CN113396070A - 聚合物组合物、交联聚合物及轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且在机械强度、拉伸强度及操纵稳定性方面也高度平衡优异的适合于轮胎的制造的聚合物组合物。本发明的聚合物组合物含有：(A)共轭二烯系聚合物，其为共轭二烯化合物的聚合物或者共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物，且为活性聚合末端与通式(1)～通式(4)中的任一者所表示的化合物的反应产物；以及(B)有机短纤维。

Description

聚合物组合物、交联聚合物及轮胎
技术领域
本发明涉及一种聚合物组合物、交联聚合物及使用所述交联聚合物而制作的轮胎。
背景技术
近年来，伴随对环境问题的关注的高涨，而有世界性二氧化碳排放限制的动向，相关联地，对汽车的低油耗化的要求日益增强。为了应对此种要求，针对轮胎性能也要求降低滚动阻力。之前，作为减少轮胎的滚动阻力的方法，研究有使轮胎结构最优选化的方法，但作为当前通常的方法来进行的也有：针对应用于轮胎的聚合物组合物，而使用tanδ低(以下也称为“低损耗性”)、低发热性优异的聚合物组合物。
作为获得此种发热性低的聚合物组合物的方法，可考虑减少碳黑或二氧化硅等填充剂的量、或者使用大粒径的碳黑等，但任一种方法均无法避免聚合物组合物的增强性、耐磨耗性及湿润路面上的抓地(grip)性(以下也称为“湿地抓地性”)的下降。
因此，例如进行了将一种改性共轭二烯系聚合物用作轮胎的胎面(tread)材料的研究，所述改性共轭二烯系聚合物是形成具有金属末端的活性聚合物，并对所述活性聚合物导入特定的改性剂使其改性而成(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中公开了：若将所述材料用作轮胎的胎面材料，则变得发热性、耐磨耗性及湿地抓地性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2016-528369号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在将专利文献1中所公开的改性共轭二烯系聚合物用作轮胎的胎面材料的情况下，存在于机械强度、拉伸强度及操纵稳定性的方面无法获得充分的性能这一课题。
因此，本发明的几个实施方式提供一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且在机械强度、拉伸强度及操纵稳定性方面也高度平衡优异的适合于轮胎的制造的聚合物组合物。另外，本发明的几个实施方式提供一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且在机械强度、拉伸强度及操纵稳定性方面也高度平衡优异的轮胎。
解决问题的技术手段
本发明是为解决所述课题的至少一部分而成，可作为以下的实施方式来实现。
本发明的聚合物组合物的一实施方式含有：
(A)共轭二烯系聚合物，其为共轭二烯化合物的聚合物或者共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物，且为活性聚合末端与下述通式(1)～通式(4)中的任一者所表示的化合物的反应产物；以及
(B)有机短纤维。
[化1]
Figure BDA0003197276130000021
(式(1)中，A1为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L1键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物或咪唑基，L1表示碳数1～20的亚烃基，R1及R2分别独立地表示碳数1～4的烃基，n1为0或1)
[化2]
Figure BDA0003197276130000022
(式(2)中，A2为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L2键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物、咪唑基或下述式(2a)所表示的基，L2及L3分别独立地表示单键或碳数1～20的亚烃基，R3及R4分别独立地表示碳数1～4的烃基，n2为0～3，m1为0或1)
[化3]
Figure BDA0003197276130000023
(式(2a)中，L3、R3、R4及n2与式(2)相同，*表示与L2进行键结的部位)
[化4]
Figure BDA0003197276130000024
(式(3)中，A3分别独立地表示亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基或(硫代)羰氧基，Z表示含氮原子或不含氮原子的碳数1～20的t价基，L4表示单键或碳数1～20的亚烃基，L5表示碳数1～20的亚烃基，R5及R6分别独立地表示碳数1～4的烃基，n3为0或1，t为2或3)
[化5]
Figure BDA0003197276130000031
(式(4)中，R7及R8分别独立地表示碳数1～20的烃基，R9为碳数1～20的烃基、烷基所具有的氢原子及-CH2-中的至少一个经包含选自由硅、氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的基取代的碳数1～20的取代烷基，或者表示包含选自由氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的碳数6～20的芳香族基，R10表示碳数1～20的烷二基；n4为1或2)
在所述聚合物组合物的一实施方式中，可为：
相对于所述(A)共轭二烯系聚合物100质量份，含有1质量份以上且未满20质量份的所述(B)有机短纤维。
在所述聚合物组合物的任一实施方式中，可为：
所述(A)共轭二烯系聚合物的通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量为10,000～2,000,000。
在所述聚合物组合物的任一实施方式中，可为：
所述(B)有机短纤维为选自由脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺及纤维素系聚合物所组成的群组中的至少一种。
在所述聚合物组合物的任一实施方式中，可为：
所述(B)有机短纤维的平均长度为0.01mm以上且20mm以下，且平均直径为0.05μm以上且50μm以下。
在所述聚合物组合物的任一实施方式中，
可还含有交联剂。
本发明的交联聚合物的一实施方式是
使用所述实施方式的聚合物组合物而制造。
本发明的轮胎的一实施方式
使用有所述实施方式的交联聚合物。
发明的效果
根据本发明的聚合物组合物，可制造一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且在机械强度、拉伸强度及操纵稳定性方面也高度平衡优异的交联聚合物(轮胎)。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式进行详细说明。再者，本发明并不仅仅限定于以下所记载的实施方式，应理解为也包含在不变更本发明的主旨的范围内所实施的各种变形例。
在本说明书中，如“A～B”那样记载的数值范围被理解为包含数值A作为下限值且包含数值B作为上限值。
在本说明书中，“(甲基)丙烯酸～”是包含丙烯酸～及甲基丙烯酸～这两者的概念。
1.聚合物组合物
本实施方式的聚合物组合物含有：(A)共轭二烯系聚合物，其为共轭二烯化合物的聚合物或者共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物，且为活性聚合末端与下述通式(1)～通式(4)中的任一者所表示的化合物的反应产物；以及(B)有机短纤维。
本实施方式的聚合物组合物是通过将包含(A)共轭二烯系聚合物的聚合物成分、(B)有机短纤维及视需要的其他添加剂混炼而获得的未硫化的聚合物组合物。本实施方式的聚合物组合物通过进行例如硫化等交联处理，会形成交联聚合物。
以下，对本实施方式的聚合物组合物中所含的各成分进行说明。
1.1.(A)共轭二烯系聚合物
本实施方式的聚合物组合物含有(A)为共轭二烯化合物的聚合物或者共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物，且为活性聚合末端与下述通式(1)～通式(4)中的任一者所表示的化合物的反应产物的、共轭二烯系聚合物(在本说明书中也简称为“(A)共轭二烯系聚合物”)。
[化6]
Figure BDA0003197276130000041
(式(1)中，A1为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L1键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物或咪唑基，L1表示碳数1～20的亚烃基，R1及R2分别独立地表示碳数1～4的烃基，n1为0或1)
[化7]
Figure BDA0003197276130000042
(式(2)中，A2为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L2键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物、咪唑基或下述式(2a)所表示的基，L2及L3分别独立地表示单键或碳数1～20的亚烃基，R3及R4分别独立地表示碳数1～4的烃基，n2为0～3，m1为0或1)
[化8]
Figure BDA0003197276130000051
(式(2a)中，L3、R3、R4及n2与式(2)相同，*表示与L2进行键结的部位)
[化9]
Figure BDA0003197276130000052
(式(3)中，A3分别独立地表示亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基或(硫代)羰氧基，Z表示含氮原子或不含氮原子的碳数1～20的t价基，L4表示单键或碳数1～20的亚烃基，L5表示碳数1～20的亚烃基，R5及R6分别独立地表示碳数1～4的烃基，n3为0或1，t为2或3)
[化10]
Figure BDA0003197276130000053
(式(4)中，R7及R8分别独立地为碳数1～20的烃基，R9为碳数1～20的烃基、烷基所具有的氢原子及-CH2-中的至少一个经包含选自由硅、氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的基取代的碳数1～20的取代烷基，或者表示包含选自由氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的碳数6～20的芳香族基，R10表示碳数1～20的烷二基；n4为1或2)
(A)共轭二烯系聚合物具有源自共轭二烯化合物的结构单元，且在活性聚合末端具有源自所述通式(1)～通式(4)中的任一化合物的结构。此种(A)共轭二烯系聚合物可通过如下方式而获得：首先，对包含共轭二烯化合物的单体进行聚合而获得具有活性末端的聚合物(聚合步骤)，其次，使具有活性末端的聚合物与所述通式(1)～通式(4)中的任一化合物(以下也称为“特定改性剂”)反应(改性步骤)。
＜聚合步骤＞
作为聚合时可使用的共轭二烯化合物，例如可列举：1,3-丁二烯、异戊二烯(isoprene)、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、1,3-庚二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、2-氯-1,3-丁二烯等。这些中，优选为1,3-丁二烯、异戊二烯及2,3-二甲基-1,3-丁二烯。共轭二烯化合物可单独使用一种或组合使用两种以上。
(A)共轭二烯系聚合物可为共轭二烯化合物的均聚物，就提高交联聚合物的强度的观点而言，优选为共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物。其中，就阴离子聚合中的活性高的方面而言，优选为在单体组成中包含1,3-丁二烯与苯乙烯的共聚物。在(A)共轭二烯系聚合物为共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物的情况下，(A)共轭二烯系聚合物典型而言具有共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的分布不规则的无规共聚部分，进而也可具有包含源自共轭二烯化合物或芳香族乙烯基化合物的结构单元的嵌段部分。
作为聚合时可使用的芳香族乙烯基化合物，例如可列举：苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4-二异丙基苯乙烯、5-叔丁基-2-甲基苯乙烯、乙烯基乙基苯、二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基萘、叔丁氧基苯乙烯、乙烯基苄基二甲基胺、(4-乙烯基苄基)二甲基氨基乙基醚、N,N-二甲基氨基乙基苯乙烯、N,N-二甲基氨基甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、2-叔丁基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、乙烯基二甲苯、乙烯基萘、乙烯基吡啶、二苯基乙烯、含三级氨基的二苯基乙烯(例如1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯基乙烯)等。
这些中，优选为苯乙烯及α-甲基苯乙烯。芳香族乙烯基化合物可单独使用一种或组合使用两种以上。
在(A)共轭二烯系聚合物为共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物的情况下，就改良所获得的交联聚合物的低损耗性与湿地抓地性的平衡的观点而言，在聚合中所使用的共轭二烯化合物及芳香族乙烯基化合物的合计100质量％中，芳香族乙烯基化合物的含量(芳香族乙烯基含量)优选为设为3质量％～55质量％，更优选为设为5质量％～50质量％。再者，(A)共轭二烯系聚合物的芳香族乙烯基含量可通过1H-核磁共振(NuclearMagnetic Resonance，NMR)进行测定。
在聚合时，也可使用共轭二烯化合物及芳香族乙烯基化合物以外的其他单体。作为其他单体，例如可列举：丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等。关于其他单体的使用量，在聚合中所使用的单体的总量100质量％中，优选为设为25质量％以下，更优选为设为15质量％以下，特别优选为设为10质量％以下。
作为所使用的聚合方法，可使用溶液聚合法、气相聚合法、块状聚合法的任一者，特别优选为溶液聚合法。另外，作为聚合形式，可使用分批式及连续式的任一者。在使用溶液聚合法的情况下，作为具体的聚合方法的一例，可列举在有机溶媒中，在聚合引发剂及视需要而使用的无规化剂(randomizer)的存在下，将包含共轭二烯化合物的单体聚合的方法。
作为聚合引发剂，可使用碱金属化合物或碱土类金属化合物。作为这些的具体例，例如可列举：甲基锂、乙基锂、正丙基锂、正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂等烷基锂，1,4-亚丁基二锂(1,4-dilithiobutane)、苯基锂、二苯乙烯锂、萘基锂、1,3-双(1-锂代-1,3-二甲基戊基)苯、1,3-亚苯基双(3-甲基-1-苯基亚戊基)二锂、3-(二甲基氨基)丙基锂、萘基钠、萘基钾、二-正丁基镁、二-正己基镁、乙氧基钾、硬脂酸钙等。这些中，优选为锂化合物。相对于聚合中所使用的单体100g，聚合引发剂的合计使用量优选为设为0.2mmol～20mmol。再者，聚合引发剂可单独使用一种或组合使用两种以上。
另外，聚合反应也可在将碱金属化合物或碱土类金属化合物、和具有与二氧化硅进行相互作用的官能基的化合物加以混合而获得的化合物(以下也称为“改性引发剂”)的存在下进行。通过在改性引发剂的存在下进行聚合，可对(A)共轭二烯系聚合物的聚合引发末端导入与二氧化硅进行相互作用的官能基。再者，在本说明书中，所谓“相互作用”，是指在分子间形成共价键、或者形成弱于共价键的分子间力(例如离子-偶极子相互作用、偶极子-偶极子相互作用、氢键、凡得瓦力(Van der Waals force)等在分子间发挥作用的电磁学力)。“与二氧化硅进行相互作用的官能基”优选为具有选自由氮原子、硫原子、磷原子及氧原子所组成的群组中的至少一种。
作为改性引发剂，优选为烷基锂等锂化合物、与二级胺化合物等含氮化合物的反应生成物。作为所述含氮化合物的具体例，例如可列举：二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺、十二亚甲基亚胺、N,N'-二甲基-N'-三甲基硅烷基-1,6-二氨基己烷、哌啶、吡咯烷、六亚甲基亚胺、七亚甲基亚胺、二环己基胺、N-甲基苄基胺、二-(2-乙基己基)胺、二烯丙基胺、吗啉、N-(三甲基硅烷基)哌嗪、N-(叔丁基二甲基硅烷基)哌嗪、1,3-二-三甲基硅烷基-1,3,5-三氮杂环己烷等。再者，当在改性引发剂的存在下进行聚合时，也可通过预先混合碱金属化合物或碱土类金属化合物、和具有与二氧化硅进行相互作用的官能基的化合物而制备改性引发剂，并将所制备的改性引发剂添加于聚合系统中来进行聚合。或者，也可通过在聚合系统中添加碱金属化合物或碱土类金属化合物、和具有与二氧化硅进行相互作用的官能基的化合物，并在聚合系统中将两者混合而制备改性引发剂来进行聚合。或者，也可使用含氮的烷基锂化合物。作为含氮的烷基锂化合物的具体例，可使用3-二甲基氨基丙基锂与异戊二烯的反应产物等。
无规化剂可为了调整表示聚合物中的乙烯基键(1,2-键及3,4-键)的含有率的乙烯基键含量等而使用。作为无规化剂的例子，可列举：二甲氧基苯、四氢呋喃、二甲氧基乙烷、二乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、2,2-二(四氢呋喃基)丙烷、2-(2-乙氧基乙氧基)-2-甲基丙烷、三乙基胺、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺等。这些可单独使用一种或组合使用两种以上。
作为聚合中所使用的有机溶媒，只要是在反应中为惰性的有机溶媒即可，例如可使用脂肪族烃、脂环式烃、芳香族烃等。其中，优选为碳数3～8的烃，作为其具体例，例如可列举：丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、环己烷、丙烯、1-丁烯、异丁烯、反式-2-丁烯、顺式-2-丁烯、1-戊炔、2-戊炔、1-己烯、2-己烯、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、庚烷、环戊烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、1-戊烯、2-戊烯、环己烯等。再者，有机溶媒可单独使用一种或组合使用两种以上。
在使用溶液聚合的情况下，就维持生产性与聚合控制的容易性的平衡的观点而言，反应溶媒中的单体浓度优选为5质量％～50质量％，更优选为10质量％～30质量％。聚合反应的温度优选为-20℃～150℃，更优选为0℃～120℃，特别优选为20℃～100℃。另外，聚合反应优选为在足以将单体实质上保持为液相的压力下进行。此种压力可通过如下方法而获得，即，利用对于聚合反应而言为惰性的气体来对反应器内进行加压等。通过此种聚合反应，可获得具有活性末端的共轭二烯系聚合物。
关于具有活性末端的共轭二烯系聚合物，源自共轭二烯化合物的结构单元中的乙烯基键含量优选为30摩尔％～65摩尔％，更优选为33摩尔％～62摩尔％，特别优选为35摩尔％～60摩尔％。若乙烯基键含量未满30摩尔％，则存在抓地特性变得过低的倾向，若超过65摩尔％，则存在所获得的交联聚合物的耐磨耗性容易恶化的倾向。再者，在本说明书中，“乙烯基键含量”是表示共轭二烯系聚合物中，相对于源自共轭二烯化合物的所有结构单元而言的具有乙烯基键的结构单元的含有比例的值，且是通过1H-NMR而测定的值。
＜改性步骤＞
其次，关于通过所述聚合反应而获得的共轭二烯系聚合物，使所述聚合物的活性末端与下述通式(1)～通式(4)所表示的化合物(特定改性剂)反应。通过经过如此步骤，可获得由特定改性剂进行了末端改性的(A)共轭二烯系聚合物。此种由特定改性剂进行了末端改性的(A)共轭二烯系聚合物在末端改性部位与(B)有机短纤维的相互作用变强，所以机械强度及拉伸强度提高，另外低应变下的刚性变高，所以操纵稳定性也提高。
[化11]
Figure BDA0003197276130000081
(式(1)中，A1为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L1键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物或咪唑基，L1表示碳数1～20的亚烃基，R1及R2分别独立地表示碳数1～4的烃基，n1为0或1)
在所述式(1)中，作为L1的碳数1～20的亚烃基，可列举碳数1～20的直链状或分支状的亚烷基、碳数3～20的亚环烷基、碳数6～20的亚芳基等。在所述式(1)中，作为R1及R2的碳数1～4的烃基，可列举碳数1～4的直链状或分支状的烷基、碳数3～4的环烷基。再者，在本说明书中，(硫代)羰基表示羰基及硫代羰基，(硫代)羰氧基表示羰氧基及硫代羰氧基，(硫代)环氧基表示环氧基及硫代环氧基，(硫代)异氰酸酯基表示异氰酸酯基及硫代异氰酸酯基，(硫代)甲酰基表示甲酰基及硫代甲酰基，(硫代)羧酸酯表示羧酸酯及硫代羧酸酯。
作为所述通式(1)所表示的化合物的具体例，可列举N,N-二甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷等。
[化12]
Figure BDA0003197276130000082
(式(2)中，A2为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L2键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物、咪唑基或下述式(2a)所表示的基，L2及L3分别独立地表示单键或碳数1～20的亚烃基，R3及R4分别独立地表示碳数1～4的烃基，n2为0～3，m1为0或1)
[化13]
Figure BDA0003197276130000091
(式(2a)中，L3、R3、R4及n2与式(2)相同，*表示与L2进行键结的部位)
在所述式(2)中，作为L2及L3的碳数1～20的亚烃基，可列举碳数1～20的直链状或分支状的亚烷基、碳数3～20的亚环烷基、碳数6～20的亚芳基等。在所述式(2)中，作为R3及R4的碳数1～4的烃基，可列举碳数1～4的直链状或分支状的烷基、碳数3～4的环烷基。
作为所述通式(2)所表示的化合物的具体例，可列举N,N-双(三乙氧基硅烷基丙基)氨基丙基-1-咪唑、N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基甲基二乙基硅烷、N,N,N-三(三乙氧基硅烷基丙基)胺等。
[化14]
Figure BDA0003197276130000092
(式(3)中，A3分别独立地表示亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基或(硫代)羰氧基，Z表示含氮原子或不含氮原子的碳数1～20的t价基，L4表示单键或碳数1～20的亚烃基，L5表示碳数1～20的亚烃基，R5及R6分别独立地表示碳数1～4的烃基，n3为0或1，t为2或3)
在所述式(3)中，Z为可包含氮原子的碳数1～20的二价或三价的基，优选为包含氮原子。在所述式(3)中，作为L4的碳数1～20的亚烃基及L5的碳数1～20的亚烃基，可列举碳数1～20的直链状或分支状的亚烷基、碳数3～20的亚环烷基、碳数6～20的亚芳基等。在所述式(3)中，作为R5及R6的碳数1～4的烃基，可列举碳数1～4的直链状或分支状的烷基、碳数3～4的环烷基。
作为所述通式(3)所表示的化合物的具体例，可列举下述式(M-1)～式(M-4)所表示的化合物等。
[化15]
Figure BDA0003197276130000101
所述式(M-1)中，R11表示氢原子、或碳数1～20的烷基，n5表示1～10的整数。
[化16]
Figure BDA0003197276130000102
(式(4)中，R7及R8分别独立地为碳数1～20的烃基，R9为碳数1～20的烃基、烷基所具有的氢原子及-CH2-中的至少一个经包含选自由硅、氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的基取代的碳数1～20的取代烷基，或者表示包含选自由氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的碳数6～20的芳香族基，R10表示碳数1～20的烷二基；n4为1或2)
在所述式(4)中，作为R7及R8的碳数1～20的烃基，可列举碳数1～20的直链状或分支状的烷基、碳数3～20的环烷基、碳数6～20的芳基等。
作为所述通式(4)所表示的化合物的具体例，可列举N-苯基-2,2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、N-(3-三乙氧基硅烷基丙基)-2,2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷等。
再者，在具有活性末端的共轭二烯系聚合物的改性反应时，可单独使用特定改性剂，也可与特定改性剂一并使用特定改性剂以外的改性剂(以下，也称为“其他改性剂”)。其他改性剂只要为具有与(B)有机短纤维或无机填充剂进行相互作用的官能基，且可与聚合物的活性末端反应的化合物，则并无特别限定。
所述改性反应例如可以溶液反应的形式来进行。所述溶液反应可使用包含聚合反应结束后的未反应单体的溶液来进行，也可将所述溶液中所含的共轭二烯系聚合物分离，并溶解于环己烷等适当的溶媒后进行。另外，改性反应也可使用分批式及连续式中的任一种来进行。此时，改性剂的添加方法并无特别限制，可列举：一次性添加的方法、分开地添加的方法、连续地添加的方法等。
相对于聚合引发剂所具有的参与聚合反应的金属原子1摩尔，特定改性剂的使用比例(在使用两种以上的情况下为其合计量)优选为设为0.2摩尔以上，更优选为设为0.4摩尔以上。通过设为0.2摩尔以上，可充分地进行通过特定改性剂引起的聚合物末端的改性反应，从而可充分地强化末端改性部位处与(B)有机短纤维的相互作用。另外，就减少改性反应后的溶液中的未反应物的方面而言，相对于聚合引发剂所具有的参与聚合反应的金属原子1摩尔，特定改性剂的使用比例的上限值优选为设为未满1.5摩尔，更优选为设为未满1.2摩尔。
再者，在改性反应时，并用特定改性剂与其他改性剂的情况下，就充分地进行共轭二烯系聚合物与特定改性剂的反应的观点而言，相对于特定改性剂与其他改性剂的合计的使用比例，其他改性剂的使用比例优选为设为30摩尔％以下，更优选为设为20摩尔％以下，特别优选为设为10摩尔％以下。
改性反应的温度通常与聚合反应的温度相同，优选为设为-20℃～150℃，更优选为设为0℃～120℃，特别优选为设为20℃～100℃。若改性反应的温度低，则存在改性后的共轭二烯系聚合物的粘度上升的倾向。另一方面，若改性反应的温度高，则聚合物的活性末端容易失活。改性反应的反应时间优选为1分钟～5小时，更优选为2分钟～1小时。
为了将反应溶液中所含的(A)共轭二烯系聚合物分离，例如可通过蒸汽汽提(steam stripping)等现有的脱溶媒方法及热处理等干燥的操作来进行。所获得的(A)共轭二烯系聚合物也可视需要添加增量油等来调整孟纳粘度。通过所述处理，可改良加工性。作为增量油，例如可列举芳香油(aroma oil)、环烷油(naphthenic oil)、石蜡油(paraffinoil)等。增量油的调配量根据聚合中使用的单体等适当设定即可，例如相对于共轭二烯系聚合物100质量份，为10质量份～50质量份。
如此可获得(A)共轭二烯系聚合物。根据(A)共轭二烯系聚合物，可提高(B)有机短纤维或无机填充剂的分散性。由此，可获得可同时改善汽车轮胎等用途中所要求的低损耗性能及耐磨耗性的交联聚合物。另外，根据(A)共轭二烯系聚合物，可获得加工性良好的聚合物组合物。
(A)共轭二烯系聚合物优选为在所述聚合物的至少单末端具有源自所述通式(1)～通式(4)中的任一化合物的结构。通过使(A)共轭二烯系聚合物具有此种结构，例如在应用于轮胎用途的情况下，二氧化硅等无机填充剂或(B)有机短纤维的分散性得到进一步改善，就在低损耗性及耐磨耗性方面，起到更高的改善效果的方面而言优选。
(A)共轭二烯系聚合物的通过凝胶渗透色谱法(Gel PermeationChromatography，GPC)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为10,000～2,0000,000。若Mw小于10,000，则在本实施方式的聚合物组合物的交联聚合物中，存在低损耗性及耐磨耗性容易下降的倾向，若大于2,000,000，则存在聚合物组合物的加工性容易下降的倾向。所获得的(A)共轭二烯系聚合物的重量平均分子量(Mw)更优选为30,000～1,500,000，进而优选为50,000～1,000,000。
(A)共轭二烯系聚合物的分子量分布，即重量平均分子量(Mw)与数量平均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)优选为1.5～3.0，更优选为1.5～2.5，特别优选为1.5～2.2。若(A)共轭二烯系聚合物的分子量分布处于所述范围，则容易获得更优异的低损耗性、耐磨耗性、湿地抓地性能及机械特性。
1.2.(B)有机短纤维
本实施方式的聚合物组合物含有(B)有机短纤维。(B)有机短纤维为包含有机聚合物的短纤维。
作为有机聚合物，可例示脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚乙烯醇、纤维素系聚合物等。作为这些有机聚合物的具体例，分别可列举：尼龙6、尼龙66、尼龙MXD6等脂肪族聚酰胺；苯二甲胺与己二酸的缩聚物、四亚甲基二胺与对苯二甲酸的缩聚物、六亚甲基二胺与对苯二甲酸的缩聚物等芳香族聚酰胺；聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯；间规-1,2-聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；维尼纶等聚乙烯醇；人造丝等纤维素系聚合物。这些中，有机聚合物优选为选自由脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺及纤维素系聚合物所组成的群组中的至少一种。
通过使本实施方式的聚合物组合物含有(A)共轭二烯系聚合物及(B)有机短纤维，可获得一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且也显示出优异的机械强度、拉伸强度及操纵稳定性的交联聚合物。再者，(B)有机短纤维可使用这些中的单独一种，也可将两种以上组合来使用。
关于(B)有机短纤维的平均长度，就可获得加工性更优异的聚合物组合物的方面而言，优选为20mm以下。(B)有机短纤维的平均长度更优选为15mm以下，进而更优选为10mm以下，特别优选为5mm以下。另外，关于(B)有机短纤维的平均长度，就可获得更高强度的交联聚合物的方面而言，优选为0.01mm以上，更优选为0.1mm以上，特别优选为0.2mm以上。
关于(B)有机短纤维的平均直径，就可进一步提高所获得的交联聚合物的强度的方面而言，优选为0.05μm以上，更优选为0.1μm以上，进而更优选为0.5μm以上，特别优选为1μm以上。另外，(B)有机短纤维的平均直径优选为50μm以下，更优选为30μm以下，特别优选为20μm以下。
再者，(B)有机短纤维的平均长度可作为数量平均纤维长而通过现有的方法测定。(B)有机短纤维的平均直径可作为数量平均纤维径而通过现有的方法测定。例如，数量平均纤维长及数量平均纤维径可通过对利用扫描式原子力显微镜、扫描式电子显微镜或透射电子显微镜拍摄的图像进行分析来测定。
相对于聚合物组合物中所含的(A)共轭二烯系聚合物100质量份，(B)有机短纤维的含有比例的下限优选为0.1质量份，更优选为0.5质量份，特别优选为1质量份。若(B)有机短纤维的含有比例的下限值为所述值，则在使用所述聚合物组合物而获得的交联聚合物中，可充分提高由添加(B)有机短纤维带来的强度及低应变下的刚性的改善效果，因此优选。另一方面，关于(B)有机短纤维的含有比例的上限，相对于聚合物组合物中所含的(A)共轭二烯系聚合物100质量份，优选为100质量份，更优选为50质量份，进而更优选为20质量份，特别优选为未满20质量份。若(B)有机短纤维的含有比例的上限值为所述值，则聚合物组合物的加工性变得更良好。
制造含有(B)有机短纤维的聚合物组合物时，可将(B)有机短纤维与其他调配成分一并调配并混炼，或者也可将(B)有机短纤维与少量的聚合物成分预先混炼而制造包含聚合物成分与(B)有机短纤维的母料(masterbatch)，并将所制造的母料与其他调配成分混炼。后者的情况下，可进一步提高生产性，因此优选。
1.3.其他成分
本实施方式的聚合物组合物除了所述成分以外，也可视需要根据聚合物组合物的使用目的使用(A)共轭二烯系聚合物以外的其他二烯系聚合物、无机填充剂、硅烷偶合剂、交联剂、酸性化合物、增量油(加工油)、防老化剂、硫化促进剂以及视需要的硫化助剂、加工助剂、防烧焦剂及氧化锌、软化剂、着色剂、阻燃剂、润滑剂、发泡剂、塑化剂、抗氧化剂、紫外线抑制剂、抗静电剂、防着色剂等现有的添加剂。
＜其他聚合物＞
本实施方式的聚合物组合物也可含有(A)共轭二烯系聚合物以外的其他二烯系聚合物。作为此种二烯系聚合物，只要具有源自共轭二烯化合物的重复单元则无特别限制，例如可列举：天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯-丙烯-二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶等。
在本实施方式的聚合物组合物含有其他聚合物的情况下，其他聚合物的含有比例在将聚合物组合物中所含有的聚合物成分的合计量设为100质量份时，优选为50质量份以下，更优选为40质量份以下，特别优选为35质量份以下。
＜无机填充剂＞
本实施方式的聚合物组合物也可为了进一步提高所获得的交联聚合物的低损耗性、耐磨耗性、湿地抓地性而含有无机填充剂。作为无机填充剂，例如可列举二氧化硅、碳黑及这些的混合物。
(二氧化硅)
作为二氧化硅，可列举：湿式二氧化硅(含水硅酸)、干式二氧化硅(硅酸酐)、硅酸钙、硅酸铝等。这些中，优选为湿式二氧化硅。相对于聚合物成分100质量份，二氧化硅的使用比例优选为30质量份～130质量份，更优选为40质量份～120质量份，特别优选为50质量份～110质量份。若二氧化硅的使用比例为所述下限值以上，则容易获得充分的耐磨耗性、湿地抓地性能，若为所述上限值以下，则容易获得充分的低损耗性。
进而，在无机填充剂成分100质量％中，二氧化硅的使用比例优选为20质量％以上，更优选为50质量％以上。若处于所述范围，则就低损耗性、耐磨耗性、湿地抓地性能的方面而言有利。
(碳黑)
作为碳黑，并无特别限制，可使用橡胶组合物中所调配的一般碳黑，作为具体例，例如可列举通用炉黑(general purpose furnace black，GPF)、快挤出炉黑(fastextruding furnace black，FEF)、高耐磨炉黑(high abrasion furnace black，HAF)、中超耐磨炉黑(intermediate super abrasion furnace black，ISAF)、超耐磨炉黑(superabrasion furnace black，SAF)等。这些中，优选为ISAF、SAF、HAF，更优选为ISAF。
相对于聚合物成分100质量份，碳黑的使用比例优选为0质量份～130质量份，更优选为2质量份～110质量份。
＜硅烷偶合剂＞
作为硅烷偶合剂，例如可列举：双(3-三乙氧基硅烷基丙基)四硫醚、双(3-三乙氧基硅烷基丙基)三硫醚、双(3-三乙氧基硅烷基丙基)二硫醚、双(2-三乙氧基硅烷基乙基)四硫醚、双(3-三甲氧基硅烷基丙基)四硫醚、双(2-三甲氧基硅烷基乙基)四硫醚、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷；3-三甲氧基硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫醚、3-三乙氧基硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫醚、2-三乙氧基硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫醚、3-三甲氧基硅烷基丙基苯并噻唑基四硫醚、3-三乙氧基硅烷基丙基苯并噻唑基四硫醚、3-三乙氧基硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫醚、3-三甲氧基硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫醚、双(3-二乙氧基甲基硅烷基丙基)四硫醚、3-巯基丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲氧基甲基硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫醚、二甲氧基甲基硅烷基丙基苯并噻唑基四硫醚、3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷等。这些化合物可单独使用一种或者组合使用两种以上。另外，这些中，就增强性改善效果等观点而言，优选为双(3-三乙氧基硅烷基丙基)三硫醚、双(3-三乙氧基硅烷基丙基)二硫醚、3-三甲氧基硅烷基丙基苯并噻唑基四硫醚。
相对于无机填充剂成分100质量份，硅烷偶合剂的使用比例优选为0.5质量份～20质量份。若硅烷偶合剂的使用比例处于所述范围，则可对由聚合物组合物所形成的交联聚合物赋予充分的增强性及耐破坏特性，从而可提高交联聚合物的耐磨耗性。
＜交联剂＞
作为交联剂，可列举硫、卤化硫、有机过氧化物、醌二肟类、有机多元胺化合物、具有羟甲基的烷基苯酚树脂等。这些中，通常使用硫作为交联剂。相对于聚合物成分100质量份，交联剂的使用比例优选为0.1质量份～10质量份，更优选为0.5质量份～5质量份。
＜酸性化合物＞
作为酸性化合物，适宜使用碳数12～24的饱和脂肪酸及这些的金属盐。作为酸性化合物的具体例，可列举：月桂酸、十三酸、肉豆蔻酸、十五酸、棕榈酸、十七酸、硬脂酸、十九酸、花生酸、二十一酸、二十二酸、二十三酸、二十四酸、及这些饱和脂肪酸的钙盐、锌盐等。这些酸性化合物可单独使用一种或者组合使用两种以上。这些中，优选为硬脂酸。相对于聚合物成分100质量份，酸性化合物的使用比例优选为0.3质量份～15质量份。
＜其他添加剂＞
作为增量油，例如可列举芳香油(aroma oil)、环烷油(naphthenic oil)、石蜡油(paraffin oil)等。相对于聚合物成分100质量份，增量油的使用比例为0质量份～50质量份。
作为防老化剂，例如可列举N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺等。相对于聚合物成分100质量份，防老化剂的使用比例为0.5质量份～5质量份。
作为硫化助剂，例如可列举氧化锌等。相对于聚合物成分100质量份，硫化助剂的使用比例为1质量份～5质量份。
作为硫化促进剂，可列举：胍系、醛-胺系、醛-氨系、噻唑系、次磺酰胺系、硫脲系、秋兰姆系、二硫代氨基甲酸酯系、黄原酸酯系等的化合物。作为硫化促进剂的优选具体例，可列举N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide，CBS)、N-四-丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(TBBS)等次磺酰胺系硫化促进剂。硫化促进剂的使用比例是考虑碱性化合物的种类及使用比例而适当确定，相对于聚合物成分100质量份，优选为0.5质量份～5质量份。
1.4.聚合物组合物的制造方法
本实施方式的聚合物组合物可通过使用例如磨塑机(plastomill)、密炼机(banbury mixer)、辊、密闭混合机(internal mixer)等混炼机将所述各成分混炼而制备。例如，优选为通过下述方法进行制备。
＜第一级混炼＞
在第一级混炼中，优选为与(A)共轭二烯系聚合物一并而混炼(B)有机短纤维及视需要的无机填充剂及硅烷偶合剂。另外，在第一级混炼中，视需要也一并混炼其他聚合物、增量油及防老化剂等。另外，在第一级混炼中，也可一并混炼优选为在第二级混炼中混炼的酸性化合物。
通过将(B)有机短纤维或无机填充剂供至第一级混炼，这些的分散性容易变得良好，由所获得的聚合物组合物所形成的轮胎(交联聚合物)的低油耗性能有时会提高。
另外，于在第一级混炼中供给硅烷偶合剂的情况下，优选为首先混炼(A)共轭二烯系聚合物、其他聚合物、(B)有机短纤维及视需要的无机填充剂，其后添加(后添加)硅烷偶合剂进一步混炼。
通过在第一级混炼中后添加硅烷偶合剂，所获得的聚合物组合物的加工性更优异，由所述聚合物组合物所形成的交联聚合物具有更优异的低迟滞损耗特性。另外，在聚合物组合物含有二氧化硅作为无机填充剂的情况下，可使二氧化硅的分散性更良好。
在后添加硅烷偶合剂的情况下，硅烷偶合剂的添加时机是根据二氧化硅的种类、二氧化硅的使用比例及混炼条件等，考虑(A)共轭二烯系聚合物及其他聚合物的使用比例等而适当确定。
另外，在后添加硅烷偶合剂的情况下，优选为在调配(A)共轭二烯系聚合物及其他聚合物并历时0.5分钟～10分钟进行混炼后，添加硅烷偶合剂并历时0.5分钟～10分钟进行混炼。
作为第一级混炼中所使用的混炼机，可列举磨塑机、密炼机、辊、密闭混合机等开放式或密闭式的混炼机。另外，在第一级混炼中，混炼温度设为30℃～180℃，优选为50℃～160℃。
另外，于在第一级混炼中供给硅烷偶合剂的情况下，并不限定于后添加硅烷偶合剂来进行混炼的方法，可通过将硅烷偶合剂与供至第一级混炼的其他的所有成分一并共同进行混炼的方法而获得含有硅烷偶合剂的混炼物。另外，也可为在制作混炼有(A)共轭二烯系聚合物、(B)有机短纤维、作为无机填充剂的二氧化硅及硅烷偶合剂的母料(masterbatch)后，添加其他聚合物、添加剂的方法。
＜第二级混炼＞
第二级混炼是在第一级混炼中获得的混炼物中至少添加交联剂，将所述混炼物与交联剂混炼，获得聚合物组合物的步骤。在所述第二级混炼中，优选为与第一级混炼中所获得的混炼物及交联剂一并而混炼酸性化合物。另外，在第二级混炼中，视需要也一并混炼氧化锌及硫化促进剂。并且，在第二级混炼中，通常通过将供至所述第二级混炼的所有成分(具体而言为第一级混炼中所获得的混炼物、交联剂、以及视需要供给的酸性化合物及氧化锌、硫化促进剂等其他成分)共同混炼的方法来获得聚合物组合物。
通过在第二级混炼中供给酸性化合物，所获得的聚合物组合物的加工性更优异，另外，由聚合物组合物所形成的交联聚合物具有更优异的低迟滞损耗特性。
在第二级混炼中，使用第一级混炼中使用的混炼机。另外，在第二级混炼中，混炼温度设为30℃～130℃，优选为50℃～110℃。
通过如上所述的制造方法而获得的聚合物组合物为未硫化橡胶组合物，通过进行例如硫化等交联处理而形成交联聚合物。
1.5.用途
由本实施方式的聚合物组合物所形成的交联聚合物适宜用作轮胎，具体而言为轮胎的胎面。对于由本实施方式的聚合物组合物所形成的轮胎而言，胎面可获得高强度，另外胎面可获得所期望的形状，因而可获得优异的性能。另外，由本实施方式的聚合物组合物所形成的交联聚合物也可用作胎面以外的轮胎构件、防震橡胶、防舷材、带、软管及其他工业品等。
2.实施例
以下，对本发明的具体实施例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。再者，下述制造例、实施例及比较例中的“％”只要无特别说明则为质量基准。
2.1.(A)共轭二烯系聚合物的制造例
＜制造例1＞
在经氮气置换的内容积5升的高压釜反应器中，装入环己烷2500g、作为乙烯基含量调整剂(无规化剂)的四氢呋喃50g、以及作为单体的苯乙烯125g及1,3-丁二烯365g。将反应器的内容物的温度调整为10℃后，添加作为聚合引发剂的、使3-(二甲基氨基)丙基锂与异戊二烯反应而得到的混合物[反应比例：异戊二烯/3-(二甲基氨基)丙基锂＝2/1(摩尔比)，FMC公司制造，商品名：AI-200CE2(环己烷溶液)]5.20mmol而开始聚合。聚合是在隔热条件下实施，最高温度达到85℃。
在聚合转化率达到99％的时刻(自聚合开始起经过25分钟后)，历时1分钟追加1,3-丁二烯10g，其后，加入作为改性剂的N,N-双(三乙氧基硅烷基丙基)氨基丙基-1-咪唑1.15mmol，进行15分钟的反应。此处，在即将加入改性剂之前，进行用以测定改性前的聚合物的重量平均分子量的采样。
在所获得的包含改性共轭二烯系共聚物的聚合物溶液中，添加2,6-二-叔丁基-对甲酚4.40g。其次，通过蒸汽汽提而进行脱溶媒，并利用被调温为110℃的热辊进行干燥，由此获得改性共轭二烯系共聚物(以下也称为“SBR-1”)。
＜制造例2＞
在制造例1中，使用使3-(二甲基氨基)丙基锂与异戊二烯反应而得到的化合物2.60mmol与正丁基锂2.60mmol代替使3-(二甲基氨基)丙基锂与异戊二烯反应而得到的化合物，并使用N,N-双(三甲基硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷2.30mmol代替N,N-双(三乙氧基硅烷基丙基)氨基丙基-1-咪唑1.15mmol，除此以外，进行与制造例1同样的操作，获得改性共轭二烯系共聚物(以下也称为“SBR-2”)。
＜制造例3＞
在制造例1中，使用N-苯基-2,2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷2.30mmol代替N,N-双(三乙氧基硅烷基丙基)氨基丙基-1-咪唑1.15mmol，除此以外，进行与制造例1同样的操作，获得改性共轭二烯系共聚物(以下也称为“SBR-3”)。
＜制造例4＞
在制造例1中，使用1,13-双(三乙氧基硅烷基)-4,10-二氮杂-4,9-癸二烯0.82mmol代替N,N-双(三乙氧基硅烷基丙基)氨基丙基-1-咪唑1.15mmol，除此以外，进行与制造例1同样的操作，获得改性共轭二烯系共聚物(以下也称为“SBR-4”)。
2.2.物性的测定方法
＜数量平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)的测定＞
对于以上所制造的各聚合物，根据与使用凝胶渗透色谱法(Gel PermeationChromatograph，GPC)(东曹(Tosoh)公司制造的“HLC-8120”)，在下述GPC条件下获得的GPC曲线的最大峰值的顶点相当的保持时间，算出聚苯乙烯换算的数量平均分子量(Mn)及重量平均分子量(Mw)。
(GPC条件)
管柱：商品名“GMHXL”(东曹(Tosoh)公司制造)两根
管柱温度：40℃
移动相：四氢呋喃
流速：1.0ml/分钟
样品浓度：10mg/20ml
＜乙烯基含量、键结苯乙烯含量的测定＞
·乙烯基含量(％)：通过400MHz的1H-NMR测定进行测定。
·键结苯乙烯含量(％)：通过400MHz的1H-NMR测定进行测定。键结苯乙烯含量为相当于芳香族乙烯基含量的参数。
2.3.实施例1～实施例6及比较例1
2.3.1.聚合物组合物及交联聚合物的制造
通过下表2所示的调配配方而对各成分进行调配，并对这些进行混炼，由此制造聚合物组合物。混炼是通过以下的方法来进行。
使用带有温度控制装置的磨塑机(容量：250ml)，作为第一级混炼，在填充率为72％、转速为60rpm的条件下，混炼下表2中所示的聚合物成分、有机短纤维、二氧化硅、碳黑、硅烷偶合剂、硬脂酸、防老化剂、氧化锌、TDAE油。其次，作为第二级混炼，将所述获得的混炼物冷却至室温后，混炼硫化促进剂、硫，由此获得实施例1～实施例6及比较例1的各聚合物组合物。
接着，将所获得的各聚合物组合物成形，在160℃下利用硫化压制进行规定时间的硫化，获得供于下述评价试验的具有规定形状的各交联聚合物。
2.3.2.聚合物组合物及交联聚合物的评价
对于所获得的各聚合物组合物及各交联聚合物，进行以下评价试验。将结果示于下表2中。
＜强度＞
拉伸试验：依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)K6251：2010，制作包括试验用硫化橡胶片的3号哑铃型试验片，测定100％伸长模数(modulus)(M100)。在下表2中，是通过将比较例1的测定值作为基准而设为100时的指数来表示，数值越大强度越高。
＜耐伸长疲劳性＞
通过压光(calender)加工将所获得的聚合物组合物成形为片状后，使用硫化压制机在160℃下硫化处理规定时间，由此制作包括厚度为2mm的交联橡胶的片材。对所获得的片材实施冲压加工，由此制作由美国材料与试验学会(American Society for TestingMaterial，ASTM)D638中记载的IV型哑铃构成的试验片。此时，以哑铃的长度方向成为片材的纹理方向的方式，对片材实施冲压加工，并且在哑铃中长度方向的中央位置形成沿着反纹理方向延伸的龟裂。
对于所获得的试验片，在伸展率为100％、测定温度为23℃、转速为300cpm的条件下进行定伸长疲劳试验，测定试验片断裂为止的循环数。在下表2中，是通过将比较例1的测定值作为基准而设为100时的指数来表示，数值越大，表示伸长疲劳性越良好。
＜湿地抓地性(0℃tanδ)＞
将硫化橡胶作为测定用试样，使用ARES-RDA(TA仪器(TA Instruments)公司制造)，在剪切应变为0.14％、角速度为100弧度每秒、0℃的条件下，测定损耗系数(tanδ(0℃))。以将比较例1的测定值作为基准而设为100的指数进行表示，数值越大，表示湿地抓地越良好。
＜低损耗性(50℃tanδ)及操纵稳定性(50℃G')＞
将硫化橡胶作为测定用试样，使用ARES-RDA(TA仪器(TA Instruments)公司制造)，在剪切应变为0.7％、角速度为100弧度每秒、50℃的条件下，测定损耗系数(tanδ(50℃))及储存弹性系数(50℃G')。以将比较例1的测定值作为基准而设为100的指数进行表示，50℃tanδ的数值越大，表示能量损耗越小，低迟滞损耗特性越良好，50℃G'的数值越大，表示低应变下的刚性越高，操纵稳定性越良好。
2.4.评价结果
在下表1中示出以上所合成的各聚合物的物性值。在下表2中示出各聚合物组合物的组成及评价结果。
[表1]
聚合物的种类 SBR-1 SBR-2 SBR-3 SBR-4
键结苯乙烯含量(％) 40 40 40 40
乙烯基含量(％) 25 25 25 25
重量平均分子量(Mw)(万) 114 70 100 110
数量平均分子量(Mn)(万) 64 35 55 70
[表2]
Figure BDA0003197276130000191
上表2中，聚合物组合物的组成中的各成分的数值表示质量份。另外，上表2中所示的各材料分别使用了以下的商品。
·BR：天然橡胶，RSS#3
·二氧化硅：罗地亚(Rhodia)公司制造，商品名“ZEOSIL 1165MP”
·硅烷偶合剂：赢创(Evonik)公司制造，商品名“Si75”
·碳黑：东海碳(Tokai Carbon)公司制造，商品名“希斯特(Seast)KH”
·有机短纤维1：东丽杜邦公司制造，商品名“克维拉(Kevlar)(注册商标)切割纤维”，芳香族聚酰胺系纤维，平均长度3mm
·有机短纤维2：帝人科技产品(Teijin Techno Products)公司制造，商品名“康奈克斯(conex)(注册商标)”，芳香族聚酰胺系纤维，平均长度2mm
·有机短纤维3：东丽公司制造，商品名“东丽卡(torayca)(注册商标)切割纤维”，碳纤维，平均长度3mm
·防老化剂：精工化学公司制造，商品名“奥泽农(OZONONE)6C”，N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺
·硫化促进剂D：大内新兴化学工业公司制造，商品名“诺克塞尔(Nocceler)D”，1,3-二苯胍
·硫化促进剂CZ：大内新兴化学工业公司制造，商品名“诺克塞尔(Nocceler)CZ”，N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺
根据上表2的结果，可确认到：实施例1～实施例6的聚合物组合物相较于比较例1的聚合物组合物，可获得一种不仅低损耗性及湿地抓地性优异，而且可高度兼顾机械特性、拉伸强度及操纵稳定性的交联聚合物。
本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形。本发明包括与实施方式中所说明的构成实质上相同的构成(例如，功能、方法及结果相同的构成或者目的及效果相同的构成)。另外，本发明包括将所述实施方式中所说明的构成中并非本质的部分置换为其他构成的构成。进而，本发明也包括起到与所述实施方式中所说明的构成相同的作用效果的构成或者可实现同一目的的构成。进而，本发明也包括对所述实施方式中所说明的构成附加现有技术而得到的构成。

Claims (8)

1.一种聚合物组合物，含有：
(A)共轭二烯系聚合物，其为共轭二烯化合物的聚合物或者共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物的共聚物，且为活性聚合末端与下述通式(1)～通式(4)中的任一者所表示的化合物的反应产物；以及
(B)有机短纤维。
[化1]
Figure FDA0003197276120000011
(式(1)中，A1为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L1键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物或咪唑基，L1表示碳数1～20的亚烃基，R1及R2分别独立地表示碳数1～4的烃基，n1为0或1)。
[化2]
Figure FDA0003197276120000012
(式(2)中，A2为亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基、(硫代)羰氧基、通过硫醚或聚硫醚与L2键结的一价基，或者表示被保护的一级氨基、被保护的二级氨基、三级氨基、腈基、吡啶基、(硫代)环氧基、(硫代)异氰酸酯基、(硫代)甲酰基、(硫代)羧酸酯、(硫代)羧酸酯的金属盐、羧酸卤素化合物、咪唑基或下述式(2a)所表示的基，L2及L3分别独立地表示单键或碳数1～20的亚烃基，R3及R4分别独立地表示碳数1～4的烃基，n2为0～3，m1为0或1)。
[化3]
Figure FDA0003197276120000013
(式(2a)中，L3、R3、R4及n2与式(2)相同，*表示与L2进行键结的部位)。
[化4]
Figure FDA0003197276120000021
(式(3)中，A3分别独立地表示亚氨基、酰胺基、(硫代)羰基或(硫代)羰氧基，Z表示含氮原子或不含氮原子的碳数1～20的t价基，L4表示单键或碳数1～20的亚烃基，L5表示碳数1～20的亚烃基，R5及R6分别独立地表示碳数1～4的烃基，n3为0或1，t为2或3)。
[化5]
Figure FDA0003197276120000022
(式(4)中，R7及R8分别独立地表示碳数1～20的烃基，R9为碳数1～20的烃基、烷基所具有的氢原子及-CH2-中的至少一个经包含选自由硅、氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的基取代的碳数1～20的取代烷基，或者表示包含选自由氮、磷、氧及硫所组成的群组中的至少一种元素的碳数6～20的芳香族基，R10表示碳数1～20的烷二基；n4为1或2)。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中相对于所述(A)共轭二烯系聚合物100质量份，含有1质量份以上且未满20质量份的所述(B)有机短纤维。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中所述(A)共轭二烯系聚合物的通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量为10,000～2,000,000。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物组合物，其中所述(B)有机短纤维为选自由脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺及纤维素系聚合物所组成的群组中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物组合物，其中所述(B)有机短纤维的平均长度为0.01mm以上且20mm以下，且平均直径为0.05μm以上且50μm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物，其还含有交联剂。
7.一种交联聚合物，使用如权利要求6所述的聚合物组合物而制造。
8.一种轮胎，使用有如权利要求7所述的交联聚合物。
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