KR102744316B1 - Modified conjugated diene polymer, preparation method thereof and rubber composition comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내마모성이 우수한 고분지형의 고분자량 변성 공액디엔계 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고무 조성물에 관한 것으로, 공액디엔계 단량체 유래 반복단위 및 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.The present invention relates to a highly branched, high molecular weight, modified conjugated diene polymer having excellent wear resistance, a method for producing the same, and a rubber composition comprising the same. The present invention provides a modified conjugated diene polymer including a repeating unit derived from a conjugated diene monomer and a functional group derived from a modifier represented by the chemical formula 1, a method for producing the same, and a rubber composition comprising the same.
Description
본 발명은 젖은 노면 저항성 및 구름저항성이 우수하고 동시에 내마모성이 개선된 고분지형의 고분자량 변성 공액디엔계 중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고무 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a high molecular weight modified conjugated diene polymer having excellent wet road resistance and rolling resistance and improved wear resistance, a method for producing the same, and a rubber composition comprising the same.
최근 자동차에 대한 저연비화의 요구에 따라, 타이어용 고무 재료로서 구름 저항이 적고, 내마모성, 인장 특성이 우수하며, 젖은 노면 저항성으로 대표되는 조정 안정성도 겸비한 공액디엔계 중합체가 요구되고 있다.Recently, in response to the demand for fuel efficiency in automobiles, conjugated diene polymers that have low rolling resistance, excellent wear resistance and tensile properties, and also have steering stability represented by wet road resistance are required as rubber materials for tires.
타이어의 구름 저항을 감소시키기 위해서는 가황 고무의 히스테리시스 손실을 작게 하는 방안이 있으며, 이러한 가황 고무의 평가 지표로서는 50℃ 내지 80℃의 반발탄성, tan δ, 굿리치 발열 등이 이용된다. 즉, 상기 온도에서의 반발탄성이 크거나 tan δ, 굿리치 발열이 작은 고무 재료가 바람직하다.In order to reduce the rolling resistance of tires, there is a method of reducing the hysteresis loss of vulcanized rubber, and as evaluation indices of such vulcanized rubber, rebound elasticity, tan δ, Goodrich heat generation, etc. at 50℃ to 80℃ are used. In other words, a rubber material having a large rebound elasticity or a small tan δ and Goodrich heat generation at the above temperature is desirable.
히스테리시스 손실이 작은 고무 재료로서는, 천연 고무, 폴리이소프렌 고무 또는 폴리부타디엔 고무 등이 알려져 있지만, 이들은 젖은 노면 저항성이 작은 문제가 있다. 이에 최근에는 스티렌-부타디엔 고무(이하, SBR이라 함) 또는 부타디엔 고무(이하, BR이라 함)와 같은 공액디엔계 중합체 또는 공중합체가 유화중합이나 용액중합에 의해 제조되어 타이어용 고무로서 이용되고 있다. 이 중, 유화중합에 비해 용액중합이 갖는 최대의 장점은 고무 물성을 규정하는 비닐 구조 함량 및 스티렌 함량을 임의로 조절할 수 있고, 커플링(coupling)이나, 변성(modification) 등에 의해 분자량 및 물성 등을 조절할 수 있다는 점이다. 따라서, 최종 제조된 SBR 이나 BR의 구조 변화가 용이하고, 사슬 말단의 결합이나 변성으로 사슬 말단의 움직임을 줄이고 실리카 또는 카본블랙 등의 충진제와의 결합력을 증가시킬 수 있어 용액중합에 의한 SBR이 타이어용 고무 재료로 많이 사용된다.Natural rubber, polyisoprene rubber, or polybutadiene rubber are known as rubber materials with small hysteresis loss, but they have the problem of low wet road resistance. Therefore, conjugated diene polymers or copolymers such as styrene-butadiene rubber (hereinafter referred to as SBR) or butadiene rubber (hereinafter referred to as BR) have been manufactured by emulsion polymerization or solution polymerization and used as rubber for tires. Among these, the greatest advantage of solution polymerization over emulsion polymerization is that the vinyl structure content and styrene content, which determine the rubber properties, can be arbitrarily controlled, and the molecular weight and properties can be controlled by coupling or modification. Therefore, the structure of the finally manufactured SBR or BR is easy to change, and the movement of the chain ends can be reduced by bonding or modification of the chain ends, and the bonding strength with fillers such as silica or carbon black can be increased, so SBR manufactured by solution polymerization is widely used as a rubber material for tires.
이러한 용액중합 SBR이 타이어용 고무 재료로 사용되는 경우, 상기 SBR 내의 비닐 함량을 증가시킴으로써 고무의 유리전이온도를 상승시켜 주행저항 및 제동력과 같은 타이어 요구 물성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 유리전이온도를 적절히 조절함으로써 연료소모를 줄일 수 있다. 상기 용액중합 SBR은 음이온 중합 개시제를 사용하여 제조하며, 형성된 중합체의 사슬 말단을 여러 가지 변성제를 이용하여 결합시키거나, 변성시켜 사용되고 있다. 예를 들어, 미국특허 제4,397,994호에는 일관능성 개시제인 알킬리튬을 이용하여 비극성 용매 하에서 스티렌-부타디엔을 중합하여 얻어진 중합체의 사슬 말단의 활성 음이온을 주석화합물과 같은 결합제를 사용하여 결합시킨 기술을 제시하였다.When such solution-polymerized SBR is used as a rubber material for tires, the glass transition temperature of the rubber can be raised by increasing the vinyl content in the SBR, thereby controlling the tire's required physical properties such as driving resistance and braking power, and fuel consumption can be reduced by appropriately controlling the glass transition temperature. The solution-polymerized SBR is manufactured using an anionic polymerization initiator, and the chain terminals of the formed polymer are bonded or modified using various modifiers and used. For example, U.S. Patent No. 4,397,994 proposes a technology for bonding the active anion of the chain terminal of a polymer obtained by polymerizing styrene-butadiene in a nonpolar solvent using a monofunctional initiator, alkyllithium, using a bonding agent such as a tin compound.
한편, 상기 SBR 또는 BR의 중합은 회분식(batch) 또는 연속식 중합에 의해 실시될 수 있는데, 회분식 중합에 의하는 경우, 제조된 중합체의 분자량 분포가 좁아 물성 개선 측면에서 장점이 있으나, 생산성이 낮고, 가공성이 열악한 문제점이 있고, 연속식 중합에 의하는 경우, 중합이 연속적으로 이루어져 생산성이 뛰어나고, 가공성 개선 측면에서 장점이 있으나, 분자량 분포가 넓어 물성이 열악한 문제점이 있다. 이에, SBR 또는 BR 제조 시, 생산성, 가공성 및 물성을 모두 동시에 개선시키기 위한 연구가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.Meanwhile, the polymerization of the SBR or BR can be carried out by batch or continuous polymerization. In the case of batch polymerization, the molecular weight distribution of the manufactured polymer is narrow, so there is an advantage in terms of improving physical properties, but there are problems such as low productivity and poor processability. In the case of continuous polymerization, the polymerization is carried out continuously, so there is an advantage in terms of excellent productivity and improving processability, but there is a problem such as poor physical properties due to a broad molecular weight distribution. Accordingly, there is a continuous demand for research to simultaneously improve productivity, processability, and physical properties when manufacturing SBR or BR.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 활성 중합체를 화학식 1로 표시되는 변성제와 반응시켜 제조되어 고분지형 구조의 고분자량을 가짐으로써 내마모성이 우수할 수 있고, 상기 변성제 유래 작용기를 포함함으로써 충진제 친화성이 뛰어나 배합 가공성도 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the problems of the above-mentioned prior art, and aims to provide a modified conjugated diene polymer which is manufactured by reacting an active polymer with a modifier represented by Chemical Formula 1, has a high molecular weight with a highly branched structure, thereby exhibiting excellent wear resistance, and includes a functional group derived from the modifier, thereby exhibiting excellent filler affinity and compounding processability.
또한, 본 발명은 상기의 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention aims to provide a method for producing the above-mentioned modified conjugated diene polymer.
아울러, 본 발명은 상기 변성 공액디엔계 중합체 및 충진제를 포함하는 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide a rubber composition comprising the modified conjugated diene polymer and a filler.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 공액디엔계 단량체 유래 반복단위 및 하기 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기를 포함하는 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다:According to one embodiment of the present invention for solving the above problem, the present invention provides a modified conjugated diene polymer including a repeating unit derived from a conjugated diene monomer and a functional group derived from a modifier represented by the following chemical formula 1:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In the above chemical formula 1,
R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환기로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기이고, 여기에서 상기 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고, R 1 to R 8 are independently an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, which is unsubstituted or substituted with a substituent, wherein the substituent is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며, A 1 to A 4 are substituents independently represented by the following chemical formula a,
[화학식 a][chemical formula a]
상기 화학식 a에서, In the above chemical formula a,
R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이되, R9 내지 R11 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다.R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, wherein at least one of R 9 to R 11 is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
또한, 본 발명은 탄화수소 용매 중에서, 중합 개시제 존재 하에 공액디엔계 단량체 또는 공액디엔계 단량체와 방향족 비닐계 단량체를 중합하여 활성 중합체를 제조하는 단계(S1); 및 상기 활성 중합체와 상기 화학식 1로 표시되는 변성제를 반응시키는 단계(S2)를 포함하는 상기 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing the modified conjugated diene polymer, including the step (S1) of producing an active polymer by polymerizing a conjugated diene monomer or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer in the presence of a polymerization initiator in a hydrocarbon solvent; and the step (S2) of reacting the active polymer with a modifier represented by the chemical formula 1.
아울러, 본 발명은 상기 변성 공액디엔계 중합체 및 충진제를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a rubber composition comprising the modified conjugated diene polymer and a filler.
본 발명에 따른 변성 공액디엔계 중합체는 활성 중합체를 화학식 1로 표시되는 변성제와 반응시켜 제조되어 고분지형 구조 및 고분자량을 가질 수 있고 이에 내마모성이 현저히 개선되는 효과가 있으며, 상기 변성제 유래 작용기를 포함함으로써 충진제와의 친화성이 우수할 수 있고 이에 배합 가공성이 우수할 수 있다. The modified conjugated diene polymer according to the present invention is prepared by reacting an active polymer with a modifier represented by Chemical Formula 1, and can have a highly branched structure and a high molecular weight, thereby significantly improving wear resistance. In addition, by including a functional group derived from the modifier, the polymer can have excellent affinity with a filler, and thus excellent compounding processability.
또한, 본 발명에 따른 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법은 활성 중합체를화학식 1로 표시되는 변성제와 반응시키는 단계를 포함함으로써 고분지형 구조, 고분자량의 내마모성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 용이하게 제조할 수 있다. In addition, the method for producing a modified conjugated diene polymer according to the present invention includes a step of reacting an active polymer with a modifier represented by Chemical Formula 1, thereby easily producing a modified conjugated diene polymer having a highly branched structure, high molecular weight, and excellent wear resistance.
아울러, 본 발명에 따른 고무 조성물은 상기의 변성 공액디엔계 중합체를 포함함으로써 내마모성이 우수하고, 동시에 배합 가공성이 우수하여 인장특성, 젖은 노면 저항성 및 구름저항성과 같은 배합물성이 우수한 효과가 있다.In addition, the rubber composition according to the present invention has excellent wear resistance by including the above-described modified conjugated diene polymer, and at the same time, excellent compounding processability, so that it has excellent compounding properties such as tensile properties, wet road resistance, and rolling resistance.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to help understand the present invention.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be interpreted as limited to their usual or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the present invention, based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his or her own invention in the best manner.
본 발명에서 용어 '치환'은 작용기, 원자단, 또는 화합물의 수소가 특정 치환기로 치환된 것을 의미할 수 있고, 작용기, 원자단 또는 화합물의 수소가 특정 치환기로 치환되는 경우에는 상기 작용기, 원자단 또는 화합물 내에 존재하는 수소의 개수에 따라 1개 또는 2개 이상의 복수의 치환기가 존재할 수 있으며, 복수의 치환기가 존재하는 경우 각각의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.In the present invention, the term 'substitution' may mean that a hydrogen of a functional group, an atomic group, or a compound is substituted with a specific substituent, and when a hydrogen of a functional group, an atomic group, or a compound is substituted with a specific substituent, one or two or more substituents may be present depending on the number of hydrogens present in the functional group, an atomic group, or a compound, and when multiple substituents are present, each of the substituents may be the same as or different from each other.
본 발명에서 용어 '알킬기(alkyl group)'는 1가의 지방족 포화 탄화수소를 의미할 수 있고, 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 등의 선형 알킬기; 이소프로필(isopropyl), 세크부틸(sec-butyl), 터셔리부틸(tert-butyl) 및 네오펜틸(neo-pentyl) 등의 분지형 알킬기; 및 환형의 포화 탄화수소, 또는 불포화 결합을 1개 또는 2개 이상 포함하는 환형의 불포화 탄화수소를 모두 포함하는 의미일 수 있다.In the present invention, the term 'alkyl group' may mean a monovalent aliphatic saturated hydrocarbon, and may mean all of linear alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, and butyl; branched alkyl groups such as isopropyl, sec-butyl, tert-butyl, and neopentyl; and cyclic saturated hydrocarbons, or cyclic unsaturated hydrocarbons including one or more unsaturated bonds.
본 발명에서 용어 '알킬렌기(alkylene group)'는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌 등과 같은 2가의 지방족 포화 탄화수소를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'alkylene group' may mean a divalent aliphatic saturated hydrocarbon such as methylene, ethylene, propylene, and butylene.
본 발명에서 용어 '시클로알킬기(cycloalkyl group)'는 환형의 포화 탄화수소를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'cycloalkyl group' may mean a cyclic saturated hydrocarbon.
본 발명에서 용어 '아릴기(aryl group)'는 환형의 방향족 탄화수소를 의미할 수 있고, 또한 1개의 환이 형성된 단환 방향족 탄화수소(monocyclic aromatic hydrocarbon), 또는 2개 이상의 환이 결합된 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbon)을 모두 포함하는 의미일 수 있다.In the present invention, the term 'aryl group' may mean a cyclic aromatic hydrocarbon, and may also mean a monocyclic aromatic hydrocarbon in which one ring is formed, or a polycyclic aromatic hydrocarbon in which two or more rings are combined.
본 발명에서 용어 '유래 반복단위' 및 '유래 작용기'는 어떤 물질로부터 기인한 성분, 구조 또는 그 물질 자체를 의미할 수 있다. In the present invention, the terms 'derived repeating unit' and 'derived functional group' may mean a component, structure, or the substance itself derived from a certain substance.
본 발명은 고분지형 구조 및 고분자량을 갖는, 내마모성이 우수한 변성 공액디엔계 중합체를 제공한다. The present invention provides a modified conjugated diene polymer having a highly branched structure and high molecular weight and excellent wear resistance.
본 발명의 일 실시예에 따른 변성 공액디엔계 중합체는 공액디엔계 단량체 유래 반복단위 및 하기 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A modified conjugated diene polymer according to one embodiment of the present invention is characterized by including a repeating unit derived from a conjugated diene monomer and a functional group derived from a modifier represented by the following chemical formula 1.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In the above chemical formula 1,
R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환기로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기이고, 여기에서 상기 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고, R 1 to R 8 are independently an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, which is unsubstituted or substituted with a substituent, wherein the substituent is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며, A 1 to A 4 are substituents independently represented by the following chemical formula a,
[화학식 a][chemical formula a]
상기 화학식 a에서, In the above chemical formula a,
R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이되, R9 내지 R11 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다.R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, wherein at least one of R 9 to R 11 is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 공액디엔계 단량체 유래 반복단위 및 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기를 포함하는 것일 수 있고, 여기에서 상기 공액디엔계 단량체 유래 반복단위는 공액디엔계 단량체가 중합 시 이루는 반복 단위를 의미할 수 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기는 상기 공액디엔계 단량체 유래 반복단위를 포함하는 중합체 사슬에 존재하는 화학식 1로 표시되는 변성제로부터 유래된 작용기일 수 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 변성제로부터 유래된 작용기는 중합체 사슬의 적어도 일 말단에 존재할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the modified conjugated diene polymer may include a repeating unit derived from a conjugated diene monomer and a functional group derived from a modifier represented by Chemical Formula 1, wherein the repeating unit derived from the conjugated diene monomer may refer to a repeating unit formed when the conjugated diene monomer is polymerized, and the functional group derived from the modifier represented by Chemical Formula 1 may be a functional group derived from the modifier represented by Chemical Formula 1 present in a polymer chain including the repeating unit derived from the conjugated diene monomer, and the functional group derived from the modifier represented by Chemical Formula 1 may be present at at least one terminal of the polymer chain.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 방향족 비닐계 단량체 유래 반복단위를 더 포함할 수 있고, 이 경우 상기 변성 공액디엔계 중합체는 공액디엔계 단량체 유래 반복단위, 방향족 비닐계 단량체 유래 반복단위 및 화학식 1로 표시되는 변성제 유래 작용기를 포함하는 공중합체일 수 있다. 여기에서, 상기 방향족 비닐계 단량체 유래 반복단위는 방향족 비닐계 단량체가 중합시 이루는 반복 단위를 의미할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, the modified conjugated diene polymer may further include a repeating unit derived from an aromatic vinyl monomer, and in this case, the modified conjugated diene polymer may be a copolymer including a repeating unit derived from a conjugated diene monomer, a repeating unit derived from an aromatic vinyl monomer, and a functional group derived from a modifier represented by Chemical Formula 1. Here, the repeating unit derived from an aromatic vinyl monomer may mean a repeating unit formed when the aromatic vinyl monomer is polymerized.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 2-할로-1,3-부타디엔(할로는 할로겐 원자를 의미한다)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the conjugated diene monomer may be at least one selected from the group consisting of 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3-butyl-1,3-octadiene, isoprene, 2-phenyl-1,3-butadiene, and 2-halo-1,3-butadiene (halo means a halogen atom).
상기 방향족 비닐계 단량체는 일례로 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-시클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌, 1-비닐-5-헥실나프탈렌, 3-(2-피롤리디노 에틸)스티렌(3-(2-pyrrolidino ethyl)styrene), 4-(2-피롤리디노 에틸)스티렌(4-(2-pyrrolidino ethyl)styrene) 및 3-(2-피롤리디노-1-메틸 에틸)-α-메틸스티렌(3-(2-pyrrolidino-1-methyl ethyl)styrene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The above aromatic vinyl monomer may be at least one selected from the group consisting of, for example, styrene, α-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 4-cyclohexylstyrene, 4-(p-methylphenyl)styrene, 1-vinyl-5-hexylnaphthalene, 3-(2-pyrrolidino ethyl)styrene, 4-(2-pyrrolidino ethyl)styrene, and 3-(2-pyrrolidino-1-methyl ethyl)-α-methylstyrene.
또 다른 예로, 상기 변성 공액디엔계 중합체는, 상기 공액디엔계 단량체 유래 반복 단위와 함께 탄소수 1 내지 10의 디엔계 단량체 유래 반복 단위를 더 포함하는 공중합체일 수 있다. 상기 디엔계 단량체 유래 반복 단위는 상기 공액디엔계 단량체와는 상이한 디엔계 단량체로부터 유래된 반복 단위일 수 있고, 상기 공액디엔계 단량체와는 상이한 디엔계 단량체는 일례로 1,2-부타디엔일 수 있다. 상기 변성 공액디엔계 중합체가 디엔계 단량체를 더 포함하는 공중합체인 경우, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 디엔계 단량체 유래 반복 단위를 0 초과 중량% 내지 1 중량%, 0 초과 중량% 내지 0.1 중량%, 0 초과 중량% 내지 0.01 중량%, 또는 0 초과 중량% 내지 0.001 중량%로 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 겔 생성을 방지하는 효과가 있다.As another example, the modified conjugated diene polymer may be a copolymer further including a repeating unit derived from a diene monomer having 1 to 10 carbon atoms together with the repeating unit derived from the conjugated diene monomer. The repeating unit derived from the diene monomer may be a repeating unit derived from a diene monomer different from the conjugated diene monomer, and the diene monomer different from the conjugated diene monomer may be, for example, 1,2-butadiene. When the modified conjugated diene polymer is a copolymer further including a diene monomer, the modified conjugated diene polymer may include a repeating unit derived from the diene monomer in an amount of from more than 0 wt% to 1 wt%, from more than 0 wt% to 0.1 wt%, from more than 0 wt% to 0.01 wt%, or from more than 0 wt% to 0.001 wt%, and has an effect of preventing gel formation within this range.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변성 공액디엔계 중합체가 공중합체인 경우 상기 공중합체는 랜덤 공중합체일 수 있고, 이 경우 각 물성 간의 밸런스가 우수한 효과가 있다. 상기 랜덤 공중합체는 공중합체를 이루는 반복 단위가 무질서하게 배열된 것을 의미할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the modified conjugated diene polymer is a copolymer, the copolymer may be a random copolymer, and in this case, there is an excellent effect of balance between each physical property. The random copolymer may mean that the repeating units forming the copolymer are arranged randomly.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 변성 공액디엔계 중합체는 후술하는 활성 중합체와 화학식 1로 표시되는 변성제를 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조된 것으로, 상기 화학식 1로 표시되는 변성제가 활성 중합체와 반응할 수 있는 다수의 반응 활성점을 가지고 있음으로써 활성 중합체의 공액디엔계 단량체 유래 반복단위 또는 공액디엔계 단량체 유래 반복단위와 방향족 비닐계 단량체 유래 반복단위로 구성되는 다수의 중합체 사슬들이 상기 변성제에 결합하여 서로 커플링됨으로써 고분지형 구조 및 고분자량을 가질 수 있고, 이에 내마모성이 현저히 우수할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the modified conjugated diene polymer is manufactured by a manufacturing method including a step of reacting an active polymer described below with a modifier represented by Chemical Formula 1, wherein the modifier represented by Chemical Formula 1 has a plurality of reaction active sites capable of reacting with the active polymer, so that a plurality of polymer chains composed of a conjugated diene monomer-derived repeating unit of the active polymer or a conjugated diene monomer-derived repeating unit and an aromatic vinyl monomer-derived repeating unit are coupled to the modifier to each other, thereby allowing the polymer to have a highly branched structure and a high molecular weight, and thus allowing the polymer to have significantly excellent wear resistance.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R8은 서로 독립적으로 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며, 상기 화학식 a에서, R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이되, R9 내지 R11 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있다.In the chemical formula 1 above, R 1 to R 8 are each independently an unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, A 1 to A 4 are each independently a substituent represented by the following chemical formula a, and in the chemical formula a above, R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, wherein at least one of R 9 to R 11 may be an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
또한, 다른 일례로, 상기 화학식 1로 표시되는 변성제는 분자 내 8 내지 12개의 알콕시기를 포함하는 것일 수 있다. Additionally, as another example, the modifier represented by the chemical formula 1 may contain 8 to 12 alkoxy groups in the molecule.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 변성제는 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있다.Specifically, the modifier represented by the chemical formula 1 may be at least one selected from compounds represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-6.
[화학식 1-1][Chemical Formula 1-1]
[화학식 1-2][Chemical Formula 1-2]
[화학식 1-3][Chemical Formula 1-3]
[화학식 1-4][Chemical Formula 1-4]
[화학식 1-5][Chemical Formula 1-5]
[화학식 1-6][Chemical Formula 1-6]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6에서, Me는 메틸기, Et는 에틸기이다.In the above chemical formulas 1-1 to 1-6, Me is a methyl group and Et is an ethyl group.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 변성 공액디엔계 중합체는 겔 투과 크로마토그래피(GPC, Gel permeation chromatography)에 의하여 측정된 중량평균 분자량(Mw)이 800,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol, 1,00,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol 또는 1,200,000 내지 3,000,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 변성 공액디엔계 중합체의 내마모성이 우수할 수 있다. In addition, the modified conjugated diene polymer according to one embodiment of the present invention may have a weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography (GPC) of 800,000 g/mol to 3,000,000 g/mol, 1,000,000 g/mol to 3,000,000 g/mol, or 1,200,000 to 3,000,000 g/mol, and within this range, the wear resistance of the modified conjugated diene polymer may be excellent.
한편, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 수평균 분자량(Mn)이 500,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 800,000 g/mol 내지 2,000,000 g/mol, 또는 800,000 g/mol 내지 1,700,000 g/mol일 수 있고, 전술한 범위의 수평균분자량 및 중량평균분자량을 가지면서 분자량 분포(PDI; MWD; Mw/Mn)가 1.0 이상 5.0 이하, 또는 1.0 이상 3.0 이하일 수 있고, 이 경우 각 물성 간의 밸런스가 뛰어난 효과가 있다.Meanwhile, the modified conjugated diene polymer may have a number average molecular weight (Mn) of 500,000 g/mol to 2,000,000 g/mol, 800,000 g/mol to 2,000,000 g/mol, or 800,000 g/mol to 1,700,000 g/mol, and may have a number average molecular weight and a weight average molecular weight in the above-mentioned range while having a molecular weight distribution (PDI; MWD; Mw/Mn) of 1.0 or more and 5.0 or less, or 1.0 or more and 3.0 or less, in which case there is an excellent effect of balance between each physical property.
또한, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 140℃에서 측정되는 무니 응력 완화율이 0.050 내지 0.300일 수 있고, 구체적으로 상기 무니 응력 완화율은 0.050 내지 0.200 또는 0.050 내지 0.150일 수 있다. 여기에서, 상기 무니 응력 완화율은 해당 중합체의 분지화 정도와 분자량의 지표가 될 수 있고, 예컨대 상기 무니 응력 완화율이 감소하면 중합체의 분지화 정도와 분자량은 증가하는 경향이 있다. In addition, the modified conjugated diene polymer may have a Mooney stress relaxation rate of 0.050 to 0.300 measured at 140°C, and specifically, the Mooney stress relaxation rate may be 0.050 to 0.200 or 0.050 to 0.150. Here, the Mooney stress relaxation rate may be an indicator of the degree of branching and the molecular weight of the polymer, and for example, when the Mooney stress relaxation rate decreases, the degree of branching and the molecular weight of the polymer tend to increase.
한편, 일반적으로 무니 응력 완화율은 무니점도와 연관되는 것으로 생각되나, 변성 공액디엔계 중합체가 고분지일수록 무니 응력 완화율은 작아지기 때문에 동등 무니 점도라도 분지화 정도 차이에 의하여 무니 응력 완화율은 다를 수 있다. Meanwhile, Mooney stress relaxation rate is generally thought to be related to Mooney viscosity, but the higher the degree of branching of the modified conjugated diene polymer, the smaller the Mooney stress relaxation rate. Therefore, even if the Mooney viscosity is equivalent, the Mooney stress relaxation rate may differ depending on the degree of branching.
또 다른 예로, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 140℃에서의 무니 점도가 80 이상, 80 내지 150, 또는 80 내지 140일 수 있다. As another example, the modified conjugated diene polymer may have a Mooney viscosity at 140°C of 80 or more, 80 to 150, or 80 to 140.
전술한 범위의 중량평균 분자량을 가지면서 상기 범위의 무니 응력 완화율을가지는 경우, 물성 간의 밸런스가 우수하고 내마모성이 크게 향상될 수 있다.When the weight average molecular weight is within the above-mentioned range and the Mooney stress relaxation rate is within the above-mentioned range, the balance between properties is excellent and the wear resistance can be greatly improved.
여기에서, 상기 무니점도는 Monsanto社 MV2000E의 Large Rotor를 사용하여 140℃ 및 Rotor Speed 2±0.02 rpm의 조건에서, 중합체를 실온(23±5℃)에서 30분이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워 놓고 플래턴(platen)을 작동시켜 토크(torque)를 인가하면서 측정한 것일 수 있다. 또한, 상기 무니 응력 완화율은 무니 점도 측정 후, 토크가 풀리면서 나타나는 무니 점도 변화의 기울기 값을 측정하여 이의 절대값을 무니 응력 완화율(mooney stress relaxation ratio)로 하였다. Here, the Mooney viscosity may be measured by using a Large Rotor of Monsanto MV2000E under the conditions of 140°C and a Rotor Speed of 2±0.02 rpm, after leaving the polymer at room temperature (23±5°C) for more than 30 minutes, sampling 27±3 g and filling it inside the die cavity, and operating the platen to apply torque. In addition, the Mooney stress relaxation ratio was measured by measuring the slope value of the Mooney viscosity change that appears when the torque is released after measuring the Mooney viscosity, and its absolute value was defined as the Mooney stress relaxation ratio.
또한, 상기 변성 공액디엔계 중합체는 비닐 함량이 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 또는 10 중량% 내지 80 중량%일 수 있다. 여기에서, 상기 비닐 함량은 비닐기를 갖는 단량체와 방향족 비닐계 단량체로 이루어진 공액디엔계 공중합체 100 중량%에 대하여 1,4-첨가가 아닌 1,2-첨가된 공액디엔계 단량체의 함량을 의미할 수 있다.In addition, the modified conjugated diene polymer may have a vinyl content of 5 wt% or more, 10 wt% or more, or from 10 wt% to 80 wt%. Here, the vinyl content may mean the content of a 1,2-added, but not a 1,4-added, conjugated diene monomer with respect to 100 wt% of the conjugated diene copolymer composed of a monomer having a vinyl group and an aromatic vinyl monomer.
또한, 본 발명은 상기 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for producing the modified conjugated diene polymer.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법은 탄화수소 용매 중에서, 중합 개시제 존재 하에 공액디엔계 단량체 또는 공액디엔계 단량체와 방향족 비닐계 단량체를 중합하여 활성 중합체를 제조하는 단계(S1); 및 상기 활성 중합체와 하기 화학식 1로 표시되는 변성제를 반응시키는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for producing the modified conjugated diene polymer according to one embodiment of the present invention is characterized by including a step (S1) of producing an active polymer by polymerizing a conjugated diene monomer or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer in the presence of a polymerization initiator in a hydrocarbon solvent; and a step (S2) of reacting the active polymer with a modifying agent represented by the following chemical formula 1.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, R1 내지 R8 및 A1 내지 A4는 앞서 설명한 바와 같고, 상기 공액디엔계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체도 앞서 설명한 바와 같다. In the chemical formula 1 above, R 1 to R 8 and A 1 to A 4 are as described above, and the conjugated diene monomer and the aromatic vinyl monomer are also as described above.
상기 탄화수소 용매는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 이소옥탄, 시클로 헥산, 톨루엔, 벤젠 및 크실렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The hydrocarbon solvent is not particularly limited, but may be at least one selected from the group consisting of n-pentane, n-hexane, n-heptane, isooctane, cyclohexane, toluene, benzene, and xylene.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른면, 상기 중합 개시제는 유기금속 화합물일 수 있고, 상기 유기금속 화합물은 특별히 한정하는 것은 아니나, 예컨대 메틸리튬, 이텔리튬, 프로필리튬, 이소프로필리튬, n-부틸리튬, s-부틸리튬, t-부틸리튬, 헥실리튬, n-데실리튬, t-옥틸리튬, 페닐리튬, 1-나프틸리튬, n-에이코실리튬, 4-부틸페닐리튬, 4-톨릴리튬, 시클로헥실리튬, 3,5-디-n-헵틸사이클로헥실리튬, 4-시클로펜틸리튬, 나프틸나트륨, 나프틸칼륨, 리튬알콕사이드, 나트륨알콕사이드, 칼륨알콕사이드, 리튬 술포네이트, 나트륨 술포네이트, 칼륨 술포네이트, 리튬 아미드, 나트륨 아미드, 칼륨아미드 및 리튬 이소프로필아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, the polymerization initiator may be an organometallic compound, and the organometallic compound is not particularly limited, but may be, for example, selected from the group consisting of methyllithium, isopropyllithium, propyllithium, isopropyllithium, n-butyllithium, s-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, n-decyllithium, t-octyllithium, phenyllithium, 1-naphthyllithium, n-eicosyllithium, 4-butylphenyllithium, 4-tolyllithium, cyclohexyllithium, 3,5-di-n-heptylcyclohexyllithium, 4-cyclopentyllithium, naphthylsodium, naphthylpotassium, lithium alkoxide, sodium alkoxide, potassium alkoxide, lithium sulfonate, sodium sulfonate, potassium sulfonate, lithium amide, sodium amide, potassium amide, and lithium isopropylamide. There may be more than one type.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합 개시제는 단량체 총 100 g을 기준으로 0.01 mmol 내지 10 mmol, 0.05 mmol 내지 5 mmol, 0.1 mmol 내지 2 mmol, 0.1 mmol 내지 1 mmol, 또는 0.15 내지 0.8 mmol로 사용할 수 있다. 여기에서, 상기 단량체는 공액디엔계 단량체의 함량 또는 공액디엔계 단량체와 방향족 비닐계 단량체의 합계량을 나타내는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the polymerization initiator may be used in an amount of 0.01 mmol to 10 mmol, 0.05 mmol to 5 mmol, 0.1 mmol to 2 mmol, 0.1 mmol to 1 mmol, or 0.15 to 0.8 mmol based on 100 g of the total monomer. Here, the monomer may represent the content of the conjugated diene monomer or the total amount of the conjugated diene monomer and the aromatic vinyl monomer.
상기 (S1) 단계의 중합은 일례로 음이온 중합일 수 있고, 구체적인 예로 음이온에 의한 성장 중합 반응에 의해 중합 말단에 음이온 활성 부위를 갖는 리빙 음이온 중합일 수 있다. 또한, 상기 (S1) 단계의 중합은 승온 중합, 등온 중합 또는 정온 중합(단열 중합)일 수 있고, 상기 정온 중합은 변성 개시제를 투입한 이후 임의로 열을 가하지 않고 자체 반응열로 중합시키는 단계를 포함하는 중합방법을 의미할 수 있고, 상기 승온 중합은 상기 변성 개시제를 투입한 이후 임의로 열을 가하여 온도를 증가시키는 중합방법을 의미할 수 있으며, 상기 등온 중합은 상기 변성 개시제를 투입한 이후 열을 가하여 열을 증가시키거나 열을 뺏어 중합물의 온도를 일정하게 유지하는 중합방법을 의미할 수 있다.The polymerization in the step (S1) may be, for example, anionic polymerization, and as a specific example, may be a living anionic polymerization having an anion active site at the polymerization terminal by a growth polymerization reaction by anion. In addition, the polymerization in the step (S1) may be temperature-elevated polymerization, isothermal polymerization, or isothermal polymerization (adiabatic polymerization), and the isothermal polymerization may mean a polymerization method including a step of polymerizing by its own reaction heat without arbitrarily applying heat after introducing a denaturing initiator, the temperature-elevated polymerization may mean a polymerization method of increasing the temperature by arbitrarily applying heat after introducing the denaturing initiator, and the isothermal polymerization may mean a polymerization method of maintaining the temperature of the polymerization product constant by applying heat to increase the heat or removing heat after introducing the denaturing initiator.
또한, 상기 (S1) 단계의 중합은 회분식 반응(Batch reaction), 연속식 반응(Continuous reaction) 또는 이들을 적절히 조합한 반응을 통해 수행할 수 있다. In addition, the polymerization in the above step (S1) can be performed through a batch reaction, a continuous reaction, or an appropriate combination thereof.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S1) 단계의 중합은 상기 공액디엔계 단량체 이외에 탄소수 1 내지 10의 디엔계 화합물 더 포함하여 실시될 수 있고, 이 경우 장시간 운전 시 반응기 벽면에 겔이 형성되는 것을 방지하는 효과가 있다. 상기 디엔계 화합물 일례로 1,2-부타디엔일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the polymerization in step (S1) may be carried out by further including a diene compound having 1 to 10 carbon atoms in addition to the conjugated diene monomer, and in this case, there is an effect of preventing a gel from being formed on the wall of the reactor during long-term operation. An example of the diene compound may be 1,2-butadiene.
상기 (S1) 단계의 중합은 일례로 80℃ 이하, -20℃ 내지 80℃, 0℃ 내지 80℃, 0℃ 내지 70℃, 또는 10℃ 내지 70℃의 온도범위에서 실시될 수 있고, 이 범위 내에서 중합반응의 중합 전환율을 높이는 효과가 있다. The polymerization in the above step (S1) can be carried out at a temperature range of, for example, 80°C or less, -20°C to 80°C, 0°C to 80°C, 0°C to 70°C, or 10°C to 70°C, and has the effect of increasing the polymerization conversion rate of the polymerization reaction within this range.
상기 (S1) 단계에 의해 제조된 활성 중합체는 중합체 음이온과 유기 금속 양이온이 결합된 중합체를 의미할 수 있다. The active polymer manufactured by the above step (S1) may mean a polymer in which a polymer anion and an organic metal cation are combined.
또한, 상기 (S1) 단계의 중합은 극성 첨가제를 포함하여 실시될 수 있고, 상기 극성 첨가제는 단량체 총 100g을 기준으로 0.001g 내지 50g, 0.001g 내지 10g, 또는 0.005g 내지 0.1g의 비율로 첨가할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 극성첨가제는 중합 개시제 총 1 mmol을 기준으로 0.001g 내지 10g, 0.005g 내지 5g, 0.005g 내지 4g의 비율로 첨가할 수 있다.In addition, the polymerization of the step (S1) may be carried out including a polar additive, and the polar additive may be added in a proportion of 0.001 g to 50 g, 0.001 g to 10 g, or 0.005 g to 0.1 g based on 100 g of the total monomer. In another example, the polar additive may be added in a proportion of 0.001 g to 10 g, 0.005 g to 5 g, or 0.005 g to 4 g based on 1 mmol of the total polymerization initiator.
상기 극성 첨가제는 일례로 테트라하이드로퓨란, 2,2-디(2-테트라하이드로퓨릴)프로판, 디에틸에테르, 시클로아밀에테르, 디프로필에테르, 에틸렌메틸에테르, 에틸렌디메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디메틸에테르, 3차 부톡시에톡시에탄, 비스(3-디메틸아미노에틸)에테르, (디메틸아미노에틸)에틸에테르, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, 소듐멘톨레이트(sodium mentholate) 및 2-에틸테트라하이드로퍼푸릴 에테르(2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether) 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 2,2-디(2-테트라하이드로퓨릴)프로판, 트리에틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 소듐멘톨레이트(sodium mentholate) 또는 2-에틸테트라하이드로퍼푸릴 에테르(2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether)일 수 있으며, 상기 극성 첨가제를 포함하는 경우 공액디엔계 단량체, 또는 공액디엔계 단량체 및 방향족 비닐계 단량체를 공중합시키는 경우 이들의 반응 속도 차이를 보완해줌으로써 랜덤 공중합체를 용이하게 형성할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.The polar additive may be, for example, at least one selected from the group consisting of tetrahydrofuran, 2,2-di(2-tetrahydrofuryl)propane, diethyl ether, cycloamyl ether, dipropyl ether, ethylene methyl ether, ethylene dimethyl ether, diethylene glycol, dimethyl ether, tert-butoxyethoxyethane, bis(3-dimethylaminoethyl)ether, (dimethylaminoethyl)ethyl ether, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, sodium mentholate, and 2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether, and preferably 2,2-di(2-tetrahydrofuryl)propane, triethylamine, tetramethylethylenediamine, sodium mentholate, or 2-ethyl tetrahydrofurfuryl. It may be ether (2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether), and when the polar additive is included, there is an effect of inducing easy formation of a random copolymer by compensating for the difference in reaction speed between a conjugated diene monomer, or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer when copolymerizing them.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S2) 단계의 반응은 변성제를 이용한 변성반응 또는 커플링 반응일 수 있고, 이때, 상기 변성제는 단량체 총 100g을 기준으로 0.01 mmol 내지 10 mmol의 양으로 사용할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 변성제는 상기 (S1) 단계의 중합 개시제 1 mol을 기준으로 0.1 mol 내지 10 mol, 0.1 mol 내지 5 mol, 또는 0.1 mol 내지 3 mol로 사용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the reaction of the step (S2) may be a modification reaction or coupling reaction using a modification agent, and at this time, the modification agent may be used in an amount of 0.01 mmol to 10 mmol based on 100 g of the total monomer. In another example, the modification agent may be used in an amount of 0.1 mol to 10 mol, 0.1 mol to 5 mol, or 0.1 mol to 3 mol based on 1 mol of the polymerization initiator of the step (S1).
아울러, 본 발명은 상기의 변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a rubber composition comprising the above-mentioned modified conjugated diene polymer.
상기 고무 조성물은 상기 변성 공액디엔계 중합체를 10 중량% 이상, 10 중량% 내지 100 중량%, 또는 20 중량% 내지 90 중량%의 양으로 포함하는 것일 수 있고, 이 범위 내에서 인장 강도, 내마모성 등의 기계적 물성이 우수하고, 각 물성 간의 밸런스가 뛰어난 효과가 있다.The above rubber composition may contain the modified conjugated diene polymer in an amount of 10 wt% or more, 10 wt% to 100 wt%, or 20 wt% to 90 wt%, and within this range, the composition has excellent mechanical properties such as tensile strength and wear resistance, and excellent balance between each property.
또한, 상기 고무 조성물은 상기 변성 공액디엔계 중합체 외에 필요에 따라 다른 고무 성분을 더 포함할 수 있고, 이 때 상기 고무 성분은 고무 조성물 총 중량에 대하여 90 중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적인 예로 상기 다른 고무 성분은 상기 변성 공액디엔계 중합체 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 900 중량부로 포함되는 것일 수 있다.In addition, the rubber composition may further include other rubber components as needed in addition to the modified conjugated diene polymer, and at this time, the rubber component may be included in an amount of 90 wt% or less based on the total weight of the rubber composition. As a specific example, the other rubber component may be included in an amount of 1 to 900 wt% based on 100 wt% of the modified conjugated diene polymer.
상기 고무 성분은 일례로 천연고무 또는 합성고무일 수 있으며, 구체적인 예로 시스-1,4-폴리이소프렌을 포함하는 천연고무(NR); 상기 일반적인 천연고무를 변성 또는 정제한, 에폭시화 천연고무(ENR), 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등의 변성 천연고무; 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR), 폴리부타디엔(BR), 폴리이소프렌(IR), 부틸고무(IIR), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리이소부틸렌-코-이소프렌, 네오프렌, 폴리(에틸렌-코-프로필렌), 폴리(스티렌-코-부타디엔), 폴리(스티렌-코-이소프렌), 폴리(스티렌-코-이소프렌-코-부타디엔), 폴리(이소프렌-코-부타디엔), 폴리(에틸렌-코-프로필렌-코-디엔), 폴리설파이드 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무, 할로겐화 부틸 고무 등과 같은 합성고무일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The above rubber component may be, for example, natural rubber or synthetic rubber, and specific examples thereof include natural rubber (NR) including cis-1,4-polyisoprene; modified natural rubber such as epoxidized natural rubber (ENR), deproteinized natural rubber (DPNR), and hydrogenated natural rubber, which are modified or refined from the above general natural rubber; It can be a synthetic rubber such as styrene-butadiene copolymer (SBR), polybutadiene (BR), polyisoprene (IR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer, polyisobutylene-co-isoprene, neoprene, poly(ethylene-co-propylene), poly(styrene-co-butadiene), poly(styrene-co-isoprene), poly(styrene-co-isoprene-co-butadiene), poly(isoprene-co-butadiene), poly(ethylene-co-propylene-co-diene), polysulfide rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, halogenated butyl rubber, and any one of these or a mixture of two or more thereof can be used.
상기 고무 조성물은 일례로 본 발명의 변성 공액디엔계 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 200 중량부, 또는 10 중량부 내지 120 중량부의 충진제를 포함하는 것일 수 있다. 상기 충진제는 일례로 실리카계 충진제일 수 있고, 구체적인 예로 습식 실리카(함수규산), 건식 실리카(무수규산), 규산칼슘, 규산알루미늄 또는 콜로이드 실리카 등일 수 있으며, 바람직하게는 파괴 특성의 개량 효과 및 웨트 그립성(wet grip)의 양립 효과가 가장 뛰어난 습식 실리카일 수 있다. 또한, 상기 고무 조성물은 필요에 따라 카본블랙계 충진제를 더 포함할 수 있다.The above rubber composition may contain, for example, 0.1 to 200 parts by weight, or 10 to 120 parts by weight, of a filler based on 100 parts by weight of the modified conjugated diene polymer of the present invention. The filler may be, for example, a silica-based filler, and specific examples thereof may include wet silica (hydrated silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, or colloidal silica, and preferably wet silica, which has the most excellent effect of improving fracture characteristics and achieving wet grip properties. In addition, the rubber composition may further contain a carbon black-based filler, if necessary.
또 다른 예로, 상기 충전제로 실리카가 사용되는 경우 보강성 및 저발열성 개선을 위한 실란 커플링제가 함께 사용될 수 있고, 구체적인 예로 상기 실란 커플링제는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)트리술피드, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디술피드, 비스(2-트리에톡시실릴에틸)테트라술피드, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)테트라술피드, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)테트라술피드, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 2-머캅토에틸트리메톡시실란, 2-머캅토에틸트리에톡시실란, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필벤졸릴테트라술피드, 3-트리에톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술피드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노술피드, 비스(3-디에톡시메틸실릴프로필)테트라술피드, 3-머캅토프로필디메톡시메틸실란, 디메톡시메틸실릴프로필-N,N-디메틸티오카르바모일테트라술피드 또는 디메톡시메틸실릴프로필벤조티아졸릴테트라술피드 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는 보강성 개선 효과를 고려할 때 비스(3-트리에톡시실릴프로필)폴리술피드 또는 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아질테트라술피드일 수 있다.As another example, when silica is used as the filler, a silane coupling agent may be used together to improve reinforcing properties and low heat generation, and specific examples of the silane coupling agent include bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 3-Triethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 2-Triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 3-Trimethoxysilylpropylbenzothiazolyltetrasulfide, 3-Triethoxysilylpropylbenzolyltetrasulfide, 3-Triethoxysilylpropylmethacrylate monosulfide, 3-Trimethoxysilylpropylmethacrylate monosulfide, bis(3-diethoxymethylsilylpropyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyldimethoxymethylsilane, dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, or dimethoxymethylsilylpropylbenzothiazolyltetrasulfide, and the like, and any one or a mixture of two or more of these may be used. Preferably, considering the effect of improving reinforcing properties, it may be bis(3-triethoxysilylpropyl)polysulfide or 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazyl tetrasulfide.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물은, 고무 성분으로서 활성 부위에 실리카와의 친화성이 높은 작용기가 도입된 변성 공액디엔계 중합체가 사용되고 있기 때문에, 실란 커플링제의 배합량은 통상의 경우보다 저감될 수 있고, 이에 따라, 상기 실란 커플링제는 실리카 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부, 또는 5 중량부 내지 15 중량부로 사용될 수 있으며, 이 범위 내에서 커플링제로서의 효과가 충분히 발휘되면서도 고무 성분의 겔화를 방지하는 효과가 있다.In addition, since the rubber composition according to one embodiment of the present invention uses a modified conjugated diene polymer having a functional group having high affinity for silica introduced into an active site as a rubber component, the amount of the silane coupling agent can be reduced compared to the usual case, and accordingly, the silane coupling agent can be used in an amount of 1 to 20 parts by weight, or 5 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of silica, and within this range, the effect as a coupling agent is sufficiently exhibited while also having the effect of preventing gelation of the rubber component.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물은 황 가교성일 수 있고, 가황제를 더 포함할 수 있다. 상기 가황제는 구체적으로 황 분말일 수 있고, 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 가황 고무 조성물의 필요한 탄성률 및 강도를 확보함과 동시에 저연비성이 뛰어난 효과가 있다.The rubber composition according to one embodiment of the present invention may be sulfur crosslinkable and may further include a vulcanizing agent. The vulcanizing agent may be specifically sulfur powder and may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber component, and within this range, the vulcanized rubber composition has the effect of securing the necessary elastic modulus and strength while exhibiting excellent fuel efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물은 상기한 성분들 외에, 통상 고무 공업계에서 사용되는 각종 첨가제, 구체적으로는 가황 촉진제, 공정유, 산화방지제, 가소제, 노화 방지제, 스코치 방지제, 아연화(zinc white), 스테아르산, 열경화성 수지, 또는 열가소성 수지 등을 더 포함할 수 있다.The rubber composition according to one embodiment of the present invention may further include, in addition to the above-described components, various additives commonly used in the rubber industry, specifically, a vulcanization accelerator, a process oil, an antioxidant, a plasticizer, an anti-aging agent, a scorch inhibitor, zinc white, stearic acid, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin.
상기 가황 촉진제는 일례로 M(2-머캅토벤조티아졸), DM(디벤조티아질디술피드), CZ(N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드) 등의 티아졸계 화합물, 혹은 DPG(디페닐구아니딘) 등의 구아니딘계 화합물이 사용될 수 있고, 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.The above-mentioned vulcanization accelerator may be, for example, a thiazole-based compound such as M(2-mercaptobenzothiazole), DM(dibenzothiazyl disulfide), CZ(N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide), or a guanidine-based compound such as DPG (diphenyl guanidine), and may be included in an amount of 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component.
상기 공정유는 고무 조성물 내에서 연화제로서 작용하는 것으로, 일례로 파라핀계, 나프텐계, 또는 방향족계 화합물일 수 있고, 인장 강도 및 내마모성을 고려할 때 방향족계 공정유가, 히스테리시스 손실 및 저온 특성을 고려할 때 나프텐계 또는 파라핀계 공정유가 사용될 수 있다. 상기 공정유는 일례로 고무 성분 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하의 함량으로 포함될 수 있고, 이 범위 내에서 가황 고무의 인장 강도, 저발열성(저연비성)의 저하를 방지하는 효과가 있다.The above process oil acts as a softener in the rubber composition, and may be, for example, a paraffinic, naphthenic, or aromatic compound. When considering tensile strength and wear resistance, an aromatic process oil may be used, and when considering hysteresis loss and low-temperature characteristics, a naphthenic or paraffinic process oil may be used. The above process oil may be included in an amount of, for example, 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the rubber component, and within this range, there is an effect of preventing a decrease in the tensile strength and low heat generation (low fuel consumption) of the vulcanized rubber.
상기 산화방지제는 일례로 2,6-디-t-부틸파라크레졸, 디부틸히드록시톨루엔일, 2,6-비스((도데실티오)메틸)-4-노닐페놀(2,6-bis((dodecylthio)methyl)-4-nonylphenol) 또는 2-메틸-4,6-비스((옥틸티오)메틸)페놀(2-methyl-4,6-bis((octylthio)methyl)phenol)일 수 있고, 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 6 중량부로 사용될 수 있다.The antioxidant may be, for example, 2,6-di-t-butylparacresol, dibutylhydroxytoluenyl, 2,6-bis((dodecylthio)methyl)-4-nonylphenol or 2-methyl-4,6-bis((octylthio)methyl)phenol, and may be used in an amount of 0.1 to 6 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component.
상기 노화방지제는 일례로 N-이소프로필-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린, 또는 디페닐아민과 아세톤의 고온 축합물 등일 수 있고, 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 6 중량부로 사용될 수 있다.The above-mentioned anti-aging agent may be, for example, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, or a high-temperature condensate of diphenylamine and acetone, and may be used in an amount of 0.1 to 6 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고무 조성물은 상기 배합 처방에 의해 밴버리 믹서, 롤, 인터널 믹서 등의 혼련기를 사용하여 혼련함으로써 수득될 수 있고, 성형 가공 후 가황 공정에 의해 저발열성이며 내마모성이 우수한 고무 조성물이 수득될 수 있다.The rubber composition according to one embodiment of the present invention can be obtained by mixing using a mixer such as a Banbury mixer, a roll mixer, or an internal mixer according to the above compounding prescription, and a rubber composition having low heat generation and excellent wear resistance can be obtained by a vulcanization process after molding processing.
이에 따라 상기 고무 조성물은 타이어 트레드, 언더 트레드, 사이드 월, 카카스 코팅 고무, 벨트 코팅 고무, 비드 필러, 췌이퍼, 또는 비드 코팅 고무 등의 타이어의 각 부재나, 방진고무, 벨트 컨베이어, 호스 등의 각종 공업용 고무 제품의 제조에 유용할 수 있다.Accordingly, the rubber composition can be useful in the manufacture of various components of a tire, such as a tire tread, undertread, sidewall, carcass coating rubber, belt coating rubber, bead filler, squeegee, or bead coating rubber, or various industrial rubber products, such as an anti-vibration rubber, belt conveyor, and hose.
아울러, 본 발명은 상기 고무 조성물을 이용하여 제조된 타이어를 제공한다.In addition, the present invention provides a tire manufactured using the rubber composition.
상기 타이어는 타이어 또는 타이어 트레드를 포함하는 것일 수 있다.The above tire may include a tire or tire tread.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples in order to specifically explain the present invention. However, the examples according to the present invention may be modified in various different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described below. The examples of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to a person having average knowledge in the art.
또한, 하기 실시예 및 비교예에서 사용된 물질은 특별히 언급한 것을 제외하고는 통상적으로 알려진 제조방법을 참고하여 제조하여 사용하거나, 유통되고 있는 물질을 구입하여 사용하였다.In addition, the materials used in the examples and comparative examples below were manufactured and used by referring to commonly known manufacturing methods, except where specifically mentioned, or were purchased and used as distributed materials.
제조예 1Manufacturing example 1
쉬링크 라인이 연결된 5 L의 둥근바닥플라스크에 감압하여 수분을 완전히 제거한 후, 이르곤 분위기 하에서 아세토니트릴(acetonitrile) 1000 ml을 넣은 후, (3-클로로프로필)트리에톡시실란 4 mol(963.2 g)과 트리에틸아민(triethylamine) 10.12 g을 투입하고, 0℃로 냉각하였다. 이후, 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸(1,4,7,10-tetraazacyclododecane) 1 mol(172.27 g)을 드롭핑 깔대기로 1시간에 걸쳐 투입하고, 투입완료 후 40℃로 승온하여 4시간 동안 교반하여 반응을 진행하였다. 이후 회전농축기를 사용하여 용매와 트리에틸아민을 제거하여 하기 화학식 1-1로 표시되는 화합물을 제조하였다. A 5 L round bottom flask equipped with a shrink line was decompressed to completely remove moisture, and 1000 ml of acetonitrile was added under an air atmosphere, followed by adding 4 mol (963.2 g) of (3-chloropropyl)triethoxysilane and 10.12 g of triethylamine, and cooled to 0°C. Thereafter, 1 mol (172.27 g) of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane was added using a dropping funnel over 1 hour, and after the addition was completed, the temperature was increased to 40°C and stirred for 4 hours to proceed with the reaction. Thereafter, the solvent and triethylamine were removed using a rotary condenser to prepare a compound represented by the following chemical formula 1-1.
[화학식 1-1][Chemical Formula 1-1]
제조예 2Manufacturing example 2
제조예 1에서 (3-클로로프로필)트리에톡시실란 대신에 (3-클로로프로필)트리메톡시실란 4 mol(794.9 g)을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 1-2로 표시되는 화합물을 제조하였다.A compound represented by the following chemical formula 1-2 was prepared in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that 4 mol (794.9 g) of (3-chloropropyl)trimethoxysilane was used instead of (3-chloropropyl)triethoxysilane in Manufacturing Example 1.
[화학식 1-2][Chemical Formula 1-2]
제조예 3Manufacturing example 3
제조예 1에서 (3-클로로프로필)트리에톡시실란 대신에 (3-클로로프로필)디에톡시메틸실란 4 mol(839.2 g)을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 1-3으로 표시되는 화합물을 제조하였다.A compound represented by the following chemical formula 1-3 was prepared in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that 4 mol (839.2 g) of (3-chloropropyl)diethoxymethylsilane was used instead of (3-chloropropyl)triethoxysilane in Manufacturing Example 1.
[화학식 1-3][Chemical Formula 1-3]
제조예 4Manufacturing example 4
제조예 1에서 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸 대신에 1,4,8,11-테트라아자시클로테트라데칸(1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane) 1 mol(200.32 g)을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 1-4로 표시되는 화합물을 제조하였다.A compound represented by the following chemical formula 1-4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 1 mol (200.32 g) of 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane was used instead of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane in Preparation Example 1.
[화학식 1-4][Chemical Formula 1-4]
제조예 5Manufacturing example 5
제조예 4에서 (3-클로로프로필)트리에톡시실란 대신에 (3-클로로프로필)트리메톡시실란 4 mol(794.9 g)을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 하기 화학식 1-5로 표시되는 화합물을 제조하였다.A compound represented by the following chemical formula 1-5 was prepared in the same manner as in Manufacturing Example 4, except that 4 mol (794.9 g) of (3-chloropropyl)trimethoxysilane was used instead of (3-chloropropyl)triethoxysilane in Manufacturing Example 4.
[화학식 1-5][Chemical Formula 1-5]
제조예 6Manufacturing example 6
제조예 4에서 (3-클로로프로필)트리에톡시실란 대신에 (3-클로로프로필)디에톡시메틸실란 4 mol(839.2 g)을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 하기 화학식 1-6으로 표시되는 화합물을 제조하였다.A compound represented by the following chemical formula 1-6 was prepared in the same manner as in Manufacturing Example 4, except that 4 mol (839.2 g) of (3-chloropropyl)diethoxymethylsilane was used instead of (3-chloropropyl)triethoxysilane in Manufacturing Example 4.
[화학식 1-6][Chemical Formula 1-6]
실시예 1Example 1
20 L 오토클레이브 반응기에 스티렌 100 g, 1,3-부타디엔 880 g, n-헥산 5000 g 및 극성첨가제로 2,2-디(2-테트라하이드로퓨릴)프로판 0.70 g을 넣은 후 반응기 내부온도를 50℃로 승온하였다. 반응기 내부온도가 50℃에 도달했을 때, 중합 개시제로 n-부틸리튬 3.0 mmol을 투입하여 단열승온반응을 진행하였다. 20여분 경과 후 1,3-부타디엔 20 g을 투입하여 중합체 사슬 말단을 부타디엔으로 캡핑(capping)하였다. 5분 후, 변성제로 상기 제조예 1에서 제조된 화학식 1-1로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 15분 동안 반응시켰다. 이후 에탄올을 이용하여 중합반응을 정지시키고, 산화방지제인 IR1520(BASF社)가 n-헥산에 0.3 중량%로 녹아있는 용액 45 ml를 첨가하였다. 그 결과 얻어진 중합물을 스팀으로 가열된 온수에 넣고 교반하여 용매를 제거하여 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.A 20 L autoclave reactor was charged with 100 g of styrene, 880 g of 1,3-butadiene, 5,000 g of n-hexane, and 0.70 g of 2,2-di(2-tetrahydrofuryl)propane as a polar additive, and the internal temperature of the reactor was increased to 50°C. When the internal temperature of the reactor reached 50°C, 3.0 mmol of n-butyllithium was added as a polymerization initiator, and an adiabatic temperature-raising reaction was performed. After about 20 minutes, 20 g of 1,3-butadiene was added, and the ends of the polymer chains were capped with butadiene. After 5 minutes, 1.2 mmol of the compound represented by Chemical Formula 1-1 prepared in Manufacturing Example 1 as a modifier was added, and the reaction was performed for 15 minutes. Afterwards, the polymerization reaction was stopped using ethanol, and 45 ml of a solution containing 0.3 wt% IR1520 (BASF), an antioxidant, dissolved in n-hexane, was added. The resulting polymer was placed in hot water heated by steam and stirred to remove the solvent, thereby producing a modified conjugated diene polymer.
실시예 2Example 2
실시예 1에 있어서, 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신에 제조예 2에서 제조된 화학식 1-2로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 변성반응을 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.In Example 1, a modified conjugated diene polymer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol of the compound represented by the chemical formula 1-2 manufactured in Preparation Example 2 was added instead of the compound represented by the chemical formula 1-1 to carry out the modification reaction.
실시예 3Example 3
실시예 1에 있어서, 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신에 제조예 3에서제조된 화학식 1-3으로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 변성반응을 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.In Example 1, a modified conjugated diene polymer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol of the compound represented by the chemical formula 1-3 manufactured in Preparation Example 3 was added instead of the compound represented by the chemical formula 1-1 to carry out the modification reaction.
실시예 4Example 4
실시예 1에 있어서, 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신에 제조예 4에서 제조된 화학식 1-4로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 변성반응을 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.In Example 1, a modified conjugated diene polymer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol of the compound represented by the chemical formula 1-4 manufactured in Manufacturing Example 4 was added instead of the compound represented by the chemical formula 1-1 to carry out the modification reaction.
실시예 5Example 5
실시예 1에 있어서, 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신에 제조예 5에서 제조된 화학식 1-5로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 변성반응을 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.In Example 1, a modified conjugated diene polymer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol of the compound represented by the chemical formula 1-5 manufactured in Preparation Example 5 was added instead of the compound represented by the chemical formula 1-1 to carry out the modification reaction.
실시예 6Example 6
실시예 1에 있어서, 화학식 1-1로 표시되는 화합물 대신에 제조예 6에서 제조된 화학식 1-6으로 표시되는 화합물 1.2 mmol을 투입하여 변성반응을 진행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.In Example 1, a modified conjugated diene polymer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol of the compound represented by the chemical formula 1-6 manufactured in Preparation Example 6 was added instead of the compound represented by the chemical formula 1-1 to carry out the modification reaction.
비교예 1Comparative Example 1
20 L 오토클레이브 반응기에 스티렌 100 g, 1,3-부타디엔 880 g, n-헥산 5000 g 및 극성첨가제로 2,2-디(2-테트라하이드로퓨릴)프로판 0.70 g을 넣은 후 반응기 내부온도를 50℃로 승온하였다. 반응기 내부온도가 50℃에 도달했을 때, 중합 개시제로 n-부틸리튬 3.0 mmol을 투입하여 단열승온반응을 진행하였다. 20여분 경과 후 1,3-부타디엔 20 g을 투입하여 중합체 사슬 말단을 부타디엔으로 캡핑(capping)하였다. 5분 후, 커플링제로 SiCl4 0.8 mmol을 투입하여 15분 동안 반응시켰다. 이후 에탄올을 이용하여 중합반응을 정지시키고, 산화방지제인 IR1520(BASF社)가 n-헥산에 0.3 중량%로 녹아있는 용액 45 ml를 첨가하였다. 그 결과 얻어진 중합물을 스팀으로 가열된 온수에 넣고 교반하여 용매를 제거하여 미변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다.A 20 L autoclave reactor was charged with 100 g of styrene, 880 g of 1,3-butadiene, 5,000 g of n-hexane, and 0.70 g of 2,2-di(2-tetrahydrofuryl)propane as a polar additive, and the internal temperature of the reactor was increased to 50°C. When the internal temperature of the reactor reached 50°C, 3.0 mmol of n-butyllithium was added as a polymerization initiator, and an adiabatic temperature-raising reaction was performed. After 20 minutes, 20 g of 1,3-butadiene was added, and the ends of the polymer chains were capped with butadiene. After 5 minutes, 0.8 mmol of SiCl 4 was added as a coupling agent, and the reaction was performed for 15 minutes. Afterwards, the polymerization reaction was stopped using ethanol, and 45 ml of a solution containing 0.3 wt% IR1520 (BASF), an antioxidant, dissolved in n-hexane, was added. The resulting polymer was placed in hot water heated by steam and stirred to remove the solvent, thereby producing an unmodified conjugated diene polymer.
비교예 2Comparative Example 2
실시예 1에 있어서, 변성제로 N1,N1,N3,N3-테트라키스(3-(트리메톡시실릴)프로필)프로판-1,3-디아민(N1,N1,N3,N3-tetrakis(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1,3-diamine)를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 변성 공액디엔계 중합체를 제조하였다. 여기에서, 상기 N1,N1,N3,N3-테트라키스(3-(트리메톡시실릴)프로필)프로판-1,3-디아민은 JP 2019-14014 B2 (2019. 11. 15.) 기재내용을 참고하여 제조하여 사용하였다.In Example 1, except that N 1 ,N 1 ,N 3 ,N 3 -tetrakis(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1,3-diamine was used as a modifier, the same procedure as in Example 1 was repeated to produce a modified conjugated diene polymer. Here, the N 1 , N 1 ,N 3 ,N 3 -tetrakis(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1,3-diamine was produced and used with reference to the contents of JP 2019-14014 B2 ( 2019. 11. 15.).
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각 변성 또는 미변성 공액디엔계 중합체에 대하여 각각 중합체 내 스티렌 단위 함량 및 비닐 함량과 중량평균분자량(Mw, X103 g/mol), 분자량 분포(PDI, MWD), 무니 응력 완화율을 각각 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다. For each modified or unmodified conjugated diene polymer manufactured in the above examples and comparative examples, the styrene unit content and vinyl content in the polymer, as well as the weight average molecular weight (Mw, X10 3 g/mol), molecular weight distribution (PDI, MWD), and Mooney stress relaxation rate were measured. The results are shown in Table 1 below.
1) 스티렌 단위 및 비닐 함량(중량%)1) Styrene units and vinyl content (weight %)
상기 각 중합체 내 스티렌 단위(SM) 및 비닐(Vinyl) 함량은 Varian VNMRS 500 MHz NMR을 이용하여 측정 및 분석하였다. The styrene unit (SM) and vinyl content in each of the above polymers were measured and analyzed using a Varian VNMRS 500 MHz NMR.
NMR 측정 시 용매는 1,1,2,2-테트라클로로에탄을 사용하였으며, solvent peak는 5.97 ppm으로 계산하고, 7.2~6.9 ppm은 랜덤 스티렌, 6.9~6.2 ppm은 블록 스티렌, 5.8~5.1 ppm은 1,4-비닐, 5.1~4.5 ppm은 1,2-비닐의 피크로 하여 스티렌 단위 및 비닐 함량을 계산하였다. In the NMR measurement, 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as the solvent, and the solvent peak was calculated as 5.97 ppm. 7.2–6.9 ppm was the peak of random styrene, 6.9–6.2 ppm was the peak of block styrene, 5.8–5.1 ppm was the peak of 1,4-vinyl, and 5.1–4.5 ppm was the peak of 1,2-vinyl, and thus the styrene unit and vinyl content were calculated.
2) 중량평균분자량(Mw, X103 g/mol), 분자량 분포(PDI, MWD) 2) Weight average molecular weight (Mw, X10 3 g/mol), molecular weight distribution (PDI, MWD)
GPC(Gel permeation Chromatography) 분석을 통하여 상기 중량평균분자량(Mw), 수평균분자량(Mn)을 측정하였으며, 측정된 상기 각 분자량으로부터 분자량 분포(PDI, MWD, Mw/Mn)를 계산하였다. 구체적으로, 상기 GPC는 PLgel Olexis(Polymer Laboratories 社) 컬럼 두 자루와 PLgel mixed-C(Polymer Laboratories 社) 컬럼 한 자루를 조합하여 사용하고 분자량 계산시 GPC 기준물질 (Standard material)은 PS(polystyrene)을 사용하여 실시하였다. GPC 측정 용매는 테트라하이드로퓨란에 2 중량%의 아민 화합물을 섞어서 제조하였다. The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were measured through GPC (Gel permeation chromatography) analysis, and the molecular weight distribution (PDI, MWD, Mw/Mn) was calculated from the measured molecular weights. Specifically, the GPC was performed by combining two PLgel Olexis (Polymer Laboratories) columns and one PLgel mixed-C (Polymer Laboratories) column, and PS (polystyrene) was used as the GPC standard material when calculating the molecular weight. The GPC measurement solvent was prepared by mixing 2 wt% of an amine compound into tetrahydrofuran.
3) 무니 응력 완화율3) Muni stress relaxation rate
Monsanto社 MV2000E의 Large Rotor를 사용하여 140℃ 및 Rotor Speed 2±0.02 rpm의 조건에서, 중합체를 실온(23±5℃)에서 30분이상 방치한 후 27±3 g을 채취하여 다이 캐비티 내부에 채워 놓고 플래턴(platen)을 작동시켜 토크(torque)를 인가하면서 무니 점도를 측정하고, 토크가 풀리면서 나타나는 무니 점도 변화의 기울기 값을 측정하여 이의 절대값을 무니 응력 완화율(mooney stress relaxation ratio)로 하였다.Using the Large Rotor of Monsanto MV2000E, under the conditions of 140℃ and Rotor Speed 2±0.02 rpm, the polymer was left at room temperature (23±5℃) for more than 30 minutes, 27±3 g was sampled, filled into the die cavity, and the platen was operated to apply torque while measuring Mooney viscosity. The slope value of the Mooney viscosity change that appears when the torque is released was measured, and its absolute value was defined as the Mooney stress relaxation ratio.
(중량%)NMR
(weight%)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 화학식 1로 표시되는 변성제를 이용하여 제조된 실시예 1 내지 실시예 6의 변성 공액디엔계 중합체는 미변성 공액디엔계 중합체인 비교예 1 및 아민기 및 알콕시실란기를 포함하되 화학식 1로 표시되는 변성제와 다른 구조를 갖는 변성제를 이용하여 제조된 비교예 2의 변성 공액디엔계 중합체 대비 분자량이 증가하고 무니 응력 완화율이 감소하였으며, 상기 무니 응력 완화율이 감소한 것으로부터 실시예 1 내지 실시예 6의 변성 공액디엔계 중합체가 비교예 1 및 비교예 2 대비 고분지형 구조를 가짐을 확인하였다. As shown in Table 1 above, the modified conjugated diene polymers of Examples 1 to 6 prepared using the modifier represented by Chemical Formula 1 of the present invention showed increased molecular weights and decreased Mooney stress relaxation rates compared to the unmodified conjugated diene polymer Comparative Example 1 and the modified conjugated diene polymer of Comparative Example 2 prepared using a modifier having a structure different from that of the modifier represented by Chemical Formula 1 but including an amine group and an alkoxysilane group. From the decrease in the Mooney stress relaxation rates, it was confirmed that the modified conjugated diene polymers of Examples 1 to 6 had a highly branched structure compared to Comparative Examples 1 and 2.
상기 결과는, 본 발명에 따른 변성 공액디엔계 중합체가 화학식 1로 표시되는 변성제를 이용하여 제조됨으로써 고분자량 및 고분지형 구조를 가질 수 있는 것임을 의미하는 것이다.The above results mean that the modified conjugated diene polymer according to the present invention can have a high molecular weight and a highly branched structure by being manufactured using a modifier represented by the chemical formula 1.
실험예 2Experimental example 2
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각 변성 또는 미변성 공액디엔계 중합체를 포함하는 고무 조성물 및 이로부터 제조된 성형품의 물성을 비교분석하기 위하여, 인장특성, 점탄성 특성을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. In order to compare and analyze the properties of the rubber compositions containing each modified or unmodified conjugated diene polymer manufactured in the above examples and comparative examples and the molded articles manufactured therefrom, the tensile properties and viscoelastic properties were measured respectively, and the results are shown in Table 3 below.
1) 고무 시편의 제조1) Manufacturing of rubber specimens
실시예 및 비교예의 각 변성 또는 미변성 공액디엔계 중합체를 원료 고무로 하여 하기 표 2에 나타낸 배합 조건으로 배합하였다. 표 2 내의 원료의 함량은 원료 고무 100 중량부 기준에 대한 각 중량부이다.Each modified or unmodified conjugated diene polymer of the examples and comparative examples was mixed as raw rubber under the mixing conditions shown in Table 2 below. The contents of the raw materials in Table 2 are each part by weight based on 100 parts by weight of the raw rubber.
구체적으로 상기 고무시편은 제1단 혼련 및 제2단 혼련을 통해 혼련된다. 제1단 혼련에서는 온도제어장치를 부속한 반바리 믹서를 사용하여 원료 고무, 실리카(충진제), 유기실란 커플링제(X50S, Evonik), 공정유(TDAE oil), 아연화제(ZnO), 스테아르산, 산화 방지제(TMQ(RD)(2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린 폴리머), 노화 방지제(6PPD((디메틸부틸)-N-페닐-페닐렌디아민) 및 왁스(Microcrystaline Wax)를 혼련하였다. 이때, 혼련기의 초기 온도를 70℃로 제어하고, 배합 완료 후 145℃ 내지 155℃의 배출온도에서 1차 배합물을 얻었다. 제2단 혼련에서는 상기 1차 배합물을 실온까지 냉각한 후, 혼련기에 1차 배합물, 황, 고무촉진제(DPD(디페닐구아닌)) 및 가황촉진제(CZ(N-시틀로헥실-2-벤조티아질술펜아미드))를 가하고, 100℃ 이하의 온도에서 믹싱하여 2차 배합물을 얻었다. 이후, 160℃에서 20분간 큐어링 공정을 거쳐 고무시편을 제조하였다.Specifically, the above rubber specimen is mixed through first-stage mixing and second-stage mixing. In the first-stage mixing, a semi-automatic mixer equipped with a temperature control device was used to mix raw rubber, silica (filler), an organosilane coupling agent (X50S, Evonik), a process oil (TDAE oil), a zincating agent (ZnO), stearic acid, an antioxidant (TMQ (RD) (2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer), an anti-aging agent (6PPD ((dimethylbutyl)-N-phenyl-phenylenediamine)), and wax (Microcrystaline Wax). At this time, the initial temperature of the mixer was controlled to 70°C, and after mixing was completed, the first mixture was obtained at a discharge temperature of 145°C to 155°C. In the second-stage mixing, the first mixture was cooled to room temperature, and then the first mixture, sulfur, a rubber accelerator (DPD (diphenylguanine)), and A vulcanization accelerator (CZ (N-cytohexyl-2-benzothiazylsulfenamide)) was added and mixed at a temperature of 100°C or lower to obtain a secondary compound. Afterwards, a rubber specimen was manufactured through a curing process at 160°C for 20 minutes.
2) 인장특성2) Tensile properties
인장특성은 ASTM 412의 인장 시험법에 준하여 각 시험편을 제조하고 상기 시험편의 절단시의 인장강도 및 300% 신장시의 인장응력(300% 모듈러스)을 측정하였다. 구체적으로, 인장특성은 Universal Test Machin 4204(Instron 社) 인장 시험기를 이용하여 실온에서 50 cm/min의 속도로 측정하였다. 표 3에서 결과값은 비교예 1을 기준으로 index로 나타낸 것이며, 수치가 높을수록 우수함을 나타낸다.Tensile properties were measured by manufacturing each test piece according to the tensile test method of ASTM 412, and measuring the tensile strength at the time of cutting and the tensile stress at 300% elongation (300% modulus) of the test piece. Specifically, the tensile properties were measured at room temperature at a speed of 50 cm/min using a Universal Test Machin 4204 (Instron) tensile tester. The results in Table 3 are expressed as an index based on Comparative Example 1, and a higher value indicates better performance.
3) 점탄성 특성3) Viscoelastic properties
점탄성 특성은 동적 기계 분석기(GABO 社)를 이용하여 Film Tension 모드로 주파수 10 Hz, 각 측정온도(-60℃~60℃)에서 동적 변형에 대한 점탄성 거동을 측정하여 tan δ값을 확인하였다. 측정 결과값에서 저온 0℃ tan 값이 높은 것일 수록 젖은 노면저항성이 우수하고, 고온 60℃ tan δ 값이 낮은 것일 수록 히스테리시스 손실이 적고, 구름저항특성(연비성)이 우수함을 나타내는 것이나, 표 3에서 결과값은 비교예 1을 기준으로 index로 나타낸 것이므로 수치가 높을수록 우수함을 나타낸다.Viscoelastic properties were measured for viscoelastic behavior for dynamic deformation at a frequency of 10 Hz and each measurement temperature (-60℃ to 60℃) using a dynamic mechanical analyzer (GABO Corporation) in Film Tension mode, and the tan δ value was confirmed. In the measurement results, the higher the low-temperature 0℃ tan δ value, the better the wet road resistance, and the lower the high-temperature 60℃ tan δ value, the less hysteresis loss and the better the rolling resistance characteristics (fuel efficiency). However, since the results in Table 3 are expressed as an index based on Comparative Example 1, a higher value indicates better.
4) 내마모성(DIN 마모시험)4) Wear resistance (DIN wear test)
각 고무 시편에 대하여, ASTM D5963에 준하여 DIN 마모시험을 진행하고, DIN wt loss index(손실부피지수(loss volume index): ARIA(Abration resistance index, Method A)로 나타내었다. 수치가 높을수록 우수함을 나타낸다.For each rubber specimen, a DIN abrasion test was performed according to ASTM D5963, and the DIN wt loss index (loss volume index): ARIA (Abration resistance index, Method A) was expressed. A higher value indicates better performance.
(Index, %)Tensile properties
(Index, %)
(Index, %)Viscoelastic properties
(Index, %)
(at 0℃)tan δ
(at 0℃)
(at 60℃)tan δ
(at 60℃)
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1 내지 6은 비교예 1 및 2 대비 인장특성, 점탄성 특성 및 내마모성이 모두 균형있게 우수하였다. As shown in Table 3 above, Examples 1 to 6 according to one embodiment of the present invention were all excellent in balance in tensile properties, viscoelastic properties, and wear resistance compared to Comparative Examples 1 and 2.
이때, 실시예 1 내지 실시예 6은 화학식 1로 표시되는 변성제로 변성반응시켜 제조된 것이고, 비교예 1 및 2는 미변성 혹은 아민기 및 알콕시실란기를 가지되 본 발명에서 제시하는 화학식 1로 표시되는 변성제와 상이한 구조를 갖는 변성제로 변성반응시켜 제조한 것이다. At this time, Examples 1 to 6 were manufactured by a modification reaction with a modifier represented by Chemical Formula 1, and Comparative Examples 1 and 2 were manufactured by a modification reaction with a modifier that is unmodified or has an amine group and an alkoxysilane group but has a structure different from that of the modifier represented by Chemical Formula 1 presented in the present invention.
상기의 표 1 및 표 3의 결과는, 본 발명 변성 공액디엔계 공중합체는 화학식 1로 표시되는 변성제를 이용하여 제조됨으로써 고분지형 구조 및 고분자량을 가질 수 있고 이에 내마모성이 현저히 개선되는 효과가 있으며, 동시에 변성제 유래 작용기를 포함함으로써 충진제와의 친화성이 우수하여 배합 가공성이 개선될 수 있어 인장특성 및 점탄성 특성이 균형 있게 우수할 수 있음을 의미하는 것이다.The results in Tables 1 and 3 above mean that the modified conjugated diene copolymer of the present invention can have a highly branched structure and a high molecular weight by being manufactured using a modifier represented by Chemical Formula 1, and thus has the effect of significantly improving wear resistance, and at the same time, by including a functional group derived from the modifier, it has excellent affinity with a filler, so that the compounding processability can be improved, and thus the tensile properties and viscoelastic properties can be excellent in a balanced manner.
Claims (14)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환기로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기이고, 여기에서 상기 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며,
[화학식 a]
상기 화학식 a에서,
R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이되, R9 내지 R11 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다.
A modified conjugated diene polymer comprising a repeating unit derived from a conjugated diene monomer and a functional group derived from a modifier represented by the following chemical formula 1:
[Chemical Formula 1]
In the above chemical formula 1,
R 1 to R 8 are independently an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, which is unsubstituted or substituted with a substituent, wherein the substituent is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
A 1 to A 4 are substituents independently represented by the following chemical formula a,
[chemical formula a]
In the above chemical formula a,
R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, wherein at least one of R 9 to R 11 is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R8은 서로 독립적으로 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이고, A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며,
상기 화학식 a에서, R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이되, 적어도 하나는 알콕시기인 변성 공액디엔계 중합체.
In the first paragraph,
In the above chemical formula 1, R 1 to R 8 are each independently an unsubstituted alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and A 1 to A 4 are each independently a substituent represented by the following chemical formula a,
A modified conjugated diene polymer in the above chemical formula a, wherein R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one is an alkoxy group.
상기 화학식 1로 표시되는 변성제는 분자 내 8개 내지 12개의 알콕시기를 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
In the first paragraph,
A modified conjugated diene polymer, wherein the modifying agent represented by the chemical formula 1 contains 8 to 12 alkoxy groups in the molecule.
상기 화학식 1로 표시되는 변성제는 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것인 변성 공액디엔계 중합체:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6에서,
Me는 메틸기이고, Et는 에틸기이다.
In the first paragraph,
A modified conjugated diene polymer, wherein the modifier represented by the chemical formula 1 is at least one compound selected from compounds represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-6:
[Chemical Formula 1-1]
[Chemical Formula 1-2]
[Chemical Formula 1-3]
[Chemical Formula 1-4]
[Chemical Formula 1-5]
[Chemical Formula 1-6]
In the above chemical formulas 1-1 to 1-6,
Me is a methyl group and Et is an ethyl group.
중량평균 분자량이 1,200,000 g/mol 내지 3,000,000 g/mol인 변성 공액디엔계 중합체.
In the first paragraph,
A modified conjugated diene polymer having a weight average molecular weight of 1,200,000 to 3,000,000 g/mol.
140℃에서 측정되는 무니 응력 완화율이 0.050 내지 0.150인 변성 공액디엔계 중합체.
In the first paragraph,
A modified conjugated diene polymer having a Mooney stress relaxation rate of 0.050 to 0.150 measured at 140°C.
방향족 비닐계 단량체 유래 반복단위를 더 포함하는 것인 변성 공액디엔계 중합체.
In the first paragraph,
A modified conjugated diene polymer further comprising a repeating unit derived from an aromatic vinyl monomer.
상기 활성 중합체와 하기 화학식 1로 표시되는 변성제를 반응시키는 단계(S2)를 포함하는 제1항의 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R8은 서로 독립적으로 치환기로 치환되거나 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기이고, 여기에서 상기 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이고,
A1 내지 A4는 서로 독립적으로 하기 화학식 a로 표시되는 치환기이며,
[화학식 a]
상기 화학식 a에서,
R9 내지 R11은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이되, R9 내지 R11 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다.
A step (S1) of producing an active polymer by polymerizing a conjugated diene monomer or a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer in the presence of a polymerization initiator in a hydrocarbon solvent; and
A method for producing a modified conjugated diene polymer of claim 1, comprising the step (S2) of reacting the active polymer with a modifier represented by the following chemical formula 1:
[Chemical Formula 1]
In the above chemical formula 1,
R 1 to R 8 are independently an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, which is unsubstituted or substituted with a substituent, wherein the substituent is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms,
A 1 to A 4 are substituents independently represented by the following chemical formula a,
[chemical formula a]
In the above chemical formula a,
R 9 to R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, wherein at least one of R 9 to R 11 is an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
상기 화학식 1로 표시되는 변성제는 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법:
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-6에서,
Me는 메틸기이고, Et는 에틸기이다.
In Article 8,
A method for producing a modified conjugated diene polymer, wherein the modifying agent represented by the chemical formula 1 is at least one compound selected from compounds represented by the chemical formulas 1-1 to 1-6 below:
[Chemical Formula 1-1]
[Chemical Formula 1-2]
[Chemical Formula 1-3]
[Chemical Formula 1-4]
[Chemical Formula 1-5]
[Chemical Formula 1-6]
In the chemical formulas 1-1 to 1-6 above,
Me is a methyl group and Et is an ethyl group.
상기 중합 개시제는 공액디엔계 단량체 100 g을 기준으로 0.01 mmol 내지 10 mmol로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
In Article 8,
A method for producing a modified conjugated diene polymer, wherein the polymerization initiator is used in an amount of 0.01 mmol to 10 mmol based on 100 g of a conjugated diene monomer.
상기 변성제는 중합 개시제 1 mol을 기준으로 0.1 mol 내지 10 mol로 사용하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
In Article 8,
A method for producing a modified conjugated diene polymer, wherein the above-mentioned modifier is used in an amount of 0.1 mol to 10 mol based on 1 mol of the polymerization initiator.
상기 (S1) 단계의 중합은 극성 첨가제를 더 사용하여 수행하는 것인 변성 공액디엔계 중합체의 제조방법.
In Article 8,
A method for producing a modified conjugated diene polymer, wherein the polymerization in the above step (S1) is performed further using a polar additive.
A rubber composition comprising a modified conjugated diene polymer of claim 1 and a filler.
상기 변성 공액디엔계 중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 200 중량부의 충진제를 포함하는 것인 고무 조성물.In Article 13,
A rubber composition comprising 0.1 to 200 parts by weight of a filler based on 100 parts by weight of the above-mentioned modified conjugated diene polymer.
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