-디에틸-1,3-옥타디엔, 페닐-1,3-부타디엔, 2,3-디에틸-1,3-부타디엔, 2,3-디-n-프로필-1,3-부타디엔, 및 2-메틸-3-이소프로필-1,3-부타디엔을 포함한다.The compounds used as the conjugated diene according to the present invention are 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-butadiene, 3- Methyl-1,3-pentadiene, 2-methyl-3-ethyl-1,3-pentadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2-methyl-1,3- Hexadiene, 1,3-heptadiene, 3-methyl-1,3-heptadiene, 1,3-octadiene, 3-butyl-1,3-octadiene, 3,4-dimethyl-1,3-hexa Diene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, phenyl-1,3-butadiene, 2,3-diethyl-1,3-butadiene, 2,3-di-n-propyl-1,3 -butadiene, and 2-methyl-3-isopropyl-1,3-butadiene.
가장 바람직한 공액 디엔은 1,3-부타디엔 및 이소프렌이다.The most preferred conjugated dienes are 1,3-butadiene and isoprene.
촉매 복합체 중에서 할로겐 함유 성분으로 사용되는 화합물들은 알루미늄 및 주석의 할로겐 유기 화합물들, 특히, 예를 들어, 디메틸 알루미늄 클로라이드, 디에틸 알루미늄 클로라이드, 디이소부틸 알루미늄 클로라이드, 디메틸 알루미늄 브로마이드, 디에틸 알루미늄 브로마이드, 디이소부틸 알루미늄 브로마이드, 디메틸 알루미늄 플루오라이드, 디에틸 알루미늄 플루오라이드, 디이소부틸 알루미늄 플루오라이드, 디메틸 알루미늄 요오다이드, 디에틸 알루미늄 아이오다이드, 디이소부틸 알루미늄 아이오다이드, 메틸 알루미늄 디클로라이드, 에틸 알루미늄 디클로라이드, 메틸 알루미늄 디브로마이드, 에틸 알루미늄 디브로마이드, 메틸 알루미늄 디플루오라이드, 에틸 알루미늄 디플루오라이드, 메틸 알루미늄 세스퀴클로라이드, 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드, 이소부틸 알루미늄 세스퀴클로라이드 또는 이들의 혼합물들, 뿐만 아니라 트리메틸틴 클로라이드, 트리메틸틴 브로마이드, 트리에틸틴 클로라이드, 트리에틸틴 브로마이드, 디-터트-부틸틴 디클로라이드, 디-터트-부틸틴 디브로마이드, 디부틸틴 디클로라이드, 디부틸틴 디브로마이드, 트리부틸틴 클로라이드 및 트리부틸틴 브로마이드, 등, 또는 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다.Compounds used as halogen-containing components in the catalyst complex are halogen organic compounds of aluminum and tin, in particular, for example, dimethyl aluminum chloride, diethyl aluminum chloride, diisobutyl aluminum chloride, dimethyl aluminum bromide, diethyl aluminum bromide, diisobutyl aluminum bromide, dimethyl aluminum fluoride, diethyl aluminum fluoride, diisobutyl aluminum fluoride, dimethyl aluminum iodide, diethyl aluminum iodide, diisobutyl aluminum iodide, methyl aluminum dichloride, ethyl aluminum dichloride, methyl aluminum dibromide, ethyl aluminum dibromide, methyl aluminum difluoride, ethyl aluminum difluoride, methyl aluminum sesquichloride, ethyl aluminum sesquichloride, isobutyl aluminum sesquichloride or mixtures thereof , as well as trimethyltin chloride, trimethyltin bromide, triethyltin chloride, triethyltin bromide, di-tert-butyltin dichloride, di-tert-butyltin dibromide, dibutyltin dichloride, dibutyltin dibromide , tributyltin chloride and tributyltin bromide, and the like, or mixtures thereof.
바람직한 할로겐-함유 성분들은 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드, 에틸 알루미늄 디클로라이드, 디에틸 알루미늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물들이다.Preferred halogen-containing components are ethyl aluminum sesquichloride, ethyl aluminum dichloride, diethyl aluminum chloride or mixtures thereof.
중합 용매는 불활성 유기용매이며, 예를 들어, 지방족 탄화수소, 특히, 예를 들어, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄; 지환족 탄화수소, 특히, 사이클로펜탄, 사이클로헥산; 모노-올레핀, 예를 들어, 1-부텐, 2-부텐, 또는 이들의 혼합물들; 방향족 탄화수소, 특히, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌;이며, 이들은 개별적으로 또는 서로와의 혼합물로서 사용될 수 있다.The polymerization solvent is an inert organic solvent, for example, aliphatic hydrocarbons, in particular, for example, butane, pentane, hexane, heptane; alicyclic hydrocarbons, especially cyclopentane, cyclohexane; mono-olefins such as 1-butene, 2-butene, or mixtures thereof; aromatic hydrocarbons, in particular, for example, benzene, toluene, xylene; these may be used individually or as a mixture with one another.
제안된 방법에 따르면, 가장 바람직한 탄화수소 용매는, 사이클로헥산과 헥산의 혼합물, 또는 사이클로헥산과 네프라스(nefras)(65 ℃ 내지 75 ℃의 끓는점을 갖는, 촉매 개질 공정에 의해 얻어진 탈방향족 가솔린의 파라핀계 탄화수소들의 상용 등급 헥산-헵탄 분획)의 혼합물(혼합비 = (30 내지 55) : (70 내지 45)인 용매이다.According to the proposed method, the most preferred hydrocarbon solvent is a mixture of cyclohexane and hexane, or cyclohexane and nefras (with a boiling point of 65°C to 75°C), paraffin of dearomatic gasoline obtained by a catalytic reforming process. It is a solvent with a mixture (mixing ratio = (30 to 55) : (70 to 45)) of commercial grade hexane-heptane fractions of hydrocarbons.
본 발명에 따른 중합 공정에 사용되는 촉매 복합체는 란타나이드 화합물 (A), 공액 디엔 (B), 유기알루미늄 화합물 (C), 및 할로겐 함유 성분 (D)를 1:(5 내지 30):(8 내지 30):(1.5 내지 3.0)의 (A):(B):(C):(D)의 몰비로 포함한다. The catalyst complex used in the polymerization process according to the present invention comprises a lanthanide compound (A), a conjugated diene (B), an organoaluminum compound (C), and a halogen-containing component (D) 1: (5 to 30): (8) to 30):(1.5 to 3.0) in a molar ratio of (A):(B):(C):(D).
촉매 복합체의 (A):(B):(C):(D) 성분들의 바람직한 몰비는 1:(5 내지 20):(8 내지 20):(1.8 내지 2.8)이다.A preferred molar ratio of the components (A):(B):(C):(D) of the catalyst composite is 1:(5-20):(8-20):(1.8-2.8).
촉매 복합체의 (A):(B):(C):(D) 성분들의 가장 바람직한 몰비는 1:(10 내지 15):(10 내지 15):(2.1 내지 2.5)이다.The most preferred molar ratio of the components (A):(B):(C):(D) of the catalyst composite is 1:(10-15):(10-15):(2.1-2.5).
디엔 폴리머를 제조하는 공정은 탄화수소 혼합물을 중합 용기(반응기/오토클레이브)에 공급함으로써 탄화수소 용매 중에서 수행되는 회분식 또는 연속식 공정이며, 여기서 탄화수소 혼합물은 모노머 및 용매, 및 용매와 미리 혼합된 촉매 복합체로 구성되고, 촉매 복합체는 란타나이드 화합물, 공액 디엔, 유기알루미늄 화합물, 및 할로겐 함유 성분을 포함한다. 용매 중 모노머의 농도는, 원칙적으로, 7 질량% 내지 12 질량%, 바람직하게는 9 질량% 내지 10 질량%이다. 농도가 7% 미만이면 공정의 에너지 효율이 저하되고, 농도가 12%를 초과하면 중합물(polymerizate)의 점도가 증가하며, 결과적으로, 고무의 단리 및 건조 동안 에너지 소비가 증가한다.The process for producing a diene polymer is a batch or continuous process carried out in a hydrocarbon solvent by feeding the hydrocarbon mixture to a polymerization vessel (reactor/autoclave), where the hydrocarbon mixture is a catalyst complex premixed with monomer and solvent, and solvent. and the catalyst complex includes a lanthanide compound, a conjugated diene, an organoaluminum compound, and a halogen-containing component. The concentration of the monomer in the solvent is, in principle, from 7% by mass to 12% by mass, preferably from 9% by mass to 10% by mass. When the concentration is less than 7%, the energy efficiency of the process is lowered, and when the concentration exceeds 12%, the viscosity of the polymerizate increases, and consequently, the energy consumption during isolation and drying of the rubber increases.
촉매 복합체(CC)는, 지방족 용매 중의 공액 디엔(가장 바람직하게는 1,3-부타디엔)의 용액에, 유기 알루미늄 화합물(가장 바람직하게는, 트리이소부틸 알루미늄, 트리에틸 알루미늄, 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드 또는 이들의 혼합물들), 란타나이드 화합물(가장 바람직하게는, 카르복실레이트, 특히, 네오데칸 또는 트리스-[비스(2-에틸헥실)네오디뮴 포스페이트)을 도입하는 단계; 생성된 혼합물을 23±2 ℃의 온도에서 2 시간 내지 20 시간 동안 에이징시킨 후, 할로겐 함유 성분(가장 바람직하게는, 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드, 에틸알루미늄 디클로라이드, 디에틸 알루미늄 클로라이드 또는 이들의 혼합물들)을, 1:(5-30):(8-30):(1,5-3,0)의 촉매 복합체의 (A):(B):(C):(D) 성분들의 몰비로, 첨가하는 단계;에 의해 제조되며, (A)는 란타나이드 화합물, (B)는 공액 디엔, (C)는 유기알루미늄 화합물, (D)는 할로겐 함유 성분이다. 촉매 복합체의 사용량은 모노머(탄화수소 혼합물)를 기준으로 계산되고, 성분 (A)에 대한 계산은 란타나이드(금속)를 기준으로, 즉, 모노머 1톤당 1.0 몰 내지 3.0 몰의 란타나이드를 기준으로 수행된다.The catalyst complex (CC) is prepared by adding an organoaluminum compound (most preferably triisobutyl aluminum, triethyl aluminum, diisobutyl aluminum hydride) to a solution of a conjugated diene (most preferably 1,3-butadiene) in an aliphatic solvent. Ride or mixtures thereof), a lanthanide compound (most preferably a carboxylate, in particular neodecane or tris-[bis(2-ethylhexyl)neodymium phosphate); After aging the resulting mixture at a temperature of 23±2° C. for 2 to 20 hours, a halogen-containing component (most preferably ethyl aluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, diethyl aluminum chloride or mixtures thereof) ), as a molar ratio of the components (A):(B):(C):(D) of the catalyst complex of 1:(5-30):(8-30):(1,5-3,0), adding; (A) is a lanthanide compound, (B) is a conjugated diene, (C) is an organoaluminum compound, (D) is a halogen-containing component. The amount of the catalyst complex used is calculated based on the monomer (hydrocarbon mixture), and the calculation for component (A) is based on the lanthanide (metal), that is, 1.0 to 3.0 moles of lanthanide per ton of monomer. do.
중합 시간은 1.5 시간 내지 3 시간이다. 모노머 전환율은 95% 내지 99%에 이른다.The polymerization time is from 1.5 hours to 3 hours. Monomer conversion ranges from 95% to 99%.
모노머 전환율이 적어도 95%에 도달하면, 2kg의 중합물이 배출되고, 폴리머를 기준으로 하여, 0.2 질량% 내지 0.4 질량%의 양으로 산화방지제 용액을 첨가하여, 폴리머를 안정화시키고, 75 ℃ 내지 85 ℃의 온도에서 롤러들 상에서 탈기 및 건조된다. 그 결과의 생성물은 개질되지 않은 참조 샘플로서 사용된다. 참조 폴리머는 30 MU 내지 39 MU의 무니 점도를 가지며 선형 구조를 특징으로 한다: 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)를 특징으로 하는 이것의 분지화 지수는 9 단위 내지 7 단위이다.When the monomer conversion reaches at least 95%, 2 kg of polymer is discharged, and an antioxidant solution is added in an amount of 0.2% by mass to 0.4% by mass, based on the polymer, to stabilize the polymer, and at 75°C to 85°C It is degassed and dried on rollers at a temperature of The resulting product is used as an unmodified reference sample. The reference polymer has a Mooney viscosity of 30 MU to 39 MU and is characterized by a linear structure: its branching index, characterized by mechanical loss angular tangent tgδ (1200%), is 9 units to 7 units.
그런 다음, 인-질소 함유 화합물 및/또는 할로겐 함유 화합물로부터 선택된 분지화제는 나머지 중합물에 공급된다. 분지화 공정은 60 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 일정하게 교반하면서 5 분 내지 3 시간, 바람직하게는 20 분 내지 1시간 동안 수행된다. 분지화 공정이 끝나면, 2kg의 중합물을 배출하고, 폴리머에 산화방지제 용액을 폴리머에 대하여 0.2 질량% 내지 0.4 질량%의 양으로 첨가하여, 75 ℃ 내지 85 ℃의 온도의 롤러에서 탈기하고 건조한다.A branching agent selected from phosphorus-nitrogen containing compounds and/or halogen containing compounds is then fed to the remainder of the polymer. The branching process is carried out for 5 minutes to 3 hours, preferably 20 minutes to 1 hour with constant stirring at a temperature of 60°C to 90°C. After the branching process is completed, 2 kg of the polymer is discharged, an antioxidant solution is added to the polymer in an amount of 0.2 to 0.4 mass% based on the polymer, degassed on a roller at a temperature of 75° C. to 85° C., and dried.
개질 온도가 60℃ 미만이면 폴리머 점도가 증가하고, 이는 폴리머의 단리 및 가공에 불가피한 어려움을 증가시키므로 바람직하지 않다. 동시에, 폴리머 사슬의 말단 기들은 90 ℃ 초과의 온도에서 그들의 활성을 잃는 경향이 있으며, 그 결과, 폴리머의 높은 수준의 분지화가 불가능하다.If the modification temperature is less than 60° C., the polymer viscosity increases, which is undesirable because it increases the unavoidable difficulty in the isolation and processing of the polymer. At the same time, the end groups of the polymer chains tend to lose their activity at temperatures above 90° C. As a result, a high degree of branching of the polymer is not possible.
본 발명에 따른 분지화제(BA)로서 유용한 화합물들은 인-질소 함유 화합물 및/또는 할로겐 함유 화합물이다.Compounds useful as branching agents (BA) according to the invention are phosphorus-nitrogen containing compounds and/or halogen containing compounds.
적합한 할로겐 함유 화합물은 주석 화합물들, 즉, 틴 테트라클로라이드, 메틸틴 트리클로라이드, 디메틸틴 디클로라이드, 에틸틴 트리클로라이드, 디에틸틴 디클로라이드, n-부틸틴 트리클로라이드, 디-n-부틸틴 디클로라이드, 페닐틴 트리클로라이드, 디페닐틴 디클로라이드, 뿐만 아니라 실리콘 화합물들, 예를 들어, 실리콘 테트라플로오라이드, 실리콘 테트라클로라이드, 실리콘 테트라브로마이드, 및 실리콘 테트라아이오다이드를 포함할 수 있다.Suitable halogen-containing compounds are tin compounds, namely tin tetrachloride, methyltin trichloride, dimethyltin dichloride, ethyltin trichloride, diethyltin dichloride, n-butyltin trichloride, di-n-butyltin dichloride. chloride, phenyltin trichloride, diphenyltin dichloride, as well as silicone compounds such as silicon tetrafluoride, silicon tetrachloride, silicon tetrabromide, and silicon tetraiodide.
틴 테트라클로라이드, 메틸틴 트리클로라이드, 에틸틴 트리클로라이드, 부틸틴 트리클로라이드, 및 실리콘 테트라클로라이드가 바람직하다. 가장 바람직한 구현예에서, 틴 테트라클로라이드 및 실리콘 테트라클로라이드가 사용된다.Tin tetrachloride, methyltin trichloride, ethyltin trichloride, butyltin trichloride, and silicone tetrachloride are preferred. In a most preferred embodiment, tin tetrachloride and silicone tetrachloride are used.
도입된 분지화제의 사용량은, 폴리머의 무니 점도와 같은, 최종 생성물의 목적하는 특성들에 따라 달라지며, 이때, 분지되지 않은 폴리머와 비교된 분지화 후의 폴리머의 무니 점도의 증가(ΔML,%)는 30% 내지 40%이고, 0.1 Hz의 진동수 및 100 ℃의 온도에서, RPA(고무 가공 분석기) 장치에서 측정된, 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)에 의해 특성분석되는 분지화 지수(폴리머의 분지화 정도를 나타내는 특성임)는 35 질량% 내지 50 질량%만큼 변화한다.The amount of branching agent introduced depends on the desired properties of the final product, such as the Mooney viscosity of the polymer, with an increase in Mooney viscosity of the polymer after branching compared to the unbranched polymer (ΔML,%) is 30% to 40%, and at a frequency of 0.1 Hz and a temperature of 100 °C, the branching index (of the polymer) characterized by the mechanical loss angular tangent tgδ (1200%), measured in an RPA (Rubber Processing Analyzer) instrument. characteristic indicating the degree of branching) varies by 35% by mass to 50% by mass.
본 발명에 따르면, 란타나이드에 대한 분지화제 BA로서 선택된 할로겐 함유 화합물의 몰비는 1.0 내지 20이며, 바람직하게는 2 내지 15이고, 가장 바람직하게는 5.0 내지 10.0이다. 20.0 몰을 초과하여 사용량을 증가시키면, 폴리머의 특성들은 개선되지 않고, BA의 과도한 소모를 초래한다. 란타나이드 당 1.0 미만의 몰 사용량(molar dosage) 감소는, 각각, 폴리머 및 고무의 특성들을 변화시키지 않는다.According to the present invention, the molar ratio of the halogen-containing compound selected as branching agent BA to lanthanide is between 1.0 and 20, preferably between 2 and 15, most preferably between 5.0 and 10.0. If the amount used is increased beyond 20.0 moles, the properties of the polymer are not improved, resulting in excessive consumption of BA. A molar dosage reduction of less than 1.0 per lanthanide does not change the properties of the polymer and rubber, respectively.
본 발명에 따르면, 인-질소 화합물은 (-P=N-)n의 반복 단위들을 기반으로 하는 화학구조를 갖는 화합물이며, 여기서 n은 3 내지 24의 정수이다. 인-질소 화합물로서 사용되는 예시적인 화합물들은 다음과 같으나 이에 국한되지 않는다:According to the present invention, the phosphorus-nitrogen compound is a compound having a chemical structure based on (-P=N-) n repeating units, where n is an integer from 3 to 24. Exemplary compounds used as phosphorus-nitrogen compounds include, but are not limited to:
2,2,4,4,6,6-헥사클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포린;2,2,4,4,6,6-hexachloro-1,3,5-triaza-2,4,6-triphosphorine;
2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리페녹시사이클로트리포스파젠;2,4,6-trichloro-2,4,6-triphenoxycyclotriphosphazene;
1,1-디페닐-3,3,5,5-테트라메틸아미노트리포스포로니트릴;1,1-diphenyl-3,3,5,5-tetramethylaminotriphosphoronitrile;
2,2,4,4-테트라클로로-6,6-디메틸메르캅토사이클로트리포스파자트리엔;2,2,4,4-tetrachloro-6,6-dimethylmercaptocyclotriphosphazatriene;
에틸옥시펜타플루오로사이클로트리포스파젠;ethyloxypentafluorocyclotriphosphazene;
트리플루오로에톡시)펜타클로로사이클로트리포스파젠;trifluoroethoxy)pentachlorocyclotriphosphazene;
헥사플루오로사이클로트리포스파젠;hexafluorocyclotriphosphazene;
4,4,6,6-테트라클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포사이클로헥사-1,3,5-트리엔-2,2-디아민;4,4,6,6-tetrachloro-1,3,5-triaza-2,4,6-triphosphocyclohexa-1,3,5-triene-2,2-diamine;
2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리플루오로-1,3,5-트리아자-2λ5,4λ5,6λ5-트리포스파사이클로헥사-1,3,5-트리엔;2,4,6-trichloro-2,4,6-trifluoro-1,3,5-triaza-2λ5,4λ5,6λ5-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene;
2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리(페녹시)-1,3,5-트리포스포린;2,4,6-trichloro-2,4,6-tri(phenoxy)-1,3,5-triphosphorine;
트리클로라이드 트리나이트라이드 디아미드 테트라클로라이드;trichloride trinitride diamide tetrachloride;
옥타클로로사이클로테트라포스파젠;octachlorocyclotetraphosphazene;
1,1-디메틸-3,3,5,5-테트라클로로사이클로트리포스파젠;1,1-dimethyl-3,3,5,5-tetrachlorocyclotriphosphazene;
2,2,4,4-테트라클로로-6-이소프로필-2λ5,4λ5,6λ5-[1,3,5,2,4,6]트리아자 트리포스피닌;2,2,4,4-tetrachloro-6-isopropyl-2λ5,4λ5,6λ5-[1,3,5,2,4,6]triaza triphosphinine;
1-메틸-1,3,3,5,5-펜타클로로사이클로트리포스파젠;1-methyl-1,3,3,5,5-pentachlorocyclotriphosphazene;
1,3,5,2,4,6-트리아자트리포스포린, 2,4,6-트리브로모-2,4,6-트리플루오로폴리머 디알데하이드;1,3,5,2,4,6-triazatriphosphorine, 2,4,6-tribromo-2,4,6-trifluoropolymer dialdehyde;
4,6-디플루오로-2-N,N-2,2-N'2-N',4-N,4-N,N-6,6-N-옥테메틸-1,3,5-트리아자-2λ5,4λ5,6λ5-트리포스파-사이클로헥사-1,3,5-트리엔-2,2,4,6-테트라아민;4,6-difluoro-2-N,N-2,2-N'2-N',4-N,4-N,N-6,6-N-octemethyl-1,3,5- triaza-2λ5,4λ5,6λ5-triphospha-cyclohexa-1,3,5-triene-2,2,4,6-tetraamine;
2,2,4,4,6,6-헥사하이드로-2,2,4,4,6,6-헥사프로폭시-프로폭시-1,2,3,4,5,6-트리아자트리포스포린;2,2,4,4,6,6-hexahydro-2,2,4,4,6,6-hexapropoxy-propoxy-1,2,3,4,5,6-triazatriphos porin;
1,1-디페닐-3,3,5,5-테트라메틸아미노-트리포스포로니트릴 및 기타.1,1-diphenyl-3,3,5,5-tetramethylamino-triphosphoronitrile and others.
바람직한 구현예에서, 2 개 내지 6개의 염소 원자들을 포함하는 염소 함유 인-질소 화합물들이 사용된다.In a preferred embodiment, chlorine-containing phosphorus-nitrogen compounds containing 2 to 6 chlorine atoms are used.
가장 바람직한 구현예에서 사용된 화합물들은: 2,2,4,4,6,6-헥사클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포린; 2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리페녹시사이클로트리포스파젠; 2,2,4,4-테트라클로로-6,6-디메틸메르캅토사이클로트리포스파자트리엔, 4,4,6,6-테트라클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포사이클로헥사-1,3,5-트리엔-2,2-디아민 또는 이들의 혼합물들이다.The compounds used in the most preferred embodiment are: 2,2,4,4,6,6-hexachloro-1,3,5-triaza-2,4,6-triphosphorine; 2,4,6-trichloro-2,4,6-triphenoxycyclotriphosphazene; 2,2,4,4-tetrachloro-6,6-dimethylmercaptocyclotriphosphazatriene, 4,4,6,6-tetrachloro-1,3,5-triaza-2,4,6 -triphosphocyclohexa-1,3,5-triene-2,2-diamine or mixtures thereof.
본 발명에 따르면, BA로 선택된 인-질소 화합물의 사용량은 란타나이드 1몰당 0.5 몰 내지 15.0몰이다. 란타나이드를 기준으로 하여, 15.0 몰 초과의 몰 투여량 증가는 폴리머 및 고무의 특성의 개선으로 이어지지 않지만, 개질제의 과량 소모를 초래한다. 란타나이드를 기준으로 하여, 0.5 몰 미만의 몰 사용량 감소는, 폴리머 및 고무, 각각의 특성들을 개선하지 않는다.According to the present invention, the amount of the phosphorus-nitrogen compound selected as BA is 0.5 to 15.0 moles per mole of lanthanide. Based on the lanthanide, increasing the molar dosage of more than 15.0 molar does not lead to an improvement in the properties of the polymer and rubber, but results in excessive consumption of the modifier. Based on the lanthanide, a reduction in molar usage of less than 0.5 moles does not improve the properties of polymers and rubbers, respectively.
염소 함유 인-질소 화합물의 가장 바람직한 사용량은, 란타나이드 1몰당 1.0 몰 내지 5.0 몰인데, 그 이유는, 이러한 양의 개질제는 개질제를 비교적 적게 소비하면서 이를 기반으로 하는 폴리머 및 고무의 최적의 특성들을 달성할 수 있도록 하기 때문이다.The most preferred amount of the chlorine-containing phosphorus-nitrogen compound used is 1.0 to 5.0 moles per mole of lanthanide, since this amount of modifier consumes relatively little modifier while providing the optimum properties of polymers and rubbers based thereon. because it makes it achievable.
생성된 분지형 폴리머는 44 MU 내지 53 MU의 무니 점도, 및 4.0 내지 5.0의 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)를 특징으로 하는, 분지화 지수를 특징으로 한다. 또한, 개질되지 않은 참조 샘플에 비해, 분지형 폴리머의 무니 점도의 증가는 30% 내지 50% 범위 내에 있다.The resulting branched polymer is characterized by a branching index, characterized by a Mooney viscosity of 44 MU to 53 MU, and a mechanical loss angular tangent tgδ (1200%) of 4.0 to 5.0. Also, compared to the unmodified reference sample, the increase in Mooney viscosity of the branched polymer is in the range of 30% to 50%.
점도 증가(%)는 다음 공식으로 계산된다.The viscosity increase (%) is calculated by the following formula.
ΔML2/1=(ML2-ML1)/ML1*100, ΔML 2/1 =(ML 2 -ML 1 )/ML 1 *100,
여기서 ΔML2/1 은 선형 폴리머에 대한 분지형 폴리머의 무니 점도의 증가이며;where ΔML 2/1 is the increase in Mooney viscosity of the branched polymer relative to the linear polymer;
ML2는 분지형 폴리머의 무니 점도이며;ML 2 is the Mooney viscosity of the branched polymer;
ML1은 선형 폴리머의 무니 점도이며;ML 1 is the Mooney viscosity of the linear polymer;
폴리머 분지화의 변화(%)는 다음 공식으로 계산된다:The change in polymer branching (%) is calculated with the following formula:
Δtgδ 1200%2/1 = (tgδ 1200%2 - tgδ 1200%1)/tgδ 1200%1*100, Δtgδ 1200% 2/1 = (tgδ 1200% 2 - tgδ 1200% 1 )/tgδ 1200% 1 *100,
여기서 Δtgδ 1200%2/1은 선형 폴리머에 대한 폴리머의 분지화의 변화이다.where Δtgδ 1200% 2/1 is the change in branching of the polymer relative to the linear polymer.
tgδ 1200%2는, 0 내지 1200%의 가변 진폭, 0.1 Hz의 진동수, 및 100 ℃의 온도에서 결정된 기계적 손실 각 탄젠트로 표시되는, 분지된 폴리머의 분지화 지수이며;tgδ 1200% 2 is the branching index of the branched polymer, expressed as the mechanical loss angular tangent determined at a variable amplitude from 0 to 1200%, a frequency of 0.1 Hz, and a temperature of 100° C.;
tgδ 1200%1는, 0 내지 1200%의 가변 진폭, 0.1 Hz의 진동수, 및 100 ℃의 온도에서 결정된 기계적 손실 각 탄젠트로 표시되는, 선형 폴리머의 분지화 지수이다.tgδ 1200% 1 is the branching index of a linear polymer, expressed as the mechanical loss angular tangent determined at a variable amplitude from 0 to 1200%, a frequency of 0.1 Hz, and a temperature of 100°C.
또한, 폴리머를 기준으로 하여 0.2 질량% 내지 0.4 질량%의 양의 산화방지제 의 용액, 및 1500 g/mol 내지 5000 g/mol의 분자량을 갖는 저분자량 폴리머인 가소제(사용량: 폴리머를 기준으로 하여 0.5 질량% 내지 5.0 질량%)가, 잔류 중합물 내로 도입되고, 5분 내지 10분 동안 교반되고, 75 ℃ 내지 85 ℃의 온도의 롤러들 상에서 탈기 및 건조된다.Also, a solution of antioxidant in an amount of 0.2% by mass to 0.4% by mass, based on the polymer, and a plasticizer that is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1500 g/mol to 5000 g/mol (usage: 0.5 based on polymer) mass % to 5.0 mass %) is introduced into the residual polymer, stirred for 5 minutes to 10 minutes, degassed and dried on rollers at a temperature of 75° C. to 85° C.
가소제의 사용량은 가소제 투입 후 폴리머 점도의 강하가 10%를 넘지 않고 분지화 지수의 변화가 10%를 초과하지 않도록 계산된다. 그렇지 않으면, 조건부 인장 강도가 저하된다.The amount of the plasticizer used is calculated so that the drop in the polymer viscosity does not exceed 10% and the change in the branching index does not exceed 10% after the plasticizer is added. Otherwise, the conditional tensile strength is lowered.
점도 ML3/2의 강하는 다음 공식에 의해 계산된다:The drop in viscosity ML 3/2 is calculated by the formula:
ΔML3/2 = (ML2 - ML3)/ML2*100,ΔML 3/2 = (ML 2 - ML 3 )/ML 2 *100,
여기서 ΔML3/2는 폴리머의 무니 점도의 강하이며;where ΔML 3/2 is the drop in the Mooney viscosity of the polymer;
ML2는 분지형 폴리머의 무니 점도이며;ML 2 is the Mooney viscosity of the branched polymer;
ML3은 분지화되고 가소제로 개질된 폴리머의 무니 점도이다.ML 3 is the Mooney viscosity of the branched and plasticizer-modified polymer.
폴리머의 분지화의 변화(%)는 다음 공식으로 계산된다.The change (%) of branching of the polymer is calculated by the following formula.
Δtgδ 1200%3/2 = (tgδ 1200%3 - tgδ 1200%2)/ tgδ 1200%2 *100, Δtgδ 1200% 3/2 = (tgδ 1200% 3 - tgδ 1200% 2 )/ tgδ 1200% 2 *100,
여기서 Δtgδ 1200%3/2는 폴리머의 분지화의 변화이며;where Δtgδ 1200% 3/2 is the change in branching of the polymer;
tgδ 1200%2는 0% 내지 1200%의 가변 진폭, 0.1 Hz의 진동수, 및 100 ℃의 온도에서 결정된, 기계적 손실 각 탄젠트로 표시되는 분지된 폴리머의 분지화 지수이며;tgδ 1200% 2 is the branching index of the branched polymer, expressed in terms of the mechanical loss angular tangent, determined at a variable amplitude of 0% to 1200%, a frequency of 0.1 Hz, and a temperature of 100 °C;
tgδ 1200%3는 0% 내지 1200%의 가변 진폭, 0.1 Hz의 진동수, 및 100 ℃의 온도에서 결정된, 기계적 손실 각 탄젠트로 표시되는, 분지되고 개질된 폴리머의 분지화 지수이다.tgδ 1200% 3 is the branching index of the branched and modified polymer, expressed as the mechanical loss angular tangent, determined at a variable amplitude from 0% to 1200%, a frequency of 0.1 Hz, and a temperature of 100°C.
고무 조성물은 혼합 후 롤러 상에서 가공되며, 여기서, 가황을 위한 고무 조성물의 제조, 및 시험 샘플들의 가황 및 제조는 ASTM D 3182 및 ASTM D 3189에 따라 수행된다. ASTM D 3189 제형을 표 1에 나타냈다.The rubber composition is processed on a roller after mixing, wherein the preparation of the rubber composition for vulcanization, and vulcanization and preparation of the test samples are performed according to ASTM D 3182 and ASTM D 3189. ASTM D 3189 formulations are shown in Table 1.
본 발명에 따라 제조된 분지형 폴리디엔은, 40 MU 내지 49 MU의 무니 점도 지수, 2.16 내지 2.60 범위의 다분산 지수, 및 4.7 내지 5.3의 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)에 의해 특성분석된 분지화 지수를 가지며, 여기서 1,4-시스 단위들의 함량은 96.0% 내지 98.0%이다. 제조된 폴리디엔을 기반으로 얻어진 고무 혼합물들은, 낮은 무니 점도, 폴리머 매트릭스 내에서의 충전제의 우수한 분산, 및 우수한 탄성-히스테리시스(elastic-hysteresis) 특성(예를 들어, ML(1+4)(단위: MU), 페인 효과(Payne effect) Δ(G'1%-G'50%)(단위: kPa), tgδ 60 ℃(10% 변형(deformation)에서))을 특징으로 한다.The branched polydiene prepared according to the present invention was characterized by a Mooney viscosity index of 40 MU to 49 MU, a polydispersity index ranging from 2.16 to 2.60, and a mechanical loss angular tangent tgδ (1200%) of 4.7 to 5.3. It has a branching index, wherein the content of 1,4-cis units is between 96.0% and 98.0%. The rubber mixtures obtained based on the prepared polydiene have low Mooney viscosity, good dispersion of fillers in the polymer matrix, and good elastic-hysteresis properties (e.g., ML(1+4) (unit : MU), Payne effect Δ(G'1%-G'50%) (unit: kPa), tgδ 60 °C (at 10% deformation)).
본 발명에 따른 BA 및 가소제의 사용은 분지형 폴리디엔을 제공하며, 여기서, 이 분지형 폴리디엔은, 고무 조성물의 시험에서, 개질되지 않은 폴리머와 비교하여, 단 하나의 BA 또는 이들의 혼합물로 개질된 폴리머(가소제는 포함하지 않음)와 비교하여, 뿐만 아니라 가소제만을 사용하여 제조된 폴리머와 비교하여, 가공성 및 탄성-히스테리시스 특성에서 더욱 우수한 결과를 보여준다.The use of BA and a plasticizer according to the invention provides a branched polydiene, wherein the branched polydiene, in the test of the rubber composition, compared to the unmodified polymer, with only one BA or mixtures thereof Compared to the modified polymer (without plasticizer), as well as compared to the polymer prepared using only the plasticizer, it shows better results in processability and elastic-hysteresis properties.
표 1 - 고무 혼합물의 제형(ASTM 3189)Table 1 - Formulations of rubber mixtures (ASTM 3189)
이하에서, 본 발명의 구현예들이 개시된다. 통상의 기술자는, 본 발명이 제시된 실시예들에만 제한되지 않고, 청구된 발명의 목적을 벗어나지 않는 다른 구현예들에서도 동일한 효과가 달성될 수 있음을 이해할 것이다. In the following, embodiments of the present invention are disclosed. A person skilled in the art will understand that the present invention is not limited only to the embodiments shown, and the same effect can be achieved in other embodiments without departing from the purpose of the claimed invention.
청구된 방법에 의해 제조된 폴리머의 특성을 평가하기 위해 사용된 시험 방법들이 아래에 개시된다. Test methods used to evaluate the properties of polymers prepared by the claimed method are disclosed below.
1. 전환 백분율은, 중합물로부터 에틸 알코올로 폴리머를 침전시키고, 단리된 폴리머를 건조하고, 중합물 내의 폴리머의 중량 분율을 계산함으로써, 중량 측정 방식으로 측정되었다.1. The percent conversion was determined gravimetrically by precipitating the polymer from the polymer with ethyl alcohol, drying the isolated polymer and calculating the weight fraction of the polymer in the polymer.
2. 고무의 분자량 특성은, 굴절률 검출기가 구비된 겔 크로마토그래프(Waters Breeze System)를 사용하여, 본 발명의 발명자들이 제공한 방법에 따라 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정되었다. 고무 샘플을 새로 증류된 테트라하이드로푸란에 용해시켰고, 용액 중 폴리머의 중량 농도는 2 mg/ml이었으다; 보편적인 교정(universal calibration)은 폴리스티렌 표준으로 수행되었다. 폴리디엔에 대한 Kuhn-Mark-Houwink 상수(K = 0.00041, α = 0.693)를 사용하여 계산이 이루어졌다. 시험 조건:2. The molecular weight properties of rubber were measured using gel permeation chromatography according to the method provided by the present inventors, using a gel chromatograph (Waters Breeze System) equipped with a refractive index detector. A rubber sample was dissolved in freshly distilled tetrahydrofuran, and the weight concentration of polymer in the solution was 2 mg/ml; Universal calibration was performed with polystyrene standards. Calculations were made using the Kuhn-Mark-Houwink constant for polydiene (K = 0.00041, α = 0.693). Exam conditions:
- 분자량이 500 amu 내지 1 x 107 amu인 폴리머를 분석할 수 있는 Styragel(HR3, HR4, HR5, HR6)로 채워진 4개의 고해상도 컬럼들(길이 300 mm, 직경 7.8mm)의 뱅크;- a bank of 4 high-resolution columns (300 mm long, 7.8 mm diameter) filled with Styragel (HR3, HR4, HR5, HR6) capable of analyzing polymers with a molecular weight of 500 amu to 1 x 10 7 amu;
- 유량이 1 cm3/min인 테트라하이드로푸란 용매;- tetrahydrofuran solvent with a flow rate of 1 cm 3 /min;
- 써모스탯 컬럼들 및 굴절계의 온도: 3000 ℃.- Temperature of thermostat columns and refractometer: 3000 °C.
3. 무니 점도(Mooney viscosity)는 ASTM D 1646에 따라 측정되었다.3. Mooney viscosity was measured according to ASTM D 1646.
4. 고무 조성물 내의 충전제의 분산 및 충전제의 실란화의 평가를 위한 복소 동적 전단 모듈러스 G'(kPa)의 탄성 성분은, 0.1 Hz 및 100 ℃에서 1% 내지 450%의 변형 범위(deformation range)에서, RPA-2000 고무 가공 분석기(Alpha Technologies)에서 측정되었다. 1% 및 50%의 변형율 진폭(strain amplitudes)에서 측정된 저장 모듈러스들 사이의 차이는, 페인(Payne) 효과인, CG' =(G'1% - G'43%)였다.4. The elastic component of the complex dynamic shear modulus G' (kPa) for evaluation of dispersion of fillers in rubber compositions and silanization of fillers, in a deformation range of 1% to 450% at 0.1 Hz and 100 °C , measured on an RPA-2000 rubber processing analyzer (Alpha Technologies). The difference between the measured storage moduli at strain amplitudes of 1% and 50% was the Payne effect, CG' = (G'1% - G'43%).
5. 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)에 의해 특성분석되는 분지화 지수(branching index)는, 다음과 같은 시험 모드를 사용하여, RPA-2000 고무 가공성 분석기(Alpha Technologies)에서 측정되었다: tgδ의 변화가, 0.1 Hz의 진동수 및 100 ℃의 온도에서, 10% 내지 1200%의 진폭 범위에서, 가변 전단 진폭에서 평가되었다.5. The branching index, characterized by mechanical loss angular tangent tgδ (1200%), was measured on an RPA-2000 rubber processability analyzer (Alpha Technologies) using the following test mode: tgδ Changes were evaluated at variable shear amplitudes, in the amplitude range of 10% to 1200%, at a frequency of 0.1 Hz and a temperature of 100 °C.
실시예 1 (프로토타입에 따름)Example 1 (according to the prototype)
부타디엔(BD)을, 네오디뮴 베르사테이트(Nd)를 기반으로 제조된 촉매 복합체의 존재하에, 탄화수소 용매 중에서 중합한 후, 알킬화제로서 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAG), 할로겐 공여체로서 디에틸 알루미늄 클로라이드(DEAC), 네오디뮴 베르사테이트(NdV3), 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH)를 첨가하였다. DIBAH는 네오디뮴 사용량에 비해 8배 몰 과량으로 취해졌고, DEAC는 3배 몰 과량으로 취해졌다. 촉매 복합체의 사용량은 부타디엔(BD) 1 톤당 네오디뮴 2.8 몰이었다. 중합은 혼합 장치 및 열 제거용 재킷이 장착된 20 리터 반응기에서 수행되었다. 중합 공정은 90 분 동안 지속되었다. 중합의 종료시에, 중합물 2 리터를 반응기로부터 배출시켰다; 모노머 전환율은 98%였다. 선택된 분취액에 페놀계 산화방지제(Irganox 1520)를 0.06 질량%의 양으로 첨가하였다. 용매를 제거하였고, 80 ℃의 온도에서 압연(rolling)을 수행하였다. GPC에 의해 측정되는 분자량 특성(MMC) 및 폴리머의 분지화 지수를 선택된 분취액에서 측정하였다; 제조된 선형 폴리머의 무니 점도(Mooney viscosity)는 35 MU였다. Nd당 1.2 mol의 사용량으로 헥산 혼합물 중의 말레인화 폴리부타디엔 Ricon 130 MA 8의 용액(용액 농도 0.15 mol/L)을, 90 ℃의 온도에서 반응기에 남아 있는 중합물 내로 공급하였다. 10 분 후, 1차(Irganox 565) 및 2차(TNPP) 산화방지제를 첨가하였고, 그 결과 생성된 개질된 폴리머를 배출시켰다. 개질된 폴리머는 43 MU의 무니 점도를 가졌고, 그것의 tgδ 1200% = 5.567이었으며, 즉, 얻어진 폴리머는 분지형이었다.After polymerization of butadiene (BD) in a hydrocarbon solvent in the presence of a catalyst complex prepared based on neodymium versatate (Nd), diisobutyl aluminum hydride (DIBAG) as an alkylating agent, diethyl aluminum chloride ( DEAC), neodymium versatate (NdV3), and diisobutyl aluminum hydride (DIBAH) were added. DIBAH was taken as an 8-fold molar excess over neodymium used, and DEAC was taken as a 3-fold molar excess. The amount of the catalyst complex used was 2.8 moles of neodymium per ton of butadiene (BD). Polymerization was carried out in a 20 liter reactor equipped with a mixing device and a jacket for heat removal. The polymerization process lasted for 90 minutes. At the end of polymerization, 2 liters of polymer were withdrawn from the reactor; The monomer conversion was 98%. To the selected aliquots a phenolic antioxidant (Irganox 1520) was added in an amount of 0.06% by mass. The solvent was removed, and rolling was performed at a temperature of 80 °C. The molecular weight properties (MMC) as determined by GPC and the branching index of the polymers were determined in selected aliquots; The prepared linear polymer had a Mooney viscosity of 35 MU. A solution of maleinized polybutadiene Ricon 130 MA 8 (solution concentration 0.15 mol/L) in a hexane mixture at an amount of 1.2 mol per Nd was fed into the polymer remaining in the reactor at a temperature of 90°C. After 10 minutes, primary (Irganox 565) and secondary (TNPP) antioxidants were added and the resulting modified polymer was drained. The modified polymer had a Mooney viscosity of 43 MU and its tgδ 1200% = 5.567, ie, the resulting polymer was branched.
실시예 2 (비교예)Example 2 (Comparative Example)
부타디엔(BD)을, 사전형성된 촉매 복합체(네오디뮴 네오데카노에이트 - 부타디엔(BD) - 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH) - 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC); 성분 몰비 = 1:10:12:2.5)의 존재하에, 탄화수소 용매 중에서 중합하였다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 23 ℃의 온도에서 22 시간이었다. 중합은 20 리터 반응기에서 수행되었다. 건조 잔류물(dry residue)은 11%이었다. 촉매 복합체의 사용량은 부타디엔(BD) 1 톤당 네오디뮴 1.8 몰이었다. 모노머를 기준으로 하여 95% 초과의 전환율을 달성한 후, 2 kg의 중합물을 배출시켰고, 페놀계 산화방지제 용액을 폴리머를 기준으로 하여 0.3 질량%의 양으로 도입하여 폴리머를 안정화시켰으며, 75 ℃ 내지 85℃의 온도에서 롤러에서 탈기 및 건조하였다. 그 후, 물리적 및 기계적 특성들 및 분자량 특성들을 측정하였다(표 3). 폴리머를 기준으로 하여 0.3 질량%의 산화방지제 용액, 및 0.8 질량%(폴리부타디엔 kg당 8 g)의 저분자량 폴리부타디엔 Polyvest 130을 잔류 폴리머에 첨가하였고, 10 분 동안 교반하였고, 80 ℃의 온도에서 롤러에서 탈기 및 건조하였다. 물리적 및 기계적 특성들, 분자량 특성들, 폴리머 점도의 증가, 분지화 지수의 변화(기계적 손실각 탄젠트 tgδ (1200%))를 표 3에 나타냈다.Butadiene (BD) was mixed with the preformed catalyst complex (neodymium neodecanoate - butadiene (BD) - diisobutyl aluminum hydride (DIBAH) - ethyl aluminum sesquichloride (EASC); component molar ratio = 1:10:12: 2.5) in the presence of a hydrocarbon solvent. The aging time of the catalyst composite was 22 hours at a temperature of 23 °C. Polymerization was carried out in a 20 liter reactor. The dry residue was 11%. The amount of the catalyst complex used was 1.8 moles of neodymium per ton of butadiene (BD). After achieving a conversion of greater than 95% based on monomer, 2 kg of polymer was discharged, and a phenolic antioxidant solution was introduced in an amount of 0.3% by mass based on polymer to stabilize the polymer, 75° C. It was degassed and dried on a roller at a temperature of to 85°C. Then, physical and mechanical properties and molecular weight properties were measured (Table 3). 0.3% by mass of an antioxidant solution, based on the polymer, and 0.8% by mass (8 g per kg of polybutadiene) of low molecular weight polybutadiene Polyvest 130 were added to the residual polymer, stirred for 10 minutes, and at a temperature of 80° C. It was degassed and dried on a roller. Physical and mechanical properties, molecular weight properties, increase in polymer viscosity, change in branching index (mechanical loss angle tangent tgδ (1200%)) are shown in Table 3.
실시예 3 (비교예)Example 3 (Comparative Example)
부타디엔(BD)을, 촉매 복합체(네오디뮴 네오데카노에이트 - 부타디엔(BD) - 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH) - 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC); 성분 몰비 = 1:10:11:2.5)의 존재하에, 탄화수소 용매 중에서 중합하였다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 24 ℃의 온도에서 20 시간이었다. 촉매 복합체의 사용량은 부타디엔(BD) 1 톤당 네오디뮴 1.7 몰이었다.Butadiene (BD) was mixed with catalyst complex (neodymium neodecanoate - butadiene (BD) - diisobutyl aluminum hydride (DIBAH) - ethyl aluminum sesquichloride (EASC); component molar ratio = 1:10:11:2.5) was polymerized in a hydrocarbon solvent in the presence of The aging time of the catalyst composite was 20 hours at a temperature of 24 °C. The amount of the catalyst complex used was 1.7 moles of neodymium per ton of butadiene (BD).
모노머를 기준으로 하여 95% 초과의 전환율을 달성한 후, 분지화제인 2,2,4,4,6,6-헥사클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포린(HCF)을, 네오디뮴을 기준으로 하여 1.0 몰의 사용량으로 공급하였다. 80 ℃의 온도에서 일정하게 교반하면서 60 분 동안 개질 공정을 계속한 후, 중합물 2 kg을 배출시켰고, 산화방지제 용액을 폴리머를 기준으로 하여 0.4 질량%의 양으로 도입하였으며, 80 ℃의 온도에서 롤러에서 탈기 및 건조하였다. 얻어진 폴리머들의 특성들을 표 3에 나타냈다.After achieving greater than 95% conversion based on monomer, 2,2,4,4,6,6-hexachloro-1,3,5-triaza-2,4,6-triphos as branching agent Porin (HCF) was supplied in an amount of 1.0 mol based on neodymium. After continuing the reforming process for 60 minutes with constant stirring at a temperature of 80 ° C, 2 kg of the polymer was discharged, and an antioxidant solution was introduced in an amount of 0.4 mass % based on the polymer, and a roller at a temperature of 80 ° C. degassed and dried. The properties of the obtained polymers are shown in Table 3.
실시예 4 (본 발명에 따름)Example 4 (according to the invention)
부타디엔(BD)을, 촉매 복합체(네오디뮴 네오데카노에이트 - 부타디엔(BD) - 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH) - 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC); 성분 몰비 = 1:10:13:2.5)의 존재하에, 탄화수소 용매 중에서 중합하였으며, 여기서, 네오디뮴 네오데카노에이트의 양은 네오디뮴의 양을 기준으로 하여 주어진다. 촉매 복합체의 사용량은 부타디엔(BD) 1 톤당 네오디뮴 1.7 몰이었다. 모노머를 기준으로 하여 95% 초과의 전환율을 달성한 후, 2 kg의 중합물을 배출시켰고, 폴리머를 안정화시키기 위해 폴리머를 기준으로 하여 0.3 질량%의 양으로 페놀계 산화방지제 용액을 도입하였고, 75 ℃의 온도에서 롤러 상에서 탈기 및 건조하였으며(단계 1), 분지화제인 2,2,4,4,6,6-헥사클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포린(HCF)을 네오디뮴 1 몰당 1.3 몰의 사용량으로 잔류 폴리머 내로 공급하였고, 2 kg의 중합물을 배출시켰고, 산화방지제 용액을 폴리머를 기준으로 하여 0.4 질량%의 양으로 그 안에 도입하였고, 80 ℃의 온도에서 롤러 상에서 탈기 및 건조하였다(단계 2). 폴리머를 기준으로 하여 0.4 질량%의 산화방지제 용액, 및 1.5 질량%(폴리부타디엔 kg당 15 g)의 저분자량 폴리부타디엔 Polyvest 130을 첨가하였고, 10 분 동안 교반하였으며, 80 ℃의 온도에서 롤러 상에서 탈기 및 건조하였다(단계 3). 다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.Butadiene (BD), catalyst complex (neodymium neodecanoate - butadiene (BD) - diisobutyl aluminum hydride (DIBAH) - ethyl aluminum sesquichloride (EASC); component molar ratio = 1:10:13:2.5) Polymerization was carried out in a hydrocarbon solvent in the presence of The amount of the catalyst complex used was 1.7 moles of neodymium per ton of butadiene (BD). After achieving a conversion of greater than 95% based on monomer, 2 kg of polymer was discharged and a phenolic antioxidant solution was introduced in an amount of 0.3% by mass based on polymer to stabilize the polymer, 75° C. It was degassed and dried on a roller at a temperature of (HCF) was fed into the residual polymer at an amount of 1.3 moles per mole of neodymium, 2 kg of the polymer was discharged, and an antioxidant solution was introduced therein in an amount of 0.4% by mass based on the polymer, and a temperature of 80° C. degassed and dried on a roller in a (step 2). 0.4% by mass of an antioxidant solution, based on the polymer, and 1.5% by mass (15 g per kg of polybutadiene) of low molecular weight polybutadiene Polyvest 130 were added, stirred for 10 minutes, and degassed on a roller at a temperature of 80° C. and dried (step 3). Table 3 shows the physical and mechanical properties and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps.
실시예 5Example 5
2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리페녹시사이클로트리포스파젠(THF)이 네오디뮴 1 몰당 1.5 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는 실시예 4와 유사한 공정이 사용되었다. 개질 공정은 80 ℃의 온도에서 일정하게 교반하면서 60 분 동안 계속되었다.Process similar to Example 4 except that 2,4,6-trichloro-2,4,6-triphenoxycyclotriphosphazene (THF) was used as the branching agent in an amount of 1.5 moles per mole of neodymium. this was used The reforming process was continued for 60 minutes with constant stirring at a temperature of 80 °C.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 6Example 6
2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리페녹시사이클로트리포스파젠(THF)이 네오디뮴을 기준으로 하여 1.8 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는 실시예 4와 유사한 공정이 사용되었다(단계 2). Polyvest EP-ST-E 60을 가소제로서 0.8 질량%(폴리부타디엔 kg당 8 g)의 사용량으로 사용하였고, 5 분 동안 교반하였다.Example 4 and 2,4,6-trichloro-2,4,6-triphenoxycyclotriphosphazene (THF) were used as a branching agent in an amount of 1.8 moles based on neodymium. A similar process was used (step 2). Polyvest EP-ST-E 60 was used as a plasticizer in an amount of 0.8% by mass (8 g per kg of polybutadiene) and stirred for 5 minutes.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 7Example 7
촉매 복합체가 가돌리늄 베르사테이트(GdV3)를 기반으로 제조되었다는 차이점을 제외하고는 실시예 4와 유사한 공정이 사용되었다. 분지화제(HCF)의 사용량은 가돌리늄 1 몰당 1.5 몰이었다. 액체 폴리이소프렌 LIR 50을, 폴리머를 기준으로 하여 0.8 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 8 g)의 사용량으로, 단계 3에서 가소제로서 사용하였다.A process similar to Example 4 was used except that the catalyst complex was prepared based on gadolinium versatate (GdV3). The amount of branching agent (HCF) used was 1.5 moles per mole of gadolinium. Liquid polyisoprene LIR 50 was used as plasticizer in step 3 at an amount of 0.8% by mass (8 g per kg of polybutadiene) based on the polymer.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 8Example 8
제조된 촉매 복합체가 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스페이트]네오디뮴(NdP3), 부타디엔(BD), 및 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH)를 포함하였고, 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC)가 염소화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 5와 유사한 공정이 사용되었다. 촉매 복합체의 BD:Nd:DIBAH:EASC 성분들의 몰비는 10:1:15:2.7이었다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 25 ℃의 온도에서 22 시간이었다.The prepared catalyst complex contained tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphate]neodymium (NdP3), butadiene (BD), and diisobutyl aluminum hydride (DIBAH), and ethyl aluminum sesquichloride (EASC) was A procedure similar to Example 5 was used, except that it was used as a chlorinating agent. The molar ratio of the BD:Nd:DIBAH:EASC components of the catalyst complex was 10:1:15:2.7. The aging time of the catalyst composite was 22 hours at a temperature of 25 °C.
1,1-디페닐-3,3,5,5-테트라메틸아미노트리포스포로니트릴(DPP)을, 네오디뮴 1몰당 0.5 mmol의 양으로, 단계 2에서 분지화제로서 사용하였다.1,1-diphenyl-3,3,5,5-tetramethylaminotriphosphoronitrile (DPP) was used as branching agent in step 2 in an amount of 0.5 mmol per mole of neodymium.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 9Example 9
제조된 촉매 복합체가 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스페이트]네오디뮴(NdP3), 부타디엔(BD), 및 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH)를 포함하였고, 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC)가 염소화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 7과 유사한 공정이 사용되었다. 촉매 복합체의 BD:Nd:DIBAH:EASC 성분들의 몰비는 10:1:15:2.7이었다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 25 ℃의 온도에서 22 시간이었다.The prepared catalyst complex contained tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphate]neodymium (NdP3), butadiene (BD), and diisobutyl aluminum hydride (DIBAH), and ethyl aluminum sesquichloride (EASC) was A process similar to Example 7 was used, except that it was used as a chlorinating agent. The molar ratio of the BD:Nd:DIBAH:EASC components of the catalyst complex was 10:1:15:2.7. The aging time of the catalyst composite was 22 hours at a temperature of 25 °C.
1,1-디페닐-3,3,5,5-테트라메틸아미노트리포스포로니트릴(DPP)이 네오디뮴 1 몰당 1.5 mmol의 양으로 단계 2에서 분지화제로서 사용되었다. 액체 폴리이소프렌 LIR 30을, 폴리머를 기준으로 하여 1.0 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 10 g)의 사용량으로, 단계 3에서 가소제로서 사용하였다.1,1-diphenyl-3,3,5,5-tetramethylaminotriphosphoronitrile (DPP) was used as branching agent in step 2 in an amount of 1.5 mmol per mole of neodymium. Liquid polyisoprene LIR 30 was used as plasticizer in step 3 in an amount of 1.0 mass % (10 g per kg of polybutadiene) based on the polymer.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 10Example 10
제조된 촉매 복합체가 프라세오디뮴 베르사테이트(PrV3), 부타디엔(BD), 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAH) 및 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드(EASC)를 포함하였다는 차이점을 제외하고는, 실시예 8과 유사한 공정이 사용되었다. 촉매 복합체의 BD:Nd:DIBAH:EASC 성분들의 몰비는 10:1:11:2.2였다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 22 ℃의 온도에서 19 시간이었다.Similar to Example 8, except that the prepared catalyst complex contained praseodymium versatate (PrV3), butadiene (BD), diisobutyl aluminum hydride (DIBAH) and ethyl aluminum sesquichloride (EASC) process was used. The molar ratio of BD:Nd:DIBAH:EASC components of the catalyst complex was 10:1:11:2.2. The aging time of the catalyst composite was 19 hours at a temperature of 22 °C.
HCF가 프라세오디뮴 1 몰당 2.0 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었다. 액체 폴리이소프렌 LIR 30을, 폴리머를 기준으로 하여 1.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 15 g)의 사용량으로, 단계 30에서 가소제로서 사용하였다.HCF was used as the branching agent in an amount of 2.0 moles per mole of praseodymium. Liquid polyisoprene LIR 30 was used as plasticizer in step 30 in an amount of 1.5% by mass based on polymer (15 g per kg of polybutadiene).
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 11Example 11
HCF가 네오디뮴 1 몰당 1.8 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었다는 점을 제외하고는, 실시예 8과 유사한 공정이 사용되었다(단계 2). 80%의 실란화도를 갖도록 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔 Polyvest EP-ST-E 80을 폴리머를 기준으로 하여 1.0 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 10 g)의 양으로 가소제로서 사용하였다.A process similar to Example 8 was used, except that HCF was used as the branching agent in an amount of 1.8 moles per mole of neodymium (step 2). Liquid polybutadiene Polyvest EP-ST-E 80 functionalized with triethoxysilane to have a degree of silanization of 80% was used as a plasticizer in an amount of 1.0% by mass (10 g per kg of polybutadiene) based on the polymer. .
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 12Example 12
100%의 실란화도를 갖도록 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔 Polyvest EP-ST-E 80을 폴리머를 기준으로 하여 1.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 15 g)의 양으로 가소제로서 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 10과 유사한 공정이 사용되었다.Liquid polybutadiene Polyvest EP-ST-E 80 functionalized with triethoxysilane to have a degree of silanization of 100% was used as a plasticizer in an amount of 1.5% by mass (15 g per kg of polybutadiene) based on the polymer A process similar to Example 10 was used, except that
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 13Example 13
분지화제의 사용량이 네오디뮴 1 몰당 1.2 몰이었고, 말레인화 액상 고무 Ricon 131 MA 10이 폴리머를 기준으로 하여 0.8 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 8 g)의 양으로 가소제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 10과 유사한 공정이 사용되었다. Except for the difference that the amount of the branching agent used was 1.2 moles per mole of neodymium, and the maleinized liquid rubber Ricon 131 MA 10 was used as a plasticizer in an amount of 0.8% by mass (8 g per 1 kg of polybutadiene) based on the polymer. , a process similar to Example 10 was used.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 14Example 14
분지화제 DFF의 사용량이 네오디뮴 1 몰당 5.0 몰이라는 차이점을 제외하고는, 실시예 8과 유사한 공정이 사용되었다. 비작용화 액체 폴리부타디엔 Polyvest EP-ST-E 130을 폴리머를 기준으로 하여 2 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 20 g)의 양으로 가소제로서 사용하였다.A process similar to Example 8 was used, except that the amount of branching agent DFF used was 5.0 moles per mole of neodymium. Nonfunctionalized liquid polybutadiene Polyvest EP-ST-E 130 was used as plasticizer in an amount of 2% by mass (20 g per kg of polybutadiene), based on the polymer.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 15Example 15
티오닐 클로라이드(SOCl2)가 네오디뮴 1 몰당 5 몰의 양으로 분지화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 13과 유사한 공정이 사용되었다.A procedure similar to Example 13 was used, except that thionyl chloride (SOCl 2 ) was used as the branching agent in an amount of 5 moles per mole of neodymium.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 16Example 16
티오닐클로라이드가 네오디뮴 1 몰당 7.0 몰의 양으로 분지화제로서 사용되었고, 말레인화 액상 고무 Ricon 130 MA 8%가 폴리머를 기준으로 하여 1.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 15 g)의 양으로 가소제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 11과 유사한 공정이 사용되었다. Thionylchloride was used as a branching agent in an amount of 7.0 moles per mole of neodymium, and a maleinized liquid rubber Ricon 130 MA 8% as a plasticizer in an amount of 1.5% by mass (15 g per 1 kg of polybutadiene) based on the polymer A procedure similar to Example 11 was used, with the difference that it was used.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 17Example 17
틴 테트라클로라이드(SnCl4)가 네오디뮴 1 몰당 2.5 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 14와 유사한 공정이 사용되었다.A procedure similar to Example 14 was used, except that tin tetrachloride (SnCl 4 ) was used as the branching agent in an amount of 2.5 moles per mole of neodymium.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 18Example 18
틴 테트라클로라이드(SnCl4)가 네오디뮴 1 몰당 5.0 몰의 사용량으로 분지화제로서 사용되었고, 실란화도가 100%가 되도록 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔 Polyvest EP-ST-E 80이 폴리머를 기준으로 하여 5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 50 g)의 양으로 가소제로서 사용되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 14와 유사한 공정이 사용되었다. Tin tetrachloride (SnCl 4 ) was used as a branching agent in an amount of 5.0 moles per mole of neodymium, and a liquid polybutadiene Polyvest EP-ST-E 80 functionalized with triethoxysilane to a degree of silanization of 100% Polyvest EP-ST-E 80 A process similar to Example 14 was used, with the difference that it was used as a plasticizer in an amount of 5% by mass (50 g per kg of polybutadiene) on a standard basis.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 19Example 19
촉매 복합체가 트리스-[(2-에틸)헥사노에이트]네오디뮴(NdEh3)을 기반으로 제조되었고, DFF의 사용량이 네오디뮴 1 몰당 15 몰이었고(단계 2), 단계 3에서 가소제 LIR 30의 사용량이 폴리머를 기준으로 하여 0.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 5 g)이었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 9와 유사한 공정이 사용되었다. A catalyst complex was prepared based on tris-[(2-ethyl)hexanoate]neodymium (NdEh3), the amount of DFF used was 15 moles per mole of neodymium (step 2), and the amount of plasticizer LIR 30 in step 3 was polymer A process similar to Example 9 was used, except that it was 0.5% by mass (5 g per kg of polybutadiene) based on .
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 20Example 20
촉매 복합체가 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스페이트]네오디뮴을 기반으로 제조되었고, 분지화제로서 사용된 틴 테트라클로라이드의 사용량이 네오디뮴 1 몰당 20 몰이었고, 가소제로서 Ricon 131 MA 10이 폴리머를 기준으로 하여 0.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 5 g)의 사용량으로 사용되었다는 점을 제외하고는, 실시예 18과 유사한 공정이 사용되었다.The catalyst complex was prepared based on tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphate]neodymium, the amount of tin tetrachloride used as a branching agent was 20 moles per mole of neodymium, and Ricon 131 MA 10 as a plasticizer based on the polymer A process similar to that of Example 18 was used, except that it was used in an amount of 0.5 mass% (5 g per 1 kg of polybutadiene).
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 21Example 21
촉매 복합체가 네오디뮴 네오데카노에이트를 기반으로 제조되었다는 차이점을 제외하고는, 실시예 19와 유사한 공정이 사용되었다. 촉매 복합체의 BD:Nd:DIBAH:EASC 성분들의 몰비는 10:1:13:2.0이었다. 촉매 복합체의 에이징 시간은 22 ℃의 온도에서 19 시간이었다. 분지화제인 SiCL4의 사용량은 네오디뮴 1 몰당 1.0 몰이었다; Polyvest EP-ST-E MA75가 폴리머를 기준으로 하여 0.5 질량%(폴리부타디엔 1 kg당 5 g)의 사용량으로 가소제로서 사용되었다.A process similar to Example 19 was used, except that the catalyst composite was prepared based on neodymium neodecanoate. The molar ratio of BD:Nd:DIBAH:EASC components of the catalyst complex was 10:1:13:2.0. The aging time of the catalyst composite was 19 hours at a temperature of 22 °C. The amount of the branching agent SiCL 4 used was 1.0 mole per mole of neodymium; Polyvest EP-ST-E MA75 was used as a plasticizer in an amount of 0.5% by mass (5 g per kg of polybutadiene) based on the polymer.
다양한 단계들에서 얻어진 폴리머들의 물리적 및 기계적 특성들, 및 분자량 특성들을 표 3에 나타냈다.The physical and mechanical properties, and molecular weight properties of the polymers obtained in various steps are shown in Table 3.
실시예 1 내지 22에서 얻어진 폴리머들의 샘플들을 고무 조성물들의 제형으로 시험하였고(ASTM 3189), 시험 결과를 표 4에 나타냈다.Samples of the polymers obtained in Examples 1 to 22 were tested in the formulation of rubber compositions (ASTM 3189), and the test results are shown in Table 4.
표 2: 본 발명에 따라 사용된 액체 고무의 특성Table 2: Properties of liquid rubbers used according to the invention
주석:Remark:
Polyvest EP-ST-E 60 - 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔, 실란화도 60%Polyvest EP-ST-E 60 - Liquid polybutadiene functionalized with triethoxysilane, 60% degree of silanization
Polyvest EP-ST-E 80 - 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔, 실란화도 80%Polyvest EP-ST-E 80 - Liquid polybutadiene functionalized with triethoxysilane, degree of silanization 80%
Polyvest EP-ST-E 100 - 트리에톡시실란으로 작용화된 액체 폴리부타디엔, 실란화도 100%Polyvest EP-ST-E 100 - Liquid polybutadiene functionalized with triethoxysilane, 100% degree of silanization
Polyvest 130 (S) - 비작용화된 액체 폴리부타디엔 (S), 산화방지제 함유Polyvest 130 (S) - non-functionalized liquid polybutadiene (S) with antioxidants
Polyvest EP-ST-E MA75 - 말레익 안하이드라이드로 작용화된 액체 폴리부타디엔Polyvest EP-ST-E MA75 - Liquid polybutadiene functionalized with maleic anhydride
LIR 30 - 액체 폴리이소프렌, 실란화도 30%LIR 30 - liquid polyisoprene, 30% silanization
LIR 50 - 액체 폴리이소프렌, 실란화도 50%LIR 50 - liquid polyisoprene, 50% silanization
Ricon 130 MA 8 - 말레익 안하이드라이드로 작용화되어 8개의 말레익 기들을 갖는 액체 폴리부타디엔Ricon 130 MA 8 - Liquid polybutadiene having 8 maleic groups functionalized with maleic anhydride
Ricon 131 MA 10 - 말레익 안하이드라이드로 작용화되어 10개의 말레익 기들을 갖는 액체 폴리부타디엔Ricon 131 MA 10 - Liquid polybutadiene having 10 maleic groups functionalized with maleic anhydride
표 3: 폴리머의 특성Table 3: Properties of Polymers
주석:Remark:
* - 분지화제의 경우, 사용량은 란타나이드 1 몰당 몰로 주어진다; 가소제의 경우, 사용량은 100% 폴리머를 기준으로 한 질량%로 주어진다.* - for branching agents, the amount used is given in moles per mole of lanthanide; For plasticizers, the amount used is given in mass % based on 100% polymer.
표 3에서 사용된 약어:Abbreviations used in Table 3:
NdP3 - 트리스-[비스(2-에틸헥실)포스페이트]네오디뮴NdP3 - tris-[bis(2-ethylhexyl)phosphate]neodymium
NdV3 - 네오디뮴 네오데카노에이트NdV3 - Neodymium neodecanoate
GdV3 - 가돌리늄 베르사테이트GdV3 - gadolinium versatate
NdEh3 - 트리스-[(2-에틸)헥사노에이트]네오디뮴NdEh3 - tris-[(2-ethyl)hexanoate]neodymium
DEAC - 디에틸 알루미늄 클로라이드DEAC - diethyl aluminum chloride
EASC- 에틸 알루미늄 세스퀴클로라이드EASC- Ethyl Aluminum Sesquichloride
HCP - 2,2,4,4,6,6-헥사클로로-1,3,5-트리아자-2,4,6-트리포스포린HCP - 2,2,4,4,6,6-hexachloro-1,3,5-triaza-2,4,6-triphosphorine
TCP - 2,4,6-트리클로로-2,4,6-트리페녹시사이클로트리포스파젠TCP - 2,4,6-trichloro-2,4,6-triphenoxycyclotriphosphazene
DPP - 1.1-디페닐-3,3,5,5-테트라메틸아미노트리포스포로니트릴DPP - 1.1-diphenyl-3,3,5,5-tetramethylaminotriphosphoronitrile
SiCL4 - 실리콘 테트라클로라이드SiCL4 - Silicon Tetrachloride
SOCl2 - 티오닐클로라이드SOCl2 - Thionyl chloride
Δ ML 2/1 (%) - "발명의 내용" 섹션에서 제시된 공식에 의해 계산된, 단계 1에서 얻어진 폴리머와 비교된 단계 2에서 얻어진 폴리머의 점도의 증가Δ ML 2/1 (%) - increase in viscosity of the polymer obtained in step 2 compared to the polymer obtained in step 1, calculated by the formula given in the section "Content of the Invention"
Δ tgδ 1200% 2/1 (%) - "발명의 내용" 섹션에서 제시된 공식에 의해 계산된, 단계 1에서 얻어진 폴리머와 비교된 단계 2에서 얻어진 폴리머의 분지화 지수(branching index)의 변화Δ tgδ 1200% 2/1 (%) - change in branching index of the polymer obtained in step 2 compared to the polymer obtained in step 1, calculated by the formula given in the section "Content of the Invention"
Δ ML 3/2 (%) - "발명의 내용" 섹션에서 제시된 공식에 의해 계산된, 가소제 도입(단계 3) 후 단계 2에서 얻어진 분지형 폴리머의 무니 점도(Mooney viscosity)의 강하 Δ ML 3/2 (%) - drop in Mooney viscosity of the branched polymer obtained in step 2 after plasticizer introduction (step 3), calculated by the formula given in the section "Content of the Invention"
Δ tgδ 1200% 3/2 (%) - "발명의 내용" 섹션에서 제시된 공식에 의해 계산된, 단계 2에서 얻어진 폴리머와 비교된 단계 3에서 얻어진 폴리머의 분지화 지수의 변화Δ tgδ 1200% 3/2 (%) - change in the branching index of the polymer obtained in step 3 compared to the polymer obtained in step 2, calculated by the formula given in the section "Content of the Invention"
표 4 - 고무 조성물의 가소-탄성 특성(plasto-elastic properties)Table 4 - Plasto-elastic properties of rubber compositions
표 4에서 알 수 있듯이, 제안된 분지형 폴리디엔의 제조 방법은 고무 조성물의 가공성을 (무니 점도 지수에 기초하여) 6% 내지 10% 향상시킬 수 있으며, 또한 폴리머 매트릭스 내의 충전제의 분산(페인 효과(Payne Effect) 파라미터에 의해 평가됨)을 향상시킬 수 있다;As can be seen from Table 4, the proposed method for preparing branched polydiene can improve the processability of the rubber composition by 6% to 10% (based on the Mooney viscosity index), and also the dispersion of the filler in the polymer matrix (Pain effect). (as assessed by the Payne Effect parameter);
가소제 없이 개질제만을 사용하는 경우에는, 약 4.7 내지 약 5.3의 목적하는 분지화 지수 tgδ(1200%) 범위가 달성되지 않으며, 따라서, 고무 조성물의 가공성 및 그러한 폴리머 내에서의 충전제의 분산이 나빠진다. Using only modifiers and no plasticizers, the desired branching index tgδ (1200%) range of about 4.7 to about 5.3 is not achieved, and thus the processability of the rubber composition and dispersion of fillers in such polymers suffer.
따라서, 본 발명에 따른 기술적 해결책은, 약 40 MU 내지 약 49 MU의 무니 점도; 및 약 4.7 내지 약 5.3의 기계적 손실 각 탄젠트 tgδ(1200%)에 의해 특성분석된 분지화 지수;를 특징으로 하는 분지형 폴리디엔의 제조를 가능하게 한다. 본 발명에 따라 제조된 폴리디엔은 개선된 가공성, 및 폴리머 매트릭스 내에서의 충전제의 개선된 분산을 가지며, 이를 기반으로 하는 고무 조성물은 개선된 탄성-히스테리시스 특성(예를 들어, 무니 점도(Mooney viscosity) ML(1+4), MU, a 페인 효과(Payne effect) Δ(G'1%-G'50%), kPa, tgδ 60ºC (10% 변형(deformation)에서)을 특징으로 한다.Accordingly, the technical solution according to the present invention has a Mooney viscosity of about 40 MU to about 49 MU; and a branching index characterized by a mechanical loss angular tangent tgδ (1200%) of about 4.7 to about 5.3; The polydiene prepared according to the present invention has improved processability and improved dispersion of fillers in the polymer matrix, and rubber compositions based thereon have improved elastic-hysteresis properties (eg, Mooney viscosity). ) ML(1+4), MU, a Payne effect Δ(G'1%-G'50%), kPa, tgδ 60ºC (at 10% deformation).
Claims (17)
란타나이드 화합물, 유기알루미늄 화합물, 공액 디엔, 및 할로겐 함유 성분을 포함하는 촉매 복합체(catalyst complex)를 제조하는 단계;
상기 촉매 복합체의 존재 하에 상기 공액 디엔을 중합하는 단계;
할로겐 함유 화합물, 인-질소 화합물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 분지화제로 중합후 개질(post-polymerization modification)을 수행하는 단계;
종료(termination) 단계;
적어도 하나의 가소제를 폴리머에 도입하는 단계로서, 상기 가소제는 1500 g/mol 내지 5000 g/mol의 분자량을 갖는 저분자량 폴리머인, 단계; 및
상기 폴리머를 탈기 및 건조하는 단계.A process for preparing a branched polydiene by polymerization of a conjugated diene, comprising the steps of:
preparing a catalyst complex including a lanthanide compound, an organoaluminum compound, a conjugated diene, and a halogen-containing component;
polymerizing the conjugated diene in the presence of the catalyst complex;
performing post-polymerization modification with at least one branching agent selected from the group consisting of halogen-containing compounds, phosphorus-nitrogen compounds, or mixtures thereof;
termination step;
introducing at least one plasticizer into the polymer, wherein the plasticizer is a low molecular weight polymer having a molecular weight of 1500 g/mol to 5000 g/mol; and
Degassing and drying the polymer.
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