JP2013177539A - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共役ジエン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物により変性して得られる重合体混合物と、シリカとを含み、前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105であるゴム組成物に関する。
【選択図】なし
Description
で表され、
前記Bが下記式(4)〜(7);
のいずれかで表されることが好ましい。
また、前記重合体混合物として、水素添加率80モル%以下の水添重合体の混合物も好適に使用できる。
前記エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物として、カルボン酸無水物を好適に使用できる。
ここで、前記アミン類は、モノアミン類及び/又はジアミン類であることが好ましい。
本発明はまた、前記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
なお、通常、変性後に重合反応を停止する目的で水、アルコール、酸などを混合する。さらに必要に応じて公知の老化防止剤を混合してもよい。方法(1)によれば、末端が変性された変性重合体を含む重合体混合物を調製できる。
なお、上記式(1)で表される変性基は、Aで示される2価の飽和又は不飽和炭化水素基が存在するもの、存在しないもののいずれでもよい。
なお、本明細書において、重合体1分子あたりの上記変性基の平均個数(変性基含有量)は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
該ビニル量は、赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm−1付近の吸収強度より求められる。
ここで、水素添加率は、プロトンNMRを測定して得られたスペクトルの不飽和結合部のスペクトル減少率から計算することができる。
なお、本発明のゴム組成物において、上記重合体混合物はゴム成分に含まれない。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−93に準じてBET法で測定される値である。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
スチレン:関東化学(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液:関東化学(株)製
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製
変性剤(1):Aldrich社製のシアノギ酸メチル
変性剤(2):東京化成工業(株)製のアクリル酸t−ブチル
変性剤(3):東京化成工業(株)製の4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物
変性剤(4):東京化成工業(株)製の無水マレイン酸
10%パラジウムカーボン:東京化成工業(株)製
十分に窒素置換した撹拌翼つきの3Lオートクレーブに、表1の仕込み量にしたがい、n−ヘキサン、1,3−ブタジエン、スチレン、テトラメチルエチレンジアミンを投入し、オートクレーブ内の温度を25℃に調整した。次に、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を加えて昇温条件下(30℃)で60分間重合し、モノマーの転化率が99%であることを確認し、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、スチレンブタジエン共重合体(1)を合成した。
製造例1と同様の条件でスチレンブタジエン共重合体の重合を行い、クエンチせずにアニオン重合末端を活性のまま、表1にしたがい変性剤を加えて昇温条件下(30℃)で30分間撹拌した。次にメタノールを加え15分間撹拌し、その後、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、スチレンブタジエン共重合体(2)〜(13)を合成した。
25℃にてJEOL JNM−A 400NMR装置を用いてH1−NMRを測定し、そのスペクトルより求めた6.5〜7.2ppmのスチレン単位に基づくフェニルプロトンと4.9〜5.4ppmのブタジエン単位に基づくビニルプロトンの比からスチレン含有量、又は重合体混合物のスチレン含有量を決定した。
共重合体、又は重合体混合物の重量平均分子量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 SUPERMULTIPORE 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。
十分に窒素置換した攪拌翼つきの1000mLフラスコに、表2の仕込み量にしたがい、THF、スチレンブタジエン共重合体(1)、テトラメチルエチレンジアミンを投入し、フラスコ内の温度を0℃に調整した。次に、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を加えて室温で3時間攪拌した後、変性剤(3)(4−メチルシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物)を加えて48時間反応させ、得られた反応溶液を塩酸で処理し、スチレンブタジエン共重合体(14)〜(16)を合成した。
KOHを0.1g秤量し、100mlのMeOH溶液を調製した。次いで、試料を0.5g量り取りトルエン30mlに溶解させ、調整した。変性ポリテール溶液にフェノールフタレインを一滴加えた。この溶液にKOH溶液を滴下して、滴定試験を行った。計算によって導かれる酸濃度を変性率とした。
赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm−1付近の吸収強度より重合体のビニル量(単位:モル%)を求めた。
表3の仕込み量に従い重合した点、重合後老化防止剤添加前に、10%パラジウムカーボン5gを加え、窒素置換した後、水素圧力が0、5又は7kg/cm2となるように水素置換して80℃で水素添加反応を行った点以外は製造例1と同様の条件で水添処理スチレンブタジエン共重合体(1)〜(6)を合成した。
表4の仕込み量にしたがった点以外は、製造例3と同様の条件で、水添処理スチレンブタジエン共重合体(7)〜(30)を合成した。
四塩化炭素を溶媒として用いて15質量%濃度の溶液を調製して、100MHzのプロトンNMRの不飽和結合部のスペクトル減少率から算出した。
以下に、実施例1〜39及び比較例1〜4で用いた各種薬品について説明する。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS116(スチレン含有量:22質量%)
シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)
硫黄:鶴見化学工業(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NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
スチレンブタジエン共重合体(1)〜(16):製造例1〜3
水添処理スチレンブタジエン共重合体(1)〜(30):製造例4〜5
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。
得られた加硫物、試験用タイヤを下記により評価し、結果を表5〜7に示した。
ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率20%及び試験時間2分間の条件下でランボーン摩耗量を測定した。更に、測定したランボーン摩耗量から容積損失量を計算し、比較例1、3、4の容積損失量を100として、下記計算式により、各配合(加硫物)の容積損失量を指数表示した。なお、ランボーン摩耗指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(耐摩耗性指数)=(比較例1、3、4の容積損失量)/(各配合の容積損失量)×100
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、初期歪み10%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で各配合(加硫物)の損失正接(tanδ)を測定し、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数(1))=(比較例1、3、4のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
転がり抵抗試験機を用いて、得られた試験用タイヤを、リム15×6JJ、タイヤ内圧230kPa、荷重3.43kN及び速度80km/hの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例1、3、4の転がり抵抗指数を100とし、下記計算式により、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、指数大きいほど、転がり抵抗が低減され、低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数(2))=(比較例1、3、4の転がり抵抗)/(各配合の転がり抵抗)×100
一方、未変性の低分子量重合体(スチレンブタジエン共重合体(1))を用いると、耐摩耗性が悪化した(比較例2)。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
スチレン:関東化学(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液:関東化学(株)製
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製
変性剤(4):東京化成工業(株)製の無水マレイン酸
変性剤(5):東京化成工業(株)製のアクリル酸メチル
AIBN:2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)
十分に窒素置換した撹拌翼つきの3Lオートクレーブに、表8の仕込み量にしたがい、n−ヘキサン、1,3−ブタジエン、スチレン、テトラメチルエチレンジアミンを投入し、オートクレーブ内の温度を25℃に調整した。次に、1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液を加えて昇温条件下(30℃)で60分間重合し、モノマーの転化率が99%であることを確認し、老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、スチレンブタジエン共重合体(A)〜(E)を得た。
表8の仕込み量にしたがい、フラスコにスチレンブタジエン共重合体(A)〜(E)、n−ヘキサン、AIBNを加え、フラスコ内の温度を60℃に調整した。次に、変性剤(4)又は(5)を加え1時間撹拌した後、得られた反応溶液をメタノールで処理し老化防止剤として2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを1.5g加え、変性スチレンブタジエン共重合体(a)〜(n)を得た。
試料:変性スチレンブタジエン共重合体
KOHを0.1g秤量し、100mLのKOH溶液を調製した。次いで、試料を0.5g量り取りトルエン30mLに溶解させ、調整した。試料溶液にフェノールフタレインを一滴加えた。この溶液にKOH溶液を滴下して、滴定試験を行った。計算によって導かれる酸濃度を変性基含有量とした。
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。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS116(スチレン含有量:22質量%、ビニル含有量:65質量%)
シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)
硫黄:鶴見化学工業(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NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
スチレンブタジエン共重合体(A)〜(E):製造例6
変性スチレンブタジエン共重合体(a)〜(n):製造例7
1−アミノデカン:東京化成(株)製
1,6−ヘキサンジアミン:東京化成(株)製
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。
Claims (15)
- 共役ジエン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物により変性して得られる重合体混合物と、シリカとを含み、
前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105であるゴム組成物。 - ゴム成分100質量部に対して、前記重合体混合物の含有量が0.5〜120質量部であり、前記シリカの含有量が5〜150質量部である請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物は、該重合体混合物を構成する重合体1分子あたり、前記変性基を平均0.1個以上有する請求項3又は4に記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物が水素添加率80モル%以下の水添重合体の混合物である請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物を構成する重合体がスチレン単独重合体、ブタジエン単独重合体又はスチレンブタジエン共重合体である請求項1〜6のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記スチレンブタジエン共重合体のスチレン含有量が5〜45質量%である請求項7に記載のゴム組成物。
- 前記重合体混合物は、主鎖が変性された変性重合体を含む請求項1〜8のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物がカルボン酸無水物である請求項1〜9のいずれかに記載のゴム組成物。
- 更に、水及び/又はアミン類を含む請求項1〜10のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記アミン類は、モノアミン類及び/又はジアミン類である請求項11に記載のゴム組成物。
- ゴム成分と、共役ジエン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物の重合体を、エステル基及び/又はカルボキシル基を有する化合物により変性して得られる重合体混合物と、水及び/又はアミン類と、シリカとを混合して得られ、
前記重合体混合物の重量平均分子量が1.0×103〜1.0×105である請求項11又は12に記載のゴム組成物。 - 請求項1〜13のいずれかに記載のゴム組成物からなるタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜13のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
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