JP2013213144A - Reinforcing agent for rubber or plastic, method of producing the same, and rubber composition and plastic composition - Google Patents

Reinforcing agent for rubber or plastic, method of producing the same, and rubber composition and plastic composition Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reinforcing agent capable of improving characteristics of a rubber composition or a plastic composition, and a method of producing the reinforcing agent.SOLUTION: A reinforcing agent for rubber or plastic is produced by: fixing a silicon compound having an alkoxysilyl group and a living radical polymerization initiating group to the surface of a solid material; and performing living radical polymerization of a radically polymerizable monomer using the living radical polymerization initiating group as a polymerization starting point. A compound represented by general formula (1) is used as the silicon compound. (In the formula: A is a group capable of initiating radical polymerization; Zand Zare each independently a bivalent group including at least a carbon atom; Rand Rare each independently a 1-3C alkyl group; and n is an integer of 1 to 3).

Description

本発明は、ゴム組成物やプラスチック組成物に配合される補強剤、及びその製造方法に関するものである。本発明は、また、該補強剤を配合したゴム組成物及びプラスチック組成物に関するものである。   The present invention relates to a reinforcing agent blended in a rubber composition or a plastic composition, and a method for producing the same. The present invention also relates to a rubber composition and a plastic composition containing the reinforcing agent.

従来、ゴム組成物やプラスチック組成物においては、補強剤(補強性充填剤とも称される。)を配合することが知られている。例えば、タイヤ用ゴム組成物においては、低燃費性能の要求の高まりから、低発熱性のゴム組成物の開発が求められており、これを満足する配合手法の一つとして、補強剤としてシリカが配合されている。しかしながら、シリカの粒子表面は極性が高いため、タイヤ用ゴム組成物においてゴム成分として用いられるジエン系ゴムとは相互作用が低く、カーボンブラックと比較して補強性が低い。シリカの補強性を改善することを目的としてシランカップリング剤が使用されているが、満足が行くものとはなっていない。これに対し、下記特許文献1では、シリカにビニルモノマーを含浸させた後、ラジカル重合によりシリカをポリマーによって被覆する方法が開示されているが、シリカとポリマーは物理結合によるものであるため、性能は必ずしも満足するものではない。   Conventionally, it is known to add a reinforcing agent (also referred to as a reinforcing filler) in a rubber composition or a plastic composition. For example, in the rubber composition for tires, development of a low heat-generating rubber composition is required due to the increasing demand for low fuel consumption performance, and silica as a reinforcing agent is one of the compounding methods that satisfy this. It is blended. However, since the surface of the silica particles is highly polar, the interaction with the diene rubber used as the rubber component in the rubber composition for tires is low, and the reinforcing property is low as compared with carbon black. Silane coupling agents are used for the purpose of improving the reinforcing properties of silica, but are not satisfactory. On the other hand, Patent Document 1 below discloses a method in which silica is impregnated with a vinyl monomer and then coated with a polymer by radical polymerization. However, since silica and a polymer are based on physical bonds, Is not always satisfactory.

また、シリカ以外の微粒子や微小繊維を補強剤として用いる場合についても、ゴムマトリックスやプラスチックマトリックスに対する分散性を向上したり、補強性を高めたりするために、補強剤としての固体物質の表面を改質することが求められる場合がある。   In addition, in the case of using fine particles or fine fibers other than silica as a reinforcing agent, the surface of the solid material as the reinforcing agent is modified in order to improve the dispersibility in the rubber matrix or the plastic matrix or to enhance the reinforcing property. It may be required to quality.

なお、下記特許文献2〜4及び非特許文献1には、固体物質の表面からリビングラジカル重合によりポリマーをグラフトすることが開示されている。これらの文献では、重合開始剤として(2−ブロモ−2−メチル)プロピオニルオキシヘキシルトリエトキシシラン(BHE)を用い、予め固体物質の粒子表面にBHEを固定化した後、モノマーをリビングラジカル重合により粒子表面に生成させている。しかしながら、これらの文献は、ゴム又はプラスチック用補強剤としての使用を示唆するものではない。   The following Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Document 1 disclose grafting a polymer from the surface of a solid substance by living radical polymerization. In these documents, (2-bromo-2-methyl) propionyloxyhexyltriethoxysilane (BHE) is used as a polymerization initiator, BHE is immobilized on the particle surface of a solid substance in advance, and the monomer is then subjected to living radical polymerization. It is generated on the particle surface. However, these documents do not suggest the use as a reinforcing agent for rubber or plastic.

特開2006−213661号公報JP 2006-213661 A WO2005/108451WO2005 / 108451 特開2006−213661号公報JP 2006-213661 A 特開2007−008859号公報JP 2007-008859 A

Kohji Ohno他, “Synthesis of Monodisperse Silica Particles Coated with Well-Defined, High-Density Polymer Brushes by Surface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization”, Macromolecules, Vol. 38, No. 6, p.2137-2142, 2005Kohji Ohno et al., “Synthesis of Monodisperse Silica Particles Coated with Well-Defined, High-Density Polymer Brushes by Surface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization”, Macromolecules, Vol. 38, No. 6, p.2137-2142, 2005

本発明は、表面を改質することでゴム組成物やプラスチック組成物の特性を改良することができるゴム又はプラスチック用補強剤及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a reinforcing agent for rubber or plastic that can improve the properties of a rubber composition or a plastic composition by modifying the surface, and a method for producing the same.

本発明の第1の態様に係るゴム又はプラスチック用補強剤の製造方法は、下記一般式(1)で表されるケイ素化合物を固体物質表面に固着させ、そのリビングラジカル重合開始基を重合開始点としてラジカル重合可能なモノマーをリビングラジカル重合するものである。

Figure 2013213144
In the method for producing a rubber or plastic reinforcing agent according to the first aspect of the present invention, a silicon compound represented by the following general formula (1) is fixed to the surface of a solid substance, and the living radical polymerization initiating group thereof is a polymerization initiation point. As a radical polymerization, a monomer capable of radical polymerization is subjected to living radical polymerization.
Figure 2013213144

式中、Aはリビングラジカル重合開始基であり、Z及びZはそれぞれ独立に少なくとも炭素原子を含む2価の基であり、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基である。nは1〜3の整数である。 In the formula, A is a living radical polymerization initiating group, Z 1 and Z 2 are each independently a divalent group containing at least a carbon atom, and R 1 and R 2 are each independently an alkyl having 1 to 3 carbon atoms. It is a group. n is an integer of 1 to 3.

本発明の第2の態様に係るゴム又はプラスチック用補強剤は、該製造方法により得られ、前記固体物質表面のポリマーグラフト鎖の量が、前記固体物質100質量部に対して5〜1000質量部であることを特徴とするものである。   The reinforcing agent for rubber or plastic according to the second aspect of the present invention is obtained by the production method, and the amount of the polymer graft chain on the surface of the solid substance is 5 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid substance. It is characterized by being.

本発明の第3の態様に係るゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、該補強剤を1〜200質量部含有するものである。   The rubber composition according to the third aspect of the present invention contains 1 to 200 parts by mass of the reinforcing agent with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

本発明の第4の態様に係るプラスチック組成物は、プラスチック成分100質量部に対して、該補強剤を1〜200質量部含有するものである。   The plastic composition according to the fourth aspect of the present invention contains 1 to 200 parts by mass of the reinforcing agent with respect to 100 parts by mass of the plastic component.

本発明によれば、固体物質表面に固着させたケイ素化合物のリビングラジカル重合開始基を開始点として、モノマーをリビングラジカル重合することにより、固体物質表面にポリマーグラフト鎖を形成するので、ポリマーと固体物質との結合を強固にすることができる。そのため、ゴム組成物やプラスチック組成物のための補強剤として、ゴムマトリックスやプラスチックマトリックスへの分散性を向上して、それらの特性を改良することができる。   According to the present invention, a polymer graft chain is formed on the surface of a solid material by living radical polymerization of the monomer starting from the living radical polymerization initiating group of the silicon compound fixed on the surface of the solid material. Bonding with a substance can be strengthened. Therefore, as a reinforcing agent for a rubber composition or a plastic composition, it is possible to improve dispersibility in a rubber matrix or a plastic matrix and improve their properties.

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。   Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.

本実施形態に係るゴム又はプラスチック用補強剤は、アルコキシシリル基とリビングラジカル重合開始基を有するケイ素化合物を固体物質表面に固着させ、前記リビングラジカル重合開始基を重合開始点としてラジカル重合可能なモノマーをリビングラジカル重合することにより得られるものである。   The reinforcing agent for rubber or plastic according to the present embodiment is a monomer capable of radical polymerization by fixing a silicon compound having an alkoxysilyl group and a living radical polymerization initiating group to the surface of a solid substance and using the living radical polymerization initiating group as a polymerization initiation point. Is obtained by living radical polymerization.

ケイ素化合物としては、分子内に、アルコキシシリル基と、リビングラジカル重合開始基(即ち、リビングラジカル重合能を有する基)を有する下記一般式(1)で表されるケイ素化合物を用いることができる。   As the silicon compound, a silicon compound represented by the following general formula (1) having an alkoxysilyl group and a living radical polymerization initiating group (that is, a group having a living radical polymerization ability) in the molecule can be used.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

式(1)中、Aはリビングラジカル重合開始基であり、Z及びZはそれぞれ独立に少なくとも炭素原子を含む2価の基であり、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基であり、nは1〜3の整数である。 In formula (1), A is a living radical polymerization initiating group, Z 1 and Z 2 are each independently a divalent group containing at least a carbon atom, and R 1 and R 2 are each independently a group having 1 to 1 carbon atoms. 3 is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 3.

式(1)のケイ素化合物は、構造中に有するチオエーテル基の硫黄原子に不対電子を有しているため、金属や無機物質、高分子物質との親和性が高く、それを有していない場合と比べて、固体物質表面への固着性が高く、またプラスチックやゴムといったマトリクスへの分散性が向上すると考えられる。   Since the silicon compound of the formula (1) has an unpaired electron in the sulfur atom of the thioether group in the structure, it has high affinity with metals, inorganic substances, and polymer substances, and does not have it. Compared to the case, it is considered that the adhesiveness to the surface of the solid substance is high and the dispersibility to a matrix such as plastic or rubber is improved.

上記Aのリビングラジカル重合開始基について、リビングラジカル重合の反応様式としては、原子移動ラジカル重合(ATRP)、可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT)、イニファータによる方法、可逆的連鎖移動触媒重合(RTCP)などが挙げられ、特に限定されない。   Regarding the living radical polymerization initiating group of A, the reaction mode of the living radical polymerization may be atom transfer radical polymerization (ATRP), reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT), iniferter method, reversible chain transfer catalytic polymerization (RTCP). Etc.) and the like are not particularly limited.

原子移動ラジカル重合開始能を有する基としては、例えば、ハロアルキル基、ハロエステル基、ハロアルキルフェニル基、ハロケトン基、ハロニトリル基、ハロゲン化スルホニル基、ジチオカルバメート基などが挙げられる。好ましくは、ハロエステル基、ハロアルキルフェニル基である。この場合、塩化銅/アミン錯体などの遷移金属錯体の存在下でラジカルが発生し、重合反応が進行する。可逆的付加開裂連鎖移動重合能を有する基としては、例えば、ジチオエステル基、トリチオカルボネート基、ザンテート基、ジチオカルボメート基などが挙げられる。この場合、アゾ化合物や有機過酸化物を重合触媒として使用する。イニファータの場合の例としては、ジチオカルバメート基が挙げられる。可逆的連鎖移動触媒重合(RTCP)の場合の例としては ヨウ化アルキル基があげられる。この場合、ラジカル発生剤とヨウ化物触媒の存在下でラジカルが発生し、重合反応が進行する。   Examples of the group having the ability to initiate atom transfer radical polymerization include a haloalkyl group, a haloester group, a haloalkylphenyl group, a haloketone group, a halonitrile group, a halogenated sulfonyl group, and a dithiocarbamate group. A haloester group and a haloalkylphenyl group are preferable. In this case, radicals are generated in the presence of a transition metal complex such as a copper chloride / amine complex, and the polymerization reaction proceeds. Examples of the group having reversible addition-cleavage chain transfer polymerization ability include a dithioester group, a trithiocarbonate group, a xanthate group, and a dithiocarbamate group. In this case, an azo compound or an organic peroxide is used as a polymerization catalyst. Examples of iniferters include dithiocarbamate groups. An example of reversible chain transfer catalyzed polymerization (RTCP) is an alkyl iodide group. In this case, radicals are generated in the presence of a radical generator and an iodide catalyst, and the polymerization reaction proceeds.

ハロアルキル基としては、例えば、トリクロロメチル、ブロモジクロロメチルなどが挙げられる。ハロアルキルフェニル基としては、例えば、クロロメチルフェニル、ブロモメチルフェニル、ヨードメチルフェニル、(1−クロロエチル)フェニル、(1−ブロモエチル)フェニル、(1−ヨードエチル)フェニルなどが挙げられる。ハロケトン基としては、例えば、トリクロロエタノイル、ジクロロエタノイルなどが挙げられる。ハロニトリル基としては、例えば、クロロシアノメチル、ブロモシアノメチル、ヨードシアノメチルなどが挙げられる。ハロゲン化スルホニル基としては、例えば、クロロスルホニルなどが挙げられる。   Examples of the haloalkyl group include trichloromethyl, bromodichloromethyl, and the like. Examples of the haloalkylphenyl group include chloromethylphenyl, bromomethylphenyl, iodomethylphenyl, (1-chloroethyl) phenyl, (1-bromoethyl) phenyl, (1-iodoethyl) phenyl, and the like. Examples of the haloketone group include trichloroethanoyl, dichloroethanoyl and the like. Examples of the halonitrile group include chlorocyanomethyl, bromocyanomethyl, iodocyanomethyl, and the like. Examples of the halogenated sulfonyl group include chlorosulfonyl and the like.

上記Aのラジカル重合開始基としては、下記一般式(2)で表されるα−ハロエステル基が好ましい。

Figure 2013213144
The radical polymerization initiating group of A is preferably an α-haloester group represented by the following general formula (2).
Figure 2013213144

式(2)中、R、R及びRはそれぞれ独立に炭素、水素、酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つで構成される構造であり、R、R及びRのうち少なくとも1つはハロゲンである。ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨウ素が好ましく、より好ましくは臭素である。R、R及びRは、基本的には、それぞれ、水素、炭化水素基またはハロゲンであるが、ラジカル重合開始能を損なわない限り、酸素、窒素及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基を有してもよい。好ましくは、Rがハロゲンであり、R及びRが、それぞれ独立して水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基であり、但しR及びRがともに水素であることはない。アルキル基は、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。アリール基は、より好ましくはフェニル基およびメチルフェニル基である。アリールアルキル基は、より好ましくはベンジル基およびフェネチル基である。R及びRの特に好ましい例はメチル基である。 In the formula (2), R 3 , R 4 and R 5 are each independently a structure composed of at least one selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen and sulfur, and R 3 , At least one of R 4 and R 5 is halogen. As the halogen, chlorine, bromine or iodine is preferable, and bromine is more preferable. R 3 , R 4 and R 5 are each basically hydrogen, a hydrocarbon group or halogen, but at least selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and sulfur as long as the radical polymerization initiating ability is not impaired. You may have a substituent containing one hetero atom. Preferably, R 3 is halogen, and R 4 and R 5 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms. Provided that R 4 and R 5 are not both hydrogen. The alkyl group is more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The aryl group is more preferably a phenyl group and a methylphenyl group. The arylalkyl group is more preferably a benzyl group and a phenethyl group. A particularly preferred example of R 4 and R 5 is a methyl group.

上記Aのラジカル重合開始基としては、下記一般式(3)で表されるチオカルボニルチオ基であることも好ましい態様である。

Figure 2013213144
It is also a preferred embodiment that the radical polymerization initiating group of A is a thiocarbonylthio group represented by the following general formula (3).
Figure 2013213144

式(3)中、Rは炭素、水素、酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つで構成される構造である。ここで、Rが、炭化水素基の場合が、ジチオエステル基である。Rが、R−S−の場合(但し、Rは炭化水素である。)が、トリチオカルボネート基である。Rが、R−O−の場合(但し、Rは炭化水素である。)が、ザンテート基である。Rが、R1011N−の場合(但し、R10およびR11はそれぞれ独立して水素または炭化水素基である。)が、ジチオカルバメート基である。これらのチオカルボニルチオ基は、ラジカル重合開始能を損なわない限り、酸素、窒素及びハロゲンからなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基を有してもよい。より好ましくは、ジチオエステル基の場合、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基であり、特に好ましくはフェニル基である。トリチオカルボネート基及びザンテート基の場合、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基であることが好ましく、特に好ましくは炭素数1〜12のアルキル基である。ジチオカルバメート基の場合、R10およびR11は、それぞれ独立して水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基であることが好ましく、より好ましくはR10がアルキル基、R11がアリール基である。また、R10とR11は互いに結合してNとともに環を形成してもよい。 In formula (3), R 6 is a structure composed of at least one selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen, and sulfur. Here, when R 6 is a hydrocarbon group, it is a dithioester group. When R 6 is R 9 -S- (wherein R 9 is a hydrocarbon), it is a trithiocarbonate group. When R 6 is R 9 —O— (provided that R 9 is a hydrocarbon), it is a xanthate group. When R 6 is R 10 R 11 N— (wherein R 10 and R 11 are each independently hydrogen or a hydrocarbon group), it is a dithiocarbamate group. These thiocarbonylthio groups may have a substituent containing at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and halogen as long as radical polymerization initiation ability is not impaired. More preferably, in the case of a dithioester group, R 6 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and particularly preferably a phenyl group. . In the case of a trithiocarbonate group and a xanthate group, R 9 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, particularly preferably. It is a C1-C12 alkyl group. In the case of a dithiocarbamate group, R 10 and R 11 are preferably each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, more preferably R 10 is an alkyl group. , R 11 is an aryl group. R 10 and R 11 may combine with each other to form a ring with N.

式(1)において、Zは、上記Aのラジカル重合開始基と−S−で表されるチオエーテル基とを結合する2価の基であり、好ましくは、炭素数が1〜20である2価の有機基であり、該有機基は、エーテル結合を含んでもよく、また酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基を有してもよい。より好ましくは、Zは、炭素数3〜11のアルキレン基である。 In Formula (1), Z 1 is a divalent group that binds the radical polymerization initiating group of A and a thioether group represented by -S-, and preferably has 2 to 20 carbon atoms. The organic group may contain an ether bond, and may have a substituent containing at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, halogen and sulfur. More preferably, Z 1 is an alkylene group having 3 to 11 carbon atoms.

式(1)において、Zは、チオエーテル基と−Si(0R(R3−nで表されるアルコキシシリル基とを結合する2価の基であり、好ましくは、炭素数が1〜20である2価の有機基であり、該有機基は、エーテル結合を含んでもよく、また酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基を有してもよい。より好ましくは、Zは、炭素数1〜3のアルキレン基である。 In Formula (1), Z 2 is a divalent group that binds a thioether group and an alkoxysilyl group represented by —Si (0R 1 ) n (R 2 ) 3-n , and preferably has a carbon number Is a divalent organic group in which 1 to 20, the organic group may include an ether bond, and a substituent including at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, halogen, and sulfur You may have. More preferably, Z 2 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.

式(1)において、Rは、炭素数1〜3のアルキル基であり、好ましくは、メチル基またはエチル基である。Rは、1分子中に複数有する場合、同一でも異なっていてもよい。Rは、炭素数1〜3のアルキル基であり、好ましくは、メチル基またはエチル基である。Rは、1分子中に複数有する場合、同一でも異なっていてもよい。また、nは1〜3の整数であり、好ましくはn=3である。すなわち、−Si(0R(R3−nで表されるアルコキシシリル基は、トリアルコキシシリル基であることが好ましく、より好ましくはトリエトキシシリル基またはトリメトキシシリル基である。 In the formula (1), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group. When a plurality of R 1 are present in one molecule, they may be the same or different. R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and is preferably a methyl group or an ethyl group. When two or more R 2 are present in one molecule, they may be the same or different. N is an integer of 1 to 3, preferably n = 3. That is, the alkoxysilyl group represented by -Si (0R 1) n (R 2) 3-n is preferably a trialkoxysilyl group, more preferably a triethoxysilyl group or a trimethoxysilyl group.

本実施形態で用いるケイ素化合物としては、下記一般式(4)で表されるものが特に好ましい。これはラジカル重合開始基としてα−ハロエステル基を有するものである。

Figure 2013213144
As the silicon compound used in the present embodiment, those represented by the following general formula (4) are particularly preferable. This has an α-haloester group as a radical polymerization initiating group.
Figure 2013213144

式(4)中、Xは、ハロゲンであり、塩素、臭素またはヨウ素が好ましく、より好ましくは臭素である。R及びRは、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基であり、好ましくはそれぞれ独立にメチル基又はエチル基である。R及びRは、それぞれ独立に水素又は炭素数1〜3のアルキル基であるが、ともに水素であることはない。R及びRは、好ましくはそれぞれメチル基またはエチル基であり、更に好ましくはともにメチル基である。aは、3〜11の整数であり、mは、1〜3の整数である。nは、1〜3の整数であり、特に好ましくはn=3である。 In formula (4), X is a halogen, preferably chlorine, bromine or iodine, more preferably bromine. R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably each independently a methyl group or an ethyl group. R 7 and R 8 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, but are not both hydrogen. R 7 and R 8 are each preferably a methyl group or an ethyl group, more preferably a methyl group. a is an integer of 3 to 11, and m is an integer of 1 to 3. n is an integer of 1 to 3, and particularly preferably n = 3.

以上のようなケイ素化合物は、分子内にリビングラジカル重合開始基及び炭素−炭素二重結合を有する化合物と、メルカプト基を有するシランカップリング剤とを反応させることにより合成することができる。詳細には、下記一般式(6)で表される化合物と下記一般式(7)で表される化合物を反応させることにより、下記一般式(5)で表されるケイ素化合物を製造することができる。式(5)で表されるケイ素化合物は、上記一般式(1)においてラジカル重合開始基として上記一般式(2)で表されるα−ハロエステル基を有するものであり、以下では、これについて製造方法を詳細に説明するが、ケイ素化合物の製造方法は、ラジカル重合開始基として、上記一般式(3)で表されるチオカルボニルチオ基を有する場合でも、更には、他のラジカル重合開始基を有する場合でも、同様に行うことができる。   The silicon compound as described above can be synthesized by reacting a compound having a living radical polymerization initiating group and a carbon-carbon double bond in the molecule with a silane coupling agent having a mercapto group. Specifically, a silicon compound represented by the following general formula (5) can be produced by reacting a compound represented by the following general formula (6) with a compound represented by the following general formula (7). it can. The silicon compound represented by the formula (5) has an α-haloester group represented by the above general formula (2) as a radical polymerization initiating group in the above general formula (1). Although the production method will be described in detail, the production method of the silicon compound may have another radical polymerization initiating group even when it has a thiocarbonylthio group represented by the above general formula (3) as the radical polymerization initiating group. Even if it has, it can carry out similarly.

Figure 2013213144
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式(5)〜(7)中、R、R、Z、Z及びnは、上記式(1)と同じである。また、R、R及びRは、上記式(2)と同じである。Zは、炭素原子を含む2価の基であり、好ましくは炭素数が1〜18である2価の有機基であって、該有機基は、エーテル結合を含んでもよく、また酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む置換基を有してもよい。より好ましくは、Zは、炭素数1〜9のアルキレン基であり、Zよりも炭素数が2つ少ない基である。 In formulas (5) to (7), R 1 , R 2 , Z 1 , Z 2 and n are the same as those in the above formula (1). R 3 , R 4 and R 5 are the same as in the above formula (2). Z 3 is a divalent group containing a carbon atom, preferably a divalent organic group having 1 to 18 carbon atoms, and the organic group may contain an ether bond, oxygen, nitrogen And a substituent containing at least one heteroatom selected from the group consisting of halogen and sulfur. More preferably, Z 3 is an alkylene group having 1 to 9 carbon atoms, and is a group having 2 fewer carbon atoms than Z 1 .

式(6)で表される化合物が、分子内にラジカル重合開始基と二重結合を有する化合物であり、式(7)で表される化合物が、メルカプト基を有するシランカップリング剤である。この反応では、式(6)の化合物の二重結合に対し、式(7)の化合物のメルカプト基を、エン−チオール反応させることに結合するものである。   The compound represented by the formula (6) is a compound having a radical polymerization initiating group and a double bond in the molecule, and the compound represented by the formula (7) is a silane coupling agent having a mercapto group. In this reaction, the mercapto group of the compound of the formula (7) is bonded to the ene-thiol reaction with respect to the double bond of the compound of the formula (6).

反応に際しては、ラジカル発生剤を反応触媒として用いる。ラジカル発生剤としては、アゾ化合物、有機過酸化物などが挙げられ、熱によりラジカルが発生するものや光照射によりラジカルが発生するものが含まれる。アゾ化合物の例としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN)などが挙げられる。有機化酸化物の例としては、ジ−tert−ブチルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシドなどが挙げられる。このようなラジカル発生剤を用いる場合、一般的に考えれば、式(6)の化合物がそのビニル結合により重合すると考えられるが、実際にはエン−チオール反応の方が優先的に進行し、式(5)で表されるケイ素化合物が生成されることが判明した。該反応は、より詳細には、式(6)で表される化合物と、式(7)で表される化合物と、ラジカル発生剤を、トルエンなどの有機溶剤とともに混合し、ラジカルが発生する条件に保持することにより行うことができる。   In the reaction, a radical generator is used as a reaction catalyst. Examples of the radical generator include azo compounds and organic peroxides, and those that generate radicals by heat and those that generate radicals by light irradiation are included. Examples of the azo compound include azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile) (ABCN), and the like. Examples of the organic oxide include di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, benzoyl peroxide, and methyl ethyl ketone peroxide. When such a radical generator is used, generally speaking, it is considered that the compound of the formula (6) is polymerized by the vinyl bond, but actually, the ene-thiol reaction proceeds preferentially, and the formula It was found that the silicon compound represented by (5) was produced. More specifically, the reaction is performed by mixing a compound represented by the formula (6), a compound represented by the formula (7), and a radical generator together with an organic solvent such as toluene to generate radicals. It is possible to carry out by holding.

なお、式(6)で表される化合物の合成方法は特に限定されず、上記特許文献3,4に開示された方法により合成することができる。すなわち、例えば、分子鎖の一端に水酸基を有しかつ他端に付加重合性二重結合を有する化合物に対し、α位の炭素にハロゲンが結合している酸ハロゲン化物を、トリエチルアミンの存在下で反応させればよい。一方、式(7)で表される化合物についても特に限定されないが、メルカプト基を有するシランカップリング剤が市販されているので、それを用いればよい。もちろん公知の方法で合成してもよい。   In addition, the synthesis | combining method of the compound represented by Formula (6) is not specifically limited, It can synthesize | combine by the method disclosed by the said patent documents 3 and 4. That is, for example, for a compound having a hydroxyl group at one end of the molecular chain and an addition polymerizable double bond at the other end, an acid halide in which a halogen is bonded to the carbon at the α-position is obtained in the presence of triethylamine. What is necessary is just to make it react. On the other hand, the compound represented by the formula (7) is not particularly limited, but a silane coupling agent having a mercapto group is commercially available. Of course, you may synthesize | combine by a well-known method.

本実施形態において、上記式(4)で表されるケイ素化合物を製造するためには、下記一般式(8)で表される化合物と下記一般式(9)で表される化合物を反応させればよい。   In this embodiment, in order to produce the silicon compound represented by the above formula (4), a compound represented by the following general formula (8) and a compound represented by the following general formula (9) can be reacted. That's fine.

Figure 2013213144
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式(8)及び(9)において、X、R、R、R、R、a、m及びnは、上記式(4)と同じである。 In the formulas (8) and (9), X, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , a, m and n are the same as in the above formula (4).

上記ケイ素化合物を固着させる固体物質としては、ゴムマトリックスやプラスチックマトリックス中に分散してそれらを補強するために、微粒子や微小繊維であることが好ましい。固体物質の材質としては、金属、金属化合物、無機物質(無機化合物を含む)、高分子化合物からなるものが挙げられ、好ましくは表面に水酸基を有するものである。上記ケイ素化合物は、分子内にアルコキシシリル基を有するため、アルコキシ基の加水分解等により固体物質表面の水酸基と反応することで、より強固な固着を実現しやすいからである。   The solid substance for fixing the silicon compound is preferably fine particles or microfibers in order to disperse in a rubber matrix or plastic matrix and reinforce them. Examples of the material of the solid substance include metals, metal compounds, inorganic substances (including inorganic compounds), and polymer compounds, and those having a hydroxyl group on the surface are preferable. This is because the silicon compound has an alkoxysilyl group in the molecule, and therefore, it is easy to realize stronger fixation by reacting with a hydroxyl group on the surface of the solid substance by hydrolysis of the alkoxy group or the like.

固体物質としての微粒子の平均粒子径は、0.1nm〜1mmの範囲にあり、好ましくは1nm〜100μmであり、より好ましくは1nm〜1μmである。ここで微粒子の粒子径としてはレーザー回折・散乱法から求められる平均粒子径(50%積算値の粒径)である。また、微粒子の1次粒子径が上記範囲にあるものの、アグリゲートなど凝集構造の形態をとる場合、BET法(JIS K6217−7)により比表面積を評価する。この場合、BET比表面積が20〜1000m/gの範囲にあり、好ましくは40〜250m/gにある。微小繊維としては、平均繊維径が0.1nm〜100μm、平均繊維長さが100nm〜10mmの範囲にあり、好ましくは、平均繊維径が1nm〜10μm、平均繊維長さが100nm〜1mmの範囲にあり、より好ましくは平均繊維径が1nm〜1μm、平均繊維長さが100nm〜100μmの範囲にある。ここで、平均繊維径は、走査型電子顕微鏡観察(SEM)像より、フィブリル化繊維を10個無作為に抽出し、短径を測定してその相加平均を平均繊維径とする。平均繊維長は、カジャーニ(KAJAANI)社の繊維長測定機(FS−200)を用い、JIS P8121により測定される。 The average particle diameter of the fine particles as a solid substance is in the range of 0.1 nm to 1 mm, preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 1 nm to 1 μm. Here, the particle diameter of the fine particles is an average particle diameter (a 50% integrated particle diameter) obtained from a laser diffraction / scattering method. Further, when the primary particle diameter of the fine particles is in the above range but takes the form of an aggregate structure such as an aggregate, the specific surface area is evaluated by the BET method (JIS K6217-7). In this case, the BET specific surface area is in the range of 20 to 1000 m 2 / g, preferably 40 to 250 m 2 / g. The fine fibers have an average fiber diameter of 0.1 nm to 100 μm and an average fiber length of 100 nm to 10 mm, preferably an average fiber diameter of 1 nm to 10 μm and an average fiber length of 100 nm to 1 mm. More preferably, the average fiber diameter is in the range of 1 nm to 1 μm, and the average fiber length is in the range of 100 nm to 100 μm. Here, the average fiber diameter is obtained by randomly extracting ten fibrillated fibers from a scanning electron microscope observation (SEM) image, measuring the short diameter, and taking the arithmetic average as the average fiber diameter. The average fiber length is measured according to JIS P8121 using a fiber length measuring machine (FS-200) manufactured by KAJANI.

固体物質として、より好ましくは、シリカ微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化チタン微粒子及びチタン酸バリウム微粒子などの粒子表面に水酸基を持つ無機微粒子が挙げられ、アルコキシ基を持つ上記ケイ素化合物と良好な化学結合を形成しやすく、ラジカル重合鎖が強固に結合した複合微粒子を得ることができる。固体物質として、特に好ましくはシリカである。シリカ表面からグラフト重合を行うことでポリマー相が形成されたポリマーグラフトシリカは、ゴム組成物に配合した場合、ポリマー相の存在によりゴムマトリックスへの分散性が向上し、またポリマー鎖がシリカと直接結合することで、ゴムとの混合後においても硬い樹脂相が形成され、補強性が増大するものと考えられる。そのため、発熱の上昇を抑えながら、高弾性化を図ることも可能となる。   More preferably, the solid substance includes inorganic fine particles having a hydroxyl group on the particle surface, such as silica fine particles, zinc oxide fine particles, titanium oxide fine particles and barium titanate fine particles, and has a good chemical bond with the silicon compound having an alkoxy group. Composite fine particles that are easy to form and in which radical polymer chains are firmly bonded can be obtained. As the solid substance, silica is particularly preferable. When polymer-grafted silica, in which a polymer phase is formed by performing graft polymerization from the silica surface, is incorporated into a rubber composition, the presence of the polymer phase improves dispersibility in the rubber matrix, and the polymer chain is directly bonded to the silica. By bonding, it is considered that a hard resin phase is formed even after mixing with rubber, and the reinforcement is increased. Therefore, it is possible to achieve high elasticity while suppressing an increase in heat generation.

固体物質表面に上記ケイ素化合物を固着させる方法は、特に限定されず、例えばシランカップリング剤について通常用いられている表面処理方法を適用することができる。例えば、該ケイ素化合物をそのまま又は適当な溶媒に溶かしたものを固体物質にスプレーし混合する乾式処理でもよく、また、固体物質に水などを加えてスラリーを調製し、これにケイ素化合物を加えて攪拌する湿式処理でもよい。   The method for fixing the silicon compound to the surface of the solid substance is not particularly limited, and for example, a surface treatment method usually used for a silane coupling agent can be applied. For example, a dry treatment in which the silicon compound is dissolved as it is or in an appropriate solvent may be sprayed and mixed on a solid material, or a slurry is prepared by adding water to the solid material, and the silicon compound is added thereto. Wet processing with stirring may be used.

ここで、固着とは、ケイ素化合物がアルコキシ基の加水分解等により固体物質表面と化学結合していてもよく、水素結合などの物理結合でもよく、固体表面の細孔内にトラップされていてもよい。固着されているか否かの確認方法としては、固着処理後、有機溶媒等により洗浄した後、固着処理表面にケイ素化合物中の元素が存在するかを、エネルギー分散型X線分光法(EDX)やX線電子分光分析法(XPS)などを用いて測定することができる。   Here, the fixation means that the silicon compound may be chemically bonded to the surface of the solid substance by hydrolysis of an alkoxy group, or may be a physical bond such as a hydrogen bond, or may be trapped in the pores of the solid surface. Good. As a method for confirming whether or not it is fixed, after the fixing treatment, after washing with an organic solvent or the like, whether the element in the silicon compound is present on the surface of the fixing treatment is determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) or Measurement can be performed using X-ray electron spectroscopy (XPS) or the like.

ケイ素化合物が固着した固体物質を用いて、該ケイ素化合物からモノマーをリビングラジカル重合させる。該ケイ素化合物は、上記のように分子内にリビングラジカル重合開始基を有するため、該重合開始基を重合開始点としてラジカル重合可能なモノマーをリビングラジカル重合することができる。これにより、ポリマーと固体物質との複合体、すなわち固体物質表面にポリマーグラフト鎖が形成された複合体としての補強剤(以下、ポリマーグラフト補強剤ということがある。)が得られる。   A monomer is living radically polymerized from the silicon compound using a solid substance to which the silicon compound is fixed. Since the silicon compound has a living radical polymerization initiating group in the molecule as described above, it is possible to perform living radical polymerization of a monomer capable of radical polymerization using the polymerization initiating group as a polymerization initiation point. Thereby, a reinforcing agent as a composite of a polymer and a solid substance, that is, a composite in which a polymer graft chain is formed on the surface of the solid substance (hereinafter sometimes referred to as a polymer graft reinforcing agent) is obtained.

ラジカル重合可能なモノマーとしては、ビニルモノマーやジエンモノマーが挙げられ、ビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸系モノマー、メタクリル酸系モノマー、アクリルアミド系モノマー、スチレン系モノマー、酢酸ビニル、アクリロニトリルなどが挙げられる。   Examples of radically polymerizable monomers include vinyl monomers and diene monomers. Examples of vinyl monomers include acrylic acid monomers, methacrylic monomers, acrylamide monomers, styrene monomers, vinyl acetate, and acrylonitrile. .

アクリル酸系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、2−カルボキシエチルアクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ソジウムアクリレート、イソボルニルアクリレート、プロパルギルアクリレート、エチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、イソブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソデシルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ナフチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、トリメチルシリルアクリレート、2,2,2―トリフルオロエチルアクリレート、4−tert―ブチルシクロヘキシルアクリレート、フルオロセイン 0−アクリレート、9−アントラセンメチルアクリレートなどが挙げられる。   Examples of acrylic acid monomers include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-carboxyethyl acrylate, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl acrylate, Butyl acrylate, sodium acrylate, isobornyl acrylate, propargyl acrylate, ethylene glycol methyl ether acrylate, hexyl acrylate, lauryl acrylate, isobutyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, tert-butyl acrylate, isooctyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, Isodecyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-naphthyl acrylate, 2-ethylhexyl Acrylate, trimethylsilyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, fluorescein o-acrylate, 9-anthracene methyl acrylate.

メタクリル酸系モノマーとしては、例えば、3−(アクリロイルオキシ)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、11−[4−(4−ブチルフェニルアゾ)フェノキシ]ウンデシルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクレート、2−(ジエチルアミノ)エチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、エチレングリコールモノエイチルエーテルメタクリレート、エチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、エチレングリコールメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、メタクリル酸、メチルメタクリレート、1H,1H,5H−パーフルオロペンチルメタクリレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、N−スクシンイミドメタクリレート、3−スルホプロピルカリウムメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、3−(トリエトキシシリル)プロピルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート、2−(トリメチルシリルオキシ)エチルメタクリレート、3−(トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル)プロピルメタクリレートなどが挙げられる。   Examples of the methacrylic acid monomer include 3- (acryloyloxy) -2-hydroxypropyl methacrylate, allyl methacrylate, benzyl methacrylate, butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, and 11- [4- (4-butylphenylazo) phenoxy]. Undecyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, diethylene glycol monomethyl ether methacrylate, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2 -Ethoxyethyl methacrylate, ethylene glycol monoethyl ether methacrylate, ethyl methacrylate , Furfuryl methacrylate, glycidyl methacrylate, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate, hexyl methacrylate, ethylene glycol methacrylate, isobornyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 2-isocyanatoethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, Methacrylic acid, methyl methacrylate, 1H, 1H, 5H-perfluoropentyl methacrylate, 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl methacrylate, stearyl methacrylate, N-succinimide methacrylate, 3-sulfopropyl potassium methacrylate, 2 , 2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 2,2,6,6-the Lamethyl-4-piperidyl methacrylate, tridecyl methacrylate, 3- (triethoxysilyl) propyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, 2- (trimethylsilyloxy) ethyl methacrylate , 3- (tris (trimethylsilyloxy) silyl) propyl methacrylate and the like.

アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、6−アクリルアミドヘキサン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、trans−3−フェニルアクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)アクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N−ドデシルアクリルアミド、N−エチル−N−(4−ピリジルメチル)−2−フェニルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシメチル)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N’−メチレンビスアクリルアミドなどが挙げられる。   Examples of acrylamide monomers include acrylamide, 6-acrylamidohexanoic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (3-acrylamidopropyl) trimethylammonium chloride, N- (butoxymethyl) acrylamide, and N-tert-butyl. Acrylamide, trans-3-phenylacrylamide, N- (1,1-dimethyl-3-oxobutyl) acrylamide, N, N-diethylacrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide, N, N -Dimethylacrylamide, N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide, N-dodecylacrylamide, N-ethyl-N- (4-pyridylmethyl) -2-phenylacrylamide, N- (2-hydroxy) And ethyl) acrylamide, N- (hydroxymethyl) acrylamide, N-isopropylacrylamide, N, N′-methylenebisacrylamide and the like.

スチレン系モノマーとしては、スチレン、4−アミノスチレン、4−ブロモ−β,β−ジフルオロスチレン、2−ブロモスチレン、3−ブロモスチレン、4−ブロモスチレン、4−tert−ブチルスチレン、4−(クロロメチル)スチレン、4−クロロ−α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、4−フルオロ−α−メチルスチレン、3−フルオロスチレン、4−フルオロスチレン、4−イソプロペニルトルエン、4−メトキシスチレン、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、β−メチルスチレン、4−ニトロスチレン、4−n−オクチルスチレン、2,3,4,5,6−ペンタフルオロビニルスチレン、α−(トリメチルシリルオキシ)スチレン、β−スチレンスルホン酸ナトリウム、2,4,6−トリメチルスチレン、ビニルベンジルシアニド、2−アセトキシスチレン、4−アセトキシスチレンなどが挙げられる。   Styrene monomers include styrene, 4-aminostyrene, 4-bromo-β, β-difluorostyrene, 2-bromostyrene, 3-bromostyrene, 4-bromostyrene, 4-tert-butylstyrene, 4- (chloro Methyl) styrene, 4-chloro-α-methylstyrene, chloromethylstyrene, 2-chlorostyrene, 3-chlorostyrene, 4-chlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene, 4-fluoro-α-methylstyrene, 3- Fluorostyrene, 4-fluorostyrene, 4-isopropenyltoluene, 4-methoxystyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, 4-nitrostyrene, 4 -N-octylstyrene, 2,3,4,5,6-pentafluorovinyl Styrene, alpha-(trimethylsilyloxy) styrene, beta-sodium styrene sulfonate, 2,4,6-trimethyl styrene, vinyl cyanide, 2-acetoxystyrene, 4-acetoxy styrene.

ジエン系モノマーとしては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。   Examples of the diene monomer include 1,3-butadiene, isoprene, chloroprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, and the like.

以上例示したモノマーは、いずれか1種類で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。   The monomers exemplified above may be used either alone or in combination of two or more.

上記リビングラジカル重合に際し、例えば、リビングラジカル重合開始基が原子移動ラジカル重合開始能を有するものでは、遷移金属錯体を触媒として用いる。このような遷移金属錯体としては、周期律表第7族、8族、9族、10族、または11族元素を中心金属とする金属錯体が好ましく、より好ましくは、0価の銅、1価の銅、2価のルテニウム、2価の鉄または2価のニッケル錯体であり、特には1価の銅錯体が好ましく、アミン/イミン系の多座配位子を有する銅(I)錯体、例えば、塩化銅/アミン錯体が好ましく用いられる。また、例えば、リビングラジカル重合開始基が可逆的付加開裂連鎖移動重合能を有するものでは、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN)などのアゾ化合物、ジ−tert−ブチルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシドなどの有機過酸化物を、重合触媒として用いる。   In the living radical polymerization, for example, when the living radical polymerization initiating group has an atom transfer radical polymerization initiating ability, a transition metal complex is used as a catalyst. As such a transition metal complex, a metal complex having an element as a central metal of Group 7, Group 8, Group 9, Group 10, or Group 11 of the periodic table is preferable, and more preferably zero-valent copper, monovalent Copper, divalent ruthenium, divalent iron or divalent nickel complex, particularly preferably a monovalent copper complex, and a copper (I) complex having an amine / imine polydentate ligand, Copper chloride / amine complexes are preferably used. Further, for example, when the living radical polymerization initiating group has reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization ability, azo such as azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile) (ABCN), etc. An organic peroxide such as a compound, di-tert-butyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide is used as a polymerization catalyst.

このようにして得られたポリマーグラフト補強剤においては、上記モノマーのリビングラジカル重合により形成された固体物質表面のポリマーグラフト鎖の量が、固体物質100質量部に対して5〜1000質量部であることが好ましい。ポリマーグラフト鎖の量は、より好ましくは固体物質100質量部に対して30〜500質量部であり、更に好ましくは50〜300質量部である。   In the polymer graft reinforcing agent thus obtained, the amount of the polymer graft chain on the surface of the solid substance formed by living radical polymerization of the monomer is 5 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid substance. It is preferable. The amount of the polymer graft chain is more preferably 30 to 500 parts by mass, and still more preferably 50 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid substance.

また、該ポリマーグラフト補強剤において、ポリマーグラフト鎖のガラス転移温度(Tg)は特に限定されず、例えば−100℃〜150℃の範囲内で適宜設定することができる。例えば、ゴム組成物に配合する場合、ポリマーグラフト鎖のTgが10〜70℃付近にあれば、60℃付近のtanδを効果的に高めることができ、そのため、高グリップ性が要求されるトレッドゴム用や、防振ゴムなどのエネルギー吸収ゴムに好適である。また、ポリマーグラフト鎖のTgが80℃以上の高温領域にある場合、弾性率を上昇させつつ、室温付近のtanδの上昇を抑えることができ、そのため、低燃費タイヤ用ゴム等に好適である。また、ポリマーグラフト鎖のTgが−10℃以下の低温領域にある場合、0℃付近での弾性率の上昇を抑制しつつ、tanδを上昇させることができ、そのため、高グリップ性のタイヤ用ゴムや、冬用タイヤ用ゴム等として好適である。これらのポリマーグラフト鎖のTgは、ポリマーグラフト鎖を構成するモノマーの種類によって設定可能である。   In the polymer graft reinforcing agent, the glass transition temperature (Tg) of the polymer graft chain is not particularly limited, and can be appropriately set within a range of, for example, -100 ° C to 150 ° C. For example, when blended in a rubber composition, if the Tg of the polymer graft chain is in the vicinity of 10 to 70 ° C., tan δ in the vicinity of 60 ° C. can be effectively increased. It is suitable for energy absorbing rubbers such as anti-vibration rubbers. Further, when the Tg of the polymer graft chain is in a high temperature region of 80 ° C. or higher, it is possible to suppress an increase in tan δ near room temperature while increasing the elastic modulus. Further, when the Tg of the polymer graft chain is in a low temperature region of −10 ° C. or lower, tan δ can be increased while suppressing an increase in the elastic modulus at around 0 ° C. Therefore, a tire rubber with high grip properties can be obtained. It is also suitable as rubber for winter tires. The Tg of these polymer graft chains can be set depending on the type of monomer constituting the polymer graft chain.

該ポリマーグラフト補強剤は、ゴム成分やプラスチック成分に添加して、ゴム組成物やプラスチック組成物を補強するために用いられる。該ポリマーグラフト補強剤を配合することにより、ゴムマトリックスやプラスチックマトリックスへの補強剤(固体物質)の分散性を向上して、ゴム組成物やプラスチック組成物の特性を改良することができる。また、ポリマーグラフト補強剤では、固体物質表面にグラフトポリマー鎖が固着しているため、ゴムマトリックスやプラスチックマトリックスとの混合後においてもポリマーグラフト鎖を保持することができ、高弾性化の効果が発揮されやすい。   The polymer graft reinforcing agent is added to a rubber component or a plastic component and used to reinforce a rubber composition or a plastic composition. By blending the polymer graft reinforcing agent, the dispersibility of the reinforcing agent (solid substance) in the rubber matrix or the plastic matrix can be improved, and the properties of the rubber composition and the plastic composition can be improved. In addition, in the polymer graft reinforcement, the graft polymer chain is fixed on the surface of the solid material, so that the polymer graft chain can be retained even after mixing with the rubber matrix or plastic matrix, and the effect of increasing the elasticity is exhibited. Easy to be.

本実施形態に係るゴム組成物によれば、ゴム成分100質量部に対して、該ポリマーグラフト補強剤が1〜200質量部にて配合される。ポリマーグラフト補強剤の配合量は、より好ましくは10〜150質量部であり、更に好ましくは20〜100質量部である。   According to the rubber composition according to the present embodiment, the polymer graft reinforcing agent is blended at 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The blending amount of the polymer graft reinforcing agent is more preferably 10 to 150 parts by mass, still more preferably 20 to 100 parts by mass.

該ゴム組成物におけるゴム成分の例としては、天然ゴム(NR)、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)、ハロゲン化ブチルゴム(例えば、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)などが挙げられ、これらはいずれか1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。ゴム成分として、好ましくはジエン系ゴムを用いることである。   Examples of rubber components in the rubber composition include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR ), Butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (for example, brominated butyl rubber, chlorinated butyl rubber), ethylene propylene rubber (EPDM), etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Can do. A diene rubber is preferably used as the rubber component.

該ゴム組成物には、上記ポリマーグラフト補強剤の他に、未処理のシリカやカーボンブラックなどの補強性充填剤、シランカップリング剤、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。   In addition to the polymer graft reinforcing agent, the rubber composition includes reinforcing fillers such as untreated silica and carbon black, silane coupling agents, oil, zinc white, stearic acid, anti-aging agents, waxes, additives. Various additives generally used in rubber compositions, such as a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, can be blended.

加硫剤としては、硫黄、及び硫黄含有化合物(例えば、塩化硫黄、二塩化硫黄、高分子多硫化物、モルホリンジスルフィド、及びアルキルフェノールジスルフィド等)が挙げられ、これらはいずれか1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。加硫剤の配合量は、特に限定するものではないが、ゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。   Examples of the vulcanizing agent include sulfur and sulfur-containing compounds (for example, sulfur chloride, sulfur dichloride, polymer polysulfide, morpholine disulfide, alkylphenol disulfide, etc.). It can be used in combination of more than one species. Although the compounding quantity of a vulcanizing agent is not specifically limited, It is preferable that it is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, More preferably, it is 0.5-5 mass parts.

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チウラム系、チアゾール系、及びグアニジン系などの各種加硫促進剤を用いることができ、いずれか1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。加硫促進剤の配合量は、特に限定するものではないが、ゴム成分100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。   As the vulcanization accelerator, for example, various vulcanization accelerators such as sulfenamide-based, thiuram-based, thiazole-based, and guanidine-based compounds can be used, and any one of them can be used alone or in combination of two or more. Can do. The blending amount of the vulcanization accelerator is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 7 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. .

該ゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し作製することができる。このようにして得られるゴム組成物の用途は、特に限定されないが、トレッドやサイドウォール等のタイヤ、コンベアベルト、防振ゴムなどの各種ゴム組成物に用いることができ、常法に従い、例えば140〜200℃で加硫成形することにより、各種ゴム成形体を得ることができる。   The rubber composition can be prepared by kneading according to a conventional method using a commonly used Banbury mixer, kneader, roll, or other mixer. The use of the rubber composition thus obtained is not particularly limited, but can be used for various rubber compositions such as tires such as treads and sidewalls, conveyor belts, and vibration-proof rubbers. Various rubber molded bodies can be obtained by vulcanization molding at ˜200 ° C.

本実施形態に係るプラスチック組成物によれば、プラスチック成分100質量部に対して、該ポリマーグラフト補強剤が1〜200質量部にて配合される。ポリマーグラフト補強剤の配合量は、より好ましくは10〜150質量部であり、更に好ましくは20〜100質量部である。   According to the plastic composition according to the present embodiment, the polymer graft reinforcing agent is blended at 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the plastic component. The blending amount of the polymer graft reinforcing agent is more preferably 10 to 150 parts by mass, still more preferably 20 to 100 parts by mass.

該プラスチック組成物におけるプラスチック成分の例としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリイミドなどが挙げられ、これらはいずれか1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。   Examples of the plastic component in the plastic composition include polyolefin, polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyester, polyamide, polyurethane, polycarbonate, polyimide, etc., and these are used alone or in combination of two or more. Can be used.

該プラスチック組成物には、上記ポリマーグラフト補強剤の他に、酸化防止剤、可塑剤、架橋剤、無機粒子、ガラス繊維、有機繊維など、プラスチック組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。   In addition to the polymer graft reinforcing agent, the plastic composition is blended with various additives generally used in plastic compositions such as antioxidants, plasticizers, crosslinking agents, inorganic particles, glass fibers, and organic fibers. be able to.

該プラスチック組成物は、通常に用いられるミキサーやニーダー等の混合機を用いて、常法に従い混練し作製することができる。このようにして得られるプラスチック組成物の用途は、特に限定されないが、フィルム、容器、コーティング剤、接着剤、自動車部品、断熱材の各種プラスチック組成物に用いることができ、常法に従い、射出成形、圧縮成形などにより、各種プラスチック成形体を得ることができる。   The plastic composition can be prepared by kneading according to a conventional method using a mixer such as a commonly used mixer or kneader. The use of the plastic composition thus obtained is not particularly limited, but can be used for various plastic compositions of films, containers, coating agents, adhesives, automobile parts, and heat insulating materials. Various plastic moldings can be obtained by compression molding or the like.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

<ケイ素化合物の合成>
[合成例1]
・6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル 2−ブロモ−2−メチルプロパネートの合成:
5−ヘキセン−1−オール(42.6g)とトリエチルアミン(45.8g)とテトラヒドロフラン(0.8L)を混合後、氷冷し、2−ブロモイソブチリルブロミド(100g)を滴下した。その後、反応液を4℃、3時間攪拌し、室温で15時間攪拌した。反応液をろ過し、エボポレーターで濃縮後、ジエチルエーテル(300mL)に溶解させ、それを1Nの塩酸溶液(2×300mL)、飽和炭酸水素ナトリウム溶液(2×300mL)、及び蒸留水(2×300mL)の順で洗浄した。その後、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、エバポレーターにて濃縮させ、シリカゲルカラム(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=15/1)により精製し、濃縮後、下記化学式で表される5−ヘキセニル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(化合物1)を74.2g得た。

Figure 2013213144
<Synthesis of silicon compounds>
[Synthesis Example 1]
Synthesis of 6- (3- (triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-bromo-2-methylpropanoate:
5-Hexen-1-ol (42.6 g), triethylamine (45.8 g) and tetrahydrofuran (0.8 L) were mixed and then ice-cooled, and 2-bromoisobutyryl bromide (100 g) was added dropwise. Thereafter, the reaction solution was stirred at 4 ° C. for 3 hours and then stirred at room temperature for 15 hours. The reaction solution was filtered, concentrated with an evaporator, and then dissolved in diethyl ether (300 mL). It was dissolved in 1N hydrochloric acid solution (2 × 300 mL), saturated sodium bicarbonate solution (2 × 300 mL), and distilled water (2 × 300 mL). ) In this order. Thereafter, the organic layer is dried over sodium sulfate, filtered, concentrated by an evaporator, purified by a silica gel column (developing solvent: hexane / ethyl acetate = 15/1), concentrated, and then expressed by the following chemical formula. 74.2 g of hexenyl 2-bromo-2-methylpropanate (Compound 1) was obtained.
Figure 2013213144

次に、化合物1(10.1g)、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン(9.58g:東京化成工業(株)製「3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン」)、AIBN(0.194g)、及びトルエン(20g)を混合し、窒素ガスで30分バブリングした後、反応溶液を70℃、3時間保持し、エバポレーターにて濃縮後、下記化学式で表される6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(化合物2)を17.2g得た(収率:88%)。   Next, Compound 1 (10.1 g), 3-mercaptopropyltriethoxysilane (9.58 g: “3-mercaptopropyltriethoxysilane” manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), AIBN (0.194 g), and toluene (20 g) was mixed, and after bubbling with nitrogen gas for 30 minutes, the reaction solution was held at 70 ° C. for 3 hours, concentrated with an evaporator, and then 6- (3- (triethoxysilyl) propylthio represented by the following chemical formula. ) 17.2 g of hexyl 2-bromo-2-methylpropanate (compound 2) was obtained (yield: 88%).

以下のNMR結果から、生成物が下記化学式で表される化合物であることを同定した。1H-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):1.93(s, 6H, (CH)BrC-)、4.17(t, 2H, -(O=C)-O-CH2-)、1.70(m, 2H, -(O=C)-O-CH2-CH 2-) 、1.43(t, 4H, -(O=C)-O-CH2-CH2-CH 2-CH 2-) 、1.60(t, 2H, O=C-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH 2-) 、2.5(t, 2H, -CH 2-S-CH2-) 、2.53(t, 2H, -CH2-S-CH 2-) 、1.69(m, 2H, -CH2-S-CH2-CH 2-)、0.74(t, 2H, -CH 2-Si-(O-CH2-CH3)3、3.82(q, 6H, -CH2-Si-(O-CH 2-CH3)3、1..23(t, 9H, -CH2-Si-(O-CH2-CH 3)3.
13C-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):30.9(()BrC-)、55.9((CH)Br-)、171.5(-(O=C)-O-CH2-)、65.9(-(O=C)-O-CH2-) 、28.3(-(O=C)-O-CH2-CH2-) 、25.9(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2-) 、28.4(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2-CH2-) 、29.6(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2--CH2-CH2-) 、32.0(-CH2-S-CH2-) 、35.3(-CH2-S-CH2-) 、23.2(-CH2-S-CH2-CH2-)、10.3(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、58.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、18.3(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3.

Figure 2013213144
From the following NMR results, it was identified that the product was a compound represented by the following chemical formula. 1 H-NMR (400 MHz, TMS standard = 0.0 ppm): 1.93 (s, 6H, (CH 3 ) 2 BrC—), 4.17 (t, 2H, — (O═C) —O—CH 2 —), 1.70 (m, 2H,-(O = C) -O-CH 2 -C H 2- ), 1.43 (t, 4H,-(O = C) -O-CH 2 -CH 2 -C H 2 -C H 2 -), 1.60 (t, 2H, O = CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C H 2 -), 2.5 (t, 2H, -C H 2 -S-CH 2 -), 2.53 (t, 2H, -CH 2 -SC H 2- ), 1.69 (m, 2H, -CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 0.74 (t, 2H, -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 3.82 (q, 6H, -CH 2 -Si- (OC H 2 -CH 3 ) 3 , 1..23 (t, 9H, -CH 2 -Si- (O -CH 2 -C H 3 ) 3 .
13 C-NMR (400MHz, TMS standard = 0.0ppm): 30.9 ((C H 3) 2 BrC -), 55.9 ((CH 3) 2 Br C -), 171.5 (- (O = C) -O-CH 2- ), 65.9 (-(O = C) -O- C H 2- ), 28.3 (-(O = C) -O-CH 2 - C H 2- ), 25.9 (-(O = C)- O-CH 2 -CH 2 - C H 2- ), 28.4 (-(O = C) -O-CH 2 -CH 2 -CH 2 - C H 2- ), 29.6 (-(O = C) -O -CH 2 -CH 2 -CH 2 --CH 2 - C H 2 -), 32.0 (- C H 2 -S-CH 2 -), 35.3 (-CH 2 -S- C H 2 -), 23.2 ( -CH 2 -S-CH 2 - C H 2- ), 10.3 ( -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 58.4 (-CH 2 -Si- (O- C H 2- CH 3 ) 3 , 18.3 (-CH 2 -Si- (O-CH 2 - C H 3 ) 3 .
Figure 2013213144

[合成例2]
・3−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)プロピル 2―ブロモ−2−メチルプロパネート:
2−(2−ブロモ−2−メチル)プロピオン酸アリル(1.5g:シグマアルドリッチ社製)、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン(1.73g)、AIBN(0.036g)、及びトルエン(20g)を混合し、窒素ガスで30分バブリングした後、反応溶液を70℃、3時間保持し、エバポレーターにて濃縮後、下記化学式で表される3−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)プロピル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(化合物3)を2.95g得た(収率:91%)。得られた化合物3は、化合物2と同様に、リビングラジカル重合可能な重合開始剤であり、またシリカ表面のシラノール基と反応可能なトリエトキシシリル基を有するものであり、グラフトシリカ補強剤の製造に使用可能なものであった。
[Synthesis Example 2]
3- (3- (triethoxysilyl) propylthio) propyl 2-bromo-2-methylpropanoate:
Allyl 2- (2-bromo-2-methyl) propionate (1.5 g: Sigma-Aldrich), 3-mercaptopropyltriethoxysilane (1.73 g), AIBN (0.036 g), and toluene (20 g) And then bubbling with nitrogen gas for 30 minutes, the reaction solution was held at 70 ° C. for 3 hours, concentrated with an evaporator, and then 3- (3- (triethoxysilyl) propylthio) propyl 2 represented by the following chemical formula. -2.95g of bromo-2-methylpropanate (compound 3) was obtained (yield: 91%). The obtained compound 3 is a polymerization initiator capable of living radical polymerization as in the case of compound 2, and has a triethoxysilyl group capable of reacting with a silanol group on the silica surface. Was usable.

以下のNMR結果から、生成物が下記化学式で表される化合物であることを同定した。1H-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):1.93(s, 6H, (CH)BrC-)、4.27(t, 2H, -(O=C)-O-CH2-)、1.97(m, 2H, -(O=C)-O-CH2-CH 2-) 、2.61(t, 2H, -CH 2-S-CH2-) 、2.55(t, 2H, -CH2-S-CH 2-) 、1.71(m, 2H, -CH2-S-CH2-CH 2-)、0.74(t, 2H, -CH 2-Si-(O-CH2-CH3)3、3.82(q, 6H, -CH2-Si-(O-CH 2-CH3)3、1..23(t, 9H, -CH2-Si-(O-CH2-CH 3)3.
13C-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):30.8(()BrC-)、55.9((CH)Br-)、171.5(-(O=C)-O-CH2-)、64.6(-(O=C)-O-CH2-) 、28.6(-(O=C)-O-CH2-CH2-) 、28.3(-CH2-S-CH2-) 、35.2(-CH2-S-CH2-) 、23.2(-CH2-S-CH2-CH2-)、9.94(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、58.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、18.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3.

Figure 2013213144
From the following NMR results, it was identified that the product was a compound represented by the following chemical formula. 1 H-NMR (400 MHz, TMS standard = 0.0 ppm): 1.93 (s, 6H, (CH 3 ) 2 BrC—), 4.27 (t, 2H, — (O═C) —O—CH 2 —), 1.97 (m, 2H,-(O = C) -O-CH 2 -C H 2- ), 2.61 (t, 2H, -C H 2 -S-CH 2- ), 2.55 (t, 2H, -CH 2 -SC H 2- ), 1.71 (m, 2H, -CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 0.74 (t, 2H, -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 3.82 (q, 6H, -CH 2 -Si- (OC H 2 -CH 3 ) 3 , 1..23 (t, 9H, -CH 2 -Si- (O-CH 2 -C H 3 ) 3 .
13 C-NMR (400 MHz, TMS standard = 0.0 ppm): 30.8 (( C H 3 ) 2 BrC-), 55.9 ((CH 3 ) 2 Br C- ), 171.5 (-(O = C ) -O-CH 2- ), 64.6 (-(O = C) -O- C H 2- ), 28.6 (-(O = C) -O-CH 2 - C H 2- ), 28.3 ( -C H 2 -S- CH 2- ), 35.2 (-CH 2 -S- C H 2- ), 23.2 (-CH 2 -S-CH 2 - C H 2- ), 9.94 ( -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 58.4 (-CH 2 -Si- (O- C H 2 -CH 3 ) 3 , 18.4 (-CH 2 -Si- (O-CH 2 - C H 3 ) 3 .
Figure 2013213144

[合成例3]
・11−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ウンデシル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート:
合成例1の5−ヘキセン−1−オールの代わりに、10−ウンデセン−1−オールを用い、同様の手順で、下記化学式で表される10−ウンデセニル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(化合物4)を得た。

Figure 2013213144
[Synthesis Example 3]
11- (3- (triethoxysilyl) propylthio) undecyl 2-bromo-2-methylpropanoate:
10-Undecen-1-ol was used instead of 5-hexen-1-ol in Synthesis Example 1, and 10-undecenyl 2-bromo-2-methylpropanate (compound) represented by the following chemical formula was used in the same procedure. 4) was obtained.
Figure 2013213144

次いで、合成例1と同様の手順で10−ウンデセニル 2−ブロモ−2−メチルプロパネートと3−メルカプトプロピルトリエトキシシランを反応させることにより、下記化学式で表される11−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ウンデシル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(化合物5)を得た。得られた化合物5は、化合物2と同様に、リビングラジカル重合可能な重合開始剤であり、またシリカ表面のシラノール基と反応可能なトリエトキシシリル基を有するものであり、グラフトシリカ補強剤の製造に使用可能なものであった。   Next, by reacting 10-undecenyl 2-bromo-2-methylpropanate and 3-mercaptopropyltriethoxysilane in the same procedure as in Synthesis Example 1, 11- (3- (triethoxy Silyl) propylthio) undecyl 2-bromo-2-methylpropanate (compound 5) was obtained. The obtained compound 5 is a polymerization initiator capable of living radical polymerization like the compound 2, and has a triethoxysilyl group capable of reacting with a silanol group on the silica surface. Was usable.

以下のNMR結果から、生成物が下記化学式で表される化合物であることを同定した。1H-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):1.92(s, 6H, (CH)BrC-)、4.16(t, 2H, -(O=C)-O-CH2-)、1.28〜1.38(m, 16H, -(O=C)-O-CH2-(CH 2)8-) 、1.56(m, 16H, -(O=C)-O-CH2-(CH2)8-CH 2-) 、2.5(t, 2H, -CH 2-S-CH2-) 、2.53(t, 2H, -CH2-S-CH 2-) 、1.70(m, 2H, -CH2-S-CH2-CH 2-)、0.73(t, 2H, -CH 2-Si-(O-CH2-CH3)3、3.82(q, 6H, -CH2-Si-(O-CH 2-CH3)3、1..23(t, 9H, -CH2-Si-(O-CH2-CH 3)3.
13C-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):30.8(()BrC-)、56.4((CH)Br-)、172.1(-(O=C)-O-CH2-)、66.2(-(O=C)-O-CH2-) 、29.0〜29.5(-(O=C)-O-CH2-(CH2)8-) 、29.8(-(O=C)-O-CH2-(CH2)8-CH2)、32.0(-CH2-S-CH2-) 、35.3(-CH2-S-CH2-) 、23.3(-CH2-S-CH2-CH2-)、9.7(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、58.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、18.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3.

Figure 2013213144
From the following NMR results, it was identified that the product was a compound represented by the following chemical formula. 1 H-NMR (400 MHz, TMS standard = 0.0 ppm): 1.92 (s, 6H, (CH 3 ) 2 BrC—), 4.16 (t, 2H, — (O═C) —O—CH 2 —), 1.28 ~1.38 (m, 16H, - ( O = C) -O-CH 2 - (C H 2) 8 -), 1.56 (m, 16H, - (O = C) -O-CH 2 - (CH 2) 8 -C H 2- ), 2.5 (t, 2H, -C H 2 -S-CH 2- ), 2.53 (t, 2H, -CH 2 -SC H 2- ), 1.70 (m, 2H, -CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 0.73 (t, 2H, -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 3.82 (q, 6H, -CH 2 -Si- ( OC H 2 -CH 3 ) 3 , 1..23 (t, 9H, -CH 2 -Si- (O-CH 2 -C H 3 ) 3 .
13 C-NMR (400MHz, TMS standard = 0.0ppm): 30.8 ((C H 3) 2 BrC -), 56.4 ((CH 3) 2 Br C -), 172.1 (- (O = C) -O-CH 2 -), 66.2 (- ( O = C) -O- C H 2 -), 29.0~29.5 (- (O = C) -O-CH 2 - (C H 2) 8 -), 29.8 (- ( O = C) -O-CH 2- (CH 2 ) 8 - C H 2 ), 32.0 ( -C H 2 -S-CH 2- ), 35.3 (-CH 2 -S- C H 2- ), 23.3 (-CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 9.7 ( -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 58.4 (-CH 2 -Si- (O- C H 2 -CH 3 ) 3 , 18.4 (-CH 2 -Si- (O-CH 2 - C H 3 ) 3 .
Figure 2013213144

[合成例4]
・6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル 2−ヨード−2−メチルプロパネートの合成:
合成例1の操作により得られた6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル 2−ブロモ−2−メチルプロパネート(5g)とヨウ化ナトリウム(20g)とドライアセトン100mLを混合し、窒素雰囲気下にて75℃で10時間反応させた。反応後、抽出操作を行い、下記化学式で表される6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル 2−ヨード−2−メチルプロパネート(化合物6)を得た。得られた化合物6は、化合物2と同様に、リビングラジカル重合可能な重合開始剤であり、またシリカ表面のシラノール基と反応可能なトリエトキシシリル基を有するものであり、グラフトシリカ補強剤の製造に使用可能なものであった。
[Synthesis Example 4]
Synthesis of 6- (3- (triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-iodo-2-methylpropanoate:
6- (3- (Triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-bromo-2-methylpropanate (5 g), sodium iodide (20 g) obtained by the procedure of Synthesis Example 1 and 100 mL of dry acetone were mixed, and nitrogen was added. The reaction was carried out at 75 ° C. for 10 hours under an atmosphere. After the reaction, extraction was performed to obtain 6- (3- (triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-iodo-2-methylpropanate (Compound 6) represented by the following chemical formula. The obtained compound 6 is a polymerization initiator capable of living radical polymerization like the compound 2, and has a triethoxysilyl group capable of reacting with a silanol group on the silica surface. Was usable.

以下のNMR結果から、生成物が下記化学式で表される化合物であることを同定した。1H-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):2.2(s, 6H, (CH)IC-)、4.17(t, 2H, -(O=C)-O-CH2-)、1.70(m, 2H, -(O=C)-O-CH2-CH 2-) 、1.43(t, 4H, -(O=C)-O-CH2-CH2-CH 2-CH 2-) 、1.60(t, 2H, O=C-O-CH2-CH2-CH2-CH2-CH 2-) 、2.5(t, 2H, -CH 2-S-CH2-) 、2.53(t, 2H, -CH2-S-CH 2-) 、1.69(m, 2H, -CH2-S-CH2-CH 2-)、0.74(t, 2H, -CH 2-Si-(O-CH2-CH3)3、3.82(q, 6H, -CH2-Si-(O-CH 2-CH3)3、1..23(t, 9H, -CH2-Si-(O-CH2-CH 3)3.
13C-NMR(400MHz, TMS標準=0.0ppm):27.5(()IC-)、57.4((CH)Br-)、171.5(-(O=C)-O-CH2-)、65.9(-(O=C)-O-CH2-) 、28.3(-(O=C)-O-CH2-CH2-) 、25.9(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2-) 、28.4(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2-CH2-) 、29.6(-(O=C)-O-CH2-CH2-CH2--CH2-CH2-) 、32.0(-CH2-S-CH2-) 、35.3(-CH2-S-CH2-) 、23.2(-CH2-S-CH2-CH2-)、10.3(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、58.4(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3、18.3(-CH2-Si-(O-CH2-CH3)3.

Figure 2013213144
From the following NMR results, it was identified that the product was a compound represented by the following chemical formula. 1 H-NMR (400 MHz, TMS standard = 0.0 ppm): 2.2 (s, 6H, (CH 3 ) 2 IC—), 4.17 (t, 2H, — (O═C) —O—CH 2 —), 1.70 (m, 2H,-(O = C) -O-CH 2 -C H 2- ), 1.43 (t, 4H,-(O = C) -O-CH 2 -CH 2 -C H 2 -C H 2 -), 1.60 (t, 2H, O = CO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -C H 2 -), 2.5 (t, 2H, -C H 2 -S-CH 2 -), 2.53 (t, 2H, -CH 2 -SC H 2- ), 1.69 (m, 2H, -CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 0.74 (t, 2H, -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 3.82 (q, 6H, -CH 2 -Si- (OC H 2 -CH 3 ) 3 , 1..23 (t, 9H, -CH 2 -Si- (O -CH 2 -C H 3 ) 3 .
13 C-NMR (400MHz, TMS standard = 0.0ppm): 27.5 ((C H 3) 2 IC -), 57.4 ((CH 3) 2 Br C -), 171.5 (- (O = C) -O -CH 2- ), 65.9 (-(O = C) -O- C H 2- ), 28.3 (-(O = C) -O-CH 2 - C H 2- ), 25.9 (-(O = C ) -O-CH 2 -CH 2 - C H 2- ), 28.4 (-(O = C) -O-CH 2 -CH 2 -CH 2 - C H 2- ), 29.6 (-(O = C) -O-CH 2 -CH 2 -CH 2 --CH 2 - C H 2- ), 32.0 ( -C H 2 -S-CH 2- ), 35.3 (-CH 2 -S- C H 2- ), 23.2 (-CH 2 -S-CH 2 -C H 2- ), 10.3 ( -C H 2 -Si- (O-CH 2 -CH 3 ) 3 , 58.4 (-CH 2 -Si- (O- C H 2 -CH 3 ) 3 , 18.3 (-CH 2 -Si- (O-CH 2 - C H 3 ) 3 .
Figure 2013213144

<ポリマーグラフト補強剤の合成>
[実施例1]
シリカ(35g:東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」、BET比表面積=205m/g)、28質量%のアンモニア水(66g)、及びエタノール1000mLを混合し、1時間攪拌した後、化合物2:6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル2−ブロモ−2−メチルプロパネート(10g)を滴下し、室温で16時間攪拌した。得られた溶液から遠心分離機によりシリカを回収し、エタノールおよびアニソールにて洗浄することにより、化合物2が粒子表面に固着したシリカ(重合開始剤導入シリカ)28gを得た。
<Synthesis of polymer graft reinforcement>
[Example 1]
Silica (35 g: “Nippal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., BET specific surface area = 205 m 2 / g), 28 mass% ammonia water (66 g), and ethanol 1000 mL were mixed and stirred for 1 hour, then compound 2: 6- (3- (triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-bromo-2-methylpropanate (10 g) was added dropwise and stirred at room temperature for 16 hours. Silica was collected from the obtained solution by a centrifugal separator and washed with ethanol and anisole to obtain 28 g of silica (polymerization initiator-introduced silica) having Compound 2 fixed on the particle surface.

次に、得られた重合開始剤導入シリカ(22.9g)、ベンジルメタクリレート(200g)、2−ブロモ酪酸エチル(1.14g)、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジル(4.54g)、及びアニソール(300g)を混合し、1.5時間窒素バブリングした後、反応溶液に塩化銅(I)(0.56g)を添加し、50℃で5時間保持した。得られた溶液を遠心分離により、固相を分離し、アニソールで洗浄、乾燥後、補強剤1としてポリマーグラフトシリカ(43g)を得た。   Next, the obtained polymerization initiator-introduced silica (22.9 g), benzyl methacrylate (200 g), ethyl 2-bromobutyrate (1.14 g), 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl (4. 54 g) and anisole (300 g) were mixed, and after bubbling with nitrogen for 1.5 hours, copper (I) chloride (0.56 g) was added to the reaction solution and maintained at 50 ° C. for 5 hours. The obtained solution was centrifuged to separate the solid phase, washed with anisole and dried, and then polymer graft silica (43 g) was obtained as reinforcing agent 1.

[実施例2〜4]
重合開始剤に対するモノマー(ベンジルメタクリレート)の仕込み比(モル比)を、下記表1に示すように変更し、その他は実施例1と同様の手順により、補強剤2〜4をそれぞれ得た。
[Examples 2 to 4]
Reinforcing agents 2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the charging ratio (molar ratio) of the monomer (benzyl methacrylate) to the polymerization initiator was changed as shown in Table 1 below.

[実施例5]
モノマーの種類をベンジルメタクリレートからメチルメタクリレートに変更し、その他は、補強剤1の合成と同様の方法で補強剤5としてポリマーグラフトシリカを得た。
[Example 5]
The type of monomer was changed from benzyl methacrylate to methyl methacrylate, and the others were polymer grafted silica as reinforcing agent 5 in the same manner as in the synthesis of reinforcing agent 1.

[実施例6]
モノマーの種類をベンジルメタクリレートからトリデシルメタクリレートに変更し、その他は、補強剤1の合成と同様の方法で補強剤6としてポリマーグラフトシリカを得た。
[Example 6]
The type of monomer was changed from benzyl methacrylate to tridecyl methacrylate, and polymer graft silica was obtained as the reinforcing agent 6 in the same manner as in the synthesis of the reinforcing agent 1 except for the above.

[補強剤のポリマーグラフト量の測定]
TGA(昇温速度5℃/分、温度範囲50℃〜500℃)による測定結果から、下記式(A)に基づき、表1の通りポリマーグラフト量を算出した。
[Measurement of polymer graft amount of reinforcing agent]
From the measurement results by TGA (temperature increase rate 5 ° C./min, temperature range 50 ° C. to 500 ° C.), the polymer graft amount was calculated as shown in Table 1 based on the following formula (A).

式(A): P=(W初期−W500℃/0.9)/(W500℃/0.9)
P:シリカ単位質量当りのポリマーグラフト質量
W初期:TGA測定仕込み質量(mg)
W500℃:500℃における残渣の質量(mg)
[ポリマーグラフト鎖のガラス転移温度の測定]
補強剤を、−100℃〜150℃の範囲で、昇温速度20℃/分の条件で、DSC測定を行い、ポリマーグラフト鎖のガラス転移温度(Tg)を求めた。
Formula (A): P = (W Initial -W 500 ℃ /0.9)/(W 500 ℃ /0.9)
P: Polymer graft mass per unit mass of silica
W initial stage: TGA measurement charge mass (mg)
W 500 ° C : Mass of residue at 500 ° C (mg)
[Measurement of glass transition temperature of polymer graft chain]
DSC measurement was performed on the reinforcing agent in the range of −100 ° C. to 150 ° C. under the temperature rising rate of 20 ° C./min, and the glass transition temperature (Tg) of the polymer graft chain was determined.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

得られた補強剤のTGA測定より、グラフトポリマー鎖の存在が確認された。また、表1に示すように、モノマーの仕込み比とポリマーグラフト鎖の量は比例関係にあり、シリカ表面からリビング的に重合していることが示された。   From the TGA measurement of the obtained reinforcing agent, the presence of the graft polymer chain was confirmed. Further, as shown in Table 1, the monomer charge ratio and the amount of the polymer graft chain were in a proportional relationship, indicating that the polymerization was performed in a living manner from the silica surface.

[実施例7]
酸化亜鉛(100g:堺化学工業(株)製「FINEX−30」)、28質量%のアンモニア水(66g)、及びエタノール1000mLを混合し、1時間攪拌した後、化合物2:6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル2−ブロモ−2−メチルプロパネート(10g)を滴下し、室温で16時間攪拌した。得られた溶液から遠心分離機により酸化亜鉛を回収し、エタノールおよびアニソールにて洗浄することにより、化合物2が粒子表面に固着した酸化亜鉛(重合開始剤導入酸化亜鉛)82gを得た。
[Example 7]
Zinc oxide (100 g: “FINEX-30” manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), 28 mass% ammonia water (66 g), and ethanol 1000 mL were mixed and stirred for 1 hour, then compound 2: 6- (3- (Triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-bromo-2-methylpropanate (10 g) was added dropwise and stirred at room temperature for 16 hours. Zinc oxide was recovered from the obtained solution by a centrifugal separator and washed with ethanol and anisole to obtain 82 g of zinc oxide (polymerization initiator-introduced zinc oxide) in which compound 2 was fixed to the particle surface.

次に、得られた重合開始剤導入酸化亜鉛(62g)、ベンジルメタクリレート(200g)、2−ブロモ酪酸エチル(1.14g)、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジル(4.54g)、及びアニソール(300g)を混合し、1.5時間窒素バブリングした後、反応溶液に塩化銅(I)(0.56g)を添加し、50℃で5時間保持した。得られた溶液を遠心分離により、固相を分離し、アニソールで洗浄、乾燥後、補強剤7としてポリマーグラフト酸化亜鉛(75.9g)を得た。得られた補強剤7について、上記補強剤1と同様にしてポリマーグラフト量を測定した。結果を下記表2に示す。   Next, the obtained polymerization initiator-introduced zinc oxide (62 g), benzyl methacrylate (200 g), ethyl 2-bromobutyrate (1.14 g), 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl (4.54 g) ) And anisole (300 g) were mixed and nitrogen bubbling was performed for 1.5 hours, and then copper (I) chloride (0.56 g) was added to the reaction solution and kept at 50 ° C. for 5 hours. The obtained solution was centrifuged to separate the solid phase, washed with anisole, and dried to obtain polymer grafted zinc oxide (75.9 g) as reinforcing agent 7. About the obtained reinforcing agent 7, it carried out similarly to the said reinforcing agent 1, and measured the polymer graft amount. The results are shown in Table 2 below.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

[実施例8]
チタン酸バリウム(100g:堺化学工業(株)製「BT01」)、28質量%のアンモニア水(66g)、及びエタノール1000mLを混合し、1時間攪拌した後、化合物2:6−(3−(トリエトキシシリル)プロピルチオ)ヘキシル2−ブロモ−2−メチルプロパネート(10g)を滴下し、室温で16時間攪拌した。得られた溶液から遠心分離機によりチタン酸バリウムを回収し、エタノールおよびアニソールにて洗浄することにより、化合物2が粒子表面に固着したチタン酸バリウム(重合開始剤導入チタン酸バリウム)85gを得た。
[Example 8]
After mixing barium titanate (100 g: “BT01” manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.), 28 mass% ammonia water (66 g), and ethanol 1000 mL, the mixture was stirred for 1 hour, then compound 2: 6- (3- ( Triethoxysilyl) propylthio) hexyl 2-bromo-2-methylpropanate (10 g) was added dropwise and stirred at room temperature for 16 hours. Barium titanate was collected from the obtained solution by a centrifugal separator and washed with ethanol and anisole to obtain 85 g of barium titanate (polymerization initiator-introduced barium titanate) in which compound 2 was fixed to the particle surface. .

次に、得られた重合開始剤導入チタン酸バリウム(68g)、ベンジルメタクリレート(200g)、2−ブロモ酪酸エチル(1.14g)、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジル(4.54g)、及びアニソール(300g)を混合し、1.5時間窒素バブリングした後、反応溶液に塩化銅(I)(0.56g)を添加し、50℃で5時間保持した。得られた溶液を遠心分離により、固相を分離し、アニソールで洗浄、乾燥後、補強剤8としてポリマーグラフトチタン酸バリウム(82g)を得た。得られた補強剤8について、上記補強剤1と同様にしてポリマーグラフト量を測定した。結果を下記表3に示す。   Next, the polymerization initiator-introduced barium titanate (68 g), benzyl methacrylate (200 g), ethyl 2-bromobutyrate (1.14 g), 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl (4. 54 g) and anisole (300 g) were mixed, and after bubbling with nitrogen for 1.5 hours, copper (I) chloride (0.56 g) was added to the reaction solution and maintained at 50 ° C. for 5 hours. The obtained solution was centrifuged to separate the solid phase, washed with anisole and dried, and then polymer grafted barium titanate (82 g) was obtained as reinforcing agent 8. About the obtained reinforcing agent 8, it carried out similarly to the said reinforcing agent 1, and measured the polymer graft amount. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

<ゴム組成物の評価>
以下のゴム組成物の評価において、比較例のゴム組成物に配合するポリマーC1〜C3を次のようにして合成した。
<Evaluation of rubber composition>
In the following evaluation of the rubber composition, polymers C1 to C3 blended in the rubber composition of the comparative example were synthesized as follows.

[ポリマーC1の合成]
ベンジルメタクリレート(30g)、2−ブロモ酪酸エチル(0.66g)、4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジル(1.4g)、及びアニソール(30g)を混合し、1.5時間窒素バブリングした後、反応溶液に塩化銅(I)(0.17g)を添加し、50℃で5時間保持した。得られた溶液を、エタノールへ再沈生成後、ポリベンジルメタクリレート(ポリマーC1)を得た。
[Synthesis of Polymer C1]
Benzyl methacrylate (30 g), ethyl 2-bromobutyrate (0.66 g), 4,4′-dinonyl-2,2′-bipyridyl (1.4 g), and anisole (30 g) were mixed and nitrogen was added for 1.5 hours. After bubbling, copper (I) chloride (0.17 g) was added to the reaction solution and kept at 50 ° C. for 5 hours. The resulting solution was reprecipitated in ethanol to obtain polybenzyl methacrylate (polymer C1).

[ポリマーC2の合成]
モノマーの種類をベンジルメタクリレートからメチルメタクリレートに変更し、その他は、ポリマーC1と同様の方法で、ポリメチルメタクリレート(ポリマーC2)を得た。
[Synthesis of Polymer C2]
The kind of monomer was changed from benzyl methacrylate to methyl methacrylate, and the others were obtained in the same manner as for polymer C1 to obtain polymethyl methacrylate (polymer C2).

[ポリマーC3の合成]
モノマーの種類をベンジルメタクリレートからトリデシルメタクリレートに変更し、その他は、ポリマーC1と同様の方法で、ポリトリデシルメタクリレート(ポリマーC3)を得た。
[Synthesis of Polymer C3]
The kind of monomer was changed from benzyl methacrylate to tridecyl methacrylate, and the others were obtained in the same manner as in polymer C1 to obtain polytridecyl methacrylate (polymer C3).

[実施例9,10及び比較例1,2]
バンバリーミキサーを使用し、下記表4に示す配合(質量部)に従って、まず、第一混合段階で、ゴム成分に対し硫黄及び加硫促進剤を除く他の配合剤を添加し混練し、次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して、ゴム組成物を調製した。表4中の各成分の詳細は、以下の通りである。
[Examples 9 and 10 and Comparative Examples 1 and 2]
Using a Banbury mixer, according to the formulation (parts by mass) shown in Table 4 below, first, in the first mixing stage, other compounding agents excluding sulfur and vulcanization accelerator are added and kneaded, and then kneaded. In the final mixing stage, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product and kneaded to prepare a rubber composition. Details of each component in Table 4 are as follows.

・SBR:スチレンブタジエンゴム、JSR(株)製「SBR1502」
・シリカ:東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」
・シランカップリング剤:ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、エボニック・デグサ社製「Si69」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・硫黄:細井化学工業(株)製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーCZ」
・2次加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーD」
SBR: Styrene butadiene rubber, “SBR1502” manufactured by JSR Corporation
・ Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
Silane coupling agent: bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, “Si69” manufactured by Evonik Degussa
・ Zinc flower: “Zinc flower 1” manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Anti-aging agent: “NOCRACK 6C” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Lunac S-20” manufactured by Kao Corporation
・ Sulfur: Hosoi Chemical Co., Ltd. “Powder sulfur for rubber 150 mesh”
・ Vulcanization accelerator: “Noxeller CZ” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
・ Secondary vulcanization accelerator: “Noxeller D” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.

得られた各ゴム組成物について、160℃×20分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、25℃での動的弾性率E及びtanδ、60℃での動的弾性率E及びtanδを測定した。各測定方法は次の通りである。 About each obtained rubber composition, the test piece of a predetermined shape is produced by vulcanizing at 160 ° C. for 20 minutes, and using the obtained test piece, the dynamic elastic modulus E * and tan δ at 25 ° C. The dynamic elastic modulus E * and tan δ at 60 ° C. were measured. Each measuring method is as follows.

・25℃動的弾性率E:UBM社製レオスペクトロメーターE4000を用いて、周波数50Hz、静歪み10%、動歪み2%、温度25℃の条件で動的弾性率を測定した。 -25 degreeC dynamic elastic modulus E * : Dynamic elastic modulus * was measured on the conditions of frequency 50Hz, static strain 10%, dynamic strain 2%, and temperature 25 degreeC using the rheometer E4000 by UBM.

・25℃tanδ:UBM社製レオスペクトロメーターE4000を用いて、周波数50Hz、静歪み10%、動歪み2%、温度25℃の条件で損失係数tanδを測定した。 -25 degreeC tan-delta: Loss coefficient tan-delta was measured on the conditions of frequency 50Hz, static strain 10%, dynamic strain 2%, and temperature 25 degreeC using the rheometer E4000 by UBM.

・60℃動的弾性率E,60℃tanδ:温度を60℃に変え、その他は25℃動的弾性率E及び25℃tanδと同様にして測定した。 60 ° C. dynamic elastic modulus E * , 60 ° C. tan δ: The temperature was changed to 60 ° C., and the others were measured in the same manner as 25 ° C. dynamic elastic modulus E * and 25 ° C. tan δ.

結果は表4に示す通りであり、コントロールである比較例1に対して、比較例2では樹脂(ポリマーC1)を添加することにより、動的弾性率およびtanδ値が上昇した。一方、ポリマーグラフトシリカである補強剤1を配合した実施例9では、比較例1に比べて、大幅に動的弾性率およびtanδ値が上昇した。また、補強性充填剤の全量をポリマーグラフトシリカである補強剤2とした実施例10では、実施例9よりさらに動的弾性率が上昇した。比較例2、実施例9および実施例10ではゴム配合中のシリカ成分とポリベンジルメタクリレート成分(補強剤1,2ではグラフトしているポリベンジルメタクリレート)はほぼ同量であるが、比較例2ではポリベンジルメタクリレートが孤立相として存在していると考えられるのに対し、実施例9と実施例10ではポリベンジルメタクリレートがすべてシリカに結合しているため、動的弾性率とtanδが効率的に上昇している。このような60℃付近に大きなエネルギーロスを示すゴムは高グリップ性が要求されるトレッドゴム配合や、エネルギー吸収ゴムに好適である。   The results are as shown in Table 4. Compared with Comparative Example 1 as a control, in Comparative Example 2, the addition of the resin (polymer C1) increased the dynamic elastic modulus and tan δ value. On the other hand, in Example 9 in which the reinforcing agent 1 which is polymer graft silica was blended, the dynamic elastic modulus and the tan δ value were significantly increased as compared with Comparative Example 1. Further, in Example 10 in which the total amount of the reinforcing filler was the reinforcing agent 2 that was polymer-grafted silica, the dynamic elastic modulus further increased from that in Example 9. In Comparative Example 2, Example 9 and Example 10, the silica component and the polybenzyl methacrylate component (polybenzyl methacrylate grafted in the reinforcing agents 1 and 2) are almost the same in the rubber compounding. Polybenzyl methacrylate is considered to exist as an isolated phase, whereas in Examples 9 and 10, all the polybenzyl methacrylate is bonded to silica, so that the dynamic elastic modulus and tan δ are efficiently increased. doing. Such a rubber exhibiting a large energy loss at around 60 ° C. is suitable for a tread rubber blend that requires high grip properties and an energy absorbing rubber.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

[実施例11及び比較例3]
バンバリーミキサーを使用し、下記表5に示す配合(質量部)に従って、実施例9と同様にしてゴム組成物を調製し、得られた各ゴム組成物から作製した試験片を用いて、25℃での動的弾性率E及びtanδを測定した。
[Example 11 and Comparative Example 3]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 5 below, a rubber composition was prepared in the same manner as in Example 9, and a test piece prepared from each of the obtained rubber compositions was used at 25 ° C. The dynamic elastic modulus E * and tan δ were measured.

結果は、表5に示す通りであり、コントロールである比較例1に対し、比較例3ではポリメチルメタクリレート(ポリマーC2)を配合することにより動的弾性率が上昇しているが、ポリマーグラフトシリカである補強剤5を配合した実施例11では、さらに動的弾性率が上昇した。一方、tanδ値は、ポリメチルメタクリレートのガラス転移温度が高温領域にあるため、室温付近のtanδ値の上昇は抑制されていた。そのため、実施例11のゴム組成物は、低燃費タイヤ用ゴム等に好適である。   The results are as shown in Table 5. Compared with Comparative Example 1 as a control, in Comparative Example 3, the dynamic elastic modulus was increased by blending polymethyl methacrylate (polymer C2). In Example 11 in which the reinforcing agent 5 was added, the dynamic elastic modulus further increased. On the other hand, since the glass transition temperature of polymethylmethacrylate is in the high temperature region, the increase in the tan δ value near the room temperature was suppressed. Therefore, the rubber composition of Example 11 is suitable for a fuel-efficient tire rubber or the like.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

[実施例12及び比較例4]
バンバリーミキサーを使用し、下記表6に示す配合(質量部)に従って、実施例9と同様にしてゴム組成物を調製し、得られた各ゴム組成物から作製した試験片を用いて、0℃での動的弾性率E及びtanδ、25℃での動的弾性率E及びtanδを測定した。0℃での動的弾性率E及びtanδの測定方法は、温度を0℃に変え、その他は25℃動的弾性率E及び25℃tanδと同様にして測定した。
[Example 12 and Comparative Example 4]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 6 below, a rubber composition was prepared in the same manner as in Example 9, and a test piece prepared from each of the obtained rubber compositions was used at 0 ° C. The dynamic elastic modulus E * and tan δ at 25 ° C. and the dynamic elastic modulus E * and tan δ at 25 ° C. were measured. The dynamic elastic modulus E * and tan δ at 0 ° C. were measured in the same manner as the 25 ° C. dynamic elastic modulus E * and 25 ° C. tan δ except that the temperature was changed to 0 ° C.

結果は表6に示す通りであり、コントロールである比較例1に対し、比較例4では、ポリトリデシルメタクリレート(ポリマーC3)を配合することにより、低温領域でのtanδ値が上昇するが、ポリマーグラフトシリカである補強剤6を配合した実施例12では、さらにtanδ値を上昇させることができた。また、ポリトリデシルメタクリレートのガラス転移温度が低温領域に存在するため、動的弾性率の上昇を抑制しつつ、低温領域でのtanδ値を上昇させることができた。そのため、実施例12のゴム組成物は、高グリップ性のタイヤ用ゴムや、冬用タイヤ用ゴム等に好適である   The results are as shown in Table 6. Compared with Comparative Example 1 which is a control, in Comparative Example 4, the tan δ value in the low temperature region is increased by adding polytridecyl methacrylate (Polymer C3). In Example 12 in which the reinforcing agent 6 which is graft silica was blended, the tan δ value could be further increased. In addition, since the glass transition temperature of polytridecyl methacrylate exists in the low temperature region, it was possible to increase the tan δ value in the low temperature region while suppressing an increase in the dynamic elastic modulus. Therefore, the rubber composition of Example 12 is suitable for high grip rubber for tires, rubber for winter tires, and the like.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

以上の結果は、補強剤にグラフト形成させるポリマー(使用するモノマー)の選択により、ゴム組成物の動的粘弾性を効率的かつ任意に制御できることを示している。当然、グラフトポリマーは2つ以上の種類からなる共重合体やブロック共重合体でもよく、2つ以上の種類の補強剤をゴム成分に配合してもよい。   The above results indicate that the dynamic viscoelasticity of the rubber composition can be efficiently and arbitrarily controlled by selecting the polymer (monomer to be used) to be grafted to the reinforcing agent. Of course, the graft polymer may be a copolymer or block copolymer of two or more types, and two or more types of reinforcing agents may be blended in the rubber component.

<プラスチック組成物の評価>
[実施例13及び比較例5,6]
2軸混練機(プラスチック工学研究所製)を使用して、表7に示す配合(質量部)に従って、溶融混練してペレット化した。得られたペレットを単軸押出機で幅350mm、厚み0.2mmのフィルムにTダイ成形した。表7中の成分の詳細は以下の通りである。
<Evaluation of plastic composition>
[Example 13 and Comparative Examples 5 and 6]
Using a biaxial kneader (manufactured by Plastics Engineering Laboratory), the mixture was melt kneaded and pelletized according to the formulation (parts by mass) shown in Table 7. The obtained pellets were T-die molded into a film having a width of 350 mm and a thickness of 0.2 mm using a single screw extruder. Details of the components in Table 7 are as follows.

・ポリエステル:東洋紡製「ペルプレンP30B」
・シリカ:東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」
得られた各フィルムについて、以下の方法により、空気透過係数を測定した。
・ Polyester: Toyobo "Perprene P30B"
・ Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
About each obtained film, the air permeability coefficient was measured with the following method.

・空気透過係数:JIS K7126−1に準拠して、株式会社東洋精機製作所製のガス透過率測定装置「BT−3」を用いて、試験気体:空気、試験温度:80℃にて空気透過係数を測定し、比較例5のフィルムの空気透過係数を100とした指数で表示した。指数が小さいほど空気透過係数が小さく、ガスバリア性に優れる。 Air permeability coefficient: In accordance with JIS K7126-1, using a gas permeability measuring device “BT-3” manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., test gas: air, test temperature: air permeability coefficient at 80 ° C. Was measured and displayed as an index with the air permeability coefficient of the film of Comparative Example 5 as 100. The smaller the index, the smaller the air permeability coefficient and the better the gas barrier property.

結果は表7に示す通りであり、ポリエステルにシリカとポリマーC1を混合した比較例6に対して、補強剤1を添加した実施例13では空気透過係数が低下した。これは、補強剤1ではシリカにポリマーがグラフトしているため、ポリエステルマトリクス中に高分散することで、空気分子の透過パスを効率的に長く効果によるものである。一方、単独でシリカを添加した比較例6では空気分子の透過パスを長くする効果があるものの、分散性が実施例13に及ばす、その効果が限定的になったものと考えられる。このようなプラスチック組成物は容器、包装材料等に応用できる。   A result is as showing in Table 7, and the air permeability coefficient fell in Example 13 which added the reinforcing agent 1 with respect to the comparative example 6 which mixed the silica and polymer C1 in polyester. This is because, in the reinforcing agent 1, the polymer is grafted on the silica, so that the high-dispersion in the polyester matrix effectively lengthens the air molecule permeation path. On the other hand, in Comparative Example 6 in which silica was added alone, there was an effect of lengthening the permeation path of air molecules, but the dispersibility reached Example 13, which is considered to be limited. Such a plastic composition can be applied to containers, packaging materials, and the like.

Figure 2013213144
Figure 2013213144

Claims (7)

下記一般式(1)で表されるケイ素化合物を固体物質表面に固着させ、そのリビングラジカル重合開始基を重合開始点としてラジカル重合可能なモノマーをリビングラジカル重合することを特徴とするゴム又はプラスチック用補強剤の製造方法。
Figure 2013213144
(式中、Aはリビングラジカル重合開始基であり、Z及びZはそれぞれ独立に少なくとも炭素原子を含む2価の基であり、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基である。nは1〜3の整数である。)
For rubber or plastics characterized in that a silicon compound represented by the following general formula (1) is fixed to the surface of a solid substance, and a radical-polymerizable monomer is subjected to living radical polymerization using the living radical polymerization initiating group as a polymerization initiation point. A method of manufacturing a reinforcing agent.
Figure 2013213144
(In the formula, A is a living radical polymerization initiating group, Z 1 and Z 2 are each independently a divalent group containing at least carbon atoms, and R 1 and R 2 are each independently a group having 1 to 3 carbon atoms. (It is an alkyl group. N is an integer of 1 to 3.)
前記Aが下記一般式(2)または一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
Figure 2013213144
(式中、R、R及びRはそれぞれ独立に炭素、水素、酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つで構成される構造であり、R、R及びRのうち少なくとも1つはハロゲンである。)
Figure 2013213144
(式中、Rは炭素、水素、酸素、窒素、ハロゲン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも1つで構成される構造である。)
The method according to claim 1, wherein A is a compound represented by the following general formula (2) or general formula (3).
Figure 2013213144
(Wherein R 3 , R 4 and R 5 are each independently a structure composed of at least one selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen and sulfur, and R 3 , R 4 And at least one of R 5 is halogen.)
Figure 2013213144
(Wherein R 6 is a structure composed of at least one selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen and sulfur.)
前記ケイ素化合物が下記一般式(4)で表される化合物であることを特徴とする請求項1記載の製造方法
Figure 2013213144
(式中、Xはハロゲンであり、R及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基である。R及びRはそれぞれ独立に水素又は炭素数1〜3のアルキル基であるが、ともに水素であることはない。aは3〜11の整数であり、mは1〜3の整数であり、nは1〜3の整数である。)
The said silicon compound is a compound represented by following General formula (4), The manufacturing method of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
Figure 2013213144
(In the formula, X is a halogen, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 7 and R 8 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. A is an integer from 3 to 11, m is an integer from 1 to 3, and n is an integer from 1 to 3.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法により得られ、前記固体物質表面のポリマーグラフト鎖の量が、前記固体物質100質量部に対して5〜1000質量部であることを特徴とするゴム又はプラスチック用補強剤。   It is obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1-3, The quantity of the polymer graft chain of the said solid substance surface is 5-1000 mass parts with respect to 100 mass parts of said solid substances. Reinforcing agent for rubber or plastic. 前記固体物質がシリカ微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化チタン微粒子及びチタン酸バリウム微粒子からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項4記載のゴム又はプラスチック用補強剤。   The rubber or plastic reinforcing agent according to claim 4, wherein the solid substance is at least one selected from the group consisting of silica fine particles, zinc oxide fine particles, titanium oxide fine particles and barium titanate fine particles. ゴム成分100質量部に対して、請求項4又は5に記載の補強剤を1〜200質量部含有することを特徴とするゴム組成物。   A rubber composition comprising 1 to 200 parts by mass of the reinforcing agent according to claim 4 or 5 with respect to 100 parts by mass of a rubber component. プラスチック成分100質量部に対して、請求項4又は5に記載の補強剤を1〜200質量部含有することを特徴とするプラスチック組成物。   A plastic composition comprising 1 to 200 parts by mass of the reinforcing agent according to claim 4 or 5 with respect to 100 parts by mass of the plastic component.
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