JP2016056286A - 共役ジエン重合体組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】省燃費性に優れる共役ジエン重合体組成物を提供すること。
【解決手段】下記重合体Aとシリカと特定のシランカップリング剤Bとを含有し、シリカの含有量が、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部であり、シランカップリング剤Bの含有量が、シリカ100重量部あたり、0.5重量部以上20重量部以下である共役ジエン重合体組成物。
重合体A:
リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、
有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、
共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる共役ジエン重合体。
【選択図】なし
【解決手段】下記重合体Aとシリカと特定のシランカップリング剤Bとを含有し、シリカの含有量が、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部であり、シランカップリング剤Bの含有量が、シリカ100重量部あたり、0.5重量部以上20重量部以下である共役ジエン重合体組成物。
重合体A:
リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、
有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、
共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる共役ジエン重合体。
【選択図】なし
Description
本発明は、省燃費性に優れる共役ジエン重合体組成物に関するものである。
従来から、環境問題への関心が高く、自動車に対しての省燃費化の要求が強くなっており、自動車用タイヤに用いるゴム組成物に対して、省燃費性に優れることが求められている。自動車用タイヤ用のゴム組成物としては、スチレン−ブタジエン共重合体などの共役ジエン重合体とシリカとシランカップリング剤とを含有するゴム組成物が用いられている。
例えば、特許文献1には、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、特定の極性物質の存在下、共役ジエンを重合して得られた共役ジエン系重合体と、シリカと、メルカプト系シランカップリング剤とを含有する共役ジエン系重合体組成物が提案されている。
しかしながら、いずれの特許文献に記載のブタジエンとスチレンとを共重合して得られる重合体を用いても、その重合体組成物の省燃費性は、必ずしも満足のいくものではなかった。
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、省燃費性に優れる共役ジエン重合体組成物を提供することにある。
本発明は、 下記重合体Aとシリカと下記シランカップリング剤Bとを含有し、シリカの含有量が、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部であり、シランカップリング剤Bの含有量が、シリカ100重量部あたり、0.5重量部以上20重量部以下である共役ジエン重合体組成物に係るものである。
重合体A:
リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、
有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、
共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる共役ジエン重合体。
シランカップリング剤B:
下記式(1)で表される構造単位を有する化合物。
(式(1)におけるR11は、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−ROHで表される基(ここで、Rは炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R12は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)
重合体A:
リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、
有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、
共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる共役ジエン重合体。
シランカップリング剤B:
下記式(1)で表される構造単位を有する化合物。
(式(1)におけるR11は、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−ROHで表される基(ここで、Rは炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R12は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)
本発明により、省燃費性に優れる共役ジエン重合体組成物を得ることができる。
本明細書では、ヒドロカルビル基は炭化水素から1個の水素原子を除いた1価の基を表す。ヒドロカルビレン基は、炭化水素から2個の水素原子を除いた2価の基を表す。
(重合体A)
重合体Aは、リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる。
重合体Aは、リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる。
共役ジエンとしては、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、1,3−ヘキサジエン等があげられる。好ましくは1,3−ブタジエン又はイソプレンである。
コモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ビニル化合物をあげることができる。好ましくはスチレンである。
重合はリモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で行われる。炭化水素溶液中のリモネン、テルピネンおよびテルピノレンの総含有量は、有機アルカリ金属化合物のアルカリ金属1モルあたり、好ましくは0.5モル以上40モル以下であり、より好ましくは0.6モル以上37モル以下であり、更に好ましくは0.8モル以上35モル以下であり、より更に好ましくは1モル以上30モル以下である。
有機アルカリ金属化合物としては、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、iso−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブチルフェニルリチウム、4−フェニルブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、4−シクロペンチルリチウム、ジメチルアミノプロピルリチウム、ジエチルアミノプロピルリチウム、tert−ブチルジメチルシリロキシプロピルリチウム、N−モルホリノプロピルリチウム、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド、1,4−ジリチオ−2−ブテン、ナトリウムナフタレニド、ナトリウムビフェニリド、カリウムナフタレニド、3−(ジメチルアミノ)プロピルリチウムとイソプレンとを反応させた化合物などをあげることができる。好ましくは、有機リチウム化合物又は有機ナトリウム化合物であり、より好ましくは、炭素原子数が2以上20以下の有機リチウム化合物又は炭素原子数が2以上20以下の有機ナトリウム化合物である。
上記の炭化水素溶液で使用される溶媒は、重合開始剤として使用する有機アルカリ金属化合物を失活させない溶媒であり、例えば、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素をあげることができる。これらは2種類以上を併用してもよい。
炭化水素溶液には、共役ジエンに由来する単量体単位のビニル結合量を調整する剤、共役ジエン重合体中での共役ジエンに由来する単量体単位の分布を調整する剤(以下、総称して「調整剤」と記す。)が含有されていてもよい。
調整剤としては、エーテル化合物、第三級アミン、ホスフィン化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属フェノキシド等をあげることができる。エーテル化合物としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどの環状のエーテル;
ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどの脂肪族モノエーテル;
エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族ジエーテル;
ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族トリエーテル;
ジフェニルエーテル、アニソールなどの芳香族エーテル等をあげることができる。第三級アミンとしては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、1,1,2,2−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニリン、ピリジン、キノリンなどをあげることができる。ホスフィン化合物として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどをあげることができる。アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ペントキシド、カリウム−tert−ペントキシドをあげることができる。アルカリ金属フェノキシドとしては、ナトリウムフェノキシド、カリウムフェノキシドをあげることができる。これらは2種類以上を併用してもよい。
調整剤としては、エーテル化合物、第三級アミン、ホスフィン化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属フェノキシド等をあげることができる。エーテル化合物としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどの環状のエーテル;
ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどの脂肪族モノエーテル;
エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族ジエーテル;
ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族トリエーテル;
ジフェニルエーテル、アニソールなどの芳香族エーテル等をあげることができる。第三級アミンとしては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、1,1,2,2−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニリン、ピリジン、キノリンなどをあげることができる。ホスフィン化合物として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどをあげることができる。アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ペントキシド、カリウム−tert−ペントキシドをあげることができる。アルカリ金属フェノキシドとしては、ナトリウムフェノキシド、カリウムフェノキシドをあげることができる。これらは2種類以上を併用してもよい。
炭化水素溶液中の単量体成分の含有量は、通常、1重量%以上50重量%以下であり、好ましくは5重量%以上30重量%以下である。ただし、炭化水素溶液の全量を100重量%とする。炭化水素溶液中で共役ジエンを重合する場合における炭化水素溶液中の単量体成分の含有量とは、共役ジエンの含有量であり、炭化水素溶液中で共役ジエンとコモノマーとを共重合する場合における炭化水素溶液中の単量体成分の含有量とは、共役ジエンとコモノマーの含有量の合計である。
重合温度は、好ましくは25℃以上100℃以下であり、より好ましくは35℃以上90℃以下である。さらに好ましくは50℃以上80℃以下である。重合時間は、好ましくは10分以上5時間以下である。
重合体Aは、重合体の重合活性末端に、アルコキシシラン化合物、ハロゲン含有ケイ素化合物、ケトン化合物及びスズ化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物で変性させてもよい。
アルコキシシラン化合物としては[3−(ジメチルアミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(ジメチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[3−(ジエチルアミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(ジエチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メチルジエトキシシラン、[2−(ジメチルアミノ)エチル]トリエトキシシラン、[2−(ジメチルアミノ)エチル]トリメトキシシラン等の[(ジアルキルアミノ)アルキル]アルコキシシラン化合物;
(1−ヘキサメチレンイミノメチル)トリメトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾ−ル、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)−4,5−イミダゾ−ル等の環状アミノアルキルアルコキシシラン化合物;
{3−[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]プロピル}トリメトキシシラン、{3−[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]プロピル}トリエトキシシラン等の{[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]アルキル}アルコキシシラン化合物;
{3−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]プロピル}メチルジメトキシシラン、{3−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]プロピル}メチルジエトキシシラン等の[N,N−ビス(トリアルキルシリル)アミノアルキル]アルキルアルコキシシラン化合物などを挙げる事ができる。
(1−ヘキサメチレンイミノメチル)トリメトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾ−ル、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)−4,5−イミダゾ−ル等の環状アミノアルキルアルコキシシラン化合物;
{3−[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]プロピル}トリメトキシシラン、{3−[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]プロピル}トリエトキシシラン等の{[ジ(テトラヒドロフラニル)アミノ]アルキル}アルコキシシラン化合物;
{3−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]プロピル}メチルジメトキシシラン、{3−[N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノ]プロピル}メチルジエトキシシラン等の[N,N−ビス(トリアルキルシリル)アミノアルキル]アルキルアルコキシシラン化合物などを挙げる事ができる。
ハロゲン含有ケイ素化合物としては四塩化ケイ素、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、テトラエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジエトキシジエチルシランなどを挙げることができる。
ケトン化合物としてはN,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−N−エチルアセトアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアセトアミド;
N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−エチルアクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアクリルアミド;
N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチル−N−エチルメタクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルメタクリルアミド;
4−(N,N−ジメチルアミノ)アセトフェノン、4−(N−メチル−N−エチルアミノ)アセトフェノン、4−(N,N−ジエチルアミノ)アセトフェノンなどの4−(N,N−ジヒドロカルビルアミノ)アセトフェノン;
4’−(イミダゾール−1−イル)アセトフェノン等の4−環状アミノアセトフェノン化合物;
1,7−ビス(メチルエチルアミノ)−4−ヘプタノン、1,3−ビス(ジフェニルアミノ)−2−プロパノンなどのビス(ジヒドロカルビルアミノアルキル)ケトン;
4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジエチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジ−t−ブチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジフェニルアミノベンゾフェノンなどの4−(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノン;
4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノンなどの4,4’−ビス(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノンなどを挙げることができる。
N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−エチルアクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアクリルアミド;
N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチル−N−エチルメタクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルメタクリルアミド;
4−(N,N−ジメチルアミノ)アセトフェノン、4−(N−メチル−N−エチルアミノ)アセトフェノン、4−(N,N−ジエチルアミノ)アセトフェノンなどの4−(N,N−ジヒドロカルビルアミノ)アセトフェノン;
4’−(イミダゾール−1−イル)アセトフェノン等の4−環状アミノアセトフェノン化合物;
1,7−ビス(メチルエチルアミノ)−4−ヘプタノン、1,3−ビス(ジフェニルアミノ)−2−プロパノンなどのビス(ジヒドロカルビルアミノアルキル)ケトン;
4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジエチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジ−t−ブチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジフェニルアミノベンゾフェノンなどの4−(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノン;
4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノンなどの4,4’−ビス(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノンなどを挙げることができる。
スズ化合物としては四塩化スズ、メチルトリクロロスズ、ジメチルジクロロスズなどを挙げることができる。
重合体Aは、重合後、重合体Aの重合活性末端をメタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノールなどのアルコールで処理してもよい。
重合後、重合体Aが溶解している溶液から重合体を回収する方法としては公知の方法を用いることができ、例えば(a)重合体Aを含有する溶液に凝固剤を添加する方法、(b)重合体Aを含有する溶液にスチームを吹き込む方法を挙げることができる。回収した重合体Aは、バンドドライヤーや押出型ドライヤーなどの公知の乾燥機で乾燥してもよい。
本発明の重合体Aが、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる重合体である場合、重合体A中のコモノマーに由来する単量体単位の含有量としては、共役ジエンに由来する単量体とコモノマーに由来する単量体の合計量を100重量%として、好ましくは5重量%以上であり、より好ましくは10重量%以上である。また、重合体A中のコモノマーに由来する単量体単位の含有量は、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは45重量%以下である。
重合体Aのムーニー粘度(ML1+4)は、省燃費性を高めるために、好ましくは10以上であり、より好ましくは20以上である。また、加工性を高めるために、好ましくは200以下であり、より好ましくは150以下である。該ムーニー粘度(ML1+4)は、JIS K6300(1994)に従って、100℃にて測定される。(ML1+4)は、以下の意味である。
M:ムーニー粘度
L:ラージローターを使用
1+4:試料を1分加熱した後、ローターを4分間2rpmで回転させた時の測定値
M:ムーニー粘度
L:ラージローターを使用
1+4:試料を1分加熱した後、ローターを4分間2rpmで回転させた時の測定値
重合体A中のビニル結合量は、共役ジエンに由来する単量体単位の含有量を100モル%として、好ましくは80モル%以下であり、より好ましくは70モル%以下である。また、好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは15モル%以上であり、さらに好ましくは20モル%以上であり、特に好ましくは30モル%以上である。該ビニル結合量は、赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より求められる。
(シリカ)
シリカとしては、乾式シリカ(無水ケイ酸)、湿式シリカ(含水ケイ酸)、コロイダルシリカ、沈降シリカなどを挙げることができる。これらは1種以上用いることができる。
シリカのBET比表面積は、好ましくは、50m2/g以上250m2/g以下である。該BET比表面積は、ASTM D1993−03に従って測定される。市販品としては、デグッサ社製 商品名 ウルトラシルVN3−G、東ソー・シリカ社製 商品名 VN3、AQ、ER、RS−150、Rhodia社製 商品名 Zeosil 1115MP、1165MP等を用いることができる。
シリカとしては、乾式シリカ(無水ケイ酸)、湿式シリカ(含水ケイ酸)、コロイダルシリカ、沈降シリカなどを挙げることができる。これらは1種以上用いることができる。
シリカのBET比表面積は、好ましくは、50m2/g以上250m2/g以下である。該BET比表面積は、ASTM D1993−03に従って測定される。市販品としては、デグッサ社製 商品名 ウルトラシルVN3−G、東ソー・シリカ社製 商品名 VN3、AQ、ER、RS−150、Rhodia社製 商品名 Zeosil 1115MP、1165MP等を用いることができる。
(シランカップリング剤B)
シランカップリング剤Bは、式(1)で表される構造単位を有する化合物である。
(式(1)におけるR11は、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−ROHで表される基(ここで、Rは炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R12は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)
シランカップリング剤Bは、式(1)で表される構造単位を有する化合物である。
(式(1)におけるR11は、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−ROHで表される基(ここで、Rは炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R12は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)
式(1)におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子があげれらる。
式(1)における炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などがあげられる。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のヒドロカルビル基である。
式(1)における炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などがあげられる。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のヒドロカルビレン基である。
シランカップリング剤(B)としては、下記式(2)で表される構造を含むシランカップリング剤が好ましい。
(式(2)中、R21およびR23は、夫々、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−R’OHで表される基(ここで、R’は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R22およびR24は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。R35は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基を表す。xは1以上の整数であり、yは0以上の整数である。また、R31、R32、R33、R34およびR35が夫々複数ある場合、複数あるR31、R32、R33、R34およびR35は、同一であってもよく、異なっていてもよい。)
(式(2)中、R21およびR23は、夫々、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−R’OHで表される基(ここで、R’は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R22およびR24は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。R35は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基を表す。xは1以上の整数であり、yは0以上の整数である。また、R31、R32、R33、R34およびR35が夫々複数ある場合、複数あるR31、R32、R33、R34およびR35は、同一であってもよく、異なっていてもよい。)
式(2)におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子があげられる。
式(2)における炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などがあげられる。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のヒドロカルビル基である。
式(2)における炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などがあげられる。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のヒドロカルビレン基である。
シランカップリング剤Bとしては、Momentive Performance Materials社製 商品名 NXT−Z30、NXT−Z45、NXT−Z60、NXT−Z100等を用いることができる。
(共役ジエン重合体組成物)
本発明の共役ジエン重合体組成物は、重合体Aとシリカとシランカップリング剤Bとを含有する。シリカの含有量は、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部以下であり、好ましくは10重量部以上120重量部以下であり、より好ましくは20重量部以上100重量部以下である。
本発明の共役ジエン重合体組成物は、重合体Aとシリカとシランカップリング剤Bとを含有する。シリカの含有量は、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部以下であり、好ましくは10重量部以上120重量部以下であり、より好ましくは20重量部以上100重量部以下である。
シランカップリング剤Bの含有量は、シリカ100重量部あたり、0.5重量部以上20重量部以下であり、好ましくは1重量部以上15重量部以下であり、より好ましくは1.5重量部以上10重量部以下である。
本発明の共役ジエン重合体組成物は、他の重合体成分や他の添加剤などが配合されていてもよい。また、必要に応じて加硫処理がなされていてもよい。また、共役ジエン重合体組成物は、本発明の共役ジエン重合体を2種類以上含んでいてもよい。
他の重合体成分としては、ブチルゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−オクテン共重合体などを挙げることができる。他の重合体成分は、2種類以上を併用してもよい。
本発明の共役ジエン重合体組成物に他の重合体成分が配合されている場合、共役ジエン重合体組成物中における重合体Aの含有量は、共役ジエン重合体組成物中における共役ジエン重合体と他の重合体成分の含有量の合計を100重量%として、好ましくは10重量%以上99.9重量%以下であり、より好ましくは20重量%以上90重量%以下である。
他の添加剤としては、カーボンブラック;硫黄;チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤などの加硫促進剤;ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫活性化剤;ジクミルパーオキシド、ジターシャリブチルパーオキシドなどの有機過酸化物;伸展油;加工助剤;老化防止剤;滑剤などがあげられる。
カーボンブラックとしては、EPC、MPC及びCCのようなチャンネルカーボンブラック;
SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF及びECFのようなファーネスカーボンブラック;
FT及びMTのようなサーマルカーボンブラック;
アセチレンカーボンブラック、グラファイトなどが例示される。これらは2種類以上を併用してもよい。
SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF及びECFのようなファーネスカーボンブラック;
FT及びMTのようなサーマルカーボンブラック;
アセチレンカーボンブラック、グラファイトなどが例示される。これらは2種類以上を併用してもよい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは、5m2/g以上200m2/g以下であり、また、カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸収量は、好ましくは、5ml/100g以上300ml/100g以下である。該窒素吸着比表面積は、ASTM D4820−93に従って測定され、該DBP吸収量は、ASTM D2414−93に従って測定される。市販品としては、三菱化学社製 商品名 ダイヤブラックN339、東海カーボン社製 商品名 シースト6、シースト7HM、シーストKH、デグッサ社製 商品名 CK 3、Special Black 4A等を用いることができる。
共役ジエン重合体組成物にカーボンブラックを配合する場合、カーボンブラックの含有量は、重合体A100重量部あたり、好ましくは2重量部以上100重量部以下である。また、シリカとカーボンブラックの総含有量が重合体A100重量部あたり、好ましくは200重量部以下であり、より好ましくは150重量部以下であり、更に好ましくは120重量部以下である。
硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄があげられる。共役ジエン重合体組成物に硫黄を配合する場合、硫黄の配合量は、重合体A100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上15重量部以下であり、より好ましくは0.3重量部以上10重量部以下であり、さらに好ましくは0.5重量部以上5重量部以下である。
加硫促進剤としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジサルファイド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;
テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤;
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、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシメチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;
ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。
共役ジエン重合体組成物に加硫促進剤を配合する場合、加硫促進剤の配合量は、重合体A100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上5重量部以下であり、より好ましくは0.2重量部以上3重量部以下である。
テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤;
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、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシメチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;
ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。
共役ジエン重合体組成物に加硫促進剤を配合する場合、加硫促進剤の配合量は、重合体A100重量部に対して、好ましくは0.1重量部以上5重量部以下であり、より好ましくは0.2重量部以上3重量部以下である。
伸展油としては、アロマチック系鉱物油(粘度比重恒数(V.G.C.値)0.900〜1.049)、ナフテン系鉱物油(V.G.C.値0.850〜0.899)、パラフィン系鉱物油(V.G.C.値0.790〜0.849)などを挙げることができる。伸展油の多環芳香族の含有量は、伸展油100重量%に対して、好ましくは3重量%未満であり、より好ましくは1重量%未満である。該多環芳香族の含有量は、英国石油学会346/92法に従って測定される。また、伸展油の芳香族化合物の含有量(CA)は、好ましくは20重量%以上である。これらの伸展油は、1種以上用いられる。
本発明の共役ジエン重合体組成物の調製方法としては、重合体Aとシリカとシランカップリング剤Bと、必要に応じて、他の重合体成分および他の添加剤とを、公知の混練機、例えばバンバリーミキサー、ロール混練機で混練する方法を用いることができる。
混練条件としては、加硫剤および加硫促進剤以外の添加剤を配合する場合、混練温度は、通常50℃以上200℃以下であり、好ましくは80℃以上190℃以下であり、混練時間は、通常30秒以上30分以下であり、好ましくは1分以上30分以下である。加硫剤および加硫促進剤を配合する場合、混練温度は、通常100℃以下であり、好ましくは室温以上80℃以下である。また、加硫剤および加硫促進剤を配合した共役ジエン重合体組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理を行って用いられる。加硫温度としては、通常120℃以上200℃以下、好ましくは140℃以上180℃以下である。
本発明の共役ジエン重合体組成物は、省燃費性に優れ、タイヤに好適に用いられる。
物性評価は次の方法で行った。
1.ムーニー粘度(ML1+4)
JIS K6300(1994)に従って、100℃にて重合体のムーニー粘度を測定した。
1.ムーニー粘度(ML1+4)
JIS K6300(1994)に従って、100℃にて重合体のムーニー粘度を測定した。
2.ビニル結合量(単位:モル%)
赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より重合体中の1,3−ブタジエンに由来する単量体中のビニル結合量を求めた。
赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より重合体中の1,3−ブタジエンに由来する単量体中のビニル結合量を求めた。
3.スチレンに由来する単量体単位の含有量(単位:重量%)
JIS K6383(1995)に従って、屈折率から重合体中のスチレンに由来する単量体単位の含有量を求めた。
JIS K6383(1995)に従って、屈折率から重合体中のスチレンに由来する単量体単位の含有量を求めた。
4.省燃費性指数
シート状の加硫成形体から幅1mmまたは2mm、長さ40mmの短冊上試験片を打ち抜き、試験に供した。測定は、粘弾性測定装置(上島製作所社製)によって、歪み1%及び周波数10Hzの条件下で、温度50℃での試験片の損失正接(tanδ(50℃))を測定した。比較例1の値を100として規格化し、省燃費性指数を算出した。省燃費性指数は小さいほど、省燃費性に優れている。
シート状の加硫成形体から幅1mmまたは2mm、長さ40mmの短冊上試験片を打ち抜き、試験に供した。測定は、粘弾性測定装置(上島製作所社製)によって、歪み1%及び周波数10Hzの条件下で、温度50℃での試験片の損失正接(tanδ(50℃))を測定した。比較例1の値を100として規格化し、省燃費性指数を算出した。省燃費性指数は小さいほど、省燃費性に優れている。
[実施例1]
(重合体の調製)
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、当該重合反応器の内部のガスを乾燥窒素に置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン912g、スチレン288g、リモネン45g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル6.7mlを、それぞれ、重合反応器内に投入した。次に、重合開始剤の失活に作用する不純物を予め無毒化させるために、スカベンジャーとして少量のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液を重合反応器内に投入した。
(重合体の調製)
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、当該重合反応器の内部のガスを乾燥窒素に置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン912g、スチレン288g、リモネン45g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル6.7mlを、それぞれ、重合反応器内に投入した。次に、重合開始剤の失活に作用する不純物を予め無毒化させるために、スカベンジャーとして少量のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液を重合反応器内に投入した。
n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(n−ブチルリチウムの含有量17.14mmol)を重合反応器内に投入し、重合反応を開始した。
重合反応を3時間行った。重合反応中、重合反応器内の温度を65℃に調整し、重合反応器内の溶液を撹拌速度130rpmで攪拌し、重合反応器内には、1,3−ブタジエン1368g、スチレン432gを連続的に供給した。
次に、メタノール0.7mlを含むヘキサン溶液20mlを重合反応器内に投入し、重合体溶液を5分間撹拌した。
2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製、商品名:スミライザーGM)8.0g、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)(住友化学社製、商品名:スミライザーTP−D)4.0gを重合反応器内に投入し、次に、重合体溶液を、常温、24時間で蒸発させ、更に55℃で12時間減圧乾燥し、重合体(以下、重合体1と記す。)を得た。重合体1のスチレン単位量は24.5wt%、ビニル結合量は56.3mol%、ムーニー粘度は47.6であった。
(重合体組成物の調製)
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、表1に示したシランカップリング剤1を6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、ステアリン酸2重量部を、ラボプラストミルにて混練して、重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記重合体組成物に、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1.5重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1.5重量部、硫黄1.4重量部を添加し、6インチロールで混練し、シートに成形した。
当該シートを160℃で55分加熱して加硫し、得られたシートの物性を評価した。物性評価結果を表1に示す。
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、表1に示したシランカップリング剤1を6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、ステアリン酸2重量部を、ラボプラストミルにて混練して、重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記重合体組成物に、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1.5重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1.5重量部、硫黄1.4重量部を添加し、6インチロールで混練し、シートに成形した。
当該シートを160℃で55分加熱して加硫し、得られたシートの物性を評価した。物性評価結果を表1に示す。
[実施例2]
シランカップリング剤1を表1に示したシランカップリング剤2に変更した以外は、実施例1で調製した重合体1を用いて、実施例1の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表1に示す。
シランカップリング剤1を表1に示したシランカップリング剤2に変更した以外は、実施例1で調製した重合体1を用いて、実施例1の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表1に示す。
[比較例1]
シランカップリング剤1を表1に示したシランカップリング剤3に変更した以外は、実施例1で調製した重合体1を用いて、実施例1の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表1に示す。
シランカップリング剤1を表1に示したシランカップリング剤3に変更した以外は、実施例1で調製した重合体1を用いて、実施例1の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表1に示す。
シランカップリング剤1:Momentive Performance Materials社製 NXT−Z100
シランカップリング剤2:Momentive Performance Materials社製 NXT−Z45
シランカップリング剤3:Momentive社製 NXT Silane(3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン)
カーボンブラック:三菱化学社製 ダイヤブラックN339
オイル:ジャパンエナジー社製 JOMOプロセスNC−140
老化防止剤:住友化学社製 アンチゲン3C
ワックス:大内新興化学工業社製 サンノックN
加硫促進剤CZ:住友化学社製 ソクシノールCZ
加硫促進剤D:住友化学社製 ソクシノールD
[実施例3]
(重合体の調製)
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、当該重合反応器の内部のガスを乾燥窒素に置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン912g、スチレン288g、α-テルピネン30g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル6.7mlを、それぞれ、重合反応器内に投入した。次に、重合開始剤の失活に作用する不純物を予め無毒化させるために、スカベンジャーとして少量のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液を重合反応器内に投入した。
(重合体の調製)
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、当該重合反応器の内部のガスを乾燥窒素に置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン912g、スチレン288g、α-テルピネン30g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル6.7mlを、それぞれ、重合反応器内に投入した。次に、重合開始剤の失活に作用する不純物を予め無毒化させるために、スカベンジャーとして少量のn−ブチルリチウムのヘキサン溶液を重合反応器内に投入した。
n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(n−ブチルリチウムの含有量17.14mmol)を重合反応器内に投入し、重合反応を開始した。
重合反応を3時間行った。重合反応中、重合反応器内の温度を65℃に調整し、重合反応器内の溶液を撹拌速度130rpmで攪拌し、重合反応器内には、1,3−ブタジエン1368g、スチレン432gを連続的に供給した。
次に、メタノール0.7mlを含むヘキサン溶液20mlを重合反応器内に投入し、重合体溶液を5分間撹拌した。
2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製、商品名:スミライザーGM)8.0g、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)(住友化学社製、商品名:スミライザーTP−D)4.0gを重合反応器内に投入し、次に、重合体溶液を、常温、24時間で蒸発させ、更に55℃で12時間減圧乾燥し、重合体(以下、重合体2と記す。)を得た。重合体2のスチレン単位量は24.2wt%、ビニル結合量は56.8mol%、ムーニー粘度は48.3であった。
(重合体組成物の調製)
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、表2に示したシランカップリング剤1を6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、ステアリン酸2重量部を、ラボプラストミルにて混練して、重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記重合体組成物に、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1.5重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1.5重量部、硫黄1.4重量部を添加し、6インチロールで混練し、シートに成形した。
当該シートを160℃で55分加熱して加硫し、得られたシートの物性を評価した。物性評価結果を表1に示す。
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、表2に示したシランカップリング剤1を6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、ステアリン酸2重量部を、ラボプラストミルにて混練して、重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記重合体組成物に、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1.5重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1.5重量部、硫黄1.4重量部を添加し、6インチロールで混練し、シートに成形した。
当該シートを160℃で55分加熱して加硫し、得られたシートの物性を評価した。物性評価結果を表1に示す。
[実施例4]
シランカップリング剤1を表2に示したシランカップリング剤2に変更した以外は、実施例3で調製した重合体2を用いて、実施例3の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表2に示す。
シランカップリング剤1を表2に示したシランカップリング剤2に変更した以外は、実施例3で調製した重合体2を用いて、実施例3の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表2に示す。
[比較例2]
シランカップリング剤1を表2に示したシランカップリング剤3に変更した以外は、実施例3で調製した重合体2を用いて、実施例3の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表2に示す。
シランカップリング剤1を表2に示したシランカップリング剤3に変更した以外は、実施例3で調製した重合体2を用いて、実施例3の重合体組成物の調製と同様に重合体組成物を調製した。物性評価結果を表2に示す。
シランカップリング剤1:Momentive Performance Materials社製 NXT−Z100
シランカップリング剤2:Momentive Performance Materials社製 NXT−Z45
シランカップリング剤3:Momentive社製 NXT Silane(3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン)
カーボンブラック:三菱化学社製 ダイヤブラックN339
オイル:ジャパンエナジー社製 JOMOプロセスNC−140
老化防止剤:住友化学社製 アンチゲン3C
ワックス:大内新興化学工業社製 サンノックN
加硫促進剤CZ:住友化学社製 ソクシノールCZ
加硫促進剤D:住友化学社製 ソクシノールD
Claims (3)
- 下記重合体Aとシリカと下記シランカップリング剤Bとを含有し、シリカの含有量が、重合体A100重量部あたり、5重量部以上150重量部であり、シランカップリング剤Bの含有量が、シリカ100重量部あたり、0.5重量部以上20重量部以下である共役ジエン重合体組成物。
重合体A:
リモネン、テルピネンおよびテルピノレンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素溶液中で、
有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて、
共役ジエンを重合、又は、共役ジエンとコモノマーとを共重合して得られる共役ジエン重合体。
シランカップリング剤B:
下記式(1)で表される構造単位を有する化合物。
(式(1)におけるR11は、水素、ハロゲン原子、炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビル基または−ROHで表される基(ここで、Rは炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。)を表す。R12は炭素原子数1以上30以下のヒドロカルビレン基を表す。) - 炭化水素溶液中のリモネン、テルピネンおよびテルピノレンの総含有量が、有機アルカリ金属化合物のアルカリ金属1モルあたり、0.5モル以上40モル以下である請求項1に記載の共役ジエン重合体組成物
- カーボンブラックを含有し、カーボンブラックの含有量が、重合体A100重量部あたり、2重量部以上100重量部以下であり、シリカとカーボンブラックの総含有量が、重合体A100重量部あたり、200重量部以下である請求項1または2に記載の共役ジエン重合体組成物。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014183906A JP2016056286A (ja) | 2014-09-10 | 2014-09-10 | 共役ジエン重合体組成物 |
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