JP2000178378A - 油展ゴム及びゴム組成物 - Google Patents
油展ゴム及びゴム組成物Info
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Abstract
リカとカーボンブラックとの併用、又はカーボン−シリ
カデュアル・フェイズ・フィラー(カーボン−シリカニ
重相フィラー)のいずれを配合した場合においても、加
硫処理を施して加硫ゴムとしたときに、ウエットスキッ
ド特性、低ヒステリシスロス性、耐摩耗性、破壊強度の
バランスに優れるとともに、加工性にも優れた、低燃費
用タイヤ、大型タイヤ、高性能タイヤのトレッド用材料
として有用な油展ゴム及びそれを含有するゴム組成物を
提供する。 【解決手段】(A)結合アミノ基含有量が0.0025
〜0.20mmol/gポリマーであるアミノ基含有共
役ジオレフィン−芳香族ビニル化合物系共重合ゴム10
0重量部、及び(B)伸展油10〜100重量部を含有
してなる油展ゴム。
Description
組成物に関する。さらに詳しくは、加硫処理を施して加
硫ゴムとしたときに、ウエットスキッド特性、低ヒステ
リシスロス性、耐摩耗性、破壊強度のバランスに優れる
とともに、加工性にも優れた、低燃費用タイヤ、大型タ
イヤ、高性能タイヤのトレッド用材料として有用な油展
ゴム及びそれを含有するゴム組成物に関する。
伴い、タイヤ用ゴム材料として、転がり抵抗が小さく、
耐摩耗性、破壊特性に優れ、さらにウエットスキッド抵
抗性に代表される操縦安定性能にも優れた共役ジオレフ
ィン系ゴムが望まれている。
のヒステリシスロスを小さくすることにより、転がり抵
抗を小さくすることができる。加硫ゴムのヒステリシス
ロスの評価指標としては50〜80℃の反撥弾性、50
〜80℃のtanδ、グッドリッチ発熱等が用いられて
いるが、50〜80℃の反撥弾性が大きい材料程、50
〜80℃のtanδが小さい材料程、またグッドリッチ
発熱が小さい材料程、ヒステリシスロスを小さくするこ
とができるためゴム材料として好ましい。
は、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴ
ム等が知られているが、これらはウエットスキッド抵抗
性が小さいという問題があった。
スキッド抵抗性の良いゴム材料として、補強剤(充填
剤)としてシリカ単独又はシリカとカーボンブラックと
の混合物を配合したゴム組成物(以下、このゴム組成物
を「シリカ配合ゴム組成物」ということがある)が提案
されている。しかし、このようなシリカ配合ゴム組成物
は、加硫ゴムとしたときの引張り強度や耐摩耗性が低い
という問題があった。また、一般に、シリカ配合ゴム組
成物はカーボンブラック配合組成物に対して加工性に劣
るため加工コストが高いという問題があった。
の、加硫ゴムとしたときの引張り強度や耐摩耗性を改良
する目的で、シリカと親和性のある官能基をその末端に
導入して、重合体末端を変性させた重合体を含むゴム組
成物が種々提案されている。例えば、特公昭49−36
957号公報には、シリコンテトラハライドやトリハロ
シラン等を反応させて重合体を生成する方法が提案され
ている。また、特公昭52−5071号公報には、ハロ
ゲン化シラン化合物で変性させた重合体を製造する方法
が開示されている。また、特開平1−188501号公
報にはアルキルシリル基、特開平5−230286号公
報にはハロゲン化シリル基が導入されたジエン系ゴムが
開示されている。また、特開平1−101344号公
報、特開昭64−22940号公報、特開平9−716
87号公報にはアミノ基が導入されたジエン系ゴムが、
シリカ配合用重合体として提案されている。アミノ基の
導入された重合体は、シリカ配合のみならずカーボンブ
ラック配合においても効果的な変性重合体として知られ
ている。例えば、(1)リチウムアミド開始剤を用いて
重合体末端にアミノ基が導入された重合体(特開昭59
−38209号、特公平5−1298号、特開平6−2
79515号、特開平6−199923号及び特開平7
−53616号の各公報)、(2)有機リチウム開始剤
で重合した種々の構造のスチレン−ブタジエン共重合体
の重合体末端を尿素化合物(特開昭61−27338号
公報)、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物(特開
昭58−162604号公報、特開昭58−18920
3号公報)等の含窒素化合物で変性して得られる重合体
がそれに該当する。このような補強剤を配合した組成物
の重合体成分として、これらの変性重合体を用いること
で、物性の改良が試みられている。
たシリカと親和性のある官能基を導入した重合体を用い
たゴム組成物は、その加工性が悪化する傾向がある。加
工性の悪化は加工コストを増大させるばかりではなく、
コンパウンドの混合不良に起因して補強剤等の配合物の
分散不良を引き起こし、物性低下につながるという問題
があった。
で、補強剤として、カーボンブラック、シリカ、シリカ
とカーボンブラックとの併用、又はカーボン−シリカデ
ュアル・フェイズ・フィラー(カーボン−シリカ二重相
フィラー)のいずれを配合した場合においても、加硫処
理を施して加硫ゴムとしたときに、ウエットスキッド特
性、低ヒステリシスロス性、耐摩耗性、破壊強度のバラ
ンスに優れるとともに、加工性にも優れた、低燃費用タ
イヤ、大型タイヤ、高性能タイヤのトレッド用材料とし
て有用な油展ゴム及びそれを含有するゴム組成物を提供
することを目的とする。
を解決するべく鋭意研究した結果、特定の結合アミノ基
含有量を有するアミノ基含有共役ジオレフィン−芳香族
ビニル化合物系共重合ゴムと伸展油とを特定の配合量で
含有した油展ゴムにより、上記目的を達成することがで
きることを知見し、本発明を完成させた。すなわち、本
発明は、以下の油展ゴム及びゴム組成物を提供するもの
である。
025〜0.20mmol/gポリマーであるアミノ基
含有共役ジオレフィン−芳香族ビニル化合物系共重合ゴ
ムを100重量部、及び(B)伸展油を10〜100重
量部含有してなることを特徴とする油展ゴム。
族ビニル化合物系共重合ゴムの少なくとも40重量%
が、下記式(1)に示すアルコキシシラン、ハロゲン含
有ケイ素化合物、ケトン化合物及びスズ化合物からなる
群から選ばれる少なくとも1種により変性させてなるも
のである前記[1]に記載の油展ゴム。
は、炭素数1〜20の炭化水素基;R’は、炭素数1〜
20のアルキル基、アリール基、ビニル基又はハロゲン
化アルキル基をそれぞれ示し、mは1〜4の整数、nは
0〜2の整数、m+nは2〜4の整数である。]
族ビニル化合物系共重合ゴムが、芳香族ビニル化合物が
単独で連結した単連鎖芳香族ビニル化合物単位を40重
量%以上含有し、かつ芳香族ビニル化合物が8個以上連
結した長連鎖芳香族ビニル化合物単位10重量%未満含
有してなるものである前記[1]又は[2]に記載の油
展ゴム。
族ビニル化合物系共重合ゴムのムーニー粘度(ML1+
4,100℃)が、80〜200である前記[1]〜
[3]のいずれかに記載の油展ゴム。
族ビニル化合物系共重合ゴムの、重量平均分子量(M
w)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で示
される分子量分布が、1.3〜3.0である前記[1]
〜[4]のいずれかに記載の油展ゴム。
(V.G.C値)が0.900〜1.049の芳香族系
鉱物油(アロマティックオイル)及び粘度比重恒数
(V.G.C値)が0.850〜0.899の脂肪族系
鉱物油(ナフテニックオイル)からなる群から選ばれる
少なくとも1種である前記[1]〜[5]のいずれかに
記載の油展ゴム。
族ビニル化合物系共重合ゴムを含むゴム状重合体溶液に
伸展油を配合し、脱溶媒後、乾燥して得られたものであ
る前記[1]〜[6]のいずれかに記載の油展ゴム。
載の油展ゴムを全ゴム成分の30重量%以上含有し、か
つ充填剤として、カーボンブラックを全ゴム成分100
重量部に対して2〜100重量部及び/又はシリカを3
0〜100重量部含有し、さらにシリカを含有する場
合、シランカップリング剤をシリカ100重量部に対し
て1〜20重量部含有することを特徴とするゴム組成
物。
載の油展ゴムを全ゴム成分の30重量%以上含有し、か
つ充填剤として、(イ)カーボンブラック及びシリカを
これらの合計量として全ゴム成分100重量部に対して
30〜100重量部、(口)カーボン−シリカデュアル
・フェイズ・フィラーを30〜100重量部、又は
(ハ)カーボン−シリカデュアル・フェイズ・フィラー
とカーボンブラック及び/又はシリカとをこれらの合計
量として30〜100重量部含有し、さらにシランカッ
プリング剤をシリカ及び/又はカーボン−シリカデュア
ル・フェイズ・フィラーの合計量100重量部に対して
1〜20重量部含有すること特徴とするゴム組成物。
に用いられることを特徴とする前記[8]又は[9]に
記載のゴム組成物。
に具体的に説明する。 I.油展ゴム 本発明の油展ゴムは、(A)結合アミノ基含有量が0.
0025〜0.20mmol/gポリマーであるアミノ
基含有共役ジオレフィン−芳香族ビニル化合物系共重合
ゴム(以下、「共重合ゴム(A)」ということがある)
を100重量部、及び(B)伸展油(以下「伸展油
(B)」ということがある)を10〜100重量部含有
してなることを特徴とする。以下、各構成要素ごとに具
体的に説明する。
合アミノ基含有量が0.0025〜0.20mmol/
gポリマー、好ましくは0.0030〜0.10mmo
l/gポリマー、さらに好ましくは0.0030〜0.
05mmol/gポリマーであるアミノ基含有共役ジオ
レフィン−芳香族ビニル化合物系共重合ゴムである。す
なわち、共重合ゴム(A)は、共役ジオレフィンと芳香
族ビニル化合物との共重合体であって、その重合体鎖に
アミノ基が結合している。
はないが、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、
2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−
1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン及びこれら
の混合物等を挙げることができる。
1,2−結合及び/又は3,4−結合(以下、「ビニル
結合」という)含有量は特に制限はないが、例えば、1
0〜90重量%が好ましく、さらに好ましくは15〜8
0重量%である。ビニル結合含有量が10重量%未満で
あると、ウエットスキッド抵抗性が低下し、操縦安定性
に劣ることがある。90重量%を超えると、破壊強度、
耐摩耗性が悪化し、ヒステリシスロス性が大きくなるこ
とがある。
限はないが、例えば、スチレン、2−メチルスチレン、
3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、α−メチル
スチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4−ジイソ
プロピルスチレン、4−tert−ブチルスチレン、ジ
ビニルベンゼン、ビニルベンジルジメチルアミン、(4
−ビニルベンジル)ジメチルアミノエチルエーテル、
N,N−ジメチルアミノエチルスチレン、tert−ブ
トキシスチレン、ビニルピリジン及びこれらの混合物等
を挙げることができる。中でも、スチレンが好ましい。
ル化合物の含有量としては特に制限はないが、好ましく
は、5〜60重量%、さらに好ましくは、10〜50重
量%である。芳香族ビニル化合物の含有量が5重量%未
満であると、ウエットスキッド抵抗性、耐摩耗性、破壊
強度が悪化することがある。60重量%を越えると、ヒ
ステリシスロスが大きくなることがある。共重合ゴム
(A)は、芳香族ビニル化合物が単独で連結した、単連
鎖芳香族ビニル化合物単位を40重量%以上含有するも
のであり、芳香族ビニル化合物が8個以上連結した長連
鎖芳香族ビニル化合物単位を10重量%未満含有するも
のであることが好ましい。芳香族ビニル化合物の連結連
鎖長は、田中らによって開発されたオゾン分解−ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィー法で測定することが
できる(「田中ら、Po1ymer,Vo1.22,
P.1721〜1723.1981.」)。芳香族ビニ
ル化合物が単独で連結した、単連鎖芳香族ビニル化合物
単位が40重量%未満、又は芳香族ビニル化合物が8個
以上連結した長連鎖芳香族ビニル化合物単位が10重量
%以上であると、低ヒステリシスロス性に劣ることがあ
る。
は側鎖のいずれに結合していてもよいが、末端に結合し
ていること好ましい。この結合アミノ基としては特に制
限はないが、例えば、下記式(a1)、及び(a2)に
示すものを好適例として挙げることができる。
数1〜20のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリー
ル基を示し、R2は、炭素数1〜20のアルキル基又は
炭素数6〜20のアリール基を示す。]
異なっていてもよく、炭素数1〜6のアルキレン基を示
し、Xは、−CH2−、−O−、又は−NH−から選ば
れる2価の有機基を示し、R5は、水素原子又は炭素数
1〜5のアルキル基を示し、kは1〜4の整数であ
る。]
炭素数1〜20のアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状の
いずれであってもよい。例えば、メチル、エチル、n−
プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、iso−ブ
チル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチ
ル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、オクチル、ノニル、
デシル、ウンデシル、ドデシル、ペンダデシル、オクタ
デシル、エイコサニルを挙げることができる。また、R
1及びR2で示される炭素数6〜20のアリール基として
は、例えば,フェニル、トリル、キシリル、クミル、ナ
フチル、ビフェニル等を挙げることができる。
炭素数1〜6のアルキレン基としては、例えば,メチレ
ン基、1,2−エチレン基、1,3−トリメチレン基、
1,4−テトラメチレン基、1,5−ペンタメチレン
基、1,6−ヘキサメチレン基を挙げることができる。
また、R5で示される炭素数1〜5のアルキル基は、直
鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、例えば,メチ
ル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブ
チル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブ
チル、n−ヘキシル等を挙げることができる。
ミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチル
アミノ基、ジプロピルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ
基、ジイソブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジヘ
キシルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、ジヘプチル
アミノ基、ジオクチルアミノ基、ジアリルアミノ基、ジ
シクロヘキシルアミノ基、ブチルイソプロピルアミノ
基、ジベンジルアミノ基、メチルベンジルアミノ基、ジ
ベンジルアミノ基、メチルヘキシルアミノ基、エチルヘ
キシルアミノ基、トリメチレンイミノ基、テトラメチレ
ンイミノ基、2−メチルテトラメチレンイミノ基、3−
メチルテトラメチレンイミノ基、ペンタメチレンイミノ
基、2−メチルペンタメチレンイミノ基、3−メチルペ
ンタメチレンイミノ基、4−メチルペンタメチレンイミ
ノ基、3,5−ジメチルペンタメチレンイミノ基、2−
エチルペンタメチレンイミノ基、ヘキサメチレンイミノ
基、ヘプタメチレンイミノ基、ドデカメチレンイミノ基
等を挙げることができる。
0.0025〜0.20mmol/gポリマー、好まし
くは0.0030〜0.10mmol/gポリマー、さ
らに好ましくは0.0030〜0.05mmol/gポ
リマーである。アミノ基の含有量がこの範囲内にある
と、本発明の油展ゴムを用いてゴム組成物としたとき
に、シリカ等の充填剤が均一に微分散し、その結果、加
工性に優れ、加硫ゴムとしたときに、ヒステリシスロス
特性、耐摩耗性、破壊強度等の諸特性に優れたものとす
ることができる。
℃)は、80〜200の範囲であることが好ましく、さ
らに好ましくは、90〜200である。これは、共重合
ゴム(A)100重量部と伸展油(B)10〜100重
量部とからなる油展ゴムのムーニー粘度(ML1+4,
100℃)が20〜100の範囲であることが好ましい
ことによるものである。油展ゴムのムーニー粘度(ML
1+4,100℃)が20未満であると、耐摩耗性、低
ヒステリシスロス性が悪化するとともに、ゴムの粘着性
が高くなりハンドリングが悪く、またコールドフローが
大きくなって貯蔵安定性が悪化することがある。また油
展ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)が10
0を超えると、配合時の加工性(混練機でのゴムのまと
まり性、混練物をロールでシートにしたときの巻き付き
の良さ、シート表面肌の平滑性、エッジのきれいさ等)
が悪化し、加工コストが増大するほか、コンパウンドの
混合不良が補強剤等の配合物の分散不良を引き起こし、
耐摩耗性、破壊強度、低ヒステリシスロス性が低下する
ことがある。
子量(Mn)との比(Mw/Mn)に示す分子量分布
は、1.3〜3.0であることが好ましい。分子量分布
(Mw/Mn)が1.3未満であると、加工性が悪化す
ることがある。配合物の加工性の悪化は、加工コストを
増大させるのみならず、補強剤やその他の配合剤の分散
不良を引き起こし、配合物の物性低下につながることが
ある。分子量分布(Mw/Mn)が3.0を超えると、
低分子量成分の含有量が増加して低ヒステリシスロス性
が悪化することがある。
いが、例えば、下記〜のいずれかの方法を採用する
ことができる。
化合物と、前記式(a1)及び/又は(a2)で示され
るアミノ基を有する芳香族ビニル化合物又は共役ジオレ
フィン化合物とを反応させた後、共役ジオレフィンと芳
香族ビニル化合物とを共重合する方法。
2)で示されるアミノ基を有する芳香族ビニル化合物と
しては、例えば、p−ジメチルアミノスチレン、p−ジ
エチルアミノスチレン、p−ジメチルアミノメチルスチ
レン、p−(2−ジメチルアミノエチル)スチレン、m
−(2−ジメチルアミノエチル)スチレン、p−(2−
ジエチルアミノエチル)スチレン、p−(2−ジメチル
アミノビニル)スチレン、p−(2−ジエチルアミノビ
ニル)スチレン、ビニルベンジルテトラメチレンアミ
ン、ビニルベンジルペンタメチレンアミン、ビニルベン
ジルヘキサメチレンアミン、ビニルベンジルヘプタメチ
レンアミン、ビニルベンジルオクタメチレンアミン等を
挙げることができる。
示されるアミノ基を有する第2級アミン化合物と有機ア
ルカリ金属化合物との反応生成物、又は前記式(a1)
及び/又は(a2)で示されるアミノ基を有するアルカ
リ金属アミド化合物を重合開始剤として共役ジオレフィ
ンと芳香族ビニル化合物とを共重合する方法。
基を有する第2級アミン化合物としては、例えばジメチ
ルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジ−n
−ブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチ
ルアミン、ジヘキシルアミン、ジ−n−オクチルアミ
ン、ジ−(2−エチルヘキシル)アミン、ジシクロヘキ
シルアミン、n−メチルベンジルアミン、ジアリルアミ
ン等を挙げることができる。
を有する第2級アミン化合物としては、例えば、モルホ
リン、ピペラジン、2,6−ジメチルモルホリン、2,
6−ジメチルピペラジン、トリエチルピペラジン、2−
メチルピペラジン、1−ベンジルピペラジン、ピペリジ
ン、3,3−ジメチルピペリジン、2,6−ジメチルピ
ペリジン、1−メチルー4−(メチルアミノ)ピペリジ
ン、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ピロリ
ジン、2,5−ジメチルピロリジン、アゼチジン、ヘキ
サメチレンイミン、ヘプタメチレンイミン、5−ベンジ
ルオキシインドール、3−アザスピロ[5,5]ウンデ
カン、3−アザビシクロ[3,2,2]ノナン、カルバ
ゾール等を挙げることができる。
で示されるアミノ基を有するアルカリ金属アミド化合物
としては、例えば、上述の、前記式(a1)及び/又は
(a2)で示されるアミノ基を有する上記した第2級ア
ミン化合物の水素原子をアルカリ金属(Li,Na,
K,Rb又はSc)で置換した化合物等を挙げることが
できる。
示されるアミノ基を有する第3級アミン化合物と有機ア
ルカリ金属化合物との反応生成物、又は(a1)及び/
又は(a2)で示されるアミノ基を有する有機アルカリ
金属化合物を重合開始剤として共役ジオレフィンと芳香
族ビニル化合物とを共重合する方法。
基を有する第3級アミン化合物としては、例えば、N,
N−ジメチル−o−トルイジン、N,N−ジメチル−p
−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、α
−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン等を挙げるこ
とができる。また、前記式(a2)で示されるアミノ基
を有する第3級アミン化合物としては、例えば、N,N
−テトラメチレン−o−トルイジン、N,N−ヘプタメ
チレン−o−トルイジン、N,N−ヘキサメチレン−o
−トルイジン等を挙げることができる。前記式(a1)
及び/又は(a2)で示されるアミノ基を有する有機ア
ルカリ金属化合物としては、例えば、上述の(a1)及
び/又は(a2)で示されるアミノ基を有する第3級ア
ミン化合物の活性水素原子をアルカリ金属(Li,N
a,K,Rb又はSc)で置換した化合物等を挙げるこ
とができる。
1)及び/又は(a2)で示されるアミノ基を有する第
2級アミン化合物、又は第3級アミン化合物と反応させ
る有機アルカリ金属化合物としては、有機リチウム化合
物が好ましい。具体的には、エチルリチウム、プロピル
リチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウ
ム、tert−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、又
はこれらの混合物等を挙げることができる。中でも、n
−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムが好まし
い。
化合物と有機アルカリ金属化合物との反応は、第2級ア
ミン化合物の構造中の第2級アミンの窒素に結合した活
性水素又は第3級アミン化合物の構造中の活性水素と有
機アルカリ金属化合物とのモル比が1:0.2〜5.0
の範囲で行うことが好ましい。さらに好ましくは、1:
0.5〜2.0、特に好ましくは、1:0.8〜1.2
である。有機アルカリ金属化合物のモル比が第2級アミ
ン化合物の構造中のアミノ基(−NH−)又は第3級ア
ミン化合物の構造中の活性水素に対して5.0を超える
と、破壊強度、耐摩耗性、低ヒステリシス性の改良効果
が得られないことがある。一方、有機アルカリ金属化合
物のモル比が0.2未満であると、重合速度が著しく低
下し、生産性を大幅に低下させることになるとともに、
重合体末端を官能基で変性反応を行なう際の変性効率が
低下することがある。また、第2級アミン化合物と有機
アルカリ金属化合物との反応は、重合に先立ち、重合容
器とは別な反応ポット内で反応させておき、重合容器に
供給してもよい。
物と有機アルカリ金属化合物との反応は、基本的に瞬時
に進行するが、1〜180分間の熟成時間を設けてもよ
い。
下においては比較的安定であるので、反応後即座に使用
してもよいし、10日〜2週間程度の貯蔵後に使用して
もよい。
で実施することが好ましい。また、重合容器内で共役ジ
オレフィンのモノマーと芳香族ビニル化合物のモノマー
との存在下で第2級アミン化合物と有機アルカリ金属化
合物との反応を行い、引き続いて重合させてもよい。こ
の時の反応温度は、重合開始温度に一致するが、0〜1
20℃の温度領域で任意に選択することができる。
及び後述する変性反応は、通常、0〜120℃の温度範
囲で行うことが好ましく、一定温度条件下でも上昇温度
条件下でもよい。重合方式は、バッチ重合方式又は連続
重合方式のいずれであってもよい。
えば、有機リチウム化合物)との反応物又は金属アミド
化合物(例えば、第2級リチウムアミド化合物)からな
る開始剤を調製するにあたり、1,3−ブタジエンやイ
ソプレン等の共役ジオレフィン化合物を重合開始剤成分
に対して1〜100倍モル、好ましくは1〜50倍モル
添加して調製すると、重合反応が速やかに開始するので
好ましい。
ジ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジエチル
エーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエ
チレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコ
ールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチル
エーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、テ
トラヒドロフラン、2,2−(ビステトラヒドロフルフ
リル)プロパン、ビステトラヒドロフルフリルホルマー
ル、テトラヒドロフルフリルアルコールのメチルエーテ
ル、テトラヒドロフルフリルアルコールのエチルエーテ
ル、テトラヒドロフルフリルアルコールのブチルエーテ
ル、α−メトキシテトラヒドロフラン、ジメトキシベン
ゼン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物及び/又は
トリエチルアミン、ピリジン、N,N,N’,N’−テ
トラメチルエチレンジアミン、ジピペリジノエタン、
N,N−ジエチルエタノールアミンのメチルエーテル、
N,N−ジエチルエタノールアミンのエチルエーテル、
N,N−ジエチルエタノールアミンのブチルエーテル等
の第3級アミン化合物を、重合系中に添加して、ジオレ
フィン系(共)重合体の共役ジオレフィン部分のミクロ
構造(ビニル結合含有量)を調整してもよい。
を共重合して共重合ゴム(A)を生成する際に使用され
る好ましい炭化水素溶媒としては、例えばペンタン、ヘ
キサン、ヘプタン、オクタン、メチルシクロペンタン、
シクロヘキサン、ベンゼン、キシレン等を挙げることが
できる。
向上させようとする場合、又は重合体中に導入される芳
香族ビニル化合物をランダムに配列するか又は芳香族ビ
ニル化合物の単連鎖を付与させる場合に、重合開始剤と
ともにカリウム化合物を添加してもよい。重合開始剤と
ともに添加するカリウム化合物としては、例えば、カリ
ウムイソプロポキシド、カリウム−tert−ブトキシ
ド、カリウム−tert−アミロキシド、カリウム−N
−ヘプタオキシド、カリウムベンジルオキシド等のカリ
ウムアルコキシド又はカリウムフェノキシド;イソバレ
リアン酸、カプリル酸、ラウリル酸、パルミチン酸、ス
テアリン酸、オレイン酸、リノレン酸、安息香酸、フタ
ル酸、2−エチルヘキサン酸等のカルボン酸のカリウム
塩;ドデシルベンゼンスルホン酸、テトラデシルベンゼ
ンスルホン酸、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸、オク
タデシルベンゼンスルホン酸等の有機スルホン酸のカリ
ウム塩;亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジイソプロピル、
亜リン酸ジフェニル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジラ
ウリル等の有機亜リン酸のカリウム塩等を挙げることが
できる。
生成に使用される有機リチウム化合物のリチウム1グラ
ム原子当量あたり、0.005〜0.5モルの量で添加
することができる。0.005モル未満であると、カリ
ウム化合物の添加効果(開始剤の反応性向上、芳香族ビ
ニル化合物のランダム化又は単連鎖付与)が発現しない
ことがある。0.5モルを超えると、重合活性が低下
し、生産性を大幅に低下させることになるとともに、重
合体末端を官能基で変性する反応を行なう際の変性効率
が低下することがある。
り製造する場合、重合反応活性を向上させる目的で、重
合開始剤とともにアルカリ金属アルコキシド化合物を添
加してもよい。アルカリ金属アルコキシド化合物は、対
応する構造のアルコールと有機アルカリ金属化合物とを
反応させて調製することができる。この反応は炭化水素
溶剤中で共役ジオレフィンと芳香族ビニル化合物とを共
重合する前に、これらのモノマーの存在下で行ってもよ
い。上記アルカリ金属アルコキシド化合物としては、例
えば、テトラヒドロフルフリルアルコール、N,N−ジ
メチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノール
アミン、1−ピペラジンエタノールアミン等のアルカリ
金属アルコキシド等を挙げることができる。
めに、アルコール化合物と反応させる有機アルカリ金属
化合物としては、有機リチウム化合物が好ましい。例え
ば、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリ
チウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリ
チウム、ヘキシルリチウム、又はこれらの混合物を挙げ
ることができる。中でも、n−ブチルリチウム、sec
−ブチルリチウムが好ましい。アルコール化合物と有機
リチウム化合物とのモル比は、好ましくは、1:0.7
〜5.0、さらに好ましくは、1:0.8〜2.0、特
に好ましくは、1:0.9〜1.2である。有機リチウ
ム化合物のモル比が5.0を超えると、破壊強度、耐摩
耗性、低ヒステリシス性の改良効果が得られないことが
ある。一方、有機リチウム化合物のモル比が0.8未満
であると、重合速度が著しく低下し、生産性を大幅に低
下させることになるとともに、重合体末端を官能基で変
性する反応を行なう際の変性効率が低下することがあ
る。
しくは45重量%、さらに好ましくは50重量%が、前
記式(1)に示すアルコキシシラン、ハロゲン含有ケイ
素化合物、ケトン化合物及びスズ化合物からなる群から
選ばれる少なくとも1種(以下、「変性剤(末端変性
剤)」ということがある)により変性させたものであっ
てもよい(以下、この変性共重合ゴムを「共重合ゴム
(A’)」ということがある)。上記変性剤の中では、
前記式(1)に示すアルコキシシランが好ましい。
は、共重合ゴム(A)の少なくとも40%が、共役ジオ
レフィンと芳香族ビニル化合物とを重合させることによ
り形成した重合体鎖(例えば、リビングアニオン重合体
鎖)に、前記式(1)に示すアルコキシシランを反応さ
せて変性させたものであることが好ましい。ここで、前
記式(1)に示すアルコキシシランの説明の便宜上、式
(1)を再び下記に示す。
20の炭化水素基;R’は、炭素数1〜20のアルキル
基、アリール基、ビニル基又はハロゲン化アルキル基を
それぞれ示し、mは1〜4の整数、nは0〜2の整数、
m+nは2〜4の整数である。]このようなアルコキシ
シランを活性重合鎖末端に反応させることにより、共重
合ゴム(A)にアルコキシシリル基を導入することがで
きる。
原子としては、例えば、塩素原子、臭素原子又は沃素原
子を挙げることができる。
としては、例えば、α位の炭素に炭素原子が3個結合し
た炭化水素基やβ位の炭素に炭素数が1個以上の炭化水
素基の結合した炭化水素基又はフェニル基もしくはトル
イル基で示される芳香族炭化水素基が好ましい。
基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピ
ル基、tert−ブチル基等を、アリール基としては、
例えば、フェニル基、トルイル基、ナフチル基等を、炭
素数1〜20のハロゲン化アルキル基としては、例え
ば、クロロメチル基、ブロムメチル基、ヨードメチル
基、クロロエチル基等を挙げることができる。
ラン化合物)は、非加水分解性のアルコキシ基(炭素数
4〜20の非加水分解性のアルコキシ基)を有するアル
コキシシラン化合物であることが好ましい。
場合は、ジアルキルジアルコキシシラン、nが0でmが
3の場合は、モノアルキルトリアルコキシシラン、nが
0でmが4の場合は、テトラアルコキシシラン、nが1
でmが1の場合はモノハロゲン化ジアルキルモノアルコ
キシシラン、nが1でmが2の場合は、モノハロゲン化
モノアルキルジアルコキシシラン、nが1でmが3の場
合は、モノハロゲン化トリアルコキシシラン、nが2で
mが1の場合は、ジハロゲン化モノアルキルモノアルコ
キシシラン、nが2でmが2の場合は、ジハロゲン化ジ
アルコキシシランであり、いずれもリビングポリマーの
活性末端と反応性を有する化合物である。
ルトリアルコキシシラン、nが0でmが4であるテトラ
アルコキシシラン、nが1でmが2であるモノハロゲン
化モノアルキルジアルコキシシランが、リビングポリマ
ーをカップリングさせることにより加工性を改良し、し
かもシリカ等と親和性の高い官能基を重合体に付与する
観点から好ましい。
ラン化合物の好ましい具体例としては、例えば、テトラ
キス(2−エチルヘキシルオキシ)シラン、テトラエト
キシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリス
(2−エチルヘキシルオキシ)シラン、エチルトリス
(2−エチルヘキシルオキシ)シラン、メチルトリフェ
ノキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、ビニルト
リス(2−エチルヘキシルオキシ)シラン、ビニルトリ
フェノキシシラン、メチルビニルビス(2−エチルヘキ
シルオキシ)シラン、エチルビニルジフェノキシシラ
ン、トリ−tert−ブトキシモノクロロシラン、トリ
フェノキシモノクロロシラン、モノクロロメチルジフェ
ノキシシラン、モノクロロメチルビス(2−エチルヘキ
シルオキシ)シラン、モノブロモエチルジフェノキシシ
ラン、モノブロモビニルジフェノキシシラン、モノブロ
モイソプロペニルビス(2−エチルヘキシルオキシ)シ
ラン、ジクロロ−ジ−tert−ブトキシシラン、ジト
リルジクロロシラン、ジ−tert−ブトキシジヨード
シラン、ジフェノキシジヨードシラン、メチルトリス
(2−メチルブトキシ)シラン、ビニルトリス(2−メ
チルブトキシ)シラン、モノクロロメチルビス(2−メ
チルブトキシ)シラン、ビニルトリス(3−メチルブト
キシ)シラン等を挙げることができる。中でも、nが0
又は1のシラン化合物がさらに好ましく、モノクロロメ
チルジフェノキシシラン、ビニルトリス(2−エチルヘ
キシルオキシ)シラン、モノクロロビニルビス(2−エ
チルヘキシルオキシ)シランが特に好ましい。
2種以上を組合わせて用いることができる。
合物を用いることができる。本発明における「ハロゲン
含有ケイ素化合物」とは、上記の「前記式(1)に示
すアルコキシシラン(シラン化合物)」を除いたハロゲ
ン含有ケイ素化合物を意味する。このハロゲン含有ケイ
素化合物としては、例えば、ジブチルジクロロケイ素、
メチルトリクロロケイ素、メチルジクロロケイ素、テト
ラクロロケイ素等を挙げることができる。ハロゲン含有
ケイ素化合物は、1種単独で又は2種以上を組合わせて
用いることができる。
ことができる。ケトン化合物としては、例えば、N,
N,N’,N’−テトラエチル(4’,4’−ジアミ
ノ)−ベンゾフェノン、N,N−ジメチル−1−アミノ
ベンゾキノン、N,N,N’,N’−テトラメチル−
1,3−ジアミノベンゾキノン、N,N−ジメチル−1
−アミノアントラキノン、N,N,N’,N’−テトラ
メチル−1,4−ジアミノアントラキノン等を挙げるこ
とができる。ケトン化合物は、1種単独で又は2種以上
を組合わせて用いることができる。
とができる。スズ化合物としては、例えば、テトラクロ
ロスズ、テトラブロムスズ、トリクロロブチルスズ、ト
リクロロメチルスズ、トリクロロオクチルスズ、ジブロ
ムジメチルスズ、ジクロロジメチルスズ、ジクロロジブ
チルスズ、ジクロロジオクチルスズ、1,2−ビス(ト
リクロロスタニル)エタン、1,2−ビス(メチルジク
ロロスタニル)エタン、1,4−ビス(トリクロスタニ
ル)ブタン、1,4−ビス(メチルジクロロスタニル)
ブタン、エチルスズトリステアレート、ブチルスズトリ
スオクタノエート、ブチルスズトリスステアレート、ブ
チルスズトリスラウレート、ジブチルスズビスオクタノ
エート、ジブチルスズビスステアレート、ジブチルスズ
ビスラウレート等を挙げることができる。スズ化合物
は、1種単独で又は2種以上を組合わせて用いることが
できる。
(A)を製造するための重合反応の重合転化率が90%
〜100%になった時点で、重合系内に添加して変性反
応を行うことが好ましい。重合転化率が90%の到達す
る以前に添加しても良いし、また重合反応が進行中に、
間欠的又は連続的に変性剤を添加して変性反応を行って
も良い。
を製造するため重合に要した有機アルカリ金属化合物の
有機アルカリ金属原子1g原子当量あたり、ハロゲン原
子、フェノキシ基、エステル基を基準として、0.05
〜5当量が好ましく、0.1〜1.5当量がさらに好ま
しい。共重合ゴム(A’)が上記変性剤で変性されてい
ることにより、シリカ等の充填剤との結合が生じるか、
又は電子的な相互作用が生じ、充填剤が共重合ゴム
(A’)により均一に微分散しやすくなる。なお、以
下、共重合ゴム(A)及び共重合ゴム(A’)をまとめ
て、「共重合ゴム(A)」ということがある。
ムを調製するために用いる伸展油としては、ジエン系ゴ
ムに対して通常用いられる伸展油や軟化剤であれば特に
制限はないが、例えば、鉱物油系の伸展油を好適例とし
て挙げることができる。
イル、脂環族系オイル及び脂肪族系オイルの混合油であ
り、これらの量割合によって芳香族系、脂環族系、脂肪
族系と分類されており、いずれのものを用いてもよい。
中でも、粘度比重恒数(V.G.C.値)が0.900
〜1.049の芳香族系鉱物油(アロマティックオイ
ル)及び0.850〜0.899の脂環族系鉱物油(ナ
フテニックオイル)が、低ヒステリシス性/ウエットス
キッド抵抗の点から好ましい。このように、共重合ゴム
(A)が伸展油(B)によって油展されていることによ
り、カーボンブラック、シリカ等の充填剤を共重合ゴム
(A)に均一に微分散させることが可能になり、加工
性、加硫ゴムの諸特性を著しく向上させることができ
る。
重合ゴム(A)100重量部に対して10〜100重量
部、好ましくは15〜80重量部、さらに好ましくは2
0〜70重量である。
方法を用いることができる。例えば、重合溶液に伸展油
を添加する方法を挙げることができる。この方法は、操
作上高ムーニー粘度の共重合ゴム(A)と伸展油(B)
とを混合する過程を省略することができ、両者の混合均
一性に優れる点から好ましい。重合溶液に伸展油を添加
する場合は、重合の終了後、例えば、末端変性剤の添加
後又は重合停止剤の添加後が好ましい。伸展油(B)を
添加した後は、直接乾燥法やスチームストリッピング法
によってゴムと溶剤とを分離して洗浄し、真空乾燥機、
熱風乾燥機やロール等により乾燥し、目的の油展ゴムを
単離することができる。
ゴムに、必要に応じて、共重合ゴム(A)以外のジエン
系ゴム(以後、このゴムを単に「ジエン系ゴム」という
ことがある)や各種の配合剤を配合することにより調製
することができる。調製したゴム組成物は、所望の形状
に成形した後、加硫処理を施して加硫ゴムとすることが
できる。以下、各構成要素ごとに具体的に説明する。
展ゴムを主成分として(全ゴム成分の30重量%以上、
好ましくは、50重量%以上)含有するものである。
は、例えば、共重合ゴム(A)、共重合ゴム(A’)以
外の共役ジオレフィン−ビニル芳香族化合物系共重合ゴ
ム、シス1,4−イソプレンゴム、天然ゴム、3,4−
イソプレンゴム、スチレン/ブタジエン共重合ゴム、ス
チレン/イソプレン/ブタジエン共重合ゴム、シス1,
4−ブタジエンゴム、トランス1,4−ブタジエンゴ
ム、低〜高ビニルブタジエンゴム(ビニル含量10〜9
0%)、アクリロニトリル/ブタジエン共重合ゴム及び
クロロプレンゴムからなる群から選ばれる少なくとも1
種のゴム成分を好適例として挙げることができる。ジエ
ン系ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、
20〜200が好ましく、25〜150がさらに好まし
い。
フィン共重合ゴムの配合量(全ゴム成分の30重量%以
上、好ましくは、50重量%以上)を満足させる範囲
(ジエン系ゴムの配合量としては、全ゴム成分の、好ま
しくは、70重量%未満、さらに好ましくは、50重量
%未満)であればよい。このようなジエン系ゴムを上記
の範囲で用いることにより、本発明のゴム組成物の性能
を実質上損なうことなく、低コストで本発明の組成物を
製造することができる。
ては、例えば、カーボンブラック、シリカ、カーボン−
シリカデュアル・フェイズ・フィラー、クレー、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウム等を挙げることができる。
中でも、カーボンブラックとシリカとの併用、カーボン
−シリカデュアル・フェイズ・フィラーの使用又はカー
ボン−シリカデュアル・フェイズ・フィラーとカーボン
ブラック及び/又はシリカとの併用が好ましい。
れたものであって、窒素吸着比表面積が50〜200m
2/g、DBP吸油量が80〜200ml/100gの
カーボンブラックが好ましく、例えば、FEF,HA
F,ISAF,SAFクラス等のものを挙げることがで
きる。中でも、高凝集タイプのものが好ましい。
(A)とジエン系ゴムとの合計量100重量部に対し
て、好ましくは、2〜100重量部、さらに好ましくは
5〜95重量部である。
カ、合成ケイ酸塩系シリカ等を挙げることができる。補
強効果の高いのは粒子径の小さいシリカであり、小粒子
・高凝集タイプ(高表面積、高吸油性)のものがゴムヘ
の分散性が良好で、物性及び加工性の面で好ましい。シ
リカの平均粒径は、一次粒子径で、好ましくは、5〜6
0μm、さらに好ましくは、10〜35μmである。ま
た、その比表面積(BET法)は、好ましくは、45〜
280m2/gである。
エン系ゴムとの合計量100重量部に対して、好ましく
は、30〜100重量部、さらに好ましくは、30〜9
5重量部である。
して配合することも可能であり、その際の配合量は、カ
ーボンブラックとシリカの合計量として、好ましくは、
30〜100重量部、さらに好ましくは30〜95重量
部である。
シリカを上記の範囲で配合することにより、これら補強
作用のある充填剤が、ゴムに均一に微分散し、ロール加
工性、押出性等に優れ、加硫ゴムのヒステリシスロスを
低下させて良好な転がり抵抗を与えるとともに、ウエッ
トスキッド抵抗性を向上させ、しかも耐摩耗性に優れた
ものとすることができる。
ズ・フィラー 本発明においては、カーボン−シリカデュアル・フェイ
ズ・フィラー(Dual Phase Fi11er:
カーボン−シリカ二重相フィラー)を単独で、又はカー
ボンブラック及び/又はシリカと併用して配合すること
ができる。カーボン−シリカデュアル・フェイズ・フィ
ラーを配合することにより、それ単独で用いた場合であ
っても、カーボンブラックとシリカとを併用したときと
同様な優れた利点を得ることができる。カーボン−シリ
カデュアル・フェイズ・フィラーは、カーボンブラック
の表面に、シリカを化学結合させた、いわゆるシリカ・
コーティング・カーボンブラックであり、キャボット社
から商品名CRX2000,CRX2002,CRX2
006として市販されている。カーボン−シリカデュア
ル・フェイズ・フィラーの配合量は、共重合ゴム(A)
とジエン系ゴムとの合計量100重量部に対して、好ま
しくは、30〜100重量部、さらに好ましくは30〜
95重量部である。
フェイズ・フィラーをそれ以外の充填剤と併用すること
ができる。併用できる充填剤としては特に制限はなく、
例えば、上述のカーボンブラック及び/又はシリカ、ク
レー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等を挙げるこ
とができる。中でも、カーボンブラック及び/又はシリ
カが好ましい。これらの併用できる充填剤は、カーボン
−シリカデュアル・フェイズ・フィラーと合わせて、共
重合ゴム(A)とジエン系ゴムとの合計量100重量部
に対して、好ましくは、3〜100重量部、さらに好ま
しくは、5〜95重量部である。
リカデュアル・フェイズ・フィラーを配合する場合は、
シランカップリング剤を配合することが好ましく、その
配合量は、シリカ及び/又はカーボン−シリカデュアル
・フェイズ・フィラ−100重量部に対して、好ましく
は、1〜20重量部、さらに好ましくは、5〜15重量
部である。
アルコキシシリル基等のシリカ表面と反応可能な官能基
とポリスルフィド、メルカプト基、エポキシ基等の、ゴ
ムの炭素−炭素二重結合と反応可能な官能基を併せ持っ
たものが好ましい。例えば、ビス−(3−トリエトキシ
シリルプロピル)テトラスルフィド、ビス−(2−トリ
エトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカ
プトプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシ
リルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテト
ラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾ
チアゾールテトラスルフィド等を挙げることができる。
このようなシランカップリング剤を用いることにより、
カーボンブラックとシリカを併用して充填剤に使用した
場合に、又はカーボン−シリカデュアル・フェイズ・フ
ィラーを充填剤に使用した場合に、その補強効果を高め
ることができる。
とジエン系ゴムとの合計量100重量部に対して、好ま
しくは、0.5〜10重量部、さらに好ましくは、1〜
6重量部の範囲で用いることができる。
た、その他に硫黄含有化合物、過酸化物等を挙げること
ができる。
系、グアニジン系、チウラム系等の加硫促進剤を必要に
応じた量用いてもよい。さらに、亜鉛華、加硫助剤、老
化防止剤、加工助剤等が必要に応じた量用いてもよい。
ム、充填剤(カーボンブラック、シリカ、カーボン−シ
リカデュアル・フェイズ・フィラー等)、シランカップ
リング剤、その他の添加剤等をハンバリーミキサー等の
混練機を使用して140〜180℃の温度で混練するこ
とにより調製することができる。得られた混合物を冷却
後、さらに硫黄等の加硫剤及び加硫促進剤等をハンバリ
ーミキサーやミキシングロールを用いて配合し、所定の
形状に成形後、140〜180℃の温度で加硫して、任
意形状の加硫ゴム、即ちゴム製品を製造することができ
る。
ーカス等のタイヤ用途に好適に用いることができ、ま
た、ベルト、ホース、防振ゴム、履き物等のその他の工
業用品にも好適に用いることができる。
に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら
制限を受けるものではない。なお、実施例中の各種の測
定は下記の方法に拠った。 (1)共役ジオレフィン部分のビニル含有量:赤外吸収
スペクトル法(モレロ法)によって求めた。 (2)結合スチレン含有量:赤外吸収スペクトル法によ
り、検量線を作製し求めた。 (3)単連鎖芳香族ビニル化合物単位(芳香族ビニル化
合物が単独で連結した単位)及び長連鎖芳香族ビニル化
合物単位(芳香族ビニル化合物が8個以上連結した単
位):田中らによって開発されたオゾン分解−ゲルバー
ミエイションクロマトグラフィー法で測定した(「田中
等、Po1ymer,Vo1.22,P−1721〜1
723.1981.」)。
ーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ウォー
ターズ社製、244型)を用いて、ポリスチレン換算で
求めた重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)
の比で求めた。 (5)ムーニー粘度:JIS K 6300に準拠し、
Lローター、予熱1分、ローター作動時間4分、温度1
00℃で測定した。 (6)結合アミノ基含有量:「ロバート・T・キーン、
ジェイムズ・S・フリッツ,J.Ana1.Che
m.,24巻、564ぺ一ジ(1952年)」に記載さ
れた「過塩素酸−酢酸溶液を用いた、有機溶剤中での酸
−塩基滴定法」により以下の方法で定量し、求めた。試
料を溶解させる溶媒にはクロロホルムを使用、滴定指示
薬にはメチルバイオレットを使用して、あらかじめ濃度
既知のトリ−n−オクチルアミン溶液により作成した検
量線により定量した。
率(%):赤外吸収スペクトルにより、Si−C結合に
起因する1,160cm-1付近の吸収量ににより作成し
た検量線から定量した。但し、定量値は単位重量に対す
るSi−C結合量で求められるため、この値をGPCの
数平均分子量(Mn)で割り返して、アルコキシシラン
化合物での変性効率とした。 (8)ジ−n−オクチルスズジクロライト、四塩化ケイ
素で変性させた重合体の末端変性効率(%):ゲルバー
ミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ウオータ
ー社製、244型)を用いて、カップリングされた重合
体に基づくピークの面積比をもって末端変性率とした。
い、表2に示す配合処方に従って、250ccラボプラ
ストミルで混練りしたのち、145℃で所定時間、加硫
を行った加硫ゴムを用いて下記(イ)〜(ニ)の各種測
定を行った。 (イ)300%モジュラス:JISK6301に従って
測定した。 (ロ)tanδ(50℃)、tanδ(0℃):米国レ
オメトリックス社製の動的スペクトロメーターを使用
し、引張動歪1%、周波数10Hz、50℃の条件で測
定した。指数で表示し、数値が大きいほど、転がり抵抗
が小さく、良好である。また、tanδ(0℃)は、同
機器を使用し、引張動歪0.1%、周波数10Hz、0
℃で測定した。指数で表示し、数値が大きいほど、ウエ
ットスキッド抵抗性が大きく良好である。 (ハ)ランボーン摩耗指数:ランボーン型摩耗試験機を
用い、スリップ率が25%の摩耗量で表し、また、測定
温度は室温とした。指数が大きいほど、耐摩耗性は良好
である。 (ニ)加工性(i)練り加工性−練り開始から3分後の
フィラー残り量で評価した。(ii)ロール巻き付き性
及び押し出し肌混練り後のダンプゴムのまとまり及び光
沢の外観を目視検査して、評価した。
内容積20リットルのオートクレーブ反応容器に、モノ
マーとして、1,2−ブタジエン100ppmを含んだ
1,3−ブタジエン19.5g/min.、スチレン1
0.5g/min.、溶媒として、シクロヘキサン15
0g/min.、テトラヒドロフラン0.70g/mi
n.、触媒として、ジ−n−ブチルアミン0−0136
g/min.、n−ブチルリチウム0.0075g/m
in.を連続的にチャージし、リアクターの温度は70
℃でコントロールした。1基目のリアクターの頂部出口
にて、メチルトリフェノキシシラン0.117mmol
/min.を連続的に添加し、これを上記リアクターに
連結した2基目のリアクターに導入して変性反応を行っ
た。2基目のリアクターの出口にてジ−tert−ブチ
ル−p−クレゾールをゴム100重量単位に対して0.
7重量部添加した。反応後の重合体溶液に、高芳香族オ
イル(粘度比重恒数:V.G.C.=0.963)をゴ
ム100重量単位に対して37.5重量部添加し、スチ
ームストリッピングにより、脱溶剤を行い、115℃熱
ロールでゴムを乾燥し重合体(ポリマーA)を得た。得
られたポリマーAの分析値を表6に示す。
アミン0.0136g/min.に代えて3級アミノ基
を有するビニル化合物であるビニルベンジルジメチルア
ミン0.0170g/min.を用いたこと以外は、実
施例1と同じ処方で重合体(ポリマーB)を得た。得ら
れたポリマーBの分析値を表6に示す。
ミン0.0136g/min.に代えてピロリジン(テ
トラメチレンイミン)0.0075g/min.を用い
たこと以外は、実施例1と同じ処方で重合体(ポリマー
C)を得た。得られたポリマーCの分析値を表6に示
す。
アミン0.0136g/min−に代えて3級アミノ基
を有する化合物であるN,N−ジメチル−o−トルイジ
ン0.0142g/min.を用いたこと以外は、実施
例1と同じ処方で重合体(ポリマーD)を得た。得られ
たポリマーDの分析値を表6に示す。
チャージ量及び1基目のリアクターの頂部出口にて添加
する変性剤の種類・使用量を表2、表3に記載したとお
りに代えたこと以外は実施例3と同様にして重合体(ポ
リマーE〜G)を得た。但し、ポリマーGにおいては添
加する伸展油を粘度比重恒数(V.G.C.値)が0.
838のナフテン系オイルを使用した。得られたポリマ
ーE〜Gの分析値を表6に示す。
加することなく重合を行い、1基目のリアクターの頂部
出口にて添加する変性剤をメチルトリフェノキシシラン
に代えてN,N,N,N−テトラエチルアミノベンゾフ
ェノンを添加したこと以外は実施例3と同様にして重合
体を得た。得られたポリマーHの分析値を表6に示す。
このポリマーHはアミノ基を含有しない重合開始剤を使
用しているものの、末端変性剤にアミノ基含有化合物を
使用しているため、ポリマー中のアミノ基含有量は0.
0057mmol/gポリマーであった。
V.G.C.=0.963)を添加しなかったこと以外
は、実施例3と同様にして重合体(ポリマーI)を得
た。得られたポリマーIの分析値を表6に示す。
し)及び比較例3(ポリマーKの合成、アミノ基少) 実施例3において、2級アミン化合物であるピロリジン
の添加量及び1基目のリアクターの頂部出口にて添加す
るメチルトリフェノキシシランの使用量を表2、表3に
記載したとおりに変えたこと以外は実施例3と同様にし
て重合体(ポリマーJ、ポリマーK)を得た。得られた
ポリマーJ及びポリマーKの分析値を表6に示す。各ポ
リマーのアミノ基含有量は0mmol及び0.0022
mmolであった。
を行い、2基目のリアクターにて、さらにモノマーとし
て、1,3−ブタジエン9.8g/min.、スチレン
5.3g/min.、触媒として、ピロリジン0.00
16g/min.、n−ブチルリチウム0.0019g
/min.を連続的にチャージし70℃にて重合を行っ
た。2基目のリアクターの頂部出口にて、メチルトリフ
ェノキシシラン0.117mmol/min.を連続的
に添加し、これを2基目のリアクターに連結した3基目
のリアクターに導入してカップリング反応を行った。以
降の処理は実施例3と同様に行い重合体(ポリマーL)
を得た。得られたポリマーLの分析値を表6に示す。
ブ反応容器に、シクロヘキサン2,500g、テトラヒ
ドロフラン27.0g、スチレン175g、1,3−ブ
タジエン250g、ピロリジン0.12gを仕込んだ。
反応容器内容物の温度を40℃に調整したのち、n−ブ
チルリチウム0.13を添加して重合を開始した。重合
開始後、黄色であった反応溶液の色が若干赤みがかって
きたときから、1,3−ブタジエン75gを連続的にチ
ャージした(チャージ速度は、溶液の色が赤くならない
ように調整した)。最高重合温度は85℃に達した。重
合転化率が100%に達したのち、メチルトリフェノキ
シシラン1.95mmolを加えて15分間変性反応を
行った。反応後の重合体溶液に、2,6−ジ−tert
−ブチル−p−クレゾールを添加し、さらに高芳香族オ
イルを187.5g(ゴム100重量単位に対して3
7.5重量部)添加して、スチームストリッピングによ
り脱溶剤を行い、115℃熱ロールでゴムを乾燥し重合
体(ポリマーM)を得た。得られたポリマーMの分析値
を表6に示す。
キシシランに代えて、N,N,N’,N’−テトラエチ
ルアミノベンゾフェノンを用いたこと以外は、実施例1
0と同じ処方で重合体(ポリマーN)を得た。得られた
ポリマーNの分析値を表6に示す。
ンゼンスルホン酸カリウム0.054gを添加してから
重合反応を行ったこと以外は、実施例10と同様にして
重合体(ポリマーO)を得た。得られたポリマーOの分
析値を表6に示す。
ルリチウム0.16gを添加することなく、あらかじめ
別の反応容器(窒素置換された100ml耐圧瓶)で調
製した1,4−ジリチオブタンを重合開始剤として重合
し、重合転化率が100%に達したのちにはメチルトリ
フェノキシシランに代えてN,N,N’,N’−テトラ
エチルアミノベンゾフェノンを添加したこと以外は、実
施例10と同様にして重合体(ポリマーP)を得た。得
られたポリマーPの分析値を表6に示す。ポリマーPは
アミノ基を含有しない重合開始剤を使用しているもの
の、末端変性剤にアミノ基含有化合物を使用しているた
め、アミノ基含有量は、0.0090mmol/gポリ
マーであった。なお、上記実施例10〜13のバッチ重
合条件を表4及び表5に示す。
合成) 実施例3において、テトラヒドロフラン、1,3−ブタ
ジエン、スチレン、ピロリジン、n−ブチルリチウムの
チャージ量及び1基目のリアクターの頂部出口にて添加
する変性剤の種類・使用量を表2、表3に記載したとお
りに代えて、実施例3と同様にして重合体(ポリマー
Q、R、T)を得た。ポリマーQ、R、Tの分析値を表
6に示す。但し、ポリマーRにおいては添加する伸展油
を粘度比重恒数(V.G.C.値)が0.838のナフ
テン系オイルを使用した。
油展) 実施例14、16において、重合体溶液に、高芳香族オ
イル(粘度比重恒数;V.G.C.=0.963)を添
加しなかったこと以外は、それぞれ実施例14、15と
同様にして重合体(ポリマーS、U)を得た。得られた
ポリマーS、Uの分析値を表6に示す。
ジエン、スチレン、ピロリジン、n−ブチルリチウムの
チャージ量及び1基目のリアクターの頂部出口にて添加
する変性剤の種類・使用量を表2、表3に記載したとお
りに代えたこと以外は実施例3と同様にして重合体(ポ
リマーV)を得た。得られたポリマーVの分析値を表6
に示す。ポリマーVのアミノ基含有量は0.0021m
molと低かった。
評価> (1)カーボンブラック・シリカ混合配合(評価試験1
〜22)スチレン−ブタジエン共重合体を、表1の配合
条件C(カーボンブラック・シリカ混合配合)で加硫ゴ
ムを作製し、物性評価を行った。300%モジュラス、
tanδ(0℃)、tanδ(50℃)、ランボーン摩
耗の物性値は、ポリマーのミクロ構造、スチレン含量の
類似した3つのグループに分類して、それぞれ評価試験
3(ポリマーC)、評価試験17(ポリマーQ)、評価
試験20(ポリマーT)の値を100とした指数で表し
た。いずれの物性も数字が大きい方が良好である評価に
用いたポリマーと物性評価結果を表7に示す。
る。評価試験1〜4(ポリマーA〜D)、評価試験17
(ポリマーQ)、評価試験20(ポリマーT)より、本
発明の重合体末端にアミノ基が導入され、さらにアルコ
キシシリル基含有化合物で変性させた油展共重合ゴム
は、良好な加工性を有しており、またウェットスキッド
抵抗性(tanδ,0℃)、低ヒステリシスロス性(t
anδ,50℃)、耐摩耗性のバランスに優れているこ
とが分かる。評価試験5(ポリマーE)と評価試験10
(ポリマーJ)の比較より、本発明の油展ゴムは重合体
末端にアミノ基が導入されることで、良好なウエットス
キッド抵抗性(tanδ,0℃)、低ヒステリシスロス
性(tanδ,50℃)、耐摩耗性のバランスが得られ
ることが分かる。また、評価試験3(ポリマーC)と評
価試験11(ポリマーK)の比較、評価試験20(ポリ
マーT)と評価試験22(ポリマーV)の比較より、本
発明の油展ゴムの重合体末端へのアミノ基導入率が0.
0025mmol/gポリマー未満では、ウエットスキ
ッド抵抗性(tanδ,0℃)、低ヒステリシスロス性
(tanδ,50℃)、耐摩耗性のバランス改良効果が
乏しいことがわかる。評価試験3(ポリマーC)と評価
試験9(ポリマーI)の比較、評価試験17(ポリマー
Q)と評価試験19(ポリマーS)の比較、評価試験2
0(ポリマーT)と評価試験21(ポリマーU)の比較
より、本発明の油展ゴムはあらかじめ油展されているこ
とで良好な加工性を得ることができ、また良好な加工性
が物性改良の効果も担っていることがわかる。
ポリマーE、ポリマーI、ポリマーJについて、表1の
配合条件A(カーボンブラック配合)、B(シリカ配
合)、C(カーボンブラック・シリカ混合配合)、D
(カーボン−シリカデュアル・フェイズ・フィラー配
合)の4種の配合で加硫ゴムを作製し、物性評価を行っ
た。物性評価結果を表8に示す
基を有する油展ゴムは、カーボンブラツク配合、シリカ
配合、カーボンブラツク・シリカ混合配合、カーボン−
シリカデュアル.フェイズ・フイラー配合のいずれの配
合においても、良好な加工性を示すとともに、ウェット
スキッド抵抗性(tanδ,0℃)、低ヒステリシスロ
ス性(tanδ,50℃)・耐摩耗性のバランスに優れ
ることがわかる。
ンブラック・シリカ混合配合C及びカーボン−シリカデ
ュアル・フェイズ・フィラー配合Dにおいての改良効果
に優れている。このことは、低ヒステリシスロス性(t
anδ、50℃)とランボーン摩耗性能において、カー
ボンブラック配合Aでの物性差よりも、シリカ配合B、
カーボンブラック・シリカ混合配合C及びカーボン−シ
リカデュアル・フェイズ・フィラー配合Dでの物性差が
大きいことからも明らかである。また、あらかじめ油展
されていないポリマーIを使用すると、加工性が悪化
し、さらに加工性の悪化は物性の低下を招いていること
がわかる(評価試験25、29、33、37参照)。
は、重合体鎖、好ましくは重合体鎖末端に、アミノ基を
有している変性ジオレフィン−芳香族ビニル化合物系共
重合ゴムが油展されているので、カーボンブラック配
合、シリカ配合又はシリカとカーボンブラックの両者を
併用した配合、又はカーボン−シリカデュアル・フェイ
ズ・フィラー配合のいずれを適用したゴム組成物の場合
においても、これらの充填剤が均一に分散し、その結
果、加硫処理を施して加硫ゴムとしたときに、ウエット
スキッド特性、低ヒステリシスロス性、耐摩耗性、破壊
強度のバランスに優れるとともに、加工性にも優れた、
低燃費用タイヤ、大型タイヤ、高性能タイヤのトレッド
用材料として有用な油展ゴム及びそれを含有するゴム組
成物を提供することができる。
Claims (10)
- 【請求項1】(A)結合アミノ基含有量が0.0025
〜0.20mmol/gポリマーであるアミノ基含有共
役ジオレフィン−芳香族ビニル化合物系共重合ゴム10
0重量部、及び(B)伸展油10〜100重量部を含有
してなることを特徴とする油展ゴム。 - 【請求項2】前記(A)共役ジオレフィン−芳香族ビニ
ル化合物系共重合ゴムの少なくとも40重量%が、下記
式(1)に示すアルコキシシラン、ハロゲン含有ケイ素
化合物、ケトン化合物及びスズ化合物からなる群から選
ばれる少なくとも1種により変性させてなるものである
請求項1に記載の油展ゴム。 【化1】XnSi(OR)mR’4-(m+n) (1) [式(1)中、Xは、ハロゲン原子;Rは、炭素数1〜
20の炭化水素基;R’は、炭素数1〜20のアルキル
基、アリール基、ビニル基又はハロゲン化アルキル基を
それぞれ示し、mは1〜4の整数、nは0〜2の整数、
m+nは2〜4の整数である。] - 【請求項3】前記(A)共役ジオレフィン−芳香族ビニ
ル化合物系共重合ゴムが、芳香族ビニル化合物が単独で
連結した単連鎖芳香族ビニル化合物単位を40重量%以
上含有し、かつ芳香族ビニル化合物が8個以上連結した
長連鎖芳香族ビニル化合物単位10重量%未満含有して
なるものである請求項1又は2に記載の油展ゴム。 - 【請求項4】前記(A)共役ジオレフィン−芳香族ビニ
ル化合物系共重合ゴムのムーニー粘度(ML1+4,1
00℃)が、80〜200である請求項1〜3のいずれ
かに記載の油展ゴム。 - 【請求項5】前記(A)共役ジオレフィン−芳香族ビニ
ル化合物系共重合ゴムの、重量平均分子量(Mw)と数
平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で示される分
子量分布が、1.3〜3.0である請求項1〜4のいず
れかに記載の油展ゴム。 - 【請求項6】前記(B)伸展油が、粘度比重恒数(V.
G.C値)が0.900〜1.049の芳香族系鉱物油
(アロマティックオイル)及び粘度比重恒数(V.G.
C値)が0.850〜0.899の脂肪族系鉱物油(ナ
フテニックオイル)からなる群から選ばれる少なくとも
1種である請求項1〜5のいずれかに記載の油展ゴム。 - 【請求項7】前記(A)共役ジオレフィン−芳香族ビニ
ル化合物系共重合ゴムを含むゴム状重合体溶液に伸展油
を配合し、脱溶媒後、乾燥して得られたものである請求
項1〜6のいずれかに記載の油展ゴム。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の油展ゴム
を全ゴム成分の30重量%以上含有し、かつ充填剤とし
て、カーボンブラックを全ゴム成分100重量部に対し
て2〜100重量部及び/又はシリカを30〜100重
量部含有し、さらにシリカを含有する場合、シランカッ
プリング剤をシリカ100重量部に対して1〜20重量
部含有することを特徴とするゴム組成物。 - 【請求項9】 請求項1〜7のいずれかに記載の油展ゴ
ムを全ゴム成分の30重量%以上含有し、かつ充填剤と
して、(イ)カーボンブラック及びシリカをこれらの合
計量として全ゴム成分100重量部に対して30〜10
0重量部、(ロ)カーボン−シリカデュアル・フェイズ
・フィラーを30〜100重量部、又は(ハ)カーボン
−シリカデュアル・フェイズ・フィラーとカーボンブラ
ック及び/又はシリカとをこれらの合計量として30〜
100重量部含有し、さらにシランカップリング剤をシ
リカ及び/又はカーボン−シリカデュアル・フェイズ・
フィラーの合計量100重量部に対して1〜20重量部
含有すること特徴とするゴム組成物。 - 【請求項10】その加硫ゴムが、タイヤトレッドに用い
られることを特徴とする請求項8又は9に記載のゴム組
成物。
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