JP2016044307A - 官能化ポリマー、ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式:(P−Bn)q−X[Pはポリジエン部分;Bはスチレン性モノマー残基;nはスチレン性モノマー残基の数;Bnはポリスチレン性部分;Xは多官能性停止剤残基;qはXに連結されている(P−Bn)鎖の数;q=1の場合、官能化エラストマーの重量パーセントは少なくとも90重量パーセント]を有する官能化エラストマー。
【選択図】なし
Description
(P−Bn)q−X
[式中、Pはポリジエン部分であり、Bはスチレン性モノマー残基であり、nはスチレン性モノマー残基の数であり、そしてBnはポリスチレン性部分である;Xは多官能性停止剤残基であり、そしてqはXに連結された(P−Bn)鎖の数である;q=1の場合、官能化エラストマーの重量パーセントは少なくとも90重量パーセントである]を有する官能化エラストマーに向けられる。
(P−Bn)q−X
[式中、Pはポリジエン部分であり、Bはスチレン性モノマー残基であり、nはスチレン性モノマー残基の数であり、そしてBnはポリスチレン性部分である;Xは多官能性停止剤残基であり、そしてqはXに連結された(P−Bn)鎖の数である;q=1の場合、官能化エラストマーの重量パーセントは少なくとも90重量パーセントである]を有する官能化エラストマーを開示する。
Zは、R3、−OR4、又は−R5−X4であり;R3、R4は、独立にC1〜C18直鎖又は分枝アルキルであり;R5は、C1〜C18アルカンジイル又はジアルキルエーテルジイルであり;
X4は、ハロゲン又は構造IV、V、VI、VIIもしくはVIII:
Qは、N又は構造IX:
ESTI:1−エトキシ−3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン、又は1−エトキシ−3,7,10−トリメチルシラトラン
ESTM:1−エトキシ−4−メチル−2,6,7−トリオキサ−1−シラビシクロ[2.2.2]オクタン
BSTI:1−イソブチル−3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン、又は1−イソブチル−3,7,10−トリメチルシラトラン
OSTI:1−オクチル−3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン、又は1−オクチル−3,7,10−トリメチルシラトラン
CSTI:1−(3−クロロプロピル)−3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン、又は1−(3−クロロプロピル)−3,7,10−トリメチルシラトラン
BIPOS:1,2−ビス(3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン−1−イル)エタン、又は1,2−ビス(3,7,10−トリメチルシラトラン)エタン
BIDECS:1,1’−(デカン−1,2−ジイル)ビス(3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン)、又は1,1’−(デカン−1,2−ジイル)ビス(3,7,10−トリメチルシラトラン)
BIOCTS:1,8−ビス(3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン−1−イル)オクタン、又は1,8−ビス(3,7,10−トリメチルシラトラン)オクタン
DMASTI:N,N−ジメチル−3−(3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン−1−イル)プロパン−1−アミン
PYSTI:3,7,10−トリメチル−1−(3−(ピロリジン−1−イル)プロピル)−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン
BIMSTI:N−ベンジリデン−3−(3,7,10−トリメチル−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン−1−イル)プロパン−1−アミン
ETTS:1−エトキシ−2,8,9−トリチア−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン;又は1−エトキシ−チオシラトラン
ETAS:1−エトキシ−2,8,9−トリメチル−2,5,8,9−テトラアザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン;又は1−エトキシ−2,8,9−トリアザシラトラン
EPTI:3,7,10−トリメチル−1−(3−(オキシラン−2−イルメトキシ)プロピル)−2,8,9−トリオキサ−5−アザ−1−シラビシクロ[3.3.3]ウンデカン;又は1−(3−(オキシラン−2−イルメトキシ)プロピル)−3,7,10−トリメチルシラトラン
官能化ポリマーはゴム組成物に配合することができる。
トリイソプロパノールアミン(253.0g、Aldrich社製)、テトラエチルシリケート(289g、Aldrich社製)及び水酸化カリウム(3.7g、Aldrich社製)を、蒸留装置を備えた1リットル入り三つ口丸底フラスコ中で混合した。次に、混合物を加熱マントルにより85℃に加熱し、反応から生じたエタノールを200mmHgの減圧下で除去した。2時間の反応後、圧力を100mmHgにセットし、混合物をさらに1時間120℃に加熱した。合計230mLのエタノールが蒸留から回収された。次に、油性粗生成物を、〜2mmHgの圧力及び120℃の温度下で留出させた。合計305g(収率88.2%)の白色結晶固体、1−エトキシ−3,7,10−トリメチルシラトラン(ESTI)が得られた。1HNMR及び13CNMRの分光分析により、所望生成物の95%を超える純度が示された。m.p.80〜83℃。
本実施例では、卓上規模(ベンチスケール)の官能化エラストマーの合成を例示する。重合は、65℃の水浴で8オンスのボトルにて実施された。スチレンとブタジエン(100g、15wt%、スチレン/ブタジエン比=21/79)のモノマープレミックスを、溶媒としてのヘキサンと共に8オンスボトルに装入し、次いで調節剤(TMEDA、4当量/Li当量)及び開始剤(n−ブチルリチウム、0.10mL、1.6mol/L)を加えた。0.5時間の重合時間後、追加のスチレンを加えた(全モノマー重量の1wt%、約10単位/ポリマー鎖)。ボトルを65℃の水浴に戻し、さらに1時間置いた後、重合を官能性停止剤、1−エトキシ−3,7,10−トリメチルシラトラン(ESTI、1当量/Li当量)で停止させた。5回の重合を実施したが、その際のESTI及び追加スチレンの量は、リチウム1当量あたりの当量で与えられている。二つの重合では、ESTIの代わりにイソプロパノールを停止剤として使用した(サンプル1及び2)。
本実施例では、重合は実施例2と同様に実施したが、テトラエチルオルトシリケートを官能性停止剤として使用した。得られたポリマーをGPCにより特徴付けし、分子量(Mn)と、連結された又は単鎖のままの鎖の割合を決定した。結果を表2に示す。
1.官能化エラストマーであって、式:
(P−Bn)q−X
[式中、Pはポリジエン部分であり、Bはスチレン性モノマー残基であり、nはスチレン性モノマー残基の数であり、そしてBnはポリスチレン性部分である;Xは多官能性停止剤残基であり、そしてqはXに連結された(P−Bn)鎖の数である;q=1の場合、官能化エラストマーの重量パーセントは少なくとも90重量パーセントである]を有する官能化エラストマー。
Zは、R3、−OR4、又は−R5−X4であり;R3、R4は、独立にC1〜C18直鎖又は分枝アルキルであり;R5は、C1〜C18アルカンジイル又はジアルキルエーテルジイルであり;
X4は、ハロゲン又は構造IV、V、VI、VIIもしくはVIII:
Qは、N又は構造IX:
アニオン重合開始剤の存在下でジエン系モノマーを重合してポリジエンアニオン性リビングポリマーを製造し;
さらに、ポリジエンアニオン性リビングポリマーを、開始剤1当量あたり1〜10当量のスチレン性モノマーと重合させてポリジエン−ポリスチレン性アニオン性リビングポリマーを製造し;そして
ポリジエン−ポリスチレン性アニオン性リビングポリマーを多官能性停止剤で停止させる工程を含む方法。
Zは、R3、−OR4、又は−R5−X4であり;R3、R4は、独立にC1〜C18直鎖又は分枝アルキルであり;R5は、C1〜C18アルカンジイル又はジアルキルエーテルジイルであり;
X4は、ハロゲン又は構造IV、V、VI、VIIもしくはVIII:
Qは、N又は構造IX:
Claims (10)
- 官能化エラストマーであって、式:
(P−Bn)q−X
[式中、Pはポリジエン部分であり、Bはスチレン性モノマー残基であり、nは1〜10の範囲のスチレン性モノマー残基の数であり、そしてBnはポリスチレン性部分である;Xは多官能性停止剤残基であり、そしてqはXに連結された(P−Bn)鎖の数である;q=1の場合、官能化エラストマーの重量パーセントは少なくとも90重量パーセントである]を特徴とする官能化エラストマー。 - ポリジエン部分が、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、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、2,3−ジメチル−1,3−ペンタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、及び4,5−ジエチル−1,3−オクタジエンからなる群から選ばれるモノマーから重合されることを特徴とする、請求項1に記載の官能化エラストマー。
- Bが、スチレン、3−メチルスチレン、3,5−ジエチルスチレン、4−プロピルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−ドデシルスチレン、3−メチル−5−ノルマル−ヘキシルスチレン、4−フェニルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、3,5−ジフェニルスチレン、2,3,4,5−テトラエチルスチレン、及びα−メチルスチレンからなる群から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載の官能化エラストマー。
- ポリジエン部分が、1,3−ブタジエン及びイソプレンからなる群から選ばれるモノマーから重合され、Bがスチレンであることを特徴とする、請求項1に記載の官能化エラストマー。
- 多官能性重合停止剤が、式I:
Zは、R3、−OR4、又は−R5−X4であり;R3、R4は、独立にC1〜C18直鎖又は分枝アルキルであり;R5は、C1〜C18アルカンジイル又はジアルキルエーテルジイルであり;
X4は、ハロゲン又は構造IV、V、VI、VIIもしくはVIII:
Qは、N又は構造IX:
- 請求項1に記載の官能化エラストマーを含むゴム組成物。
- シリカをさらに含む、請求項6に記載のゴム組成物。
- 請求項7に記載のゴム組成物を特徴とする空気入りタイヤ。
- 官能化エラストマーの製造法であって、
アニオン重合開始剤の存在下でジエン系モノマーを重合してポリジエンアニオン性リビングポリマーを製造し;
さらに、ポリジエンアニオン性リビングポリマーを、開始剤1当量あたり1〜10当量のスチレン性モノマーと重合させてポリジエン−ポリスチレン性アニオン性リビングポリマーを製造し;そして
ポリジエン−ポリスチレン性アニオン性リビングポリマーを多官能性停止剤で停止させる工程を特徴とする方法。 - 多官能性重合停止剤が、式I:
Zは、R3、−OR4、又は−R5−X4であり;R3、R4は、独立にC1〜C18直鎖又は分枝アルキルであり;R5は、C1〜C18アルカンジイル又はジアルキルエーテルジイルであり;
X4は、ハロゲン又は構造IV、V、VI、VIIもしくはVIII:
Qは、N又は構造IX:
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