KR20210144566A - 액상 고무 제조방법 및 이로부터 제조된 액상 고무 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상 고무 제조방법에 관한 것으로, 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 공액디엔계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S10)를 포함하고, 상기 촉매 조성물은 화학식 1로 표시되는 화합물(발명의 설명 참조)을 포함하는 촉매를 포함하는 것인 액상 고무 제조방법 및 이로부터 제조된 액상 고무에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양이온 중합을 이용한 액상 고무 제조방법 및 이로부터 제조된 액상 고무에 관한 것이다.
종래에 이용되는 석유계 가소제인 오일은 프탈레이트 또는 방향족 구조를 가지며, 분자량이 작아 휘발성을 갖고, 이로 인해 고무의 배합 도중에 증발되거나, 배합 후 장기간 보관할 때, 고무 제품으로부터 블리딩(bleeding) 또는 블루밍(blooming) 현상으로 배출되어 고무 제품의 물성이 변할 수 있다. 특히, 해당 고무가 타이어 등에 사용되는 경우에는 주행으로 인해 타이어가 마모되면서 고무와 함께 배출되어 환경에도 악영향을 끼치는 문제가 있다.
이와 관련하여, 액상 고무가 최근 가소제로 주목을 받고 있다. 이는 고무를 배합하는데 사용되는 가공 오일 등의 공정유의 대체제로 고무의 가공성을 향상시켜주면서, 고상 고무와 가황을 통해 안정한 상태로 존재하게 된다. 또한, 이렇게 첨가된 액상 고무는 고상 고무와 함께 고무의 물성 향상에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.
이러한 액상 고무는 일반적으로 이온 중합, 라디칼 중합 또는 배위 중합을 통하여 제조될 수 있다. 최근 고상 고무를 제조하는 방법으로는 음이온 중합과 배위 중합이 많이 이용되고 있고, 저분자량의 액상 고무를 제조하기 위해 기존 중합에 대하여 과량의 촉매를 사용하는 방법이 주로 이용되고 있다. 하지만, 액상 고무 제조 시, 과량의 촉매로 인해 중합 반응 초기에 발생하는 열을 제어하기가 어려워 제조된 액상 고무의 물성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상기 액상 고무 제조 시에는 연속 중합을 실시하기 어려워 배치(batch) 중합 또는 세미-배치(semi-batch) 중합이 주로 실시되고 있어 생산량을 증대시키기 어려운 문제가 있다. 또한, 상기 액상 고무 제조 시에는 많은 양의 촉매를 이용할 수 밖에 없어 촉매 비용이 상승할 수 밖에 없어 제조 원가가 상승하게 되고, 제조된 액상 고무에 많은 양의 촉매가 잔류하여 촉매를 충분히 제거하기 어려운 문제가 있다.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위해 고분자량의 고무를 산화에 의해 절단(scission)하여 저분자량의 고무를 제조하는 방법이 제안되고 있으나, 일정한 분자량으로 저분자량화 시키는게 쉽지 않고, 이렇게 제조된 고무는 대부분 매우 높은 분자량 분포(PDI)를 나타내어 목적하는 물성을 발현시키기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 양이온 중합을 이용하여, 매우 적은 양의 촉매 조성물로부터 1,4-트랜스 결합의 비율이 높은 저분자량의 액상 고무 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 액상 고무 제조방법에 의해 제조되어, 1,4-트랜스 결합의 비율이 높은 저분자량의 액상 고무를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 공액디엔계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S10)를 포함하고, 상기 촉매 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매를 포함하는 것인 액상 고무 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, o, p, q 및 r은 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이다.
또한, 본 발명은 상기 액상 고무 제조방법에 따라 제조되어, 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하거나, 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하고, 수평균 분자량이 100,000 g/mol 미만이며, 상온(23 ℃ ± 3 ℃)에서 액체 상태로 존재하고, 상기 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하는 경우, 공액디엔계 단량체 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율이 75% 이상이고, 시스-1,4 결합의 비율이 1 % 이하이며, 이외의 결합은 1,2-결합인 액상 고무를 제공한다.
본 발명의 액상 고무 제조방법에 따라 양이온 중합을 이용하여 액상 고무를 제조하는 경우 매우 적은 양의 촉매 조성물로부터 1,4-트랜스 결합의 비율이 높은 저분자량의 액상 고무를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이소프렌 중합체를 포함하는 액상 고무의 13C NMR 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이소프렌 중합체를 포함하는 액상 고무의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스티렌-b-폴리이소프렌 공중합체 및 폴리스티렌-rand-폴리이소프렌 공중합체를 포함하는 액상 고무의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이소프렌 중합체를 포함하는 액상 고무의 1H NMR 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스티렌-b-폴리이소프렌 공중합체 및 폴리스티렌-rand-폴리이소프렌 공중합체를 포함하는 액상 고무의 1H NMR 스펙트럼이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
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.
본 발명에서 사용하는 용어는 별도로 정의하지 않는 한 하기와 같이 정의될 수 있다.
본 발명에서 용어 '액상 고무'는 고무상을 나타내는 저분자량의 중합체를 의미하는 것일 수 있고, 수평균 분자량이 100,000 g/mol 미만이며, 상온(23±3 ℃)에서 액체 상태(liquid phase)로 존재하는 고무일 수 있다. 여기서, 액체 상태는 용매가 제거된 고무가 고무 자체로서 흐름성을 나타내는 것을 의미한다.
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.
본 발명에서 용어 '1가 탄화수소기'는 탄소 및 수소 원자를 포함하는 원자단으로 1가로 치환되는 치환기를 의미할 수 있고, 구체적인 예로 탄소 및 수소 원자를 포함하는 알킬기, 알킬렌기, 알카이닐기, 시클로알킬기 및 아릴기를 모두 포함하는 의미일 수 있다.
본 발명에서 용어 '알킬기(alkyl group)'는 1가의 지방족 포화 탄화수소기를 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 탄화수소기, 또는 불포화 결합을 1개 또는 2개 이상 포함하는 환형의 불포화 탄화수소기를 모두 포함하는 의미일 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어 '단량체 단위'는 단량체로 이용되는 화합물이 중합 반응에 참여하여 형성된 반복 단위, 그로부터 기인한 구조 또는 그 물질 자체를 의미할 수 있다.
본 발명은 액상 고무 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액상 고무 제조방법은 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 공액디엔계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S10)를 포함하고, 상기 촉매 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬기일 수 있고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기일 수 있으며, o, p, q 및 r은 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 또는 할로겐기로 치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 R은 메틸기, 에틸기, 프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기 또는 t-부틸기일 수 있고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 염소, 브롬, 불소, 요오드 또는 트리플루오로메틸일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 유기 보레이트는 테트라키스(페닐)보레이트, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 테트라키스[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]보레이트 및 이의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 매우 적은 양의 촉매 조성물로부터 공액디엔계 중합체의 양이온 중합이 가능하면서도, 트랜스-1,4 결합에 대한 위치 선택성이 높아, 높은 트랜스-1,4 결합의 비율로 액상 고무를 제조하는 것이 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 촉매 조성물은 알루미늄계 조촉매를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 촉매 조성물은 양이온 중합으로 공액디엔계 중합체의 제조에 사용하기에 적합한 것으로서, 양이온 중합 시에는 중합 반응 중 형성되는 양이온 부위를 안정화시키는 것이 중요할 수 있는데, 상기 촉매는 촉매 단독, 또는 알루미늄계 조촉매와의 결합에 의해 강한 루이스 산과 같은 복합체를 형성하여 양이온 부위를 효과적으로 안정화시키는 역할을 하여, 저분자량의 공액디엔계 중합체 제조가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 알루미늄계 조촉매는 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 알루미늄계 화합물로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 화학식 2 내지 4에서, Ra, R5 및 R6는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 1가 탄화수소기일 수 있고, Z는 할로겐기일 수 있으며, m은 1 내지 3의 정수일 수 있고, a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 2 내지 4에서, Ra, R5 및 R6는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 1가 탄화수소기일 수 있고, Z는 할로겐기일 수 있으며, m은 1 내지 3의 정수일 수 있고, a 및 b는 각각 독립적으로 2 내지 50의 정수일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 화학식 2에서 Ra는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 12의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 또는 에틸기일 수 있으며, 상기 Z는 바람직하게는 염소 원자 또는 브롬 원자일 수 있고, 바람직하게는 염소 원자일 수 있으며, 상기 m은 2 또는 3의 정수, 바람직하게는 3일 수 있다.
또한, 구체적인 예로, 상기 화학식 3 및 4에서, R5 및 R6는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 12의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알루미늄계 조촉매는 메틸알루미녹산, 변성 메틸알루미녹산, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리-n-프로필알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-n-부틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리-t-부틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리시클로헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 트리-2-에틸헥실알루미늄, 디메틸알루미늄클로라이드, 디에틸알루미늄클로라이드, 디이소프로필알루미늄클로라이드, 디이소부틸알루미늄클로라이드, 디메틸알루미늄브로마이드, 메틸알루미늄디클로라이드, 에틸알루미늄디클로라이드, 이소프로필알루미늄디클로라이드, 알루미늄 클로라이드 및 에틸알루미늄디브로마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알루미늄계 조촉매는 메틸알루미녹산(MAO), 변성 메틸알루미녹산(MMAO), 에틸알루미녹산, n-프로필알루미녹산, 이소프로필알루미녹산, 부틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, n-펜틸알루미녹산, 네오펜틸알루미녹산, n-헥실알루미녹산, n-옥틸알루미녹산, 2-에틸헥실알루미녹산, 시클로헥실알루미녹산, 1-메틸시클로펜틸알루미녹산, 페닐알루미녹산 및 2,6-디메틸페닐 알루미녹산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 알루미녹산일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변성 메틸알루미녹산은 메틸알루미녹산의 메틸기를 수식기(R7), 구체적으로는 탄소수 2 내지 20의 탄화수소기로 치환한 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 5로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서, R7은 앞서 정의한 R5와 같으며, c 및 d는 서로 독립적으로 2 이상의 정수일 수 있고, 상기 Me는 메틸기(methyl group)를 나타내는 것이다.
구체적인 예로, 상기 화학식 5에서 상기 R7은 탄소수 2 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알케닐기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴기, 알릴기 또는 탄소수 2 내지 20의 알키닐기일 수 있으며, 보다 구체적으로는 에틸기, 이소부틸기, 헥실기 또는 옥틸기 등과 같은 탄소수 2 내지 10의 알킬기이고, 보다 더 구체적으로는 이소부틸기일 수 있다.
보다 구체적인 예로, 상기 변성 메틸알루미녹산은 메틸알루미녹산의 메틸기의 약 50 몰% 내지 90 몰%를 상기한 탄화수소기로 치환한 것일 수 있다. 상기 변성 메틸알루미녹산은 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 구체적으로는 트리메틸알루미늄과 트리메틸알루미늄 이외의 알킬알루미늄을 이용하여 제조될 수 있다. 이때 상기 알킬알루미늄은 트리이소부틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리헥실알루미늄 또는 트리옥틸알루미늄 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 공액디엔계 단량체, 특히 이소프렌 단량체의 중합시에는 이소프렌 단량체가 중합 중인 양이온 사슬에 결합되어 공명구조를 이룰 수 있어 양이온의 추가 반응을 저하시켜 추가 중합이 매우 느리게 진행되거나 종결(termination) 반응이 일어날 우려가 있으며, 이를 고려하여 조기 종결이 일어나지 않도록 높은 반응성을 갖는 촉매 또는 촉매와 조촉매를 선택하여 사용하는 것이 중요하다. 본 발명에서 사용한 촉매 및 조촉매는 촉매 단독, 또는 촉매와 조촉매의 결합으로 인해 강한 루이스 산과 같은 복합체가 형성되어 공액디엔계 단량체의 중합 시 촉매 시스템이 높은 활성을 나타낼 수 있어 매우 적은 양의 촉매 조성물로부터 1,4-트랜스 결합의 비율이 높은 저분자량의 액상 고무를 제조하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매 및 알루미늄계 조촉매의 중량비는 1:0.1 내지 1:50, 1:0.2 내지 1:30, 1:0.5 내지 1:8, 또는 1:1 내지 1:10일 수 있고, 이 범위 내에서 조촉매를 통한 촉매 활성화가 충분히 일어나 양이온 중합이 효율적으로 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 촉매 조성물은 용매를 포함하는 것일 수 있다. 구체적인 예로 상기 용매는 할로겐화 탄화수소 용매일 수 있고, 보다 구체적인 예로 클로로메탄, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 1-클로로부탄 및 클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계는 공액디엔계 단량체를 상기 촉매 조성물로부터 양이온 중합하기 위한 단계로, 상기 공액디엔계 단량체는 공액디엔계 단량체 단위를 형성하는 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로 상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔 또는 이소프렌일 수 있고, 보다 구체적인 예로 이소프렌일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 유기 용매는 비극성 유기 용매, 극성 비양성자성 용매 또는 이들의 혼합일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 유기 용매는 탄화수소 용매, 할로겐화 탄화수소 용매 또는 이들의 혼합일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 탄화수소 용매는 지방족 탄화수소 용매 또는 방향족 탄화수소 용매일 수 있고, 구체적인 예로 상기 지방족 탄화수소 용매는 부탄, 펜탄, 네오 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 메틸 사이클로헥산, 헵탄 및 옥탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 방향족 탄화수소 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 에틸 벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 할로겐화 탄화수소 용매는 클로로메탄, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 1-클로로부탄 및 클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서 탄화수소 용매 및 할로겐화 탄화수소 용매를 혼합하여 유기 용매로서 사용하는 경우, 혼합 비율은 10:1 내지 1:10의 중량비일 수 있고, 구체적으로는 5:1 내지 1:5의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 촉매 조성물은 유기 용매 및 공액디엔계 단량체의 함량 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이하, 0.05 중량부 이하, 0.01 중량부 내지 0.05 중량부, 또는 0.01 중량부 내지 0.02 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 매우 적은 양으로도 양이온 중합 반응이 효율적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계의 중합은 0 ℃ 내지 50 ℃, 10 ℃ 내지 30 ℃, 20 ℃ 내지 30 ℃, 또는 상온(23±3 ℃)에서 실시될 수 있고, 이 범위 내에서 촉매의 활성이 우수하고, 액상 고무를 제조하기 위한 분자량을 확보할 수 있다. 또한, 상기 (S10) 단계의 중합은 10 분 내지 3 시간, 10 분 내지 1 시간, 또는 20 분 내지 40 분 동안 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계의 중합은 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 실시될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 액상 고무 제조방법은 상기 (S10) 단계에 앞서, 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 방향족 비닐계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S1)을 포함하는 것일 수 있다. 상기 방향족 비닐계 단량체는 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-시클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계의 중합이 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 실시되는 경우, 제조된 액상 고무는 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 랜덤 공중합체일 수 있고, 상기 (S10) 단계에 앞서, 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 방향족 비닐계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S1)을 포함하여 실시되는 경우, 제조된 액상 고무는 폴리공액디엔 블록과 폴리 방향족 비닐계 블록을 포함하는 블록 공중합체일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액상 고무가 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체를 포함하는 경우, 각 공중합체는 공액디엔계 단량체 단위 10 중량% 내지 90 중량%, 20 중량% 내지 80 중량% 또는 30 중량% 내지 70 중량%와, 방향족 비닐계 단량체 단위 10 중량% 내지 90 중량%, 20 중량% 내지 80 중량% 또는 30 중량% 내지 70 중량%을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액상 고무 제조방법은 상기 (S10) 단계 이후에 촉매를 제거하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 촉매 조성물은 물리적으로 단순 여과 및 흡착하는 단계를 통해 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 종래 기술의 루이스 산 촉매에 비해 사용 및 제거가 훨씬 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는 액상 고무의 중합 후, 유기 용매를 제거하여 유기 용매를 올리고머 또는 중합체의 40중량% 이하, 20중량% 이하, 또는 5중량% 이하로 조절할 수 있다. 이어서, 유동성이 있는 중합체의 경우 80 메쉬 이상, 100 메쉬 이상, 또는 200 메쉬 이상의 유리 필터를 사용하여 불용성 물질을 여과 및 흡착해 주는 단계를 실시할 수 있다. 또는 실리카, 셀라이트 또는 제올라이트 필터를 사용하여 유동성이 있는 중합체를 통과시킴으로써 촉매를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유동성이 작은 중합체의 경우 선형 알킬 용매, 예컨대 펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 및 에테르 용매, 예컨대 디에틸에테르, 페트롤리움에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하여 유동성을 부여한 다음, 상기 유리 필터, 실리카, 셀라이트 또는 제올라이트 필터를 통해 여과 및 흡착해 주는 단계를 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계에서 중합된 중합체는 펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 디에틸에테르 또는 페트롤리움에테르 등의 유기용매에 용해시킨 후 수세하여 촉매를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 (S10) 단계에서 중합된 중합체는 단순 여과 및 흡착 단계를 통해 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매를 효율적으로 제거할 수 있으므로, 별도의 수세 단계를 수행하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액상 고무 제조방법은 상기 (S20) 단계 이후에, 잔류 용매를 건조시키는 단계(S30)를 더 포함할 수 있다. 구체적인 예로 상기 (S30) 단계의 건조온도는 30 ℃ 내지 200 ℃, 또는 40 ℃ 내지 150 ℃일 수 있고, 진공도는 300 torr 이하, 200 torr 이하, 또는 100 torr 이하일 수 있다. 이로써 목적하는 액상 고무를 효율적으로 수득할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 액상 고무 제조방법에 따라 제조되어, 공액디엔계 단량체 단위를 포함하는 액상 고무를 제공한다. 상기 액상 고무는 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하거나, 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하고, 수평균 분자량이 100,000 g/mol 미만이며, 상온(23 ℃ ± 3 ℃)에서 액체 상태로 존재하고, 상기 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하는 경우, 공액디엔계 단량체 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율이 75% 이상이고, 시스-1,4 결합의 비율이 1 % 이하이며, 이외의 결합은 1,2-결합인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액상 고무는 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하는 디엔계 중합체, 또는 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 공중합체를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공액디엔계 단량체는 앞서 기재한 공액디엔계 단량체와 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공액디엔계 단량체 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율이 75 몰% 이상이고, 시스-1,4 결합의 비율이 1 몰% 이하이며, 이외의 결합은 1,2-결합인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공액디엔계 단량체가 이소프렌인 경우, 이소프렌 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율은 90 몰% 이상, 95 몰% 이상, 98 몰% 이상, 또는 98 몰% 내지 100 몰%일 수 있다. 특히, 상기 공액디엔계 단량체가 이소프렌인 경우, 이소프렌 단위 내에 시스-1,4 결합은 존재하지 않을 수 있다. 이는 도 1에 나타낸 바와 같이 13C NMR 스펙트럼에서도 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 공액디엔계 단량체가 이소프렌인 경우, 트랜스-1,4 결합 이외에, 1,2-첨가 반응에 의한 구조가 일부 형성될 수 있는데, 이 때 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 중합 중에 형성된 3차 탄소 양이온으로 인하여 1,2-첨가된 단량체 단위 사이에서 환형 구조가 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 액상 고무 제조방법에 의하여 중합된 폴리이소프렌은 환형 구조를 포함할 수 있고, 이에 따라 폴리이소프렌의 열적 특성 및 점도 특성 등 물리적 성질이 변화할 수 있다. 이는 도 2에 나타낸 바와 같이, 1H NMR 스펙트럼에서도 확인할 수 있다.
[반응식 1]
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공액디엔계 단량체가 1,3-부타디엔인 경우, 1,3-부타디엔 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율은 75 % 이상, 75 % 내지 90 %, 또는 78 % 내지 90 %일 수 있고, 시스-1,4 결합의 비율은 1 % 이하일 수 있으며, 이외의 결합은 1,2-결합인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 액상 고무는 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol이며, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol인 디엔계 중합체를 포함하는 것일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 디엔계 중합체의 공액디엔계 단량체가 이소프렌인 경우 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 2,000 g/mol 내지 18,000 g/mol 또는 3,000 g/mol 내지 16,000 g/mol일 수 있고, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol, 1,500 g/mol 내지 6,000 g/mol 또는 2,000 g/mol 내지 6,000 g/mol일 수 있으며, 분자량 분포가 1.00 내지 5.00, 1.20 내지 4.50, 또는 1.50 내지 4.20일 수 있다.
또한, 구체적인 예로, 상기 디엔계 중합체의 공액디엔계 단량체가 1,3-부타디엔인 경우 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 10,000 g/mol 또는 5,000 g/mol 내지 7,000 g/mol일 수 있고, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol, 1,500 g/mol 내지 5,000 g/mol 또는 2,000 g/mol 내지 3,000 g/mol일 수 있으며, 분자량 분포가 1.00 내지 5.00, 2.00 내지 4.00, 또는 2.30 내지 3.00일 수 있다.
여기서 상기 중량평균 분자량과 수평균 분자량은 겔 투과형 크로마토그래피(GPC; gel permeation chromatography)로 분석되는 폴리스티렌 환산 분자량이며, 상기 분자량 분포는 (중량평균 분자량)/(수평균 분자량)의 비로부터 계산된 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 액상 고무가 상기 방향족 비닐계 단위를 포함하는 경우, 상기 액상 고무는 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 랜덤 공중합체 또는 폴리공액디엔 블록과 폴리 방향족 비닐계 블록을 포함하는 블록 공중합체일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 방향족 비닐계 단량체는 앞서 기재한 방향족 비닐계 단량체와 동일한 것일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하는 랜덤 공중합체는 폴리스티렌-rand-폴리이소프렌 공중합체일 수 있고, 이 경우 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 10,000 g/mol 또는 5,000 g/mol 내지 7,000 g/mol일 수 있고, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol, 1,500 g/mol 내지 5,000 g/mol 또는 2,000 g/mol 내지 3,000 g/mol일 수 있으며, 분자량 분포가 1.00 내지 5.00, 2.00 내지 4.00, 또는 2.30 내지 3.00일 수 있다.
또한, 구체적인 예로, 상기 폴리공액디엔 블록과 폴리 방향족 비닐계 블록을 포함하는 블록 공중합체는 폴리스티렌-b-폴리이소프렌 블록 공중합체일 수 있고, 이 경우 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 2,000 g/mol 내지 20,000 g/mol 또는 2,400 g/mol 내지 20,000 g/mol일 수 있고, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 5,000 g/mol 또는 1,100 g/mol 내지 2,700 g/mol일 수 있으며, 분자량 분포가 1.00 내지 5.00, 2.00 내지 4.00, 또는 2.00 내지 2.50일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 방향족 비닐계 단량체를 포함하는 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체에 있어서, 상기 공액디엔계 단량체가 이소프렌인 경우, 공액디엔계 단량체 단위 내에서 트랜스-1,4 결합 이외에, 1,2-첨가 반응에 의한 구조가 일부 형성될 수 있는데, 이 경우에도 상기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 중합 중에 형성된 3차 탄소 양이온으로 인하여 1,2-첨가된 단량체 단위 사이에서 환형 구조가 형성될 수 있고, 이에 따라 본 발명의 액상 고무 제조방법에 의하여 중합된 폴리스티렌-rand-폴리이소프렌 공중합체 및 폴리스티렌-b-폴리이소프렌 블록 공중합체는 환형 구조를 포함할 수 있다. 이는 도 3에 나타낸 바와 같이, 1H NMR 스펙트럼에서도 확인할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예
글로브 박스에서 100 mg의 [H(Et2O)2][B(C6F5)4](Ashai Glass Co.)를 마그네틱바와 함께 바이알에 넣고 디클로로메탄 2 mL에 용해시킨 다음, 3당량의 디부틸 에테르(Aldrich 구매)를 투입하고 30분 동안 진공 조건에서 교반하여 촉매 조성물을 제조하였다.
실시예
실시예 1-1 내지 1-5
글로브 박스에서 건조된 0.5 L의 반응 플라스크에 마그네틱 바를 넣고, 하기 표 1에 기재된 함량으로 용매를 투입하고, 이어서 하기 표 1에 기재된 함량으로 이소프렌을 실린지를 이용하여 투입한 후, 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 상기 제조예에서 제조된 촉매 조성물을 상기 반응 플라스크에 투입하고, 23 ℃에서 30 분 동안 중합 반응을 실시한 뒤, 메탄올 1 g을 투입하고 반응을 종료하고, 용매를 제거하여 액상 고무를 수득하였고, 투입된 단량체 함량 대비 수득된 액상 고무의 함량으로부터 수득율을 계산하였다.
비교예 1-1 내지 1-3
글로브 박스에서 건조된 0.5 L의 반응 플라스크에 마그네틱 바를 넣고, 하기 표 2에 기재된 함량으로 용매를 투입하고, 이어서 하기 표 2에 기재된 함량으로 이소프렌을 실린지를 이용하여 투입한 후, 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 촉매로 n-부틸리튬을 상기 투입된 용매와 동일한 용매에 용해시켜, 상기 반응 플라스크에 투입하고, 1 시간 동안 중합 반응을 실시한 뒤, 메탄올 1 g을 투입하고 반응을 종료하고, 용매를 제거하여 액상 고무를 수득하였고, 투입된 단량체 함량 대비 수득된 액상 고무의 함량으로부터 수득율을 계산하였다.
실시예 2
글로브 박스에서 건조된 0.5 L의 앤드류 플라스크에 마그네틱 바를 넣고, 하기 표 3에 기재된 함량으로 1,3-부타디엔을 투입하고, -20 ℃에서 응축시켰다. 이 후, 하기 표 3에 기재된 함량으로 용매를 실린지를 이용하여 앤드류 플라스크에 투입하고, 23 ℃로 승온하면서 교반하였다. 이어서, 상기 제조예에서 제조된 촉매 조성물을 상기 앤드류 플라스크에 투입하고, 23 ℃에서 60 분 동안 중합 반응을 실시한 뒤, 메탄올 1 g을 투입하고 반응을 종료하고, 용매를 제거하여 액상 고무를 수득하였고, 투입된 단량체 함량 대비 수득된 액상 고무의 함량으로부터 수득율을 계산하였다.
실시예 3-1
글로브 박스에서 건조된 0.5 L 의 반응 플라스크에 마그네틱 바를 넣고, 하기 표 4에 기재된 함량으로 용매를 투입하고, 이어서 하기 표 4에 기재된 함량으로 스티렌 및 이소프렌을 실린지를 이용하여 투입한 후, 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 상기 제조예에서 제조된 촉매 조성물을 상기 반응 플라스크에 투입하고, 23 ℃에서 10 분 동안 중합 반응을 실시한 뒤, 메탄올 1 g을 투입하고 반응을 종료하고, 용매를 제거하여 액상 고무를 수득하였고, 투입된 단량체 함량 대비 수득된 액상 고무의 함량으로부터 수득율을 계산하였다.
실시예 3-2 및 3-3
글로브 박스에서 건조된 0.5 L의 반응 플라스크에 마그네틱 바를 넣고, 하기 표 4에 기재된 함량으로 용매를 투입하고, 이어서 하기 표 4에 기재된 함량으로 스티렌을 실린지를 이용하여 투입한 후, 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 상기 제조예에서 제조된 촉매 조성물을 상기 반응 플라스크에 투입하고, 23 ℃에서 10 분 동안 중합 반응을 실시한 뒤, 하기 표 4에 기재된 함량으로 이소프렌을 실린지를 이용하여 투입한 후, 10 분 동안 교반하였다. 이 후, 메탄올 1 g을 투입하고 반응을 종료하고, 용매를 제거하여 액상 고무를 수득하였고, 투입된 단량체 함량 대비 수득된 액상 고무의 함량으로부터 수득율을 계산하였다.
실험예
실험예 1
상기 실시예 1-1 내지 1-5 및 비교예 1-1 내지 1-3에서 수득된 액상 고무에 대하여 수평균 분자량, 중량평균 분자량, 분자량 분포 및 트랜스-1,4 결합 함량을 하기의 방법으로 측정하여 하기 표 5 및 6에 나타내었다.
(1) 수평균 분자량, 중량평균 분자량, 분자량 분포
하기 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 분석 조건 하에 측정하여 수평균 분자량(Mn), 중량평균 분자량(Mw), 피크 분자량(Mp)을 측정하고, (중량평균 분자량)/(수평균 분자량) 값으로 분자량 분포를 계산하였다.
- 컬럼: PL MiniMixed B Х 2
- 용매: THF
- 유속: 0.3 ml/min
- 시료농도: 2.0 mg/ml
- 주입량: 10 μL
- 컬럼온도: 40 ℃
- Detector: Agilent RI detector
- Standard: Polystyrene (3차 함수로 보정)
- Data processing: ChemStation
(2) 트랜스-1,4 결합 함량
실시예 및 비교예에서 수득된 액상 고무를 NMR 측정을 위한 용매인 CDCl3에 용해시키고, Varian社 500 MHz NMR을 이용하여 1H NMR을 측정하고, 결합의 위치에 따라 트랜스-1,4 결합 및 시스-1,4 결합 형태를 확인하여, 하기 수학식 1에 의해 트랜스-1,4 결합 함량(몰%)을 계산하였다. 비교예의 시스-1,4 결합 함량과 1,2-단위 결합 함량도 동일한 방법으로 계산하였다.
[수학식 1]
트랜스-1,4 결합 함량(몰%) = (트랜스-1,4 결합 함량(몰)/생성된 공액디엔 결합 총 함량(몰)) X 100
상기 표 5 및 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 경우 적은 양의 촉매를 이용하여 트랜스-1,4 결합의 선택성이 높은 액상 고무를 높은 수득률로 수득할 수 있음을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1-1 및 1-2와 같이 n-부틸리튬을 이용한 음이온 중합에 의하는 경우, 시스-1,4 결합 함량이 매우 높고, 트랜스-1,4 결합의 선택성이 극히 낮은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 대비 동일한 함량의 촉매를 투입하였음에도 4배 내지 20배 수준의 분자량을 갖는 고무가 제조되어, 유사 수준의 분자량을 갖는 액상 고무를 제조하기 위해서는 10배 이상의 촉매가 필요한 것을 확인할 수 있었다. 더욱이, 10배 이상의 촉매를 투입하는 경우 촉매로 인한 발열 제어 문제가 발생할 것으로 예상된다. 또한, 비교예 1-3의 경우, 디클로로메탄 용매 상에서는 중합을 진행할 수 없었다.
실험예 2
상기 실시예 2에서 수득된 액상 고무에 대하여 수평균 분자량, 중량평균 분자량, 분자량 분포, 트랜스-1,4 결합 함량 및 1,2-단위 결합 함량을 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. 여기서 1,2-단위 결합 함량은 생성된 공액디엔 결합 총 함량에서 트랜스-1,4 결합 함량 및 시스-1,4 결합 함량을 제외한 잔부의 함량으로부터 계산하였다.
상기 표 7 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 경우 적은 양의 촉매를 이용하여 트랜스-1,4 결합의 선택성이 높은 액상 고무를 높은 수득률로 수득할 수 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 3
상기 실시예 3-1 내지 3-3에서 수득된 액상 고무에 대하여 수평균 분자량, 중량평균 분자량 및 분자량 분포를 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.
상기 표 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 경우 적은 양의 촉매를 이용하여 액상 고무를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (12)
- 제1항에 있어서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 또는 할로겐기로 치환된 탄소수 1 내지 12의 알킬기인 액상 고무 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 유기 보레이트는 테트라키스(페닐)보레이트, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 테트라키스[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]보레이트 및 이의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 액상 고무 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 조성물은 알루미늄계 조촉매를 포함하는 것인 액상 고무 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 알루미늄계 조촉매는 메틸알루미녹산, 변성 메틸알루미녹산, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리-n-프로필알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-n-부틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리-t-부틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 트리시클로헥실알루미늄, 트리옥틸알루미늄, 트리-2-에틸헥실알루미늄, 디메틸알루미늄클로라이드, 디에틸알루미늄클로라이드, 디이소프로필알루미늄클로라이드, 디이소부틸알루미늄클로라이드, 디메틸알루미늄브로마이드, 메틸알루미늄디클로라이드, 에틸알루미늄디클로라이드, 이소프로필알루미늄디클로라이드, 알루미늄 클로라이드 및 에틸알루미늄디브로마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 액상 고무 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 촉매 및 알루미늄계 조촉매의 중량비는 1:0.1 내지 1:50인 액상 고무 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 촉매 조성물은 유기 용매 및 공액디엔계 단량체의 함량 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이하로 포함되는 것인 액상 고무 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S10) 단계의 중합은 방향족 비닐계 단량체를 포함하여 실시되는 것인 액상 고무 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (S10) 단계에 앞서, 유기 용매 및 촉매 조성물의 존재 하에, 방향족 비닐계 단량체를 중합 반응시키는 단계(S1)을 포함하는 것인 액상 고무 제조방법. - 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하거나, 공액디엔계 단량체 단위 및 방향족 비닐계 단량체 단위를 포함하고,
수평균 분자량이 100,000 g/mol 미만이며,
상온(23 ℃ ± 3 ℃)에서 액체 상태로 존재하고,
상기 공액디엔계 단량체 단위를 단독으로 포함하는 경우, 공액디엔계 단량체 단위의 트랜스-1,4 결합의 비율이 75% 이상이고, 시스-1,4 결합의 비율이 1 % 이하이며, 이외의 결합은 1,2-결합인 액상 고무. - 제11항에 있어서,
상기 액상 고무는 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol이며, 수평균 분자량이 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol인 디엔계 중합체를 포함하는 것인 액상 고무.
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CN101812151A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-08-25 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种聚丁二烯的制备方法 |
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CN102887966B (zh) * | 2012-10-30 | 2014-09-03 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种稀土催化体系及在制备共轭二烯液体橡胶上的应用 |
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