JP2000204129A - 共役ジオレフィン系共重合ゴム及びゴム組成物 - Google Patents
共役ジオレフィン系共重合ゴム及びゴム組成物Info
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Abstract
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
として有用な共役ジオレフィン系共重合ゴム及びそれを
含有するゴム組成物を提供する。 【解決手段】共役ジオレフィンとビニル芳香族化合物と
を共重合させて得られる共役ジオレフィン系共重合ゴム
であって、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が5〜5
0重量%であり、(2)この共重合ゴム100g当た
り、0.01〜5.0mmolの実質的に加水分解しな
いSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基
を示す)を有するアルコキシシリル基及びこの共重合ゴ
ム100g当たり、0.01〜2.0mmolのスズ−
炭素結合を含有し、並びに(3)分子量分布がポリモー
ダル型である、ことを特徴とする共役ジオレフィン系共
重合ゴム。
Description
系共重合ゴム及びゴム組成物に関する。さらに詳しく
は、配合する充填剤の種類及び組合せによらず、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)に優れるとともに、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共役ジオレフィン系
共重合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。
く、ヒステリシスロスを低減する方法として、炭化水素
溶媒中で有機アルカリ金属開始剤を用いて種々の構造の
スチレン−ブタジエン共重合体を重合する際に、その重
合体末端に官能基を導入して、その重合体末端を変性さ
せる方法が種々提案されている。例えば、重合体末端を
スズ化合物で変性又はカップリングさせて得られるスチ
レン−ブタジエン共重合体(特開昭57−55912号
公報)、重合体末端をイソシアナート化合物(特開昭6
1−141741号公報)、ラクタム化合物(特開昭6
1−43402号公報)等で変性させたスチレン−ブタ
ジエン共重合体が提案されている。
カーボンブラックを補強剤として配合したゴム組成物と
し、かつ加硫ゴムとすることによって、ウエットスキッ
ド抵抗性を損なうことなくヒステリシスロスを低減し、
さらに、優れた耐摩耗性、破壊強度を実現することを可
能にしたが、最近では、転がり抵抗とウエットスキッド
抵抗性をさらに改良することができるシリカを配合した
ゴム組成物を用いたタイヤが増加している。この場合、
シリカ配合ゴムの加工性、電気抵抗等の問題から、一般
には、シリカ及びカーボンブラックを配合したゴム組成
物が用いられている。
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比べ加工
性に劣るため加工コストが高いという問題があった。
成物の、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、その重合体末端にシリカと親和性のあ
る官能基を導入して、その重合体末端を変性させた重合
体(以下、この重合体を「変性重合体」ということがあ
る)を含有するシリカ配合ゴム組成物が種々提案されて
いる。例えば、特公昭49−36957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、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、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、それ
ぞれ開示されている。
配合ゴム組成物は、変性重合体を用いたことで、ある程
度の物性改良は見られるものの、加硫ゴムとしたときの
引張り強度や耐摩耗性の改善の面では、必ずしも十分に
満足し得るものであるとはいえなかった。また、特に、
シリカとカーボンブラックとの混合物を配合するときの
カーボンブラックの比率増大に伴いヒステリシスロスの
低減も十分であるとはいえなかった。また、前述のよう
に、シリカ配合ゴム組成物はカーボンブラック配合組成
物に比べ加工性に劣るが、変性重合体を用いることによ
って、さらにその傾向を増大させるという問題があっ
た。
従来の変性重合体は、主にカーボンブラック配合に適し
たものとシリカ配合物に適したものに大別される。その
組成物の最終製品であるゴム製品の用途に応じて、用い
る補強剤の種類とゴム共重合体の種類とを最適な組合せ
とすべく選択する必要があるため、一方の変更により他
方も変更せざるを得ず、そのゴム製品の製造現場におけ
る作業は煩雑かつ困難なものとならざるを得ないという
問題があった。また、シリカとカーボンブラックとの混
合物を配合するときには、いずれの変性重合体を用いた
場合でも、その補強剤の効果は、シリカとカーボンブラ
ックの混合比に相関して変動するため、その用途に応じ
て混合比を決定することは極めて煩雑かつ困難であると
いう問題があった。
ンブラック配合及びシリカ配合のいずれの場合において
も効果的な変性重合体として、アミノ基の導入された重
合体が提案されている。例えば、カーボンブラック配合
については、(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59−3
8209号、特公平5−1298号、特開平6−279
515号、特開平6−199923号及び特開平7−5
3616号の各公報)(2)有機リチウム開始剤で重合
され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号公報及び特開昭58−18920
3号公報)等の含窒素化合物で変性させて得られる重合
体が提案されている。
として、アミノ基が導入されたジエン系ゴムが提案され
ている(特開平1−101344号公報、特開昭64−
22940号公報及び特開平9−71687号公報)。
これらの公報で提案された変性重合体は、カーボンブラ
ック配合及びシリカ配合のそれぞれの場合において、一
定の物性の改良が達成されている。
の公報で提案された内容は、主に重合体にアミノ基を導
入する方法を説明するものであり、変性重合体そのもの
の構造と各物性との関係については、具体的な説明はな
く、必ずしも十分に満足し得るものとはいえなかった。
で、配合する充填剤(補強剤)の種類及び組合せによら
ず、すなわち、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、加工性に優れるとともに、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た、低
燃費用タイヤ、大型タイヤ、高性能タイヤ等のトレッド
用材料として有用な共役ジオレフィン系共重合ゴム及び
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。
ば、下記共役ジオレフィン系共重合ゴム及びゴム組成物
が提供される。
合物とを共重合させて得られる共役ジオレフィン系共重
合ゴムであって、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が
5〜50重量%であり、(2)この共重合ゴム100g
当たり、0.01〜5.0mmolの実質的に加水分解
しないSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水
素基を示す)を有するアルコキシシリル基及びこの共重
合ゴム100g当たり、0.01〜2.0mmolのス
ズ−炭素結合を含有し、並びに(3)分子量分布がポリ
モーダル型である、ことを特徴とする共役ジオレフィン
系共重合ゴム。
合物とを共重合させて得られる共役ジオレフィン系共重
合ゴムであって、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が
5〜50重量%であり、(2’)この共重合ゴム100
g当たり、0.01〜5.0mmolの実質的に加水分
解しないSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化
水素基を示す)を有するアルコキシシリル基、この共重
合ゴム100g当たり、0.01〜2.0mmolのス
ズ−炭素結合、及びこの共重合ゴム100g当たり、
0.01〜1.5mmolのアミノ基を含有し、並びに
(3)分子量分布がポリモーダル型である、ことを特徴
とする共役ジオレフィン系共重合ゴム。
R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基を示す)を有
するアルコキシシリル基を含有する共役ジオレフィン系
共重合ゴムと、スズ−炭素結合を含有する共役ジオレフ
ィン系共重合ゴムとの混合物である前記[1]に記載の
共役ジオレフィン系共重合ゴム。
いSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基
を示す)を有するアルコキシシリル基を含有する共役ジ
オレフィン系共重合ゴムと、アミノ基及びスズ−炭素結
合を含有する共役ジオレフィン系共重合ゴムとの混合物
である前記[2]に記載の共役ジオレフィン系共重合ゴ
ム。
載の共役ジオレフィン共重合ゴム100重量部、及び粘
度比重恒数(V.G.C.)が0.800〜0.950
の伸展油5〜60重量部を含有してなることを特徴とす
るゴム組成物。
載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30重
量%以上含有し、かつ、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特徴とする
ゴム組成物。
載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30重
量%以上含有し、かつ、(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、(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−シリカデユアル・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。
のゴム組成物も提供される。
ン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数(V.
G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を5〜6
0重量部含有してなるゴム組成物であって、請求項1に
記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30
重量%以上含有し、かつ、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特徴とす
るゴム組成物。
ン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数(V.
G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を5〜6
0重量部含有してなるゴム組成物であって、請求項2に
記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30
重量%以上含有し、かつ、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特徴とす
るゴム組成物。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、前記
[3]に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成
分の30重量%以上含有し、かつ、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
特徴とするゴム組成物。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、前記
[4]に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成
分の30重量%以上含有し、かつ、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
特徴とするゴム組成物。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、請求
項1に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分
の30重量%以上含有し、かつ、(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10
0重量部に対して、30〜100重量部、(ロ)カーボ
ン−シリカ デュアル・フェイズ・フィラーを30〜1
00重量部、又は(ハ)カーボン−シリカデユアル・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。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、請求
項2に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成分
の30重量%以上含有し、かつ、(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10
0重量部に対して、30〜100重量部、(ロ)カーボ
ン−シリカ デュアル・フェイズ・フィラーを30〜1
00重量部、又は(ハ)カーボン−シリカデユアル・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。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、前記
[3]に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成
分の30重量%以上含有し、かつ、(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1
00重量部に対して、30〜100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−シリカデユアル・
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。
ィン共重合ゴムを100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油を
5〜60重量部含有してなるゴム組成物であって、前記
[4]に記載の共役ジオレフィン共重合ゴムを全ゴム成
分の30重量%以上含有し、かつ、(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1
00重量部に対して、30〜100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−シリカデユアル・
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。
記載の共役ジオレフィン系共重合ゴム以外の共役ジオレ
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10〜90%)、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
含有する前記[5]〜[15]のいずれかに記載のゴム組成
物。
的に説明する。 I.共役ジオレフィン系共重合ゴム 本発明の共役ジオレフィン系共重合ゴムは、共役ジオレ
フィンとビニル芳香族化合物とを共重合させて得られる
共役ジオレフィン系共重合ゴムであって、(1)結合ビ
ニル芳香族化合物含量が5〜50重量%であり、(2)
この共重合ゴム100g当たり、0.01〜5.0mm
olの実質的に加水分解しないSi−O−R結合(Rは
炭素数4〜20の炭化水素基を示す)を有するアルコキ
シシリル基及び0.01〜2.0mmolのスズ−炭素
結合を含有し、並びに(3)分子量分布がポリモーダル
型である、ことを特徴とするものである(以下、この共
役ジオレフィン系共重合ゴムを、「第1の共重合ゴム」
ということがある)。
は、共役ジオレフィンとビニル芳香族化合物とを共重合
させて得られる共役ジオレフィン系共重合ゴムであっ
て、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が5〜50重量
%であり、(2’)この共重合ゴム100g当たり、
0.01〜5.0mmolの実質的に加水分解しないS
i−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基を示
す)を有するアルコキシシリル基、0.01〜2.0m
molのスズ−炭素結合及び0.01〜1.5mmol
のアミノ基を含有し、並びに分子量分布がポリモーダル
型である、ことを特徴とするものであってもよい(以
下、この共役ジオレフィン系共重合ゴムを、「第2の共
重合ゴム」ということがある)。以下、「第1の共重合
ゴム」及び「第2の共重合ゴム」をまとめて、「本発明
の共重合ゴム」と総称することがある。
質的に加水分解しないSi−O−R結合(Rは炭素数4
〜20の炭化水素基を示す)を有するアルコキシシリル
基を有する変性ゴム状重合体を特定の比率で含有するこ
とを1つの特徴とする。ここで、実質的に加水分解しな
いとは、120℃の熱ロールのロール間隔0.5mmで
形成したゴムシート60gを、温水を入れたステンレス
製容器に導入し、さらにスチームを吹き込んで温水を沸
騰させながら30分間放置し、乾燥後の重合体のムーニ
ー粘度(ML1+4、100℃)の上昇が未処理の重合体
に比較して10ポイント以下、好ましくは、5ポイント
以下である場合を意味する。
−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基を示
す)を有するアルコキシシリル基」を、「非加水分解性
アルコキシシリル基」ということがある。
の中に、加水分解性のSi−O−R’基(R’は炭素数
1〜3の炭化水素基を示す)を含んでいると、容易に加
水分解、縮合反応を生起し、有機溶剤に不溶となり、製
造工程で脱溶するときにスチーム凝固ができないという
致命的な問題点を有することになる。また、このような
加水分解性のSi−O−R’基 (R’は炭素数1〜3
の炭化水素基を示す)を含有する共重合ゴムは、加水分
解や、縮合反応を起こし易いため、製造時や保存時又は
加硫物を得るための配合時に、既にシリカとの親和性を
有する多くの官能基が消失しているため、シリカを用い
た加硫物とした場合であっても充分に高い引張強度特性
を示すことがない。加水分解性のSi−O−R’基
(R’は炭素数1〜3の炭化水素基を示す)の例として
は、メトキシシリル基、エトキシシリル基等がある。
ビニル芳香族化合物とを共重合させて得られる重合体鎖
中に、非加水分解性アルコキシシリル基及びスズ−炭素
結合を含有する。このことにより、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
ー等の補強剤(充填剤)を配合してゴム組成物としたと
きに、補強剤との相互作用が強化され、その結果、ゴム
組成物に加硫処理を施した加硫ゴムは、耐摩耗性を保持
しつつ、低ヒステリシスロス性及びウェットスキッド抵
抗性が改良される。
ィンとビニル芳香族化合物とを共重合させて得られる重
合体鎖中に、非加水分解性アルコキシシリル基、スズ−
炭素結合及びアミノ基を含有する。このことにより、補
強剤(充填剤)を配合してゴム組成物としたときに、補
強剤との相互作用がさらに強化され、改良効果が顕著な
ものとなる。
芳香族ビニル化合物とが共重合して得られる全ての重合
体鎖に非加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結
合とが存在している必要はなく、全体として非加水分解
性アルコキシシリル基とスズ−炭素結合とが存在すれば
よい。すなわち、第1の共重合ゴムは、以下の(A)又
は(B)に示す非加水分解性アルコキシシリル基とスズ
−炭素結合の存在の態様を含むものである。
スズ−炭素結合が実質上すべての重合体鎖に存在するも
の (B)以下の(i)〜(iv)からなる群から選ばれる
少なくとも2種の重合体鎖の組み合わせが存在し、か
つ、全体として非加水分解性アルコキシシリル基とスズ
−炭素結合とが存在するもの (i)非加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結
合の両者が存在する重合体鎖、(ii)非加水分解性ア
ルコキシシリル基のみが存在する重合体鎖、(iii)
スズ−炭素結合のみが存在する重合体鎖、及び(iv)
非加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結合のい
ずれもが存在しない重合体鎖
としては、非加水分解性アルコキシシリル基を含有する
共役ジオレフィン系共重合ゴムと、スズ−炭素結合を含
有する共役ジオレフィン系共重合ゴムとの混合物が好ま
しい。
アルコキシシリル基及びスズ−炭素結合に加えて、さら
にアミノ基を有するが、第1の共重合ゴムの場合と同様
に、全ての重合体鎖に非加水分解性アルコキシシリル基
とスズ−炭素結合とアミノ基とが存在している必要はな
く、全体として非加水分解性アルコキシシリル基とスズ
−炭素結合とアミノ基とが存在すればよい。すなわち、
第2の共重合ゴムは、以下の(A)又は(B)に示す非
加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結合の存在
の態様を含むものである。
スズ−炭素結合とアミノ基とが実質上すべての重合体鎖
に存在するもの (B)以下の(i)〜(vii)からなる群から選ばれ
る少なくとも2種の重合体鎖の組み合わせが存在し、か
つ、全体として非加水分解性アルコキシシリル基とスズ
−炭素結合とアミノ基とが存在するもの (i)非加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結
合とが存在する重合体鎮、(ii)非加水分解性アルコ
キシシリル基とアミノ基とが存在する重合体鎖、(ii
i)スズ−炭素結合とアミノ基とが存在する重合体鎖、
(iv)非加水分解性アルコキシシリル基のみが存在す
る重合体鎖、(v)スズ−炭素結合のみが存在する重合
体鎖、(vi)アミノ基のみが存在する重合体鎖、(v
ii)非加水分解性アルコキシシリル基とスズ−炭素結
合とアミノ基とのいずれもが存在しない重合体鎖
としては、アミノ基及び非加水分解性アルコキシシリル
基を含有する共役ジオレフィン系共重合ゴムと、アミノ
基及びスズ−炭素結合を含有する共役ジオレフィン系共
重合ゴムとの混合物が好ましい。
合ゴムは、各種の重合体鎖を別々の重合器で生成させ
て、重合溶液を混合することにより、又は同じ重合器で
順番に、もしくは同時に生成させることにより製造する
ことができ、また溶融混合して製造することもできる。
よる重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマト
グラフィー(GPC)法による測定で、好ましくは、l
0万〜50万、さらに好ましくは、15万〜40万であ
る。
1〜2.5、さらに好ましくは、1.2〜2.0であ
る。
分子量分布が多峰性(ポリモーダル型)であることを1
つの特徴とする。分子量分布が、単峰性(モノモーダル
型)で分子量分布が狭い(例えばMw/Mnが2.0未
満)と、補強剤やその他の配合剤と配合したときの粘度
が高くなり、加工性が悪化する。配合物の加工性の悪化
は、加工コストを高くするのみならず、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。配合物の粘度を低下させる目的で、生ゴムの
分子量を低下させると、低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なりまたコ
ールドフローが大きくなって貯蔵安定性が悪化する。
型)で分子量分布が広い(例えば、Mw/Mnが2.0
以上)と、低分子量成分が増加して、低ヒステリシスロ
ス性・低摩耗性が悪化する。また、コンパウンドを押し
出すときの流動性が悪く、また押し出し物の縮み性が大
きいため作業上の問題が発生する。
量分布を多峰性(ポリモーダル型)にする方法としては
特に制限はないが、例えば、以下の方法を挙げることが
できる。
のち、重合転化率が90%〜100%になった時点で、
特定の実質的に加水分解しないSi−O−R結合(Rは
炭素数4〜20の炭化水素基を示す)を有するアルコキ
シシリル基含有化合物、又はスズ化合物等のカップリン
グ剤を添加して、このカップリング剤と一部の重合体の
活性末端とを反応させて分子量をジャンプさせる。カッ
プリング剤の添加量を調節することで分子量をジャンプ
させた重合体と、カップリング剤と反応しない重合体と
の量をコントロールして、分子量分布を多峰性(ポリモ
ーダル型)にすることができる。
る際に、重合転化率が50%以下の時点で、重合活性末
端の一部を失活させうる試薬(いわゆる重合停止剤)を
添加する。失活していない重合末端は、さらに残ったモ
ノマーを重合するので、失活した重合体より分子量が増
大し、分子量分布が多峰性(ポリモーダル型)となる。
これらのうち、方法(1)のカップリング剤を添加する
方法が、重合体の物性面から、また生産性の面から好ま
しい。
l+4,l00)は、好ましくは、20〜200、さら
に好ましくは、30〜150、特に好ましくは、50〜
130である。
明する。
ては特に制限はないが、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。
/又は3,4−結合(以下、「ビニル結合」という)含
量は、不飽和結合の合計量の、好ましくは20〜80
%、さらに好ましくは25〜75%である。ビニル結合
含量が20%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。また、80%を
超えると、耐摩耗性が悪化することがある。
しては特に制限はないが、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。
合物の含量は、好ましくは5〜50重量%、さらに好ま
しくは10〜45重量%である。結合芳香族ビニル化合
物の含量が5重量%未満であると、ウエットスキッド抵
抗性が悪化することがある。50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。
ズ−炭素結合及びアミノ基 本発明の共重合ゴムに含有され得る重合体鎖の構造とし
ては特に制限はないが、例えば、下記式(1)〜(5)
に示すものを挙げることができる。
スズ−炭素結合が存在し、他の末端に非加水分解性アル
コキシシリル基が存在する場合を示す。下記式(2)
は、重合体鎖の一方の末端にスズ−炭素結合が存在し、
他方の末端には非加水分解性アルコキシシリル基及びア
ミノ基が存在しない場合を示す。下記式(3)は、重合
体鎖の一方の末端に非加水分解性アルコキシシリル基が
存在し、他方の末端にはスズ−炭素結合及びアミノ基が
存在しない場合を示す。下記式(4)は、一方の末端に
スズ−炭素結合が存在し、他方の末端にアミノ基が存在
する場合を示す。下記式(5)は、一方の末端に非加水
分解性アルコキシシリル基が存在し、他方の末端にアミ
ノ基が存在する場合を示す。
スズ−炭素結合及びアミノ基は、通常、重合体鎖末端に
存在するが、側鎖に存在してもよい。また、下記式
(1)〜(5)で、波線で示す部分は共役ジオレフィン
と芳香族ビニル化合物との重合体鎖を示す。
の炭素水素基(具体的にはアルキル基、アリール基
等)、すなわちOR1は炭素数4〜20の非加水分解性
アルコキシ基等を示し、R2、R3は、同一でも異なって
いてもよく、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示し、mは1
〜3の整数、lは1〜3の整数であり、m+lは2〜4
の整数である。すなわち、本発明に用いられるシラン化
合物は、非加水分解性のアルコキシ基を有するアルコキ
シシラン化合物などであり、R1としては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。
ましくは炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R5は、
アルコキシシリル基及びアミノ基を含まない不活性な
基、好ましくは炭素数1〜20の炭化水素基を示す。m
は、共重合体鎖の数であって、1〜3の整数である。R
4で示される炭化水素基としては、例えば、アルキル
基、アリール基、アラルキル基等を挙げることができ
る。R5で示される炭化水素基としては、例えば、アル
キル基、アリール基等を挙げることができる。
の炭素水素基(具体的にはアルキル基、アリール基
等)、すなわちOR6は炭素数4〜20の非加水分解性
アルコキシ基等を示し、mは共重合体鎖の数であって、
1〜3の整数である。すなわち、本発明に用いられるシ
ラン化合物は、非加水分解性のアルコキシ基を有するア
ルコシキシシラン化合物等であり、R6としては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。R7は、スズ−炭素結合及びアミ
ノ基を含まない基、好ましくは炭素数1〜20の炭化水
素基を示す。R7で示される炭化水素基としては、例え
ば、アルキル基、アリール基、アラルキル基等を挙げる
ことができる。
ましくは炭素数1〜20の炭化水素基を示す。R9、R
10は、同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、好ま
しくは炭素数1〜20の炭化水素基を示し、mは、共重
合体鎖の数であって、1〜3の整数である。R8で示さ
れる炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アリー
ル基、アラルキル基等を挙げることができる。R9、R
10で示される炭化水素基としては、例えば、アルキル
基、アリール基等を挙げることができる。
の炭素水素基(具体的にはアルキル基、アリール基
等)、すなわちOR11は炭素数4〜20の非加水分解性
アルコキシ基等を示す。すなわち、本発明に用いられる
シラン化合物は、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などであり、このうちR11とし
ては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。R12、R13、R14は、
同一でも異なっていてもよく、炭化水素基、好ましくは
炭素数1〜20の炭化水素基を示す。mは、共重合体鎖
の数であって、1〜3の整数であり、lは、1〜3の整
数である。(m+l)は2〜4の整数である。R12、R
13、R14で示される炭化水素基としては、例えば、アル
キル基、アリール基、アラルキル基等を挙げることがで
きる。
的な構造を以下に示す。なお、以下の構造式で、例え
ば、(2−1)と付されているものは、下記式(2)に
属する構造であることを示す。
合ゴム)中の非加水分解性アルコキシシリル基の含量
は、共重合ゴム100g当たり、通常、0.01〜5m
mol、好ましくは、0.1〜4mmo1である。
の共重合ゴム)中のスズ−炭素結合の含量は、共重合ゴ
ム100g当たり、通常、0.01〜2mmol、好ま
しくは0.02〜1mmo1である。
共重合ゴム100g当たり、通常、0.01〜1.5m
mo1、好ましくは0.05〜1mmo1である。
ないが、例えば、アニオンリビング重合法を好適例とし
て挙げることができる。この場合、アニオン重合開始剤
(例えば、有機アルカリ金属化合物)、及びアニオン性
成長末端と反応する変性剤(例えば、カップリング剤)
を適切に選択することが好ましい。ここで、有機アルカ
リ金属化合物を構成するアルカリ金属としては、Li、
Na、K、Rb、Scを挙げることができ、中でもLi
が好ましい。なお、重合終了前後で反応器に伸展油を添
加することにより、油展ゴムとしてもよい。
造 前記式(1)に示す共重合ゴムを製造するには、アニオ
ン重合開始剤として、有機アルカリ金属化合物、例え
ば、R15 3SnLi(ここで、R15は、炭素数1〜20
のアルキル基、又は炭素数3〜20のシクロアルキル基
を示し、好ましくは、トリブチルスズリチウムである)
を、また、変性剤として、下記式(a)及び下記式
(b)に示すアルコキシシランを好適に用いることがで
きる。
ン原子、好ましくは塩素原子、臭素原子又は沃素原子を
示し、R16、R18、R19は、、炭素数4〜20の炭素水
素基(具体的にはアルキル基、アリール基等)、すなわ
ちOR16、OR18、OR19は炭素数4〜20のアルコキ
シ基等を示す。すなわち、本発明に用いられるシラン化
合物は、非加水分解性のアルコキシ基を有するアルコキ
シシラン化合物などであり、R16、R18、R19としては
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。R17は、アルキル基、アリ
ール基、ハロゲン化アルキル基等を示す。pは、1〜4
の整数、qは、0〜2の整数であり、p+qは、2〜4
の整数であり、iは、0〜2の整数であり、jは、1〜
8の整数であり、hは、1〜3の整数であり、i+h
は、3であり、nは、0〜10の整数である。
ル基、エチル基、n−プロピル基、tert−ブチル基
等;アリール基としては、フェニル基、トルイル基、ナ
フチル基等;ハロゲン化アルキル基としては、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。
でpが2の場合はジアルキルジアルコキシシラン、qが
0でpが3の場合はモノアルキルトリアルコキシシラ
ン、qが0でpが4の場合はテトラアルコキシシラン、
qが1でp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、qが1でp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、qが1でpが3
の場合はモノハロゲン化トリアルコキシシラン、qが2
でp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、qが2でpが2の場合はジハロゲン化シア
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。中でも、qが0
でpが3であるモノアルキルトリアルコキシシラン、q
が0でpが4であるテトラアルコキシシラン、及びqが
1でp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することができるとともに、シ
リカ等と親和性の高い官能基を重合体に付与することが
できるため好ましい。
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。これら
のシラン化合物のうち、nが0又は1のシラン化合物が
さらに好ましく、中でも、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、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が特に好ましい。これらのシラン化
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。
合ゴム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、上記シラン化合物を重合系
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%に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シラン化合物
を添加して変性反応を行ってもよい。
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
アルカリ金属1グラム原子当量に対して、ハロゲン原
子、フェノキシ基、エステル基を基準として、好ましく
は、0.05〜5当量、さらに好ましくは、0.1〜
1.5当量である。
造 前記式(2)に示す共重合ゴムを製造するには、アニオ
ン重合開始剤として、有機アルカリ金属化合物、例え
ば、LiR20(ここで、R20は、炭素数1〜20のアル
キル基、又は炭素数3〜20のシクロアルキル基を示
し、好ましくはブチルリチウムである)を、また、変性
剤として、四塩化スズ、オクチルスズトリクロライド、
ジオクチルスズジクロライドを好適に用いることができ
る。
造 前記式(3)に示す共重合ゴムを製造するには、アニオ
ン重合開始剤として、有機アルカリ金属化合物、例え
ば、LiR21(ここで、R21は、炭素数1〜20のアル
キル基、又は炭素数3〜20のシクロアルキル基を示
し、好ましくは、ブチルリチウムである)を、また、変
性剤として、前記式(a)に示すシラン化合物を好適に
用いることができる。
造 前記式(4)に示す共重合ゴムを製造するには、アニオ
ン重合開始剤として、有機アルカリ金属化合物、例え
ば、R22SnLi(ここで、R22は、炭素数1〜20の
アルキル基、又は炭素数3〜20のシクロアルキル基を
示し、好ましくは、トリブチルスズリチウムである)
を、また、変性剤として、下記式(c)に示す構造のア
ミノ基を有するビニル化合物を好適に用いることができ
る。
異なっていてもよく、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。
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
等を挙げることができる。
るビニル化合物(変性剤)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。
リ金属化合物のアルカリ金属1グラム原子当量に対し
て、窒素原子を基準として、0.01〜0.8当量、好
ましくは,0.05〜0.5当量である。変性剤は、重
合転換率が90〜100%の範囲となったときに添加し
て、その後安定剤等を添加して、スチームストリッピン
グ法や直接乾燥法によりゴムと溶剤を分離して洗浄し、
真空乾燥やロールによる乾燥を行うことが好ましい。
造 前記式(5)に示す共重合ゴムを製造するには、例え
ば、以下の方法(A)〜(C)のいずれかを採用して重
合を行い、変性剤として、前記式(a)に示す化合物を
用いることができる。
リチウム化合物と、前記式(c)に示す構造のアミノ基
を有する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
す構造のアミノ基を有するビニル化合物としては、例え
ば、前記式(4)に示す共重合ゴムを製造するときに用
いられる変性剤と同じビニル化合物を挙げることができ
る。
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(c)に示す構造の
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
す構造のアミノ基を有する第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、ピペリジン、ピロリジン、ヘキサ
メチレンイミン等を挙げることができる。
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、又は前記式(c)に示す構造の
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
構造の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−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。前記式(c)に示す構造のア
ミノ基を有する有機アルカリ金属化合物は、前記式
(c)に示す構造の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、Na、K、R
b又はSc)で置換した化合物である。
式(c)に示す構造の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を挙げるこ
とができる。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。
ン化合物と有機アルカリ金属化合物との反応において
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は、通
常、1:0.2〜1:5.0、好ましくは、1:0.5
〜1:2.0、さらに好ましくは、1:0.8〜1:
1.2である。
応及び変性反応は、通常、0〜120℃の温度範囲で行
うことができる。この場合、一定温度条件下であっても
上昇温度条件下であってもよい。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。
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、テトラヒドロフラ
ン、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−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
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
(ビニル結合含量)を調整するとともに芳香族ビニル化
合物のランダム性を良好にしてもよい。
れる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。
させるために、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、もしくは芳香族ビニル
化合物の単連鎖を付与させようとするために、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
剤とともに添加され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、リノレイン酸、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、オタ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アルカリ金属化合物のアルカリ金
属1グラム原子当量に対して、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。
開始剤を用いて重合する際には、重合反応活性を向上さ
せ、かつ重合体活性末端と変性剤(カップリング剤を包
含する)との反応効率を向上させる目的で、重合開始剤
とともにアルカリ金属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の反応
で調製することができる。また、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の調製に用い
られるアルコールとしては、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を挙げることができる。
物の調製に用いられ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を挙げることができる。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を挙
げることができる。中でも、n−ブチルリチウム、se
c−ブチルリチウムが好ましい。
物とのモル比は、通常、1:0.7〜1:5.0、好ま
しくは、1:0.8〜1:2.0、さらに好ましくは、
1:0.9〜1:1.2である。上記有機アルカリ金属
化合物のモル比が、1:5.0を超えると、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、上記有機アルカリ金属化合物のモル比が1:0.
7未満であると、著しく重合速度が低下し、生産性を大
幅に低下させることになるとともに、共重合体鎖末端を
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。
重合法で用いられる方法(例えば、本発明の共重合ゴム
を含有した重合反応溶液に、溶液状態で安定剤等を添加
した後、必要に応じて、芳香族系プロセスオイル、ナフ
テン系プロセスオイル等の伸展油や平均分子量が15万
以下の液状ポリマー(又は前記液状ポリマーの溶液)を
添加して、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する方法)によって行うこ
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(以下、このゴムを「ジエン系ゴム」ということ
がある)や各種の配合剤(充填剤、補強剤、添加剤等)
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。
る。
役ジオレフィン共重合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、前記共重合ゴム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10〜90%)、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、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。
数(V.G.C.)が、好ましくは、0.800〜0.
950、さらに好ましくは、0.810〜0.920の
ものである。ここで、粘度比重恒数(V.G.C.)と
は、下記数式(1)によって算出される値で、酸性度の
評価の指標として用いられているものである。
0/60°F:60°Fにおける試料の質量と、同温度
における当体積の純水の質量との比)、Vは、210°
Fにおけるセイボルトユニバーサル粘度(SUS)をそ
れぞれ示す。このような伸展油を前述の共役ジオレフィ
ン共重合ゴムに油展すると、油展状態で、この共重合ゴ
ムに存在するスズ−炭素結合が切断することがなく、安
定した油展ゴムを得ることができる。
合ゴム100重量部に対して、好ましくは、5〜60重
量部、さらに好ましくは、10〜50重量部である。
方法を用いることができ、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
上均一に油展をできる点から好ましい。
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。
オレフィン共重合ゴム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。
共重合ゴム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、35〜95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35〜95重量
部である。
ーボンブラック及び/又は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(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、前記共役ジオレフ
ィン共重合ゴム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35〜95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して使用
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・フィラーとの合
計量として、前記共役ジオレフィン共重合ゴムとジエン
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、35〜95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、2〜15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。
ィン共重合ゴム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、加工助剤等を必要に応じた量用いてもよい。
ム、伸展油、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、例えば、70〜180℃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、例えば、140〜18
0℃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。
に拠った。 共役ジオレフィン部分のビニル含量 赤外吸収スペクトル法(モレロ法)によって求めた。 結合スチレン含量 赤外吸収スペクトル法により、検量線を作製し求めた。 ムーニー粘度(ML1+4、100) 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100℃で測定した。
/100g) 赤外吸収スペクトルにより、Si−C結合に起因する
1,160cm-1付近の吸収量により作成した検量線か
ら定量した。但し、定量された値をGPC法で得られた
ポリスチレン換算数平均分子量Mnと、アルコキシシリ
ル基の分子量で除して、アルコキシシリル基のモル数と
した。
00g) 共重合体をトルエン/メタノール中で再沈殿
し、原子吸光分析(日立170−70)によりスズ濃度
を定量し、スズ−炭素結合含量とした。
g) 「ロバート.T.キーン、ジェイムズ.S.フリッツ、
J.Ana1.Chem.、24巻、564頁(195
2年)」に記載された「過塩素酸−酢酸溶液を用いた、
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、予め濃度既知
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。
cc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)引張強度(300%モジュラス):JISK63
01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)練り加工性を練り開始から3分後の
フィラーの残り量で評価した。(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。
その評価 実施例1(共重合ゴムAの合成) 窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応
器に、シクロヘキサン2,500g、テトラヒドロフラ
ン37g、スチレン100g、1,3−ブタジエン36
5gを仕込んだ。反応容器内容物の温度を20℃に調整
した後、n−ブチルリチウム3.45mmolを添加し
て重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度
は85℃に達した。重合転化率が100%に達した後、
ブタジエン35gを追加、重合した後、四塩化スズ0.
5mmo1、メチルトリフェノキシシラン0.9mmo
l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、スチームストリッピングにより脱溶媒を行
い、115℃熱ロールでゴムを乾燥して共重合ゴムAを
得た。得られた共重合ゴムAの組成及び物性を表4に示
す。共重合ゴムAを用いて、表6に示す配合処方Iによ
り調製した配合ゴムを加硫して、物性評価を行った。そ
の結果を表7に示す。
及びその評価) 実施例1において、重合体処方及び変性処方を表1、2
に示すものに変更したこと以外は、実施例1と同様にし
て、共重合ゴム(変性重合体)B、C、D、E、F、及
びGを得た。得られた共重合ゴムB〜Gの組成及び物性
を表4に示す。共重合ゴムB〜Gを用いて、表6に示す
配合処方Iにより調製した配合ゴムを加硫して、物性評
価を行った。その結果を表7に示す。
及びその評価) 実施例1において、重合体処方及び変性処方を表3に示
すものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、
共重合ゴムH、I、J及びKを得た。得られた共重合ゴ
ムの組成及び物性を表5に示す。共重合ゴムH〜Kを用
いて、表6に示す配合処方Iにより調製した配合ゴムを
加硫して、物性評価を行った。その結果を表8に示す。
載した配合処方II(実施例8)、配合処方IV(実施例
9)、配合処方III(実施例10)、により調製した配
合ゴムを加硫して、物性評価を行った。その結果を表7
に示す。
社製 商品名:フッコールFLEX#1400N(V.
G.C.=0.901)30重量部をを予め油展したゴ
ム組成物を用い、表6に記載した配合処方IIにより調製
した配合ゴムを加硫して、物性評価を行った。その結果
を表7に示す。なお、このゴム組成物(油展ゴム)のム
ーニー粘度(OE−MV)は35であった。
た配合処方IVにより調製した配合ゴムを加硫して、物
性評価を行った。その結果を表8に示す。
らかである。 本発明の共役ジオレフィン系共重合ゴム
を用いた実施例1〜11の場合、良好な加工性を有し、
ウエットスキッド特性を損なうことなく(0℃における
tanδが大)、低ヒステリシスロス性(50℃におけ
るtanδが小)、及び耐摩耗性が同時に高水準にバラ
ンスされている。このことは、カーボンブラック配合
(実施例9)、シリカ配合(実施例10)、予め油展し
たカーボン−シリカデユアル・フェイズ・フィラー(二
重相フィラー)配合(実施例11)、又はシリカとカー
ボンブラックとを併用した場合(実施例1〜7)のいず
れにおいても同様である。一方、非加水分解性アルコキ
シシリル基を有しない共役ジオレフィン系共重合ゴム
H,Jを用いた比較例1、3の場合、耐摩耗性に劣り、
スズ−炭素結合を有しない共役ジオレフィン系共重合ゴ
ムI、Kを用いた比較例2、4の場合、加工性に劣る。
また、上記共役ジオレフィン共重合ゴムIを用い、カー
ボン配合である比較例5は低ヒステリシスロス性に劣
る。なお、実施例11と実施例8とを比べると、予め油
展したゴム組成物を用いることによって加工性の改善効
果がさらに一層顕著となることがわかる。
配合する充填剤の種類及び組合せによらず、加工性に優
れるとともに、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
有用な共役ジオレフィン系共重合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 (7)
- 【請求項1】共役ジオレフィンとビニル芳香族化合物と
を共重合させて得られる共役ジオレフィン系共重合ゴム
であって、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が5〜5
0重量%であり、(2)この共重合ゴム100g当た
り、0.01〜5.0mmolの実質的に加水分解しな
いSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基
を示す)を有するアルコキシシリル基及びこの共重合ゴ
ム100g当たり、0.01〜2.0mmolのスズ−
炭素結合を含有し、並びに(3)分子量分布がポリモー
ダル型である、ことを特徴とする共役ジオレフィン系共
重合ゴム。 - 【請求項2】共役ジオレフィンとビニル芳香族化合物と
を共重合させて得られる共役ジオレフィン系共重合ゴム
であって、(1)結合ビニル芳香族化合物含量が5〜5
0重量%であり、(2’)この共重合ゴム100g当た
り、0.01〜5.0mmolの実質的に加水分解しな
いSi−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基
を示す)を有するアルコキシシリル基、この共重合ゴム
100g当たり、0.01〜2.0mmolのスズ−炭
素結合、及びこの共重合ゴム100g当たり、0.01
〜1.5mmolのアミノ基を含有し、並びに(3)分
子量分布がポリモーダル型である、ことを特徴とする共
役ジオレフィン系共重合ゴム。 - 【請求項3】実質的に加水分解しないSi−O−R結合
(Rは炭素数4〜20の炭化水素基を示す)を有するア
ルコキシシリル基を含有する共役ジオレフィン系共重合
ゴムと、スズ−炭素結合を含有する共役ジオレフィン系
共重合ゴムとの混合物である請求項1に記載の共役ジオ
レフィン系共重合ゴム。 - 【請求項4】アミノ基及び実質的に加水分解しないSi
−O−R結合(Rは炭素数4〜20の炭化水素基を示
す)を有するアルコキシシリル基を含有する共役ジオレ
フィン系共重合ゴムと、アミノ基及びスズ−炭素結合を
含有する共役ジオレフィン系共重合ゴムとの混合物であ
る請求項2に記載の共役ジオレフィン系共重合ゴム。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の共役ジオ
レフィン共重合ゴム100重量部、及び粘度比重恒数
(V.G.C.)が0.800〜0.950の伸展油5
〜60重量部を含有してなることを特徴とするゴム組成
物。 - 【請求項6】請求項1〜4のいずれかに記載の共役ジオ
レフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30重量%以上含有
し、かつ、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特徴とするゴム組成
物。 - 【請求項7】請求項1〜4のいずれかに記載の共役ジオ
レフィン共重合ゴムを全ゴム成分の30重量%以上含有
し、かつ、(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、3
0〜100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−シリカデユアル・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。
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