JP4165002B2 - Conjugated diene polymerization catalyst, method for preparing the same, and method for producing conjugated diene-based polymer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は共役ジエン用重合触媒およびそれを用いる共役ジエン系重合体の製造方法に関し、さらに詳しくは、高シス−1,4結合含有量で、ゲル含有量が少なく、さらに灰分が極めて少ない共役ジエン系重合体が得られる高重合活性の共役ジエン用重合触媒及びそれを用いる共役ジエン系重合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
共役ジエン系重合体、特に、シス−1,4結合含有量の高いポリブタジエン(以下では高シスポリブタジエンと称することがある。)は、高反発弾性で低発熱性のゴムとしてタイヤや種々の工業用ゴム製品の製造に使用されている。また、上記特性に加え、優れた透明性や低温特性などを活かして耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)などの強靭化材としても使用されている。
【0003】
通常、HIPSは強靭化材としての高シスポリブタジエンをスチレンに溶解し、得られた溶液をラジカル重合することで製造される。その際、ポリブタジエンはシス−1,4結合含有量が高く、ゲル含有量及び灰分(触媒残渣)が少ないものが求められる。これは、シス−1,4結合含有量が低くなると低温におけるHIPSの耐衝撃性が低下し、また、ゲル及び灰分の含有量が多くなると、これらがHIPS中で欠陥点となって耐衝撃性を低下させるからである。このような不具合を防止するために、上記のスチレン溶液は重合前に濾過工程で濾過されるが、ゲル含有量が多いと濾過材を詰まらせて濾過速度を低下させ、濾過材の交換頻度が多くなり、生産性を低下させることになるからでもある。
【0004】
高シス−1,4結合含有量で、ゲルおよび灰分の含有量が少ないポリブタジンを得るために、種々の重合方法が提案されている。例えば、特開平7−188341号公報には、水を含む不活性炭化水素重合媒体中で2価のコバルト塩、ジエチルアルミニウムクロライド及びジエチルアルミニウムセスキクロライドから選ばれるアルキルアルミニウムクロライドおよびトリアルキルアルミニウムからなる触媒を用いて1,3−ブタジエンを重合する方法が、特開平10−330428号公報には、コバルト化合物、トリアルキルアルミニウム化合物、ハロゲン含有アルミニウム化合物及び水からなり、アルミニウムとハロゲンおよび上記2種のアルミニウム化合物と水とがそれぞれ特定の割合である重合触媒を用いて1,3−ブタジエンを重合する方法が開示されている。
これらの重合方法により高シス−1,4結合含有量で、ゲル含有量が少ないポリブタジエンが得られるが、灰分に関しては未だ満足できるレベルではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高重合活性を有し、高いシス1,4結合含有量で、ゲル含有量及び灰分が極めて少ない共役ジエン系重合体の製造が可能な重合触媒及び上記の特性を有する共役ジエン系重合体の製造方法を提供することにある。
【0006】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、コバルト化合物、トリアルキルアルミニウム化合物、ハロゲン含有有機アルミニウム化合物及び水を成分とし、これらの成分を特定の順序で混合及び熟成して調製した触媒を用いることによって目的が達成されることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明によれば、(A)周期律表8〜10族の鉄族または白金族の遷移金属化合物、(B)周期律表1〜3族元素および11〜13族元素から選ばれる元素の有機金属化合物、(C)ハロゲン含有有機アルミニウム化合物および、(D)活性水素を有する化合物を成分とし、(1)不活性溶剤中で上記の成分(A)と成分(B)を、成分(B)/成分(A)が0.05〜0.9(モル比)となる割合で、温度0〜80℃で0.1〜24時間、混合及び熟成し、(2)得られた熟成液と成分(C)と成分(D)とを混合してなることを特徴とする共役ジエン重合触媒及びこの重合触媒を用いて共役ジエンを重合することを特徴とする共役ジエン系重合体の製造方法が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に発明の好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の共役ジエン用重合触媒は、(A)遷移金属化合物、(B)周期律表第1〜3族元素および第11〜13族元素から選ばれる元素の有機金属化合物、(C)ハロゲン含有有機アルミニウム化合物および、(D)活性水素を有する化合物を成分とし、これらの成分を後述の順序で混合及び熟成してなることが特徴である。
【0009】
先ず、本発明の重合触媒の各成分について説明する。
成分(A)の遷移金属化合物は、周期律表8〜10族(旧VIII族)の鉄族および白金族の化合物であり、例えば、コバルト化合物、ニッケル化合物などが挙げられる。より好ましいのはコバルト化合物であり、例えば、塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルトなどのコバルトの無機酸塩;酢酸コバルト、シュウ酸コバルト、アセチル酢酸コバルト、オクテン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、マロン酸コバルトなどの有機酸塩などが挙げられる。特に好ましいのは、オクテン酸コバルトである。
【0010】
成分(B)の周期律表1族(旧IA族)〜3族(旧IIIA族)及び11族(旧IB族)〜13族(旧IIIB族)から選択される元素の有機金属化合物としては、例えば、有機アルミニウム化合物、有機リチウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛化合物、有機ホウ素化合物など及びこれらのハロゲン含有化合物が挙げられる。具体的には、例えば、メチルリチウム、ブチルリチウム、ネオペンチルリチウム、ベンジルリチウム、トリメチルシリルメチルリチウム、ビストリメチルシリルメチルリチウム、ジブチルマグネシウム、ジヘキシルマグネシウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウムなどのアルキル金属化合物;エチルマグネシウムクロライド、ブチルマグネシウムクロライド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、セスキエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなどのハロゲン含有有機金属化合物;ジエチルアルミニウムハイドライド、セスキエチルアルミニウムハイドライドなどの水素化有機金属化合物などが挙げらる。これらは、単独でまたは2種以上を組合わせて使用することができる。より好ましいのは一般式R3Al(Rは炭素数が1〜10程度の炭化水素基)で表される有機アルミニウム化合物であり、特に好ましいのはトリイソブチルアルミニウムである。
【0011】
成分(C)のハロゲン含有有機アルミニウム化合物は、一般式R3-nAlXn (Rは炭素数が1〜10程度の炭化水素基、Xはハロゲン原子、nは1〜2の数)で表される化合物であり、例えば、ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジエチルアルミニウムモノブロマイド、ジブチルアルミニウムモノクロライド、ジシクロヘキシルアルミニウムモノクロライド、ジュフェニルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなどが挙げられる。なかでも、ジエチルアルミニウムモノクロライドが好ましい。
【0012】
成分(D)の活性水素を有する化合物としては、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコールなどの低級アルコール;蟻酸、酢酸、安息香酸などのカルボン酸;アンモニア、アニリンなどのアミン化合物などが挙げられるが、なかでも水が好ましい。
【0013】
本発明の重合触媒は、上記の各成分の添加順序が重要であり、単に各成分を混合しても目的とするゲル含有量及び灰分を低減することはできない。
先ず、成分(A)と成分(B)を不活性溶剤中で混合し、熟成させる。ここでは両成分を、成分(B)/成分(A)が0.05〜0.9(モル比)となる割合で、好ましくは0.2〜0.9(モル比)となる割合で使用する。このモル比が小さすぎると生成する重合体のゲル含有量が増加し、大きすぎると重合活性が低下するので好ましくない。触媒成分の混合及び熟成は、通常、0〜80℃、好ましくは10〜40℃の温度で行われ、熟成は、通常、0.1〜24時間程度である。不活性溶剤としては、好ましくは後述の重合用溶剤が使用される。
【0014】
次に、得られた熟成液と成分(C)と成分(D)とを混合する。この時、例えば、下記の混合方法などを使用することができる。
(1)成分(C)と成分(D)とを混合した後、これと熟成液とを混合する。
(2)熟成液と成分(C)および成分(D)を同時に混合する。
(3)熟成液と成分(C)とを混合した後、さらにそれと成分(D)とを混合する。
(4)熟成液と成分(D)とを混合した後、さらにそれと成分(C)とを混合する。
これらの方法のなかでも、(1)または(2)の方法が好ましく、(1)の方法がより好ましい。
(1)の方法において、成分(C)と成分(D)とを混合する際には、不活性溶剤中、共役ジエン中、または共役ジエンの不活性溶剤溶液中で混合することが好ましい。この時の混合温度は、通常、0〜80℃、好ましくは、10〜40℃であり、混合時間は、通常、0.1秒〜1時間程度である。
【0015】
成分(C)と成分(D)とを混合する際には、成分(D)/成分(C)が0.1〜1.7(モル比)となる割合で使用することが好ましく、さらに好ましくは0.3〜0.9(モル比)となる割合である。このモル比が小さすぎると生成重合体のシス1,4−結合含有量が低くなり、大きすぎると生成重合体のゲル含有量が増加するのでましくない。
【0016】
また、成分(C)は、成分(C)/成分(A)が10〜1000(モル比)となる割合で使用することが好ましく、さらに好ましくは20〜200(モル比)となる割合である。このモル比が小さすぎると重合活性が低下し、大きすぎると生成重合体の灰分が増加するので好ましくない。
【0017】
このような順序で混合及び熟成して調製された本発明の重合触媒は、共役ジエン、例えば、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、イソプレンなどの1種または2種以上を重合して共役ジエン系重合体を製造するために使用される。共役ジエンとしては1,3−ブタジエンが好ましい。
【0018】
本発明の重合触媒は、通常、共役ジエン1モル当たり成分(A)が0.001〜0.02ミリモルとなる量で使用されるが、この量に限定されるものではなく、共役ジエン系重合体のムーニー粘度あるいは溶液粘度が所定の範囲となるように適宜、最適量を決めることができる。
【0019】
共役ジエンの重合は、溶剤の不存在下に行うこともできるが、溶剤中で行うのが一般的である。溶剤としては、触媒の重合活性に影響を与えず、共役ジエン、触媒および生成重合体を溶解する溶剤が好ましい。重合用の溶剤としては、例えば、ブタン、ペンタン、n−ヘキサン、ヘプタンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの飽和脂環式炭化水素;1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンなどのモノオレフィン類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などが挙げられる。これらの溶剤は単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、重合に際しては公知の分子量調整剤、例えば、アレン、1,2−ブタジエン、シクロオクタジエンなどの非共役ジエンやエチレン、プロピレンなどのα−オレフィンなどを使用することができる。
【0020】
共役ジエンの重合方法は、チーグラー(Ziegler)型触媒を用いた従来の共役ジエンの重合方法と同様であり、回分式や連続式重合方式が用いられる。重合温度は、使用する溶剤によって異なるが、通常、−30〜100℃の範囲で実施される。
重合終了後、重合系に水やアルコールなどの重合触媒を失活させる物質(重合停止剤)を添加して重合反応を停止させ、未反応の共役ジエンを回収した後、共役ジエン重合体溶液を、例えば、水蒸気などと接触させて重合体をクラムとして凝固させ、クラムを水やアルコールなどで洗浄して触媒残渣を除去し、次いで、クラムを押出乾燥機や熱風乾燥機などの従来から実施されている乾燥方法によって乾燥する。
【0021】
本発明の重合触媒を用いることにより、ミクロ構造(結合様式)はシス−1,4結合であり、その含有量は90モル%以上で、ゲル含有量および灰分(触媒残渣)が著しく低減された高シス−1,4共役ジエン系重合体を製造することができる。共役ジエンとして1,3−ブタジエンを使用すると、従来のチーグラー触媒を用いた高シス−1,4−ポリブタジエンと同等の加工性やその他の諸特性に加え、上記の性能が付加された高シス−1,4−ポリブタジエンが得られ、タイヤ用や耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)の強靭化材などの種々の用途で使用することができる。
【0022】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【0023】
実施例1〜4、比較例1〜3
成分(A)としてオクテン酸コバルトを、成分(B)としてトリイソブチルアルミニウム(Tibal)またはジエチルアルミニウムモノクロライド(DEAC) を、成分(C)としてジエチルアルミニウムモノクロライド(DEAC) を、また成分(D)として水を用い、これらの成分を表1に示すモル比で使用した。
【0024】
先ず、不活性溶剤としてのトルエン中で重合触媒中の成分(A)と成分(B)を混合し、窒素ガス中、20℃で1時間熟成させた。
一方、脱気、乾燥した耐圧容器中に重合溶剤のシス−2−ブテンおよびこの重合溶剤に対して30重量%の1,3−ブタジエンを仕込み、さらに重合触媒中の成分(C)と成分(D)を加えて混合し、20℃で1分放置した。
次いで、この成分(C)と成分(D)が加えられた1,3−ブタジエンのシス−2−ブテン溶液に上記の成分(A)と成分(B)の熟成液または成分(A)を、成分(A)が1,3−ブタジエン1モル当り0.005mmol(但し、実施例4は0.003mmol)となるように添加し、撹拌しながら22℃で2時間重合を行った。
【0025】
重合体溶液に老化防止剤(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール)の2重量%メタノール溶液を極少量添加して重合を停止させ、未反応の1,3−ブタジエンを回収した後、重合体溶液に水蒸気を吹き込んでポリブタジエンをクラムとして分離し、クラムを充分に水洗した後、70℃で12時間減圧乾燥した。得られたポリブタジエンのミクロ構造及びゲル含有量および灰分を測定した。尚、シス1,4−結合含有量(シス1,4量)、ゲル含有量(ゲル量)および灰分を下記の方法で測定した。反応率(コンバージョン)およびこれらの結果を表1に示す。
【0026】
〔シス1,4−結合含有量〕
1H−NMR及び13C−NMRで測定した。
〔ゲル含有量〕
ポリブタジエン約4gを重量既知の80メッシュのステンレス金網籠に入れ、これを500mlのトルエンに室温で48時間浸漬した。溶剤より取り出した該籠を上記溶剤で充分に洗浄し、60℃で減圧乾燥した後、該籠の重量を測定し、重量増加分より求めた。
〔灰分〕
ポリブタジエン約2gを重量既知のルツボに入れ、これを電気炉で550℃に20時間加熱して灰化した。ルツボをデシケータ中で室温になるまで冷却した後、ルツボの重量を測定し、重量増加分より求めた。
【0027】
【0028】
表1から以下のことが分かる。
成分(A)と成分(B)との混合・熟成を行わない比較例1〜3において、成分(C)/成分(A)の比率を増加させると、反応率は上昇するものの、灰分およびゲル量が増加する傾向がある。
これらに比べ、成分(A)と成分(B)との混合・熟成を行った実施例1〜3においては、それぞれ成分(C)/成分(A)の比率が同じである比較例1または2と比べ、高いシス1,4−結合含有量を維持したまま反応率が高く、灰分及びゲル量が非常に少ない。また、実施例4においては、触媒量を減量しているにも拘らず、十分な反応率で、灰分およびゲル量が非常に少ない高シス−1,4結合含有量のポリブタジエンが得られている。
【0029】
【発明の効果】
以上の本発明によれば、高重合活性を有し、高シス−1,4結合含有量で、ゲル含有量および灰分(ポリマー中に残存する触媒残渣)が著しく減少した共役ジエン系重合体の製造が可能な重合触媒が提供される。本発明の重合触媒を用いて製造される共役ジエン系重合体、特に高シス−1,4−ポリブタジエンは、上記の特性を有することから特にHIPS用の強靭化剤として好適である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polymerization catalyst for a conjugated diene and a method for producing a conjugated diene polymer using the same, and more specifically, a conjugated diene having a high cis-1,4 bond content, a low gel content, and an extremely low ash content. The present invention relates to a polymerization catalyst for a conjugated diene having a high polymerization activity from which a polymer is obtained, and a method for producing a conjugated diene polymer using the same.
[0002]
[Prior art]
Conjugated diene polymers, in particular polybutadiene having a high cis-1,4 bond content (hereinafter sometimes referred to as high cis polybutadiene), are used as tires and various industrial products as rubbers with high resilience and low heat build-up. Used in the manufacture of rubber products. In addition to the above properties, it is also used as a toughening material such as impact-resistant polystyrene (HIPS) taking advantage of excellent transparency and low-temperature properties.
[0003]
Usually, HIPS is produced by dissolving high cis polybutadiene as a toughening material in styrene and radical polymerizing the resulting solution. At that time, polybutadiene is required to have a high cis-1,4 bond content and a low gel content and ash (catalyst residue). This is because when the cis-1,4 bond content is low, the impact resistance of HIPS at low temperatures is reduced, and when the gel and ash content is high, these become defects in HIPS and impact resistance. It is because it reduces. In order to prevent such problems, the above styrene solution is filtered in a filtration step before polymerization. However, if the gel content is high, the filter medium is clogged, the filtration speed is reduced, and the replacement frequency of the filter medium is reduced. This is also because it increases the productivity.
[0004]
In order to obtain polybutazine having a high cis-1,4 bond content and a low gel and ash content, various polymerization methods have been proposed. For example, JP-A-7-188341 discloses a catalyst comprising an alkylaluminum chloride and a trialkylaluminum selected from divalent cobalt salts, diethylaluminum chloride and diethylaluminum sesquichloride in an inert hydrocarbon polymerization medium containing water. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-330428 discloses a method for polymerizing 1,3-butadiene using a cobalt compound, a trialkylaluminum compound, a halogen-containing aluminum compound, and water. A method of polymerizing 1,3-butadiene using a polymerization catalyst in which a compound and water are each in a specific ratio is disclosed.
By these polymerization methods, polybutadiene having a high cis-1,4 bond content and a low gel content can be obtained, but the ash content is not yet satisfactory.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is a conjugated diene system having high polymerization activity, high cis 1,4 bond content, extremely low gel content and ash content. An object of the present invention is to provide a polymerization catalyst capable of producing a polymer and a method for producing a conjugated diene polymer having the above-described properties.
[0006]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor prepared a cobalt compound, a trialkylaluminum compound, a halogen-containing organoaluminum compound and water as components, and mixed and aged these components in a specific order. The inventors have found that the object can be achieved by using a catalyst, and have completed the present invention.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, selected from (A) the period iron group of Table 8-10, or a platinum group transition metal compound, (B) the Periodic Table 1-3 group elements and 1 to 13 group elements (C) a halogen-containing organoaluminum compound and (D) a compound having active hydrogen, and (1) the above components (A) and (B) in an inert solvent , Mixing and aging at a temperature of 0 to 80 ° C. for 0.1 to 24 hours at a ratio of component (B) / component (A) of 0.05 to 0.9 (molar ratio ) gave (2) mature Narueki and component (C) and the component (D) a conjugated diene polymer catalyst and characterized by being obtained by mixing and conjugated diene polymer which comprises polymerizing a conjugated diene using a polymerization catalyst A manufacturing method is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the invention.
The polymerization catalyst for conjugated dienes of the present invention comprises (A) a transition metal compound, (B) an organometallic compound of an element selected from Group 1 to 3 elements and 11 to 13 elements in the periodic table, and (C) a halogen-containing compound. It is characterized in that an organoaluminum compound and (D) a compound having active hydrogen are used as components, and these components are mixed and aged in the order described below.
[0009]
First, each component of the polymerization catalyst of the present invention will be described.
The transition metal compound of component (A) is an iron group and platinum group compound of groups 8 to 10 (former group VIII) of the periodic table, and examples thereof include a cobalt compound and a nickel compound. More preferred are cobalt compounds, for example, cobalt inorganic salts such as cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt nitrate; cobalt acetate, cobalt oxalate, cobalt acetylacetate, cobalt octenoate, cobalt naphthenate, cobalt malonate And organic acid salts such as Particularly preferred is cobalt octenoate.
[0010]
As an organometallic compound of an element selected from Group 1 (former IA) to Group 3 (former IIIA) and Group 11 (former IB) to Group 13 (former IIIB) of the periodic table of component (B) Examples include organoaluminum compounds, organolithium compounds, organomagnesium compounds, organozinc compounds, organoboron compounds and the like, and halogen-containing compounds thereof. Specifically, for example, methyl lithium, butyl lithium, neopentyl lithium, benzyl lithium, trimethylsilylmethyl lithium, bistrimethylsilylmethyl lithium, dibutyl magnesium, dihexyl magnesium, dimethyl zinc, diethyl zinc, trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisobutyl aluminum Alkyl metal compounds such as trihexyl aluminum, trioctyl aluminum and tridecyl aluminum; halogen-containing organometallic compounds such as ethyl magnesium chloride, butyl magnesium chloride, dimethyl aluminum chloride, diethyl aluminum chloride, sesquiethyl aluminum chloride and ethyl aluminum dichloride; Diethylaluminum hydride Ageraru and hydrogenated organic metal compounds such as sesqui ethylaluminum hydride. These can be used alone or in combination of two or more. More preferred is an organoaluminum compound represented by the general formula R 3 Al (R is a hydrocarbon group having about 1 to 10 carbon atoms), and triisobutylaluminum is particularly preferred.
[0011]
Table with component halogen-containing organic aluminum compound (C) has the general formula R 3-n AlX n (the number of R is a hydrocarbon group having 1 to 10 about carbon atoms, X is a halogen atom, n represents 1-2) Examples thereof include diethylaluminum monochloride, diethylaluminum monobromide, dibutylaluminum monochloride, dicyclohexylaluminum monochloride, duphenylaluminum monochloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, and the like. Of these, diethylaluminum monochloride is preferable.
[0012]
Examples of the component (D) compound having active hydrogen include water; lower alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol; carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and benzoic acid; and amine compounds such as ammonia and aniline. Of these, water is preferred.
[0013]
In the polymerization catalyst of the present invention, the order of addition of the above-mentioned components is important, and the target gel content and ash content cannot be reduced by simply mixing the components.
First, component (A) and component (B) are mixed in an inert solvent and aged. Here the two components, in the proportions component (B) / component (A) is from 0.05 to 0.9 (molar ratio), used at a ratio preferably will be 0.2 to 0.9 (mole ratio) To do . If this molar ratio is too small, the gel content of the polymer produced increases, and if it is too large, the polymerization activity decreases, which is not preferable. Mixing and aging of the catalyst components are usually performed at a temperature of 0 to 80 ° C., preferably 10 to 40 ° C., and aging is usually about 0.1 to 24 hours. As the inert solvent, a polymerization solvent described later is preferably used.
[0014]
Next, the obtained ripening liquid, component (C), and component (D) are mixed. At this time, for example, the following mixing method can be used.
(1) After mixing a component (C) and a component (D), this and an aging liquid are mixed.
(2) The aging liquid, component (C) and component (D) are mixed simultaneously.
(3) After mixing the ripening liquid and component (C), it is further mixed with component (D).
(4) After mixing the ripening liquid and component (D), it is further mixed with component (C).
Among these methods, the method (1) or (2) is preferable, and the method (1) is more preferable.
In the method (1), when mixing the component (C) and the component (D), it is preferable to mix in an inert solvent, a conjugated diene, or an inert solvent solution of a conjugated diene. The mixing temperature at this time is usually 0 to 80 ° C., preferably 10 to 40 ° C., and the mixing time is usually about 0.1 second to 1 hour.
[0015]
When mixing the component (C) and the component (D), the component (D) / component (C) is preferably used in a ratio of 0.1 to 1.7 (molar ratio), more preferably. Is a ratio of 0.3 to 0.9 (molar ratio). If this molar ratio is too small, the cis 1,4-bond content of the produced polymer will be low, and if it is too large, the gel content of the produced polymer will increase.
[0016]
Moreover, it is preferable to use a component (C) in the ratio from which a component (C) / component (A) will be 10-1000 (molar ratio), More preferably, it is a ratio from 20-200 (molar ratio). . When this molar ratio is too small, the polymerization activity is lowered, and when it is too large, the ash content of the produced polymer increases, which is not preferable.
[0017]
The polymerization catalyst of the present invention prepared by mixing and aging in this order is a conjugated diene such as 1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethylbutadiene, isoprene or the like. It is used to produce a conjugated diene polymer by polymerizing two or more kinds. As the conjugated diene, 1,3-butadiene is preferred.
[0018]
The polymerization catalyst of the present invention is usually used in an amount such that the component (A) is 0.001 to 0.02 mmol per mole of conjugated diene, but is not limited to this amount. The optimum amount can be determined appropriately so that the Mooney viscosity or the solution viscosity of the coalescence is within a predetermined range.
[0019]
The polymerization of the conjugated diene can be performed in the absence of a solvent, but is generally performed in a solvent. As the solvent, a solvent that does not affect the polymerization activity of the catalyst and dissolves the conjugated diene, the catalyst, and the produced polymer is preferable. Examples of the solvent for polymerization include saturated aliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, n-hexane and heptane; saturated alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; 1-butene, cis-2-butene, trans Monoolefins such as 2-butene; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
In the polymerization, known molecular weight regulators such as non-conjugated dienes such as allene, 1,2-butadiene and cyclooctadiene, and α-olefins such as ethylene and propylene can be used.
[0020]
The conjugated diene polymerization method is the same as the conventional conjugated diene polymerization method using a Ziegler type catalyst, and batch or continuous polymerization is used. Although superposition | polymerization temperature changes with solvents to be used, it is normally implemented in the range of -30-100 degreeC.
After completion of the polymerization, a substance (a polymerization terminator) that deactivates a polymerization catalyst such as water or alcohol is added to the polymerization system to stop the polymerization reaction, recover the unreacted conjugated diene, and then add the conjugated diene polymer solution. For example, the polymer is solidified as crumb by contacting with water vapor, etc., and the crumb is washed with water or alcohol to remove catalyst residues, and then the crumb is conventionally practiced as an extrusion dryer or hot air dryer. Dry by the drying method.
[0021]
By using the polymerization catalyst of the present invention, the microstructure (bonding mode) is cis-1,4 bond, the content is 90 mol% or more, and the gel content and ash content (catalyst residue) are significantly reduced. A high cis-1,4 conjugated diene polymer can be produced. When 1,3-butadiene is used as the conjugated diene, in addition to the processability and other properties equivalent to high cis-1,4-polybutadiene using a conventional Ziegler catalyst, high cis- 1,4-polybutadiene is obtained and can be used in various applications such as for tires and toughening materials of high impact polystyrene (HIPS).
[0022]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples.
[0023]
Examples 1-4, Comparative Examples 1-3
Cobalt octenoate as component (A), triisobutylaluminum (Tibal) or diethylaluminum monochloride (DEAC) as component (B), diethylaluminum monochloride (DEAC) as component (C), and component (D) These components were used in molar ratios as shown in Table 1.
[0024]
First, component (A) and component (B) in the polymerization catalyst were mixed in toluene as an inert solvent and aged in nitrogen gas at 20 ° C. for 1 hour.
On the other hand, cis-2-butene as a polymerization solvent and 30% by weight of 1,3-butadiene with respect to this polymerization solvent were charged into a degassed and dried pressure vessel, and components (C) and ( D) was added and mixed and left at 20 ° C. for 1 minute.
Next, the ripening solution of the above component (A) and component (B) or component (A) is added to the cis-2-butene solution of 1,3-butadiene to which component (C) and component (D) are added. The component (A) was added in an amount of 0.005 mmol per mole of 1,3-butadiene (provided that 0.003 mmol in Example 4), and polymerization was carried out at 22 ° C. for 2 hours with stirring.
[0025]
A very small amount of a 2 wt% methanol solution of an anti-aging agent (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) is added to the polymer solution to stop the polymerization and recover unreacted 1,3-butadiene. After that, water vapor was blown into the polymer solution to separate polybutadiene as crumb, and the crumb was sufficiently washed with water, and then dried under reduced pressure at 70 ° C. for 12 hours. The resulting polybutadiene was measured for microstructure, gel content and ash content. In addition, cis 1,4-bond content (cis 1,4 amount), gel content (gel amount) and ash were measured by the following methods. Table 1 shows the reaction rate (conversion) and the results.
[0026]
[Cis 1,4-bond content]
It was measured by 1H-NMR and 13 C-NMR.
[Gel content]
About 4 g of polybutadiene was placed in an 80-mesh stainless steel wire mesh container of known weight and immersed in 500 ml of toluene at room temperature for 48 hours. The soot taken out from the solvent was thoroughly washed with the above solvent and dried under reduced pressure at 60 ° C., and then the weight of the soot was measured and determined from the weight increase.
〔ash〕
About 2 g of polybutadiene was put in a crucible of known weight, and this was ashed by heating to 550 ° C. for 20 hours in an electric furnace. After the crucible was cooled to room temperature in a desiccator, the weight of the crucible was measured and determined from the increase in weight.
[0027]
[0028]
Table 1 shows the following.
In Comparative Examples 1 to 3 where mixing and aging of component (A) and component (B) is not performed, increasing the ratio of component (C) / component (A) increases the reaction rate, but ash and gel The amount tends to increase.
In comparison with these, in Examples 1 to 3 in which the component (A) and the component (B) were mixed and aged, Comparative Example 1 or 2 in which the ratio of component (C) / component (A) was the same. The reaction rate is high while maintaining a high cis 1,4-bond content, and the amount of ash and gel is very small. Moreover, in Example 4, although the amount of catalyst was reduced, polybutadiene having a high cis-1,4 bond content with a very low ash content and gel amount was obtained with a sufficient reaction rate. .
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, a conjugated diene polymer having a high polymerization activity, a high cis-1,4 bond content, and a marked reduction in gel content and ash content (catalyst residue remaining in the polymer). A polymerization catalyst that can be produced is provided. The conjugated diene polymer produced using the polymerization catalyst of the present invention, particularly high cis-1,4-polybutadiene, is particularly suitable as a toughening agent for HIPS because it has the above properties.
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