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할로부틸 엘라스토머의 개질 방법 document_id A220623107191

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이소부틸렌 및 이소프렌의 랜덤 공중합체인 부틸 고무 (IIR)는 그의 우수한 열 안정성, 오존 저항성 및 바람직한 완충(dampening) 특성으로 잘 알려져 있다. IIR은 상업적으로, 비히클로서 메틸 클로라이드 및 중합 개시제로서 프리델-크라프트(Friedel-Craft) 촉매를 사용하여 슬러리 공정으로 제조된다. 메틸 클로라이드는, 이소부틸렌 및 이소프렌 공단량체와 같이, 비교적 저가의 프리델-크라프트 촉매인 AlCl3를 그 안에 용해시킬 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 부틸 고무 중합체는 메틸 클로라이드에 용해되지 않고, 미립자로써 용액으로부터 침전된다. 중합은 일반적으로 약 -90 ℃ 내지 -100 ℃의 온도에서 수행된다 (미국 특허 제2,356,128호 및 문헌[Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, volume A 23, 1993, 페이지 288-295] 참조). 고무 용도에 대하여 충분히 높은 분자량을 얻기 위하여 낮은 중합 온도가 요구된다. 전형적으로, 상업적 등급의 IIR은 대략 2 몰%의 불포화 수준을 보유한다. 이러한 불포화도는 물질 안정성에 적합하지만, 이는 또한 이러한 중합체의 경화 반응성을 제한한다. 염소 또는 브롬 원소에 의한, IIR에서 확인되는 이소프렌 단위의 중합후 할로겐화는 클로로부틸 (CIIR) 또는 브로모부틸 (BIIR)의 분리를 발생시킨다. 이러한 물질들은 그의 경화 속도를 현저하게 향상시키는 매우 반응성인 알릴 할라이드 부위를 보유한다. 동시 계류 중인 캐나다 특허 출원 CA 2,386,098, CA 2,383,474, CA 2,368,363, CA 2,418,822, CA 2,465,301 및 CA 2,471,006는 아민- 및 포스핀-기재 친핵성 치환 반응에서 BIIR에 존재하는 알릴 브로마이드 관능성을 활용하는 능력을 개시한다. 생성된 치환 BIIR은 규산 충전제와의 향상된 상호작용 수준을 보유하고 실리카 강화 제제 내로 성공적으로 혼입될 수 있다. 친핵성 치환은 중성 아민 및 포스핀에 의하여 매우 용이하게 수행되지만, 산소 또는 황 기재 친핵체에 의한 유사 반응은 훨씬 더 어렵다. 산소 및 황 기재 친핵체의 사용은 종종, 상응하는 음이온성 친핵체를 수득하기 위하여 알칼리 금속 수산화물과 같은 강염기의 존재를 필요로 한다. 탈양성자화된 산소 (또는 황) 친핵체가 필요한 수준의 친핵성을 보유하더라도, 그의 이온성 성질은 BIIR과 같은 무극성 중합체 매트릭스 내의 용해도를 제한한다. 결과적으로, 이러한 반응을 용이하게 하기 위하여 중간 극성의 용매 (예를 들어, THF, 디클로로메탄)가 종종 사용된다. 환경 및 산업적인 측면 모두에서, 이러한 친핵성 치환 반응을 무용매 조건 하에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 우선 대부분의 탈양성자화된 산소 또는 황 친핵체의 사용과 관련된 용해도 제한을 극복하는 것이 필요하다. 상 전이 촉매작용은 용해도 제한을 극복하는 해결책을 제공할 수 있다. 전형적으로, 상 전이 촉매작용은 촉매량의 상 전이 촉매 (PTC), 예컨대 테트라-부틸암모늄 브로마이드 또는 트리옥틸메틸암모늄 클로라이드 (알리쿼트(Aliquat)® 336)를 친핵체의 알칼리 금속 염 및 반응성 기질을 함유하는 용액에 도입하는 것을 포함한다. 알칼리 금속 양이온을 테트라부틸암모늄 또는 트리옥틸메틸암모늄 반대이온으로 교환하는 것은 용해된 고무 상 내의 친핵체의 용해도를 증가시키고, 결국 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다 (예를 들어, 다음의 문헌들이 참조된다: Dehmlow, E. V.; Dehmlow, S. S. Monographs in Modern Chemistry No 11: Phase Transfer Catalysis, 2nd ed.; Verlag Chimie: Germany, 1983. Frechet, J. M. J.; de Smet, M. D.; Farrall, M. J. J. Org. Chem. 1979, 44, 1774-1779; b) Frechet, J. M. J. J. Macromol. Sci.-Chem. 1981 , A15, 877-890. Nishikubo, T.; lizawa, T.; Kobayashi, K.; Masuda, Y.; Okawara, M. Macromolecules 1983, 16, 722-727). 발명의 요약 놀랍게도, 상 전이 촉매작용이 무용매 조건 하에서 부틸 엘라스토머의 개질에 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 본 발명은 산소 또는 황 친핵체의 알칼리 금속 염의 존재 하에서 엘라스토머를 상 전이 촉매와 혼합하는 것을 포함하는 엘라스토머의 개질을 위한 무용매 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 산소 또는 황 친핵체의 알칼리 금속 염의 존재 하에서 할로부틸 엘라스토머를 상 전이 촉매와 혼합하는 것을 포함하는 할로부틸 엘라스토머의 개질을 위한 무용매 방법을 제공한다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
상 전이 촉매작용을 통해 알칼리 금속 양이온을 테트라부틸암모늄 또는 트리옥틸메틸암모늄 반대이온으로 교환했을 때 얻을 수 있는 효과는 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    상 전이 촉매작용을 통한 이온 교환이 가져오는 기술적 효과를 묻는 질문이다.

  2. 2정보 추출information_extraction

    상 전이 촉매(PTC) 사용 시 알칼리 금속 양이온이 테트라부틸암모늄 또는 트리옥틸메틸암모늄 반대이온으로 교환되는 메커니즘을 확인한다.

    • 알칼리 금속 양이온을 테트라부틸암모늄 또는 트리옥틸메틸암모늄 반대이온으로 교환하는 것은
  3. 3근거 선택evidence_selection

    이온 교환의 결과로 발생하는 직접적인 효과를 추출한다.

    • 용해된 고무 상 내의 친핵체의 용해도를 증가시키고, 결국 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다
  4. 4논리 통합logical_integration

    이온 교환이 용해도 증가를 유도하고, 이것이 최종적으로 반응 효율 향상으로 이어진다는 인과관계를 통합한다.

    • 용해도를 증가시키고, 결국 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다
  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    용해된 고무 상 내 친핵체의 용해도를 높여 친핵성 치환 반응의 효율을 높인다는 결론을 도출한다.

    • 용해도를 증가시키고, 결국 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다
  6. 6답변 생성answer_generation

    추출된 효과를 바탕으로 최종 답변을 작성한다.

    • 용해된 고무 상 내의 친핵체의 용해도를 증가시키고, 결국 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다
최종 답변 (final_answer)
용해된 고무 상 내의 친핵체의 용해도를 증가시키고, 결과적으로 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시키는 효과가 있다.
핵심 해석 (core_interpretation)
상 전이 촉매작용을 통해 알칼리 금속 양이온을 테트라부틸암모늄 또는 트리옥틸메틸암모늄 반대이온으로 교환하는 것은 용해된 고무 상 내 친핵체의 용해도를 증가시키고 친핵성 치환 반응의 효율을 증가시킨다.