【実施例】
【0059】
モノマー変換率は、重合の終わりのポリマー溶液の固体濃度を測定することによって決定した。最大固形分は、TSCmax=(mBd+mSt)/(mBd+mSt+mpolar agent+mBL+mcyclohexane)×100%によって最終ポリマーについて装入されたブタジエン(mBd)およびスチレン(mSt)の100質量%変換で得られる。予想されるモノマー変換率に応じて約1gから約10gまで及ぶポリマー溶液の試料をリアクターから抜き出し、エタノール(50mL)で満たした200mLの三角フラスコ中に直接入れた。充填された三角フラスコの質量をサンプリングの前(「A」)およびサンプリングの後(「B」)に測定した。沈殿したポリマーを、秤量したろ紙(マイクロガラス繊維紙、φ90mm、MUNKTELL、質量「C」)上でろ過することによってエタノールから除去し、恒量になるまで湿度分析計HR73(Mettler−Toledo)を用いて140℃で乾燥した。基準5を使用した。最後に、スイッチオフ基準4を用いて第2乾燥期間を実施して、ろ紙上に最終量「D」の乾燥試料を得た。試料中のポリマー含有量は、TSC=(D−C)/(B−A)×100%として計算した。最終モノマー変換率はTSC/TSCmax×100%として計算した。
【0060】
ポリマーの分子量および分子量分布は、それぞれポリスチレン標準に基づいて40℃でサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を使用して測定した。各ポリマー試料(9〜11mg)をテトラヒドロフラン(10mL)中に溶解させて、溶液を形成した。0.45μmフィルターを使用して溶液をろ過した。100μL試料をGPCカラム(3つのPLgel 10μm MIXED−Bカラムを有するHewlett Packardシステム1100)中に供給した。屈折率検出を、分子量を分析するための検出手段として使用した。分子量は、Polymer Laboratoriesから得られるEasiCal PS1(Easy AおよびB)でポリスチレン標準でのキャリブレーションに基づいてポリスチレンとして計算した。数平均分子量(Mn)値および重量平均分子量(Mw)値をポリスチレン標準基準で得た。分子量分布を分散度D=Mw/Mnとして表した。
【0061】
ビニルおよび合計スチレン含有量を、
1H−NMRを用い、ISO 21561−2005にしたがい、NMR分光計BRUKER Avance 400MHz)、および5−mm二重プローブを用いて測定した。CDCl
3/TMSを溶媒として0.05%:99.95%の質量比で使用した。Y. Tanaka et al. in Rubber Chemistry and Technology, 1981 , 54, No. 4, 685−691によって報告されている方法にしたがい、6.7ppmよりも高いオルトPh−プロトンシグナル共振の相対強度を用いて、6より多い連続スチレン単位からなるブロックスチレンの含有量を測定した。ドイツ国特許文献第DE69712962号で記載されている方法にしたがい、6.94〜6ppmの範囲のオルトPh−プロトンシグナル共振の相対強度を使用して、4以上の連続スチレン単位からなるブロックスチレンの含有量を測定した。4〜6の連続単位からなるブロックスチレンの含有量を、前述の2つのブロックスチレン含有量の差から算出した。
【0062】
Moonev粘度ML1+4(100℃)
【0063】
ポリマー(フィラー無し、油無し)のムーニー粘度を、ASTMD1646(2004)にしたがい、1分間の予熱時間、および4分のローター操作時間で100℃の温度にて、Alpha−Technologiesから得られるMV2000で測定した[ML1+4(100℃)]。
【0064】
比較実施例1(DOP(1モル/モル、モノマー中スチレン比21%)の使用、65℃)
【0065】
乾燥シクロヘキサン(255g)を、空気排除・窒素パージした2Lステンレス鋼リアクターに添加した。1,3−ブタジエン(35.55g)、スチレン(9.45g)、およびDOP(0.2727ミリモル、25質量%シクロヘキサン中溶液)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウムモル/モル=1)。以下の量のn−ブチルリチウムを、0.6278モル/kgシクロヘキサン中溶液として添加することによって反応を開始した:不純物の変換のためにnBL,exc=0.135ミリモル、そして反応のためにnBL,pm=0.2727ミリモル。混合物を撹拌しながら65℃まで加熱した。停止剤としてメタノールを添加することによって反応を30分後に停止させた。商標名IRGANOX1520(Ciba)で販売されている4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを抗酸化剤として導入した。
【0066】
栓と固形分の測定のための針とを有する試料採取管によって試料を抜き取った。100%の変換率が測定された。
【0067】
結果として得られるポリマーをGPCによって分析した:Mn=215586、Mw=236158、D=1.095。
【0068】
微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=21.2%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=62.2%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):2%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:12%。
【0069】
DOP/nBL,pm比および温度は本発明の範囲内であったが、21%のスチレン含有量は、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレンの含有量を得るには低すぎた。
【0070】
比較実施例2(DOP(0.4モル/モル、モノマー中スチレン比40%)を使用、60℃)
【0071】
乾燥シクロヘキサン(255g)を、空気排除・窒素パージした2Lのステンレス鋼リアクター中に装入した。1,3−ブタジエン(27g)、スチレン(18g)、およびDOP(0.1052ミリモル、23.38%シクロヘキサン中溶液)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウムモル/モル=0.3974)。0.4451モル/kgシクロヘキサン中溶液として以下の量のn−ブチルリチウムを添加することによって反応を開始した:不純物の変換のためにnBL,exc=0.32ミリモル、そして反応のためにnBL,pm=0.2647ミリモル。混合物を撹拌しながら60℃まで加熱した。TMS(0.075モル/モル)を添加することによってポリマーを120分後にカップリングさせた。残存する未カップリングポリマーは、停止剤としてメタノールを添加することによって30分後に停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0072】
栓および固形分の測定用の針を有する試料採取管によって試料を抜き取った。97.24%の変換率が測定された。
【0073】
結果として得られるカップリングしたポリマーをGPCによって分析した:Mn=222029、Mw=381586、23%のカップリングしたポリマーでD=1.719。
【0074】
微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=41.4%。ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=47%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):3%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:24%。
【0075】
スチレン含有量および温度は本発明の範囲内であったが、0.3974のDOP/nBL,pm比は、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレンの含有量を達成するには低すぎた。
【0076】
比較実施例3(DOP(0.4モル/モル、モノマー中スチレン比40%)の使用、85℃)
【0077】
乾燥シクロヘキサン(255g)を、空気排除・窒素パージした2Lステンレス鋼リアクターに添加した。1,3−ブタジエン(27g)、スチレン(18g)、およびDOP(0.1052ミリモル、23.38%シクロヘキサン中溶液)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウム(モル/モル)=0.3974)。以下の量のn−ブチルリチウムを0.4451モル/kgシクロヘキサン中溶液として添加することによって反応を開始した:不純物の変換のためにnBL,exc=0.32ミリモル、そして反応のためにnBL,pm=0.2647ミリモル。混合物を撹拌しながら85℃まで加熱した。TMS(0.075モル/モル)を添加することによってポリマーを30分後にカップリングさせた。残存する未カップリングポリマーは、停止剤としてメタノールを添加することによって30分後に停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0078】
栓および固形分測定のための針を有する試料採取管によって試料を抜き取った。95.62%の変換率が測定された。
【0079】
結果として得られるカップリングしたポリマーをGPCによって分析した:22.3%のカップリングしたポリマーで、Mn=210590、Mw=378049、D=1.795。
【0080】
微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=42.1%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=33.4%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):14%、4〜6個のスチレン単位を含むブロックスチレン:20%。
【0081】
スチレン含有量は本発明の範囲内であったが、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレンの本発明の含有量を達成するには、0.4のDOP/活性ブチルリチウム比は低すぎ、85℃の適用温度は高すぎた。
【0082】
実施例1(DOP(1モル/モル)を使用)
【0083】
乾燥シクロヘキサン(5208.11g)を、空気排除・窒素パージした10Lステンレス鋼リアクターに添加した。1,3−ブタジエン(317.28g)、スチレン(393.11g)、およびDOP(1.1866ミリモル)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウム=0.9808)。
【0084】
混合物を撹拌しながら50℃まで加熱した。ブチルリチウムを滴加することによって系中の不純物を滴定した。終点を認識して、1.2098ミリモル(0.2585モル/kgシクロヘキサン中溶液)の活性ブチルリチウムnBL,pmの量をポンプにより1分22秒以内に添加することによって重合を開始した。次いで重合が開始した。リアクター中の温度は30分以内で65℃まで上昇した。停止剤としてのメタノールの添加によって200分後に反応を停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0085】
栓と固形分の測定のための針とを有する試料採取管によって試料を採取した。99.26%の変換率が測定された。
【0086】
結果として得られるポリマーをGPCによって分析した:Mn=587535、Mw=755240、D=1.285。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=55.9%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=49%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):8%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:37%。
【0087】
実施例2(DOP(1モル/モル)を使用)
【0088】
乾燥シクロヘキサン(21236.38g)を、空気排除・窒素パージした40Lステンレス鋼リアクターに添加した。1,3−ブタジエン(838.13g)、スチレン(1018.1g)、およびDOP(4.1567ミリモル)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウム(モル/モル)=1.0924)。
【0089】
混合物を撹拌しながら50℃まで加熱した。ブチルリチウムを滴加することによって系中の不純物を滴定した。終点を認識して、3.8051ミリモルのn−ブチルリチウム(0.2585モル/kgシクロヘキサン中溶液)の活性ブチルリチウムnBL,pmの量をポンプにより約2分以内に添加することによって重合を開始した。次いで、重合が開始した。リアクター中の温度は30分以内に65℃まで上昇した。変換は90分後に完了した。試料を採取し、結果として得られるポリマーをGPCによって分析した:Mn=528631、Mw=638245、D=1.207。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。
【0090】
カップリング剤の添加によって反応を停止させ、残存する未カップリング鎖は、停止剤としてのメタノールの添加によってさらに30分後に最終的に停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0091】
以下の結果が得られた:スチレン=53.8%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=47.6%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):8%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:37%。
【0092】
実施例3(DOP、41%スチレンを使用)
【0093】
乾燥シクロヘキサン(21194.98g)を、空気排除・窒素パージした40Lのステンレス鋼リアクターに添加した。1,3−ブタジエン(1008.13g)、スチレン(831.75g)、およびDOP(2.3106ミリモル)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウムモル/モル=0.9822)。
【0094】
混合物を撹拌しながら50℃まで加熱した。ブチルリチウムを滴加することによって系中の不純物を滴定した。終点を認識して、2.3524ミリモルのn−ブチルリチウム(0.2585モル/kgシクロヘキサン中溶液)の活性ブチルリチウムnBL,pmの量をポンプにより約1分以内に添加することによって、重合を開始した。次いで、重合が開始した。リアクター中の温度は30分以内で65℃まで上昇した。停止剤としてのメタノールの添加によって210分後に反応を停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0095】
栓および固形分の測定用の針を有する試料採取管によって試料を抜き取った。96.34%の変換率が測定された。
【0096】
結果として得られるポリマーをGPCによって分析した:Mn=1652619、Mw=2578087、D=1.56。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=41%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=46.5%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):3%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:29%。
【0097】
実施例4(DOP、46.5%スチレンを使用)
【0098】
乾燥シクロヘキサン(21215.19g)を、空気排除・窒素パージした40Lのステンレス鋼リアクター中に入れた。1,3−ブタジエン(974g)、スチレン(888.15g)、およびDOP(2.16129ミリモル)をリアクター中に供給した(DOP/活性ブチルリチウムモル/モル=0.9244)。
【0099】
混合物を撹拌しながら50℃まで加熱した。ブチルリチウムを滴加することによって系中の不純物を滴定した。終点を認識して、2.236ミリモルのn−ブチルリチウム(0.2585モル/kgのシクロヘキサン中溶液)の活性ブチルリチウムnBL,pmの量をポンプにより約1分以内で添加することによって、重合を開始した。次いで、重合を開始した。リアクター中の温度は30分以内で65℃まで上昇した。栓および固形分の測定のための針を有する試料採取管によって試料を120分後に抜き取った。99.17%の変換率が測定された。
【0100】
ポリマーをGPCによって分析した:Mn=868986、Mw=1117669、D=1.286。TMS(0.078モル/モル)を添加することによって30分後にポリマーをカップリングさせた。停止剤としてのメタノールの添加によって240分後に反応を停止させた。IRGANOX1520を抗酸化剤として導入した。
【0101】
ポリマーをGPCによって分析した:Mn=980410、Mw=1562027、17%カップリングでD=1.59。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=46.5%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=40.3%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):9%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:42%。
【0102】
比較実施例4(連続重合、T=85℃、DOP/活性開始剤=2)
【0103】
直列に連結された2つのCSTRリアクター中で反応を実施する。第1リアクターは6.3Lの容積を有し、第2リアクターは12.6Lの容積を有する。
【0104】
リアクターは高粘度溶液の混合に適した螺旋形スターラーを備えている。リアクターをフル稼働させる。リアクター壁中の外部水循環は所望の温度を調節する。成分(スチレン、ブタジエン、シクロヘキサン、DOP、1,2−ブタジエン(1,2−Bde)およびn−ブチルリチウムを、所望のフィードを調節でき一定流量を保証する質量流量計(Micromotion)で第1リアクターの頭部に供給する。アルミナカラムを通過させることによってシクロヘキサンを精製した。開始剤(シクロヘキサン中n−ブチルリチウム)を第1リアクターの入口で供給し、反応物の正確な量の投与を可能にするために、DOPおよび1,2−ブタジエンをシクロヘキサン中で希釈した。化学物質の希釈のための量は、シクロヘキサンフィードとしての溶媒と合わせて実施例で報告する。
【0105】
12%の全フィード中モノマー比を使用した。この試験では以下の条件を使用した:スチレン:ブタジエン=44質量%:56質量%;DOP/nBL,pm(モル/モル)=2.18。両リアクターの温度を85℃で維持した。第1リアクター中では45分、そして第2リアクター中では90分の滞留時間を達成するために、成分と溶媒との合計量の流れを調節した。以下の量を第1重合リアクターに供給した:Sty=5.31g/分、Bde=7.04g/分、シクロヘキサン=90.57g/分、nBL,pm=0.0692ミリモル/分、nBL,exc=0.0064ミリモル/分、DOP=0.151ミリモル/分。1,2−Bde=0.121ミリモル/分。
【0106】
停止剤としてのメタノールおよび抗酸化剤としてのIRGANOX1520(0.15phr)を、第2リアクターから得られるポリマー溶液に添加した。第1リアクターから95%の合計変換率が得られ、第2リアクターからは完全変換が得られた。
【0107】
第2リアクターから得られるポリマーをポリスチレンキャリブレーションしたGPCによって分析した:Mn=254704g/モル、Mw=507879g/モル、MWD=1.994。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=44.5%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=55%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):3%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:25%。
【0108】
生成物のムーニー粘度ML1+4は69.1であった。
【0109】
DOP/nBL,pm比およびスチレン含有量は本発明の範囲内に含まれるが、反応温度は高すぎるので、25%の4〜6スチレン単位を含むブロックスチレンを有するSSBRが得られた。
【0110】
実施例5(連続重合、T=40℃、DOP/活性開始剤=2)
【0111】
スチレン−ブタジエン共重合を、前述の条件を用いて実施した。12%のモノマー/全フィード比を用いた。この試験では以下の条件を使用した:
【0112】
スチレン:ブタジエン=44質量%:56質量%;DOP/活性リチウム(モル/モル)=2.44。両リアクターの温度を40℃で維持した。第1リアクター中で70分、そして第2リアクター中で140分の滞留時間を達成するために成分および溶媒の総量の流れを調節した。以下の量を第1重合リアクターに供給した:Sty=3.41g/分、Bde=4.53g/分。シクロヘキサン=58.22g/分、nBL、pm=0.0574ミリモル/分、nBL,exc=0.00739ミリモル/分;DOP=0.14ミリモル/分、1,2−Bde=0.01037ミリモル/分。
【0113】
停止剤としてのメタノールおよび抗酸化剤としてのIRGANOX1520(0.15phr)を第2リアクターから得られるポリマー溶液に添加した。88.97%の合計変換率が第1リアクターから得られ、第2リアクターからは完全変換が得られた。
【0114】
第2リアクターから得られるポリマーをポリスチレンキャリブレーションしたGPCによって分析した:Mn=206700、Mw=375573、MWD=1.817。微細構造およびスチレンブロック含有量を
1H−NMRによって測定した。以下の結果が得られた:スチレン=46%、ビニル(1,2−ポリブタジエン、ブタジエンフラクションに関して算出)=71.5%、ブロックスチレン(>6スチレン単位):9%、4〜6スチレン単位を含むブロックスチレン:42%。
【0115】
生成物のムーニー粘度ML1+4は54.7であった。
【0116】
DOP/活性開始剤比、スチレン含有量、および温度は発明の範囲内にあった。結果として得られるSSBRは、20%を超える4〜6スチレン単位を含むブロックスチレンを有していた。
【0117】
前述の全ての特許および非特許文献の全内容は、参照することによって本明細書中に組み込まれる。ただし、矛盾した開示がある場合、または本明細書と異なる定義がある場合、本明細書中の開示または定義が優先されるものとする。
【0118】
前述の詳細な説明および添付の図面は説明および例証として提供され、添付の請求項の範囲を限定することを意図しない。本明細書中で例証される実施形態における現在好ましい多くの変形は当業者には明かであり、添付の請求項の残りおよびそれらの等価物の範囲内にある。