JP2012057098A - 重合体、ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

重合体、ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDF

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和幸 西岡
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Abstract

【課題】低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く改善されたゴム組成物、空気入りタイヤを供することができる重合体の提供。
【解決手段】1,3−ブタジエン、一般式(I)で表される化合物1及びp−アルコキシスチレンを共重合して得られ、重量平均分子量Mwが1.0×10〜2.5×10である重合体を用いる。
Figure 2012057098

(式(I)中、R及びRは、炭化水素基を表す。R及びRは互いに結合していてもよい。Rは水素原子又は炭化水素基を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、重合体、該重合体を含むゴム組成物、及び該ゴム組成物を含む空気入りタイヤに関する。
近年、省資源、環境保護の立場から、タイヤの転がり抵抗改善による燃費性能の向上が必要とされており、また、走行時の安全性向上のため、ウェットグリップ性能の改善も要求されている。
低燃費性向上にはヒステリシスロスが小さいこと、ウェットグリップ性能向上にはウェットスキッド抵抗性が高いことが要求される。しかしながら、低ヒステリシスロスと高いウェットスキッド抵抗性とは相反するものであり、低燃費性及びウェットグリップ性能をバランス良く改善することは困難である。
低燃費性及びウェットグリップ性能をバランス良く改善する方法として、充填剤としてシリカを用いる方法が挙げられるが、シリカは自己凝集性が強く、分散が困難であるという点で改善の余地がある。また、特許文献1では、窒素原子及びケイ素原子を含む特定の化合物で末端変性されたスチレンブタジエンゴムを配合し、低燃費性及びウェットグリップ性能に優れたゴム組成物を得る方法が記載されているが、他の方法の提供も求められている。
特開2010−111754号公報
本発明は、前記課題を解決し、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く改善されたゴム組成物、空気入りタイヤを供することができる重合体を提供することを目的とする。
本発明は、1,3−ブタジエン、下記一般式(I)で表される化合物1及び下記一般式(II)で表される化合物2を共重合して得られ、重量平均分子量Mwが1.0×10〜2.5×10である重合体に関する。
Figure 2012057098
(式(I)中、R及びRは、炭化水素基を表す。R及びRは互いに結合していてもよい。Rは水素原子又は炭化水素基を表す。)
Figure 2012057098
(式(II)中、Rは、炭化水素基を表す。)
上記重合体は、上記1,3−ブタジエン、上記化合物1及び上記化合物2とともにスチレンを共重合して得られるものであることが好ましい。
上記一般式(I)中、R、R及びRで表される炭化水素基の炭素数が1〜10であり、上記一般式(II)中、Rで表される炭化水素基の炭素数が1〜10であることが好ましい。
上記化合物1の含有量が0.05〜35質量%であり、上記化合物2の含有量が0.05〜35質量%であることが好ましい。
本発明はまた、上記重合体を含むゴム組成物に関する。
上記ゴム組成物は、ゴム成分100質量%中、上記重合体の含有量が5質量%以上であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、シリカを5〜150質量部含むことが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を含む空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、1,3−ブタジエン、特定の化合物1及び2を共重合して得られ、重量平均分子量Mwが特定の範囲内である重合体であるため、該重合体を用いたゴム組成物、空気入りタイヤにおいて、低燃費性及びウェットグリップ性能をバランス良く改善できる。
<重合体>
本発明の重合体は、1,3−ブタジエン、下記一般式(I)で表される化合物1及び下記一般式(II)で表される化合物2を共重合して得られる。化合物1及び2の併用により、化合物1及び2とフィラーとの相互作用が生じ、フィラーの分散性が向上されるとともに、重合体の動きが拘束される。その結果、ヒステリシスロスが低減して低燃費性が改善でき、また、良好なウェットグリップ性能も得られ、これらの性能を相乗的に改善できる。
Figure 2012057098
(式(I)中、R及びRは、炭化水素基を表す。R及びRは互いに結合していてもよい。Rは水素原子又は炭化水素基を表す。)
Figure 2012057098
(式(II)中、Rは、炭化水素基を表す。)
上記式(I)において、R及びRで表される炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましい。炭素数が10を超えると、高コストになる傾向がある。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、炭素数は、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6である。
及びRで表される炭化水素基としては、例えば、アルキル基などの脂肪族炭化水素基、フェニル基などの芳香族炭化水素基などが挙げられる。また、R及びRが互いに結合した炭化水素基としては、例えば、R及びRが連結して形成されるエチレン基などのアルキレン基などが挙げられる。なお、R及びRが連結して形成される炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6である。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、R及びRで表される炭化水素基としては、アルキル基、アルキレン基が好ましく、n−ブチル基、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、エチレン基がより好ましい。なお、R及びRは同一であっても異なってもよい。
で表される炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましい。炭素数が10を超えると、高コストになる傾向がある。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、炭素数は、より好ましくは1〜6、更に好ましくは1〜4である。
で表される炭化水素基としては、R及びRと同様のものが挙げられる。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、Rは、水素原子であることが好ましい。
上記化合物1は、4−ビニルベンズアルデヒドを公知の方法でアセタール化することにより得られる。その具体例としては、4−ビニルベンズアルデヒドジブチルアセタール、4−ビニルベンズアルデヒドエチレンアセタール、4−ビニルベンズアルデヒドジメチルアセタール、4−ビニルベンズアルデヒドジエチルアセタール、4−ビニルベンズアルデヒドジ−n−プロピルアセタール、4−ビニルベンズアルデヒドジイソプロピルアセタールなどが挙げられる。
上記式(II)において、Rで表される炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましい。炭素数が10を超えると、高コストになる傾向がある。また、低燃費性及びウェットグリップ性能を充分に改善できない傾向がある。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、炭素数は、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜6である。
で表される炭化水素基としては、R及びRと同様のものが挙げられる。得られる重合体による低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が高いという点から、Rは、アルキル基が好ましく、メチル基、tert−ブチル基がより好ましい。
上記化合物2としては、例えば、p−メトキシスチレン、p−エトキシスチレン、p−(n−プロポキシ)スチレン、p−(tert−ブトキシ)スチレンなどが挙げられる。
上記重合体における上記化合物1の含有量は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、また、好ましくは35質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。0.05質量%未満では低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が得られにくく、一方、35質量%を超えると高コストになる傾向がある。
上記重合体における上記化合物2の含有量は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、また、好ましくは35質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。0.05質量%未満では低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が得られにくく、一方、35質量%を超えると高コストになる傾向がある。
上記重合体は、上記1,3−ブタジエン、上記化合物1及び2とともにスチレンを共重合して得られるものであってもよい。上記重合体がスチレンを含有する場合、スチレン含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、また、好ましくは60質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。5質量%未満ではウェットグリップ性能が悪化する傾向があり、一方、60質量%を超えると低燃費性が悪化する傾向がある。
上記重合体における1,3−ブタジエンの含有量は特に限定されず、他の成分の含有量に合わせて適宜調整すればよいが、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上であり、また、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
なお、上記重合体における化合物1、化合物2、1,3−ブタジエン及びスチレンの含有量は、後述する実施例の方法で測定できる。
上記重合体の重量平均分子量Mwは、1.0×10〜2.5×10である。Mwが1.0×10未満の場合は低燃費性が悪くなる傾向があり、一方、Mwが2.5×10を超えると加工性が悪くなる傾向がある。Mwの下限は、好ましくは2.0×10以上、より好ましくは3.0×10以上であり、上限は、好ましくは1.5×10以下、より好ましくは1.0×10以下である。
なお、Mwは、重合時に使用する重合開始剤の量を変更するなどの方法により適宜調節することができ、後述の実施例の方法で測定できる。
<重合体の製造方法>
(重合方法)
上記重合体の重合方法については特に制限はなく、溶液重合法、気相重合法、バルク重合法のいずれも用いることができるが、特に化合物1及び化合物2中のアルコキシ基の安定性の観点から、溶液重合法が好ましい。また、重合形式は、回分式及び連続式のいずれであってもよい。
溶液重合法を用いた場合には、溶液中のモノマー濃度(スチレン、1,3−ブタジエン、化合物1及び化合物2の合計)は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。溶液中のモノマー濃度が5質量%未満では、得られる重合体の量が少なく、高コストになる傾向がある。また、溶液中のモノマー濃度は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。溶液中のモノマー濃度が50質量%を超えると、溶液粘度が高くなりすぎて撹拌が困難となり、重合しにくくなる傾向がある。
(アニオン重合における重合開始剤)
アニオン重合を行う場合、重合開始剤としては特に制限はないが、有機リチウム化合物が好ましく用いられる。上記有機リチウム化合物としては、炭素数2〜20のアルキル基を有するものが好ましく、例えばエチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブチル−フェニルリチウム、4−フェニル−ブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、シクロペンチルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとブチルリチウムとの反応生成物などが挙げられるが、これらの中で、入手容易性、安全性などの観点からn−ブチルリチウム又はsec−ブチルリチウムが好ましい。
(アニオン重合の方法)
上記有機リチウム化合物を重合開始剤として用い、アニオン重合によって重合体を製造する方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、反応に不活性な有機溶剤、例えば脂肪族、脂環族、芳香族炭化水素化合物などの炭化水素系溶剤中において、例えばブチルリチウムを重合開始剤とし、必要に応じてランダマイザーの存在下で、1,3−ブタジエン、化合物1及び2と、必要に応じてスチレンとをアニオン重合させることにより、目的の重合体を得ることができる。なお、アニオン重合後に、必要に応じて、公知の老化防止剤や、重合反応を停止する目的でアルコールなどを加えてもよい。
(アニオン重合における炭化水素系溶剤)
上記炭化水素系溶剤としては、炭素数3〜8のものが好ましく、例えばプロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、1−ブテン、イソブテン、トランス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
(アニオン重合におけるランダマイザー)
また、上記ランダマイザーとは、重合体中の共役ジエン部分のミクロ構造制御(例えば、ブタジエンにおける1、2−結合の増加など)や、重合体におけるモノマー単位の組成分布の制御(例えば、ブタジエン−スチレン共重合体におけるブタジエン単位、スチレン単位のランダム化など)などの作用を有する化合物のことである。このランダマイザーとしては、特に制限はなく、従来ランダマイザーとして一般に使用されている公知の化合物の中から任意のものを用いることができる。例えば、ジメトキシベンゼン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジ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、ビステトラヒドロフリルプロパン、トリエチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、1,2−ジピペリジノエタンなどのエーテル類及び第三級アミン類などを挙げることができる。また、カリウム−t−アミレート、カリウム−t−ブトキシドなどのカリウム塩類、ナトリウム−t−アミレートなどのナトリウム塩類も用いることができる。これらのランダマイザーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ランダマイザーの使用量は、重合開始剤1モル当たり、0.01モル当量以上が好ましく、0.05モル当量以上がより好ましい。ランダマイザーの使用量が0.01モル当量未満では、添加効果が小さく、ランダム化しにくい傾向がある。また、ランダマイザーの使用量は、重合開始剤1モル当たり1000モル当量以下が好ましく、500モル当量以下がより好ましい。ランダマイザーの使用量が1000モル当量を超えると、モノマーの反応速度が大きく変化してしまい、逆にランダム化しにくくなる傾向がある。
<ゴム組成物>
(ゴム成分)
上記重合体はゴム組成物のゴム成分として使用できる。ゴム成分100質量%中の重合体の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。5質量%未満であると、低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が得られにくい傾向がある。また、重合体の含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。50質量%を超えると、高コストになる傾向がある。
上記重合体は、他のゴム成分と併用してもよい。他のゴム成分としては、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。ジエン系ゴムは、天然ゴム、ジエン系合成ゴムを使用でき、ジエン系合成ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。なかでも、低燃費性及びウェットグリップ性能をバランス良く示すことから、NR、BR、SBRが好ましい。これらのゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上組み合わせてもよい。
ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。上記範囲内であれば、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く得られる。
ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、また、好ましくは25質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。上記範囲内であれば、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く得られる。
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは35質量%以上、より好ましくは45質量%以上であり、また、好ましくは85質量%以下、より好ましくは75質量%以下である。上記範囲内であれば、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く得られる。
(シリカ)
本発明のゴム組成物は、補強剤としてシリカを配合することが好ましい。上記重合体によってシリカの分散が促進され、低燃費性及びウェットグリップ性能の向上効果を高めることができる。使用できるシリカとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。また、シリカは単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
シリカのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは50m/g以上、より好ましくは80m/g以上であり、また、好ましくは300m/g以下、より好ましくは250m/g以下である。チッ素吸着比表面積が50m/g未満のシリカでは補強効果が小さく耐摩耗性が低下する傾向があり、300m/gを超えるシリカでは分散性が悪く、ヒステリシスロスが増大し、低燃費性が低下する傾向がある。
なお、シリカのBET法によるチッ素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準拠した方法により測定することができる。
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、また、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。シリカの含有量が5質量部未満であると耐摩耗性が充分でない傾向があり、一方、シリカの含有量が150質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、低燃費性が悪化する傾向がある。
(シランカップリング剤)
本発明では、シリカとともに、シランカップリング剤を使用することが好ましい。シランカップリング剤としては特に限定されず、従来からタイヤ分野において汎用されているものを使用でき、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、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、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ジスルフィドなどのスルフィド系を好適に使用できる。補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド及び3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが特に好ましい。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上である。シランカップリング剤の含有量が1質量部未満では、未加硫ゴム組成物の粘度が高く、加工性が悪くなる傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対し、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。シランカップリング剤の含有量が20質量部を超えると、その含有量ほどのシランカップリング剤の配合効果が得られず、高コストになる傾向がある。
(老化防止剤)
本発明のゴム組成物は、老化防止剤を含むことができる。老化防止剤としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩、ワックスなどを適宜選択して使用することが可能である。
(軟化剤)
本発明のゴム組成物は、軟化剤を含むことができる。軟化剤としては、石油系軟化剤、脂肪油系軟化剤、脂肪酸などが挙げられる。軟化剤の含有量は、ウェットグリップ性能を低下させる危険性が少ないという理由から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは100質量部以下である。
(加硫剤)
本発明のゴム組成物は、加硫剤を含むことができる。加硫剤としては、有機過酸化物、硫黄系加硫剤などを使用できる。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという点から、硫黄系加硫剤が好ましく、硫黄がより好ましい。
(加硫促進剤)
本発明のゴム組成物は、加硫促進剤を含むことができる。加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(加硫助剤)
本発明のゴム組成物は、加硫助剤を含むことができる。加硫助剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛(亜鉛華)などを使用することができる。
(その他の成分)
本発明のゴム組成物には、その他の補強剤、各種オイル、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用又は一般のゴム組成物用に配合される各種配合剤及び添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の含有量も一般的な量とすることができる。
<ゴム組成物の製造方法>
本発明のゴム組成物は、従来公知の製造方法により製造することができ、その製造方法が限定されるものではない。例えば、上記各成分をバンバリーミキサーや混練ロールなどの混練機を用いて、通常の方法及び条件で混練することによって製造することができる。
このようにして得られた本発明のゴム組成物を用いることで、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く改善された空気入りタイヤが得られる。上記ゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、トレッド、サイドウォールなどに好適に使用できる。
<空気入りタイヤ>
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、上記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより空気入りタイヤを得る。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下、合成時に用いた各種薬品について、まとめて説明する。
トルエン:関東化学(株)製
4−ビニルベンズアルデヒド:シグマアルドリッチ社製
1−ブタノール:関東化学(株)製
p−トルエンスルホン酸:関東化学(株)製
t−ブチルカテコール:関東化学(株)製
エチレングリコール:関東化学(株)製
n−ヘキサン:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:東京化成工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
n−ブチルリチウム:関東化学(株)製の1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液
2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製のノクラック200
p−メトキシスチレン:関東化学(株)製(化合物2)
p−(tert−ブトキシ)スチレン:和光純薬工業(株)製(化合物2)
<化合物1の合成>
(化合物A)
充分に窒素置換した三つ口フラスコにトルエン100mL、4−ビニルベンズアルデヒド5.3g、1−ブタノール8.9g、p−トルエンスルホン酸5mg、t−ブチルカテコール1mgを添加し、110℃で2時間還流させた。その後、得られた溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、さらに減圧蒸留で精製し、下記構造式で表される化合物A(4−ビニルベンズアルデヒドジブチルアセタール)を得た。(R、R=n−ブチル基、R=水素原子)
Figure 2012057098
(化合物B)
1−ブタノールの代わりにエチレングリコール4.1gを添加する以外は化合物Aと同様の処方により、下記構造式で表される化合物B(4−ビニルベンズアルデヒドエチレンアセタール)を得た。(R、R=連結したエチレン基、R=水素原子)
Figure 2012057098
<重合体の分析>
下記により得られた重合体の分析は以下の方法で行った。
(重量平均分子量Mwの測定)
重合体の重量平均分子量Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
(重合体の構造同定)
重合体の構造同定は、日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用いて行った。測定結果から、重合体中の化合物A、化合物B、p−メトキシスチレン、p−(tert−ブトキシ)スチレン及びスチレンの含有量を算出した。
<重合体の合成>
(重合体(1))
充分に窒素置換した耐熱容器にn−ヘキサン1500mL、スチレン100mmol、1,3−ブタジエン800mmol、テトラメチルエチレンジアミン0.2mmol、n−ブチルリチウム0.12mmolを加えて、0℃で48時間撹拌した。その後、アルコールを加えて反応を止め、反応溶液に2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール1gを添加後、再沈殿精製により重合体(1)を得た。分析の結果、Mwは470000、スチレン含有量は19質量%であった。
(重合体(2))
充分に窒素置換した耐熱容器にn−ヘキサン1500mL、スチレン100mmol、1,3−ブタジエン800mmol、p−メトキシスチレン2.5mmol、化合物A2.5mmol、テトラメチルエチレンジアミン0.2mmol、n−ブチルリチウム0.12mmolを加えて、0℃で48時間撹拌した。その後、アルコールを加えて反応を止め、反応溶液に2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール1gを添加後、再沈殿精製により重合体(2)を得た。分析の結果、Mwは500000、p−メトキシスチレン含有量は0.6質量%、化合物A含有量は0.7質量%、スチレン含有量は19質量%であった。
(重合体(3))
p−メトキシスチレンの代わりに、p−(t−ブトキシ)スチレンを2.5mmol加える以外は重合体(2)と同様の処方により重合体(3)を得た。分析の結果、Mwは510000、p−(tert−ブトキシ)スチレン含有量は0.6質量%、化合物A含有量は0.7質量%、スチレン含有量は19質量%であった。
(重合体(4))
化合物Aの代わりに、化合物Bを2.5mmol加える以外は重合体(3)と同様の処方により重合体(4)を得た。分析の結果、Mwは510000、p−(t−ブトキシ)スチレン含有量は0.6質量%、化合物B含有量は0.7質量%、スチレン含有量は19質量%であった。
(重合体(5))
スチレンを加えない点以外は重合体(2)と同様の処方により重合体(5)を得た。分析の結果、Mwは510000、p−メトキシスチレン含有量は0.6質量%、化合物A含有量は0.7質量%であった。
(重合体(6))
テトラメチルエチレンジアミン8mmol、n−ブチルリチウム5mmolを加える点以外は重合体(2)と同様の処方により重合体(6)を得た。分析の結果、Mwは20000、p−メトキシスチレン含有量は0.6質量%、化合物A含有量は0.7質量%、スチレン含有量は20質量%であった。
<実施例及び比較例>
以下に、実施例及び比較例で用いた各種薬品について説明する。
NR:RSS#3
BR:宇部興産(株)製のウベポールBR150B
SBR:JSR(株)製のSL574
重合体(1)〜(6):上記方法で合成
シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3(NSA:175m/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N−1,3−ジメチルブチル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤(1):大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ
加硫促進剤(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD
表1に示す配合処方にしたがって薬品を混練り配合し、未加硫ゴム組成物を得た。そして、得られた未加硫ゴム組成物を170℃で15分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、上記未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で10分間プレス加硫し、試験用タイヤ(サイズ195/65R15)を製造した。
得られた加硫ゴム組成物及び試験用タイヤについて以下に示す試験方法により低燃費性及びウェットグリップ性能を評価した。
<評価項目及び試験方法>
(低燃費性)
(株)上島製作所製スペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度50℃で上記加硫ゴム組成物のtanδを測定した。そして、下記計算式により測定結果を指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数)=(比較例1のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
(ウェットグリップ性能(1))
(株)上島製作所製フラットベルト式摩擦試験機(FR5010型)を用いてウェットグリップ性能を評価した。上記加硫ゴム組成物からなる幅20mm、直径100mmの円筒形のゴム試験片をサンプルとして用い、速度20km/時間、荷重4kgf、路面温度20℃の条件で、路面に対するサンプルのスリップ率を0〜70%まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の最大値を読みとった。そして、下記計算式により測定結果を指数表示した。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能(1)指数)=(各配合の摩擦係数の最大値)/(比較例1の摩擦係数の最大値)×100
(ウェットグリップ性能(2))
水を撒いて湿潤路面としたテストコースにて、上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、速度70km/hで制動し、タイヤに制動をかけてから停車するまでの走行距離(制動距離)を測定した。そして、下記計算式により測定結果を指数表示した。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能(2)指数)=(比較例1の制動距離)/(各配合の制動距離)×100
Figure 2012057098
表1に示すように、1,3−ブタジエン、化合物1及び化合物2を共重合して得られ、Mwが特定の範囲内である重合体を含む実施例は、比較例に比べて、低燃費性及びウェットグリップ性能がバランス良く改善された。

Claims (8)

  1. 1,3−ブタジエン、下記一般式(I)で表される化合物1及び下記一般式(II)で表される化合物2を共重合して得られ、
    重量平均分子量Mwが1.0×10〜2.5×10である重合体。
    Figure 2012057098
    (式(I)中、R及びRは、炭化水素基を表す。R及びRは互いに結合していてもよい。Rは水素原子又は炭化水素基を表す。)
    Figure 2012057098
    (式(II)中、Rは、炭化水素基を表す。)
  2. 前記1,3−ブタジエン、前記化合物1及び前記化合物2とともにスチレンを共重合して得られる請求項1記載の重合体。
  3. 前記一般式(I)中、R、R及びRで表される炭化水素基の炭素数が1〜10であり、
    前記一般式(II)中、Rで表される炭化水素基の炭素数が1〜10である請求項1又は2記載の重合体。
  4. 前記化合物1の含有量が0.05〜35質量%であり、
    前記化合物2の含有量が0.05〜35質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の重合体。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の重合体を含むゴム組成物。
  6. ゴム成分100質量%中、前記重合体の含有量が5質量%以上である請求項5記載のゴム組成物。
  7. ゴム成分100質量部に対して、シリカを5〜150質量部含む請求項5又は6記載のゴム組成物。
  8. 請求項5〜7のいずれかに記載のゴム組成物を含む空気入りタイヤ。
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