JP2014502302A - 低ｐｉ及び改善された低温流れを有する官能性ジエンエラストマー、及びそれを含有するゴム組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】補強されたゴム組成物にヒステリシス及びタイヤ用途のための加工の良好な特性を与え、一方ゴムの貯蔵と運搬の間のより良好な挙動との関連から低温流れが低下しているエラストマーを提供する。
【解決手段】エラストマーは、a) 鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されており、官能基化前の分子量が単峰性分布を有し且つ官能基化前の多分散指数が1.3以下であるジエンエラストマー、b) スズ化合物で星状枝分れされており、星状枝分れ前の分子量が単峰性分布を有し且つ星状枝分れ前の多分散性指数が1.3以下であるジエンエラストマー、及びc) 官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して15質量%未満の非スズ官能性ジエンエラストマーからなる官能基化ジエンエラストマーである。前記ジエンエラストマーa)、b)、及びc)は、官能基化又は星状枝分れ前には本質的に同じものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、特定の官能基化ジエンエラストマー及び特定の星状枝分れジエンエラストマーから構成された官能基化ジエンエラストマーに関する。
ガソリンの消費を制限して環境を保護するために、混合物のヒステリシスを低下させることはタイヤ産業の継続している目的である。しかしながら、このヒステリシスの低下は、混合物の加工性を損なわずに、実際は改善もさせつつ行わなければならない。
ヒステリシス低下の目的を達成するために、すでに多くの解決策が実験されてきた。特に、補強用充填剤と相互作用する官能基によるポリマーの官能基化が有利な経路として出現した。
従って、充填剤と相互作用する官能基が重合の開始又は終わりで官能性開始剤又は官能基化剤によって鎖端に結合された。一例として、特許文献の仏国特許発明第2 526 030号明細書及び米国特許第4 848 511号明細書に記載されるように、DEABとしても知られる4,4'-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、又はカーボンブラックと相互作用する他のアミノ化官能基が重合の終わりに付加された。スズによってカップリングされるか又は星状枝分れされたポリマーは、重合の終わりに導入されるカーボンブラックと相互作用することができる官能基を含んでいる。一例として、欧州特許文献の欧州特許第0 709 235号明細書が挙げられ得る。シリカと相互作用する官能基、例えば特許文献の仏国特許第2 740 778号明細書に開示されているシラノール基を含む官能基又は文献の米国特許第5 066 721号明細書に記載されているアルコキシシラン基又はアリールオキシシラン基を含む官能基もまた重合の終わりに鎖端に結合された。これらの解決策の大部分は、カーボンブラックにしてもシリカにしても、純粋には、対応する組成物のヒステリシスに対して制限を生じるが、付随してこれらの同じ組成物を加工する際により大変な困難を生じる。
狭い分子分布を有するポリマーが存在しているゴム組成物に低ヒステリシスを与えることも知られている。特に、官能基化前に狭い分子分布を有する直鎖状官能性ジエンエラストマーは、ヒステリシス特性を改善した。しかしながら、これらのエラストマーは同じエラストマーが官能基化前に幅広い分子分布を有するものと比較して低温流れが増大し、これはエラストマーの貯蔵と運搬に有害である。
低温流れを低下させるために多くの解決策が存在する。研究論文のNouvelles Recherches dans le Domaine des Composes Macromoleculaires [New Research in the Field of Macromolecular Compounds], editor(s) Ceausescu E, Oxford, Pergamon Press Ltd., 1984, pp. 343-56, 72には、低温流れを低下させる方法、例えば分子量の増加、星状枝分れ又は枝分れ度が記載されている。しかしながら、分子量の増加は混合物の使用に非常に悪影響を与え、一方枝分れは混合物のヒステリシスの増大を伴う。更に、驚くべきことに、単にスズで星状枝分れしたポリマー(3又は4つの枝分れ)は、スズでカップリングしたポリマーと比較してヒステリシスが増大する。
低温流れの問題を解決するために、エラストマーの多分散指数を増加させ得ることも知られている。しかしながら、ゴム組成物の特性に対して影響があり、例えば、特に混合物のヒステリシス又は加工性に存在する。
特許の欧州特許第0 924 227号明細書には、共役ジオレフィンと、ポリマー鎖にアミン官能基を含み且つ多峰性分子分布を有するビニル芳香族化合物のコポリマーが記載されている。この特許には、ある量の非官能性鎖を生成させる特定の分子分布を有する前記ポリマーを製造する2つのプロセスが記載されている。
従って、補強されたゴム組成物にヒステリシス及びタイヤ用途のための加工の良好な特性を与え、一方ゴムの貯蔵と運搬の間のより良好な挙動との関連から低温流れが低下しているエラストマーを提供することが求められている。
驚くべきことに、出願人は、鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されており、官能基化前の分子量分布が狭いジエンエラストマー、及びスズを含む化合物によって星状枝分れされており、星状枝分れ前の分子量分布が狭く且つ官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して15質量%未満の非スズ官能性ジエンエラストマーを含むジエンエラストマーから構成された官能基化ジエンエラストマーが、存在しているゴム組成物に、タイヤに用いるのに完全に許容され得るゴム特性、特にヒステリシス特性と加工特性を、低温流れ抵抗を著しく改善しつつ与えることを発見した。
従って、本発明の主題は、
a)鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されており、官能基化前の分子量が単峰性分布を有し且つ官能基化又はカップリング前の多分散指数が1.3以下であるジエンエラストマー、
b)スズを含む化合物で星状枝分れされており、星状枝分れ前の分子量が単峰性分布を有し且つ星状枝分れ前の多分散性指数が1.3以下であるジエンエラストマー、及び
c)官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して15質量%未満の含量の非スズ官能性ジエンエラストマー
から構成された官能基化ジエンエラストマーである。
本発明によれば、ジエンエラストマーa)、b)及びc)は、選択できる官能基化又は選択できる星状枝分れ前には本質的に同じものである。
好ましくは、本発明の官能基化ジエンエラストマーは、官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して、5%から45質量%まで、好ましくは10%から30質量%までの前記星状枝分れジエンエラストマーb)を含む。
好ましくは、本発明の官能基化ジエンエラストマーは、官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して、厳密に0質量%よりも多く且つ10質量%未満の含量、より好ましくは5質量%未満の含量の前記非スズ官能性エラストマーc)を含む。
本説明において、用語「官能基化ジエンエラストマー」は、1つ以上のヘテロ原子を含む基を含むジエンエラストマーを意味すると理解される。
この基は、鎖端に位置し得る。その場合、ジエンエラストマーは鎖端で官能基化されていると言われる。ジエンエラストマーは、一般に、リビングエラストマーと官能基化剤、即ち少なくとも任意の単官能分子との反応によって得られたエラストマーであり、官能基はリビング鎖端と反応する当業者によって知られている任意のタイプの化学基である。
この基は、直鎖状のエラストマー主鎖に位置し得る。その場合、ジエンエラストマーは、「鎖端」の位置とは対照的に、鎖中央にカップリング或いは官能基化されていると言われるが、基は前記エラストマー鎖の中央に正確に位置していない。ジエンエラストマーは、一般に、リビングエラストマーとカップリング剤、即ち少なくとも任意の二官能分子との反応によって得られたエラストマーであり、官能基はリビング鎖端と反応する当業者によって知られている任意のタイプの化学基である。
この基は中央にあることになり、nエラストマー鎖又は枝分れ(n > 2)が結合されており、エラストマーの星状枝分れ構造が形成される。その場合、ジエンエラストマーは星状枝分れされていると言われる。ジエンエラストマーは、一般に、リビングエラストマーと星状枝分れ剤、即ち任意の多官能分子との反応によって得られたエラストマーであり、官能基はリビング鎖端と反応する当業者によって知られている任意のタイプの化学基である。
上で説明したように、ジエンエラストマーa)は、鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化される。官能基化は、一般式R4-xSnX0 x(式中、xは、1又は2を有する整数を表し、Rは、炭素原子1個から12個までを有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルカリール基又はビニル基、好ましくはブチルを表し、X0は、ハロゲン原子、好ましくは塩素である)に対応し得るモノハロスズ官能基化剤又はジハロスズカップリング剤によって得ることができる。好ましい官能基化剤として、一塩化トリブチルスズ又は二塩化ジブチルスズが挙げられ得る。同様にして、官能基化は、一般式(X1 yR1 3-ySn)-O-(SnR1 3-zX1 z)又は(X1 yR1 3-ySn)-O-(CH2)e-O-(SnR1 3-zX1 z)(式中、y及びzは、0と2の間の整数を表し、y+zは、1又は2であり、R1は、炭素原子1個から12個までを有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルカリール基又はビニル基、好ましくはブチル基を表し、X1は、ハロゲン原子、好ましくは塩素であり、eは、1から20までの整数、好ましくは4を表す)に対応し得るスズ誘導官能基化剤によって得ることができる。
本発明によれば、ジエンエラストマーb)は、スズ官能基によって星状枝分れされる。星状枝分れは、一般式R2 qSnX2 4-q(式中、qは、0又は1を有する整数を表し、R2は、炭素原子1個から12個までを有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルカリール基又はビニル基、好ましくはブチルを表し、X2は、ハロゲン原子、好ましくは塩素である)に対応し得るトリハロスズ又はテトラハロスズの星状枝分れ剤によって得ることができる。好ましい星状枝分れ剤として、三塩化ブチルスズ又は四塩化スズが挙げられ得る。同様にして、星状枝分れは、一般式(X3 kR3 3-kSn)-O-(SnR3 3-lX3 l)又は(X3 kR3 3-kSn)-O-(CH2)f-O-(SnR3 3-lX3 l)(式中、k及びlは、0と3の間の整数を表し、k+lは、3と6の間の整数を表し、R3は、炭素原子1個から12個までを有するアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルカリール基又はビニル基、好ましくはブチルを表し、X3は、ハロゲン原子、好ましくは塩素であり、fは、1から20までを有する整数、好ましくは4を表す)に対応し得るスズ誘導官能基化剤によって得ることができる。
好ましい実施態様によれば、ジエンエラストマーa)は、鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーである。
他の好ましい実施態様によれば、ジエンエラストマーb)は、4つの枝分れを有するスズによって星状枝分れされたコポリマーである。
他の好ましい実施態様によれば、ジエンエラストマーa)は、鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーであり、ジエンエラストマーb)は、4つの枝分れを有するスズによって星状枝分れされたジエンエラストマーである。
本発明によれば、ジエンエラストマーc)は、非スズ官能性ジエンエラストマーである。前記エラストマーは、官能基化の間に得ることができる。
本発明によれば、鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーa)は、官能基化前の分子量が単峰性分布を示し且つ官能基化前の多分散指数が1.3以下である。
同様に、本発明によれば、星状枝分れジエンエラストマーb)は、星状枝分れ前の分子量が単峰性分布を有し且つ星状枝分れ前の多分散指数が1.3以下である。
多分散指数は、本発明の意味の範囲内で、質量平均分子量/数平均分子量比率を意味すると理解される。
ジエンエラストマーは、本発明によれば、炭素原子4個から12個までを有する共役ジエンモノマーの重合によって得られた任意のホモポリマー、又は1つ以上の共役ジエンと相互との共重合または炭素原子8個から20個までを有する1つ以上のビニル芳香族化合物との共重合によって得られた任意のブロック、ランダム、逐次又はミクロ逐次コポリマーを意味すると理解される。コポリマーの場合、後者は、20%から99質量%までのジエン単位及び1%から80質量%までのビニル芳香族単位を含む。
以下のものが特に共役ジエンとして適している: 1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジ(C1-C5アルキル)-1,3-ブタジエン、例えば2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジエチル-1,3-ブタジエン、2-メチル-3-エチル-1,3-ブタジエン又は2-メチル-3-イソプロピル-1,3-ブタジエン、アリール-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン又は2,4-ヘキサジエン。以下のものは、例えば、ビニル芳香族化合物として適している: スチレン、オルト-、メタ-又はパラ-メチルスチレン、市販の「ビニルトルエン」混合物、パラ(tert-ブチル)スチレン、メトキシスチレン、クロロスチレン、ビニルメシチレン、ジビニルベンゼン又はビニルナフタレン。
好ましくは、ジエンエラストマーは、ポリブタジエン、ブタジエン-スチレンコポリマー、ブタジエン-スチレン-イソプレンコポリマー、スチレン-イソプレンコポリマー、ブタジエン-イソプレンコポリマー及び合成ポリイソプレンから選ばれる。有利には、ジエンエラストマーは、ブタジエン-スチレンコポリマーである。
以下のものが特に適している: ポリブタジエン、特に1,2-単位の含量(モル%)が4%と80%の間のもの、ポリイソプレン、ブタジエン/スチレンコポリマー、特に、Tg(ガラス転移温度、ASTM D3418に従って測定した)が0℃と-80℃の間、特に-10℃と-70℃の間にあり、スチレン含量が5%と60質量%の間、特に20%と50%の間にあり、ブタジエン部分の1,2-結合の含量(モル%)が4%と75%の間にあり且つtrans-1,4-結合の含量が10%と80%の間にあるもの、ブタジエン/イソプレンコポリマー、特に、イソプレン含量が5%と90質量%の間にあり且つTgが-40℃から-80℃までであるもの、又はイソプレン/スチレンコポリマー、特に、スチレン含量が5%と50質量%の間にあり且つTgが0℃と-55℃の間にあるもの。
ブタジエン/スチレン/イソプレンコポリマーの場合には、スチレン含量が5%と50質量%の間、特に10%と40%の間にあり、イソプレン含量が15%と60質量%の間、特に20%と50%の間にあり、ブタジエン含量が5%と50質量%の間、特に20%と40%の間にあり、ブタジエン部分の1,2-単位の含量(モル%)が4%と85%の間にあり、ブタジエン部分のtrans-1,4-単位の含量(モル%)が6%と80%の間にあり、イソプレン部分の1,2-単位と3,4-単位の含量(モル%)が5%と70%の間にあり且つイソプレン部分のtrans-1,4-単位の含量(モル%)が10%と50%の間にあるもの、より一般的には、Tgが0℃と-70℃の間にある任意のブタジエン/スチレン/イソプレンコポリマーが特に適している。
ジエンエラストマーa)は、スズによって官能基化されていない鎖端の1つ又は全部にアミン官能基を含み得る。同様に、ジエンエラストマーb)は、スズによって星状枝分れされていない鎖端にアミン官能基を含み得る。同様に、非スズ官能性ジエンエラストマーc)は、鎖端の1つにアミン官能基を含み得る。
ジエンモノマーの重合は、開始剤によって開始される。重合開始剤として、既知の任意の単官能性アニオン開始剤が使われ得る。しかしながら、好ましくは、アルカリ金属、例えばリチウムを含む開始剤が用いられる。
重合開始剤として、既知の任意の単官能性アニオン開始剤が使われ得る。しかしながら、好ましくは、アルカリ金属、例えばリチウムを含む開始剤が使われ得る。特に有機リチウム開始剤として炭素-リチウム結合又は窒素-リチウム結合を含むものが適している。代表的な化合物は、脂肪族有機リチウム化合物、例えばエチルリチウム、n-ブチルリチウム(n-BuLi)、イソブチルリチウム等である; 第二アミンから得られたリチウムアミド、特に、環式第二アミン、例えばピロリジン又はヘキサメチレンイミンから得られたものは、溶媒和剤を用いずに炭化水素溶媒に可溶であり、非常に好ましい。
重合は、それ自体は知られているように、好ましくは、例えば、脂肪族炭化水素又は脂環式炭化水素、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン又はシクロヘキサン、又は芳香族炭化水素、例えばベンゼン、トルエン又はキシレンであり得る不活性溶媒の存在下に行われる。
重合は、連続して又はバッチ式で行われ得る。重合は、一般的には20℃と120℃の間、好ましくは約30℃から約90℃までの温度で行われる。勿論、重合の終わりに、リビング鎖端の反応性を変化させるために金属交換反応剤を添加することも可能である。
ジエンエラストマーを調製するために、重合から得られるリビングジエンエラストマーが引き続き官能基化される。
本発明の官能基化ジエンエラストマーの調製の第1の別の形によれば、鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーa)と星状枝分れジエンエラストマーb)が適切な割合で混合される。
鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーa)は、それ自体は知られているように、スズ誘導体と重合から得られるリビングジエンエラストマーとの反応によって得ることができる。
星枝分れエラストマーb)は、それ自体は知られているように、スズを含む星状枝分れ剤と重合から得られるリビングジエンエラストマーとの反応によって得ることができる。
2つのエラストマーの混合は、不活性溶媒、例えば脂肪族炭化水素又は脂環式炭化水素、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン又はシクロヘキサン、又は芳香族炭化水素、例えばベンゼン、トルエン又はキシレン中で行われ得るが、これは重合溶媒と同じであり得る。その場合、混合は、好ましくは20℃と120℃の間、好ましくは約30から約90℃までの温度で行われる。
本発明の官能基化ジエンエラストマーの調製の第2の別の形によれば、重合段階から得られるリビングジエンエラストマーは、官能基化剤の反応に及び星状枝分れ剤の反応に供される。
従って、例えば、重合段階から得られるリビングジエンエラストマーの官能基化は、リビングエラストマーの好ましくは5%から45質量%までを星状枝分れするために、先ず第一に、適切な量の星状枝分れ剤の存在下に30℃から120℃までの異なる温度で行われ得る。次に、引き続き、第1の段階後に得られたジエンエラストマーの残存するリビング鎖が鎖端で又は鎖中央でスズ官能基を導入することができる適切な量のスズ官能基化剤の添加によって全て官能基化される。引き続き、残存するリビング鎖の非活性化によってジエンエラストマーの官能基化反応を停止させる。
精通している読者は、官能基化ジエンエラストマーa)及びb)の調製の段階の間、非スズ官能基化ジエンエラストマーc)の形成を制限するために適切な処理条件が展開されなければならないことを理解するであろう。
本発明の更なる主題は、少なくとも1つの補強性充填剤及び本発明の少なくとも1つの官能基化ジエンエラストマーを含むエラストマーマトリックスをベースにした補強されたゴム組成物である。
組成物は、1から100phrまでの本発明の官能基化ジエンエラストマーを含み得る。
本発明の組成物は、また、本発明の前記官能基化ジエンエラストマー以外の少なくとも1つのジエンエラストマーを含み得る。本発明の官能基化ジエンエラストマー以外のこの又はこれらのジエンエラストマーは、タイヤに慣用的に用いられているジエンエラストマー、例えば天然ゴム又は合成エラストマー、又は他の官能基化又は星状枝分れされたエラストマーから選ばれ得る。
タイヤの製造に使用し得るゴム組成物を補強するための能力が知られている任意のタイプの補強性充填剤、例えば補強性有機充填剤、カーボンブラック等、補強性無機充填剤、シリカ等、又はこれらの2つの任意のタイプの充填剤のブレンド、特にカーボンブラックとシリカのブレンドが使われ得る。
カーボンブラックとして、慣用的にタイヤに用いられている(「タイヤグレード」ブラック)全てのカーボンブラック、特にHAF、ISAF又はSAFタイプのブラックが適している。特に、後者の中では、100、200又は300シリーズ(ASTMグレード)、例えば、N115、N134、N234、N326、N330、N339、N347又はN375ブラックの補強性カーボンブラックが使われる。
目標とする用途によれば、高級シリーズFF、FEF、GPF又はSRF、例えばN660、N683又はN772ブラックも使われ得る。カーボンブラックは、例えば、マスターバッチの形でイソプレンエラストマーにすでに組み込まれている(例えば、出願の国際公開第97/36724号パンフレット又は同第99/16600号パンフレットを参照のこと)。
カーボンブラック以外の有機充填剤の例として、官能基化ポリビニル芳香族有機充填剤、例えば出願の国際公開第2006/069792号パンフレット及び同第2006/069793号パンフレットに記載されているものが使われ得る。
用語「補強性無機充填剤」は、本特許出願において、定義上、カーボンブラックとは対照的に、それ自体単独で、中間カップリング剤以外の手段によることなく、タイヤの製造を意図するゴム組成物を補強することができ、換言すれば、慣用のタイヤグレードカーボンブラックとその補強役割において置き換えることができる「白色充填剤」、「透明充填剤」又は実際は「非黒色充填剤」としてさえも知られている、その色合及びその起源(天然か合成)の如何にかかわらない任意の無機又は鉱質充填剤を意味するものと理解すべきである; そのような充填剤は、一般に、知られているように、その表面でのヒドロキシル(‐OH)基の存在に特徴を有する。
補強用無機充填剤を使用するその物理的状態は、粉末、マイクロビーズ、顆粒又は任意の他の適切な濃密形のいずれの形状であるかは重要ではない。勿論、用語「補強用無機充填剤」は、種々の補強用無機充填剤、特に、後述するような高分散性シリカ質及び/又はアルミナ質充填剤の混合物を意味することも理解される。
シリカ質タイプ、特にシリカ(SiO2)、又はアルミナ質タイプ、特にアルミナ(Al2O3)の鉱質充填剤は、特に補強用無機充填剤として適している。用いられるシリカは、当業者に知られている任意の補強用シリカ、特にBET比表面積とCTAB比表面積が共に450m2/g未満、好ましくは30から400m2/gまでである任意の沈降又は焼成シリカであり得る。高分散性沈降シリカ(「HDS」)、例えば、Degussa製のUltrasil 7000及びUltrasil 7005シリカ、Rhodia製のZeosil 1165MP, 1135MP及び1115MPシリカ、PPG製のHi-Sil E 150Gシリカ、Huber製のZeopol 8715, 8745及び8755シリカ又は出願の国際出願第03/16837号パンフレットに記載されているような高比表面積を有するシリカが挙げられる。
本発明の組成物を低転がり抵抗を有するタイヤトレッドに意図する場合、用いられる補強用無機充填剤は、特にシリカである場合には、好ましくは45と400m2/gの間、より好ましくは60と300m2/gの間のBET比表面積を有する。
組成物における補強性充填剤の含量は、好ましくは30と150phrの間、より好ましくは50と120phrの間にある。最適は、標的にされる特定の用途によって異なる: 例えば、自転車タイヤに関する補強の予想されるレベルは、持続した方法で高速で走行できるタイヤ、例えばオートバイタイヤ、乗用車用のタイヤ又は実用車用のタイヤ、重量車両等に関して要求されるよりも勿論少ない。
一実施態様によれば、補強性充填剤は、主に、シリカを含み、組成物に存在するカーボンブラックの含量は、好ましくは2と20phrの間にある。
本発明の他の実施態様によれば、補強性充填剤は、主に、カーボンブラックを含む。
知られているように、補強性無機充填剤をジエンエラストマーにカップリングするために、無機充填剤(その粒子の表面)とジエンエラストマーの間に、化学的及び/又は物理的性質の満足な結合を与えることを意図した少なくとも二官能性カップリング剤、特に二官能性オルガノシラン又はポリオルガノシロキサンが使われる。
特に、例えば、出願の国際公開第03/002648号パンフレット(又は米国特許出願公開第2005/016651号明細書)や国際公開第03/002649号パンフレット(又は米国特許出願公開第2005/016650号明細書)に記載されているような特定の構造に従って「対称」又は「非対称」と呼ばれるシランポリスルフィドが使われる。
下記の一般式(III)に対応する「対称」として知られているシランポリスルフィドが特に適切であるが、下記の定義に限定されない:
(III) Z - A - Sx - A - Z
[式中、
- xは、2から8まで(好ましくは2から5まで)の整数であり;
- Aは、二価の炭化水素基(好ましくはC1-C18アルキレン基又はC6-C12アリーレン基、特にC1-C10、特にC1-C4アルキレン、特にプロピレン)であり;
- Zは、下記式の1つに対応する:
Figure 2014502302
(式中、
- R1基は、置換されているか又は置換されていない且つ相互に同じか又は異なり、C1-C18アルキル基、C5-C18シクロアルキル基又はC6-C18アリール基(好ましくはC1-C6アルキル基、シクロヘキシル基又はフェニル基、特にC1-C4アルキル基、特にメチル及び/又はエチル)を表し;
- R2基は、置換されているか又は置換されていない且つ相互に同じか又は異なり、C1-C18アルコキシ基又はC5-C18シクロアルコキシル基(好ましくはC1-C8アルコキシル、C5-C8シクロアルコキシルより選ばれる基、より好ましくはC1-C4アルコキシルより選ばれる基、特にメトキシル及びエトキシルより選ばれる基を表す)]。
上記の式(III)に対応するアルコキシシランポリスルフィドの混合物、特に市販の標準混合物の場合、記号「x」の平均値は、好ましくは2と5の間、より好ましくは4に近い部分的数字である。しかしながら、本発明は、また、有利には、例えば、アルコキシシランジスルフィド(x = 2)によって行われ得る。
シランポリスルフィドの例として、より詳しくは、ビス((C1-C4)アルコキシル(C1-C4)アルキルシリル(C1-C4)アルキル)ポリスルフィド(特にジスルフィド、トリスルフィド又はテトラスルフィド)、例えば、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ポリスルフィド又はビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドが挙げられる。特に、これらの化合物の中で、式[(C2H5O)3Si(CH2)3S2]2のTESPTと略記されるビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、又は式[(C2H5O)3Si(CH2)3S]2のTESPDと略記されるビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドが挙げられる。好ましい例として、ビス(モノ(C1-C4)アルキルジ(C1-C4)アルキルシリルプロピル)ポリスルフィド(特にジスルフィド、トリスルフィド又はテトラスルフィド)、特にビス(モノエトキシジメチルシリルプロピル)テトラスルフィド)、例えば特許出願の国際公開第02/083782号パンフレット(又は米国特許出願公開第2004/132880号明細書)に記載されているものも挙げられる。
特に、アルコキシシランポリスルフィド以外のカップリング剤として、二官能性POS(ポリオルガノシロキサン)或いはヒドロキシシランポリスルフィド(上記式IIIにおいてR2 = OH)、例えば特許出願の国際公開第02/30939号パンフレット(又は米国特許第6 774 255号明細書)及び国際公開第02/31041号パンフレット(又は米国特許出願公開第2004/051210号明細書)に記載されているもの、或いは、アゾジカルボニル官能基を持っているシラン又はPOS、例えば特許出願の国際公開第2006/125532号パンフレット、同第2006/125533号パンフレット、同第2006/125534号パンフレット及び同第2009/062733号パンフレットに記載されているものが挙げられる。
ゴム組成物において、カップリング剤の含量は、好ましくは0.5と12phrの間、より好ましくは3と8phrの間にある。
典型的には、カップリング剤の含量は、無機充填剤の量に対して0.5%から15質量%までを表す。
当業者は、他の種類の補強性充填剤、特に有機物の種類が本項に記載される補強性無機充填剤に等価な充填剤として用いられ得ることを理解する。但し、この補強性充填剤は、無機層、例えばシリカで覆われているか、或いはその表面に、官能部位、特にヒドロキシルを含み、充填剤とエラストマーの間の結合を形成するためにカップリング剤の使用を必要とする。
本発明の組成物は、また、化学架橋剤を含み得る。
化学架橋は、エラストマー鎖の間に共有結合を形成することを可能にする。化学架橋は、加硫系を用いて或いはペルオキシド化合物を用いて行われ得る。
適切な加硫系は、硫黄(又は硫黄供与剤)及び一次加硫促進剤をベースにする。このベース加硫系に加えて、引き続いて記載されるように、種々の既知の二次加硫促進剤又は加硫活性化剤、例えば酸化亜鉛、ステアリン酸又は等価な化合物、又はグアニジン誘導体(特にジフェニルグアニジン)が、第1の非生産段階の間及び/又は生産段階の間に組み入れられる。
硫黄は、0.5と12phrの間、特に1と10phrの間の好ましい含量で用いられる。一次加硫促進剤は、好ましくは0.5と10phrの間、より好ましくは0.5と5.0phrの間の含量で用いられる。
(一次又は二次)促進剤として、硫黄の存在下にジエンエラストマーの加硫用の促進剤として作用できる任意の化合物、特にチアゾールタイプ、更にはその誘導体の促進剤及びチウラム及び亜鉛ジチオカルバメータイプの促進剤が使われ得る。これらの促進剤は、例えば、2-メルカプトベンゾチアジルジスルフィド(「MBTS」と略記される)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(「TBZTD」)、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(「CBS」)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(「DCBS」)、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(「TBBS」)、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(「TBSI」)、亜鉛ジベンジルジチオカルバメート(「ZBEC」)及びこれらの化合物の混合物からなる群より選ばれる。
好ましくは、スルフェンアミドタイプの一次促進剤が使われる。
化学架橋が1つ以上のペルオキシド化合物を用いて行われる場合、前記1つ以上のペルオキシド化合物は0.01から10phrまでを表す。
化学架橋系として使用し得るペルオキシド化合物として、アシルペルオキシド、例えばベンゾイルペルオキシド又はp-クロロベンゾイルペルオキシド、ケトンペルオキシド、例えばメチルエチルケトンペルオキシド、ペルオキシエステル、例えばt-ブチルペルオキシアセテート、t-ブチルペルオキシベンゾエート又はt-ブチルペルオキシフタレート、アルキルペルオキシド、例えばジクミルペルオキシド、ジ(t-ブチル)ペルオキシベンゾエート又は1,3-ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、又はヒドロペルオキシド、例えばt-ブチルヒドロペルオキシドが挙げられ得る。
本発明のゴム組成物は、また、タイヤ、特にトレッドの製造を意図するエラストマー組成物に一般に用いられる通常の添加剤の全部又は一部、例えば、可塑剤又は増量剤オイル(後者は芳香族性または非芳香族性のいずれかである)、顔料、保護剤、抗オゾンワックス(例えばCire Ozone C32 ST)、化学オゾン劣化防止剤又は酸化防止剤(例えば6-PPD)等、疲労防止剤、補強用樹脂、例えば出願の国際出願第02/10269号パンフレットに記載されているようにメチレン受容体(例えば、フェノールノボラック樹脂)又はメチレン供与体(例えば、HMT又はH3M)、又は接着促進剤(例えば、コバルト塩)を含み得る。
好ましくは、本発明の組成物は、好ましい非芳香族性又は非常に弱い芳香族性可塑剤として、ナフテン油、パラフィン系油、MES油、TDAE油、グリセロールエステル(特にトリオレエート)、好ましくは30℃を超える高いTgを示す可塑化炭化水素樹脂、及びそのような化合物の混合物からなる群より選ばれる少なくとも1つの化合物を含む。
本発明の組成物は、また、カップリング剤に加えて、知られているように、ゴムマトリックス中の無機充填剤の分散の改善且つ組成物の粘度の低下によって、生状態において加工の容易さを改善できる補強用無機充填剤又はより一般的には加工助剤のカップリング活性化剤を含むことができ、これら加工助剤は、例えば、加水分解性シラン、アルキルアルコキシシラン等(特にアルキルトリエトキシシラン)、ポリオール、ポリエーテル(例えば、ポリエチレングリコール)、第一級、第二級又は第三級アミン(例えば、トリアルカノールアミン)、ヒドロキシル化又は加水分解性POS、例えばα,ω-ジヒドロキシポリオルガノシロキサン(特にα,ω-ジヒドロキシポリジメチルシロキサン)、又は脂肪酸、例えば、ステアリン酸である。
本発明のゴム組成物は、当業者に周知の一般手順に従って、調製の2つの連続段階: 130℃と200℃の間、好ましくは145℃と185℃の間の最高温度までの高温で熱機械加工又は混練する第1段階(しばしば「非生産」段階と呼ばれる)、次に典型的には120℃よりも低い、例えば、60℃と100℃の間の低めの温度で機械加工する第2段階(しばしば「生産」段階と呼ばれる)を用いて適切なミキサー内で製造され、最終段階の間に化学架橋系が組み入れられている。
本発明の好ましい実施態様によれば、化学加硫剤を除いた本発明のタイヤに含まれる組成物の全てのベース成分、即ち、特に1つ以上の補強用無機充填剤及び適切な場合にはカップリング剤が、官能基化ジエンエラストマーに及び適切な場合にはその他のジエンエラストマーに、第1の「非生産」段階で、混練により緊密に組み入れられる。即ち、少なくともこれらの各種ベース成分がミキサー内に導入され、1つ以上の段階で、130℃と200℃の間、好ましくは145℃と185℃の間の最高温度に達するまで熱機械的に混練される。
一例として、第1の(非生産)段階は、1回の熱機械的段階で行われ、その間に、化学架橋剤を除いた、全ての必要な成分、選択できる補助的加工助剤及び他の各種添加剤が、適切なミキサー、例えば通常の密閉型ミキサーに導入される。この非生産段階における総混練時間は、好ましくは1と15分の間の時間である。第1の非生産段階でこのようにして得られた混合物を冷却した後に、化学架橋剤が、一般に開放型ミキサー、例えば開放型ミルにおいて低温で組み入れられる; その場合、全てが数分間、例えば2と15分の間に混合される(生産段階)。
このようにして得られた最終組成物は、引き続き、例えばシート又は薄いプレートの形で、特に実験室的特性決定のためにカレンダー加工されるか、或いは、例えば、乗用車用のタイヤトレッドとして、使用し得るゴム形状要素の形で押出される。
本発明の更なる主題は、タイヤのためのゴムでできている半製品であり、本発明の架橋された又は架橋性のゴム組成物を含んでいる。好ましくは、前記製品はトレッドである。
本発明の最後の主題は、本発明の半製品を含むタイヤである。

Claims (16)

  1. 官能基化ジエンエラストマーであって、
    a)鎖端で又は鎖中央でスズ官能基によって官能基化されており、官能基化前の分子量が単峰性分布を有し且つ官能基化前の多分散指数が1.3以下であるジエンエラストマー、
    b)スズを含む化合物で星状枝分れされており、星状枝分れ前の分子量が単峰性分布を有し且つ星状枝分れ前の多分散性指数が1.3以下であるジエンエラストマー、及び
    c)官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して15質量%未満の含量の非スズ官能性ジエンエラストマー
    から構成され、
    ジエンエラストマーa)、b)及びc)が、選択できる官能基化又は選択できる星状枝分れ前には本質的に同じものである、前記エラストマー。
  2. 官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して、5%から45質量%まで、好ましくは10%から30質量%までの前記星状枝分れジエンエラストマーb)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のエラストマー。
  3. 官能基化ジエンエラストマーの全質量に対して、厳密に0質量%よりも多く且つ10質量%未満の含量、好ましくは5質量%未満の含量の前記非スズ官能性エラストマーc)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のエラストマー。
  4. ジエンエラストマーa)が、スズによって官能基化されていない鎖端の1つ又は全てにアミン官能基を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項のエラストマー。
  5. 星状枝分れジエンエラストマーb)が、スズによって星状枝分れされていない鎖端にアミン官能基を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエラストマー。
  6. 非スズ官能性ジエンエラストマーc)が、鎖端の1つにアミン官能基を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のエラストマー。
  7. エラストマーa)の官能基化が、モノハロスズ官能基化剤又はジハロスズカップリング剤で得られることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のエラストマー。
  8. エラストマーb)の星状枝分れが、トリハロスズ又はテトラハロスズの星状枝分れ剤で得られることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のエラストマー。
  9. 官能基化ジエンエラストマーa)が鎖中央でスズ官能基によって官能基化されたジエンエラストマーであり、官能基化ジエンエラストマーb)が4つの枝分れを有するスズによって星状枝分れされたジエンエラストマーであることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のエラストマー。
  10. ジエンエラストマーが、ポリブタジエン、ブタジエン-スチレンコポリマー、ブタジエン-イソプレンコポリマー、イソプレン-スチレンコポリマー、ブタジエン-スチレン-イソプレンターポリマー及び合成ポリイソプレンから選ばれることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のエラストマー。
  11. 少なくとも1つの補強性充填剤及びエラストマーマトリックスをベースにした補強性ゴム組成物であって、エラストマーマトリックスが、請求項1〜10のいずれか1項に記載の少なくとも1つの官能基化ジエンエラストマーを含むことを特徴とする、前記組成物。
  12. エラストマーマトリックスが、また、前記官能基化ジエンエラストマー以外の少なくとも1つのジエンエラストマーを含むことを特徴とする、請求項11に記載の組成物。
  13. 化学架橋剤を含むことを特徴とする、請求項11又は12に記載の組成物。
  14. タイヤ用のゴムでできている半製品であって、請求項11〜13のいずれか1項に記載の架橋性の又は架橋されたゴム組成物を含むことを特徴とする、前記半製品。
  15. 前記製品がトレッドであることを特徴とする、請求項14に記載の半製品。
  16. 請求項14又は15に記載の半製品を含むことを特徴とする、タイヤ。
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