JP2016060806A - Manufacturing method of modified diene rubber - Google Patents

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祥平 森本
Shohei Morimoto
祥平 森本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a modified diene rubber capable of suppressing residue of a halogen content derived from perhalogen acid and increasing purity when modifying a diene rubber by using perhalogen acid.SOLUTION: There is provided a manufacturing method of a modified diene rubber including a process of modifying a diene rubber with a modification method including a process of oxidation cleavage by using perhalogen acid to obtain latex containing the modified diene rubber and a process of cooling the resulting latex preferably under an acidic condition to solidify the modified diene rubber.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、変性ジエン系ゴムの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a modified diene rubber.

タイヤなどのゴム製品の特性を改良するために、ゴム組成物に配合するジエン系ゴムを変性することが知られている。例えば、特許文献1には、ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸等の酸化剤を添加してジエン系ゴムを酸化開裂させた後、分解したジエン系ゴムを含むラテックスの酸塩基性を変化させることで再結合させ、変性ジエン系ゴムを得ることが開示されている。特許文献1では、変性ジエン系ゴムを含むラテックスから変性ジエン系ゴムを凝固させる際に具体的にメタノールを用いている。しかしながら、かかる凝固方法では、ラテックス中に含まれる過ハロゲン酸塩が変性ジエン系ゴム中に残留してしまう。   In order to improve the properties of rubber products such as tires, it is known to modify the diene rubber compounded in the rubber composition. For example, in Patent Document 1, after adding an oxidizing agent such as perhalogen acid to a diene rubber latex to oxidatively cleave the diene rubber, the acid basicity of the latex containing the decomposed diene rubber is changed. In order to obtain a modified diene rubber. In Patent Document 1, methanol is specifically used when coagulating the modified diene rubber from the latex containing the modified diene rubber. However, in such a coagulation method, perhalogenate contained in the latex remains in the modified diene rubber.

ところで、従来、ゴムラテックスから非ゴム成分を除去する技術として、特許文献2には、ゴム成分を溶解せず且つ非ゴム成分を溶解する有機溶媒に、天然ゴムラテックスを混合することが開示されている。しかしながら、このような有機溶媒による凝固では、上記過ハロゲン酸塩の残留を抑えることはできない。また、有機溶媒による凝固では、作業環境で起こる有機溶媒の揮発に対する安全面や衛生面での対策も必要である。   By the way, conventionally, as a technique for removing a non-rubber component from a rubber latex, Patent Document 2 discloses mixing natural rubber latex in an organic solvent that does not dissolve the rubber component and dissolves the non-rubber component. Yes. However, solidification with such an organic solvent cannot suppress the residual perhalogenate. Also, coagulation with an organic solvent requires safety and hygiene measures against volatilization of the organic solvent that occurs in the work environment.

なお、特許文献3には、乳化重合して得られた最外層重合体のガラス転移温度が−20〜60℃である重合体ラテックスを−5℃以下の温度で凍結させて重合体を凝固させることが開示されている。しかしながら、この方法は凝固させるために凍結を必須とするものであり、また、冷却による凝固によってラテックス中に含まれる過ハロゲン酸塩の残留を抑制できることについては開示されていない。   In Patent Document 3, a polymer latex having a glass transition temperature of −20 to 60 ° C. of an outermost layer polymer obtained by emulsion polymerization is frozen at a temperature of −5 ° C. or lower to solidify the polymer. It is disclosed. However, this method requires freezing for coagulation, and it is not disclosed that residual perhalogenate contained in the latex can be suppressed by coagulation by cooling.

特許文献4には、変性ジエン系ゴムラテックスと充填剤のスラリー溶液とを混合した後、得られた混合物を凝固させる際に、スチーム加熱や凍結などで温度を変化させることにより凝固を促進させることが開示されている。しかしながら、この方法はゴムラテックスとスラリー溶液との混合物を凝固させてウェットマスターバッチを得るためのものであり、また、冷却による凝固によってラテックス中に含まれる過ハロゲン酸塩の残留を抑制できることについては開示されていない。   In Patent Document 4, after mixing a modified diene rubber latex and a slurry solution of a filler, coagulation is promoted by changing the temperature by steam heating or freezing when the obtained mixture is coagulated. Is disclosed. However, this method is for coagulating a mixture of a rubber latex and a slurry solution to obtain a wet master batch, and it is possible to suppress the residual perhalogenate contained in the latex by coagulation by cooling. Not disclosed.

特開2013−177579号公報JP 2013-177579 A 特開2009−256482号公報JP 2009-256482 A 特開平6−263819号公報JP-A-6-263819 特開2010−261002号公報JP 2010-261002 A

本発明は、過ハロゲン酸を用いてジエン系ゴムを変性する際に、過ハロゲン酸に由来するハロゲン分の残留を抑制して純度を高めることができる変性ジエン系ゴムの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for producing a modified diene rubber that can suppress the residual halogen content derived from perhalogen acid and increase the purity when the diene rubber is modified using perhalogen acid. With the goal.

本発明に係る変性ジエン系ゴムの製造方法は、ジエン系ゴムを、過ハロゲン酸を用いて酸化開裂する工程を含む変性方法により変性して、変性ジエン系ゴムを含むラテックスを得る工程と、得られたラテックスを冷却することにより変性ジエン系ゴムを凝固させる工程と、を含むものである。   The method for producing a modified diene rubber according to the present invention includes a step of obtaining a latex containing a modified diene rubber by modifying the diene rubber by a modification method including a step of oxidative cleavage using a perhalogen acid. And a step of coagulating the modified diene rubber by cooling the obtained latex.

本発明によれば、過ハロゲン酸を用いて変性した変性ジエン系ゴムを含むラテックスを冷却することにより、有機溶媒を使用しなくても変性ジエン系ゴムを凝固させることができ、また、過ハロゲン酸に由来するハロゲン分の変性ジエン系ゴム中への残留を抑制することができ、高純度の変性ジエン系ゴムが得られる。   According to the present invention, by cooling a latex containing a modified diene rubber modified with a perhalogen acid, the modified diene rubber can be coagulated without using an organic solvent. Residues of halogens derived from acids in the modified diene rubber can be suppressed, and a high purity modified diene rubber can be obtained.

本実施形態に係る変性ジエン系ゴムの製造方法は、ジエン系ゴムを過ハロゲン酸を用いて酸化開裂することにより変性して変性ジエン系ゴムを含むラテックスを得る工程と、得られたラテックスを冷却することにより変性ジエン系ゴムを凝固させる工程と、を含むものである。   The method for producing a modified diene rubber according to this embodiment includes a step of obtaining a latex containing a modified diene rubber by modifying the diene rubber by oxidative cleavage using a perhalogen acid, and cooling the obtained latex. And a step of coagulating the modified diene rubber.

好ましい実施形態において、変性ジエン系ゴムを含むラテックスを得る工程は、ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸を添加してジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解する工程と、分解したジエン系ゴムを含むラテックスを、酸性の場合には塩基性に、塩基性の場合には酸性になるように酸塩基性を変化させる工程と、を含む。このような工程を経てジエン系ゴムを変性させる変性方法としては、例えば、上記特許文献1に開示された変性方法を用いることができる。   In a preferred embodiment, the step of obtaining the latex containing the modified diene rubber includes a step of decomposing the diene rubber latex by oxidative cleavage by adding a perhalogen acid to the diene rubber latex, and a decomposed diene rubber. A step of changing the acid basicity so that the latex is basic in the case of acidity and acidic in the case of basicity. As a modification method for modifying the diene rubber through such steps, for example, the modification method disclosed in Patent Document 1 can be used.

本実施形態において、変性対象となるジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらの中でも、天然ゴム、合成イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、及びブタジエンゴムからなる群から選択された少なくとも一種を用いることが好ましい。ジエン系ゴムの数平均分子量(Mn)は、特に限定されず、例えば6万〜100万であってもよく、8万〜80万でもよい。   In this embodiment, examples of the diene rubber to be modified include natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), and chloroprene. Examples thereof include rubber (CR), butyl rubber (IIR), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, and styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of natural rubber, synthetic isoprene rubber, styrene butadiene rubber, and butadiene rubber. The number average molecular weight (Mn) of the diene rubber is not particularly limited, and may be, for example, 60,000 to 1,000,000, or 80,000 to 800,000.

変性対象となるジエン系ゴムとしては、プロトン性溶媒である水中にミセル状になった水系エマルション、すなわちラテックスを用いることが好ましい。ジエン系ゴムラテックスの濃度(ゴム固形分濃度)は、特に限定されないが、5〜70質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜50質量%である。   As the diene rubber to be modified, it is preferable to use a water-based emulsion, that is, a latex, which is micellar in water, which is a protic solvent. Although the density | concentration (rubber solid content density | concentration) of diene type rubber latex is not specifically limited, It is preferable that it is 5-70 mass%, More preferably, it is 10-50 mass%.

ジエン系ゴムの炭素−炭素二重結合を酸化開裂させるために、本実施形態では酸化剤として過ハロゲン酸を用いる。ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸を添加し攪拌することにより、ジエン系ゴムを酸化開裂させることができる。過ハロゲン酸としては、過ヨウ素酸を用いることが好ましい。過ハロゲン酸の使用量は、酸化開裂できる限り、特に限定されず、例えばラテックス中のジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜10質量部でもよく、1〜5質量部でもよい。   In order to oxidatively cleave the carbon-carbon double bond of the diene rubber, perhalogen acid is used as an oxidizing agent in this embodiment. The diene rubber can be oxidatively cleaved by adding perhalogen acid to the diene rubber latex and stirring. Periodic acid is preferably used as the perhalogen acid. The amount of perhalogen acid used is not particularly limited as long as it can be oxidatively cleaved. For example, it may be 0.1 to 10 parts by mass or 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber in the latex.

酸化開裂によりジエン系ゴムが分解し、末端にカルボニル基(>C=O)やホルミル基(−CHO)を持つジエン系ポリマーが得られる。一実施形態として、分解したジエン系ゴムは、下記式(1)で表される構造を末端に持つ。   Diene rubber is decomposed by oxidative cleavage, and a diene polymer having a carbonyl group (> C═O) or a formyl group (—CHO) at the terminal is obtained. As one embodiment, the decomposed diene rubber has a structure represented by the following formula (1) at the end.

Figure 2016060806
式中、R1は、水素原子、メチル基又はクロロ基である。分解したジエン系ゴムは、その分子鎖の少なくとも一方の末端に上記式(1)で表される構造を持つ。
Figure 2016060806
In the formula, R 1 is a hydrogen atom, a methyl group or a chloro group. The decomposed diene rubber has a structure represented by the above formula (1) at at least one end of its molecular chain.

分解したジエン系ゴムは、上記酸化開裂によって分子量が低下する。分解後の数平均分子量(Mn)は特に限定されず、例えば3百〜50万でもよく、5百〜10万でもよい。   The molecular weight of the decomposed diene rubber decreases due to the oxidative cleavage. The number average molecular weight (Mn) after decomposition is not particularly limited, and may be, for example, 3 to 500,000, or 5 to 100,000.

以上のようにしてジエン系ゴムを分解した後、分解したジエン系ゴムを含むラテックス(以下、解重合ラテックスという。)を、酸性の場合には塩基性(即ち、アルカリ性)に、塩基性の場合には酸性になるように酸塩基性を変化させる。このように酸塩基性を変化させることにより、開裂とは逆反応である結合反応(アルドール縮合反応)が優先的に進行するようになる。その際、解重合ラテックスに対して、別途変性剤を加えることなく、ジエン系ポリマー断片同士を再結合させてもよく、あるいはまた、解重合ラテックスにカルボニル基及び/又はホルミル基を持つ変性剤を加えて、ジエン系ポリマー断片の末端に更なる変性基を導入してもよい。ジエン系ポリマー断片同士を再結合させる場合、下記式(2)〜(5)で表される連結基を含むポリマーを生成することができる。   When the diene rubber is decomposed as described above, the latex containing the decomposed diene rubber (hereinafter referred to as depolymerized latex) is basic (that is, alkaline) when acidic, and is basic when basic. The acid basicity is changed to be acidic. By changing the acid basicity in this way, a coupling reaction (aldol condensation reaction) that is a reverse reaction to cleavage proceeds preferentially. At that time, the diene polymer fragments may be recombined with each other without adding a separate modifier to the depolymerized latex, or a modifier having a carbonyl group and / or a formyl group may be added to the depolymerized latex. In addition, a further modifying group may be introduced at the end of the diene polymer fragment. When the diene polymer fragments are recombined, a polymer containing a linking group represented by the following formulas (2) to (5) can be generated.

Figure 2016060806
ここで、R1が水素原子である末端構造を持つポリマー断片同士が結合する場合、式(4)及び/又は式(5)で表される連結基となり、R1が水素原子である末端構造を持つポリマー断片とR1がメチル基である末端構造を持つポリマー断片が結合する場合、式(2)及び/又は式(3)で表される連結基となる。
Figure 2016060806
Here, when polymer fragments having a terminal structure in which R 1 is a hydrogen atom are bonded to each other, a linking group represented by formula (4) and / or formula (5) is obtained, and a terminal structure in which R 1 is a hydrogen atom. When a polymer fragment having a terminal structure in which R 1 is a methyl group and a polymer fragment having R 1 are bonded to each other, a linking group represented by formula (2) and / or formula (3) is obtained.

なお、酸塩基性を変化させる際のpHの調整は、解重合ラテックスに酸や塩基を加えることにより行うことができ、特に限定されないが、例えば、酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸などが挙げられ、塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。   In addition, adjustment of pH at the time of changing acid basicity can be performed by adding an acid or a base to the depolymerized latex, and is not particularly limited. Examples of acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid. , Formic acid, acetic acid and the like, and examples of the base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like.

以上より一実施形態として、式(2)〜(5)で表される連結基のいずれか少なくとも1つが主鎖中に導入された変性ジエン系ゴムを含むラテックス(以下、変性ゴムラテックスという。)が得られる。連結基の含有率は、特に限定されず、式(2)〜(5)の連結基の合計で、例えば0.001〜25モル%でもよく、0.1〜15モル%でもよい。ここで、連結基の含有率は、変性ジエン系ゴムを構成する全構成ユニットのモル数に対する連結基のモル数の比率である。なお、別途変性剤を加える場合には、当該変性剤に由来した変性基を持つ変性ジエン系ゴムが得られる。変性ジエン系ゴムの数平均分子量(Mn)は、特に限定されず、例えば6万〜100万であってもよく、8万〜80万でもよい。   As described above, as one embodiment, a latex containing a modified diene rubber in which at least one of the linking groups represented by formulas (2) to (5) is introduced into the main chain (hereinafter referred to as a modified rubber latex). Is obtained. The content rate of a coupling group is not specifically limited, For example, 0.001-25 mol% may be sufficient as the sum total of the coupling group of Formula (2)-(5), and 0.1-15 mol% may be sufficient. Here, the content of the linking group is the ratio of the number of moles of the linking group to the number of moles of all the constituent units constituting the modified diene rubber. When a modifying agent is added separately, a modified diene rubber having a modifying group derived from the modifying agent is obtained. The number average molecular weight (Mn) of the modified diene rubber is not particularly limited, and may be, for example, 60,000 to 1,000,000, or 80,000 to 800,000.

次いで、得られた変性ゴムラテックスを、冷却することにより、変性ジエン系ゴムを凝固させる。変性ゴムラテックスは溶媒である水とラテックス粒子との電荷バランスにより均一な分散系として成立しているが、クラフト点以下まで冷却すると電荷のバランスが崩れて凝集を起こし、変性ジエン系ゴムが凝固する。一般にゴムラテックスは界面活性剤で安定化されており、その場合、得られた変性ゴムラテックスも界面活性剤で安定化されているが、クラフト点以下に冷却することにより、界面活性剤の溶解度が下がることにより電荷のバランスが崩れ、変性ジエン系ゴムを凝固させることができる。一実施形態として、冷却温度は5℃以下であり、5〜−20℃でもよい。好ましくは凍結させずに凝固させるため、冷却温度は0℃以上であることが好ましく、より好ましくは5〜0℃である。   Next, the modified diene rubber is solidified by cooling the resulting modified rubber latex. The modified rubber latex is formed as a uniform dispersion system due to the charge balance between the solvent water and latex particles, but when cooled below the Kraft point, the charge balance is lost and aggregation occurs, causing the modified diene rubber to coagulate. . In general, rubber latex is stabilized with a surfactant, and in that case, the resulting modified rubber latex is also stabilized with a surfactant. By cooling below the Kraft point, the solubility of the surfactant is increased. By lowering, the balance of charges is lost, and the modified diene rubber can be solidified. In one embodiment, the cooling temperature is 5 ° C. or lower, and may be 5 to −20 ° C. In order to solidify without freezing, the cooling temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 to 0 ° C.

ここでいうクラフト点は、変性ゴムラテックスが界面活性剤で安定化させたものであるか否かを問わず、変性ゴムラテックスを冷却したときに変性ジエン系ゴムの凝固が始まる温度であり、凝固対象である変性ゴムラテックスを用いて温度を下げていくことにより求めることができる。   The Kraft point here is the temperature at which coagulation of the modified diene rubber begins when the modified rubber latex is cooled, regardless of whether the modified rubber latex is stabilized with a surfactant. It can be determined by lowering the temperature using the target modified rubber latex.

本実施形態は、変性ゴムラテックスを冷却することにより凝固させるものであり、凝固は水中で行われる。そのため、有機溶媒を使用せずに変性ジエン系ゴムを凝固させることができる。また、過ハロゲン酸に由来するハロゲン分(詳細には、例えば過ハロゲン酸塩)を水中に残留させつつ、変性ジエン系ゴムを凝固させることができる。   In this embodiment, the modified rubber latex is coagulated by cooling, and the coagulation is performed in water. Therefore, the modified diene rubber can be coagulated without using an organic solvent. In addition, the modified diene rubber can be coagulated while a halogen component derived from perhalogen acid (specifically, for example, a perhalogenate) remains in water.

本実施形態において、凝固は酸性条件下で行われることが好ましい。すなわち、変性ゴムラテックスを酸性条件下で冷却することにより変性ジエン系ゴムを凝固させることが好ましい。酸性条件下で冷却することにより凝固を促進することができる。例えば、上記変性工程において解重合ラテックスを塩基性から酸性に変化させたことにより、得られた変性ゴムラテックスが酸性の場合には、酸性のまま変性ゴムラテックスを冷却して凝固させる。一方、変性工程において解重合ラテックスを酸性から塩基性に変化させたことにより、得られた変性ゴムラテックスが塩基性の場合には、塩基性から酸性に変化させて、変性ゴムラテックスを酸性条件下で冷却して凝固させる。なお、変性ゴムラテックスを酸性にするためには、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸などの酸を添加すればよく、また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの塩基を添加してpHを調整してもよい。   In the present embodiment, the coagulation is preferably performed under acidic conditions. That is, it is preferable to coagulate the modified diene rubber by cooling the modified rubber latex under acidic conditions. Solidification can be promoted by cooling under acidic conditions. For example, when the resulting modified rubber latex is acidic by changing the depolymerized latex from basic to acidic in the modification step, the modified rubber latex is cooled and solidified while still acidic. On the other hand, by changing the depolymerized latex from acidic to basic in the modification step, if the resulting modified rubber latex is basic, it is changed from basic to acidic, and the modified rubber latex is subjected to acidic conditions. Cool and solidify. In order to make the modified rubber latex acidic, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid may be added, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate You may adjust pH by adding bases, such as.

上記酸性条件、即ち、変性ジエン系ゴムを凝固させる際の変性ゴムラテックスのpHは2.5〜5.5であることが好ましく、pHは3〜5がより好ましい。このような酸性条件下で凝固させることにより、変性ゴムラテックスを凍結させずに凝固させることができる。そのため、凍結後の融解が不要となり、生産性を向上することができる。pHが2.5以上であることにより変性ジエン系ゴムが再び酸化開裂するのを防ぐことができる。   The acidic condition, that is, the pH of the modified rubber latex when coagulating the modified diene rubber is preferably 2.5 to 5.5, and more preferably 3 to 5. By coagulating under such acidic conditions, the modified rubber latex can be coagulated without freezing. For this reason, it is not necessary to thaw after freezing, and productivity can be improved. When the pH is 2.5 or more, the modified diene rubber can be prevented from undergoing oxidative cleavage again.

なお、凝固させる際の変性ゴムラテックスの濃度(ゴム固形分濃度)は、特に限定されず、例えば5〜70質量%でもよく、10〜50質量%でもよい。   In addition, the density | concentration (rubber solid content density | concentration) of the modified rubber latex at the time of coagulating is not specifically limited, For example, 5-70 mass% may be sufficient, and 10-50 mass% may be sufficient.

本実施形態に係る製造方法は、変性ゴムラテックスを冷却して得られた凝固物である固形ゴム(即ち、変性ジエン系ゴム)を乾燥させる工程を含むことが好ましい。乾燥することで、溶媒である水を除去することができる。乾燥には、例えば、真空乾燥機、熱風式乾燥機などの通常の乾燥機を用いることができる。なお、乾燥前に、凝固物を水洗してもよい。   The production method according to this embodiment preferably includes a step of drying a solid rubber (that is, a modified diene rubber) that is a coagulated product obtained by cooling the modified rubber latex. By drying, water as a solvent can be removed. For drying, for example, a normal dryer such as a vacuum dryer or a hot air dryer can be used. Note that the solidified product may be washed with water before drying.

本実施形態によれば、過ハロゲン酸を用いた変性により、官能基が導入された変性ジエン系ゴムが得られる。その際、過ハロゲン酸を用いて変性した変性ジエン系ゴムを含むラテックスをクラフト点以下に冷却して凝固させることにより、劣化を促進する過ハロゲン酸塩の変性ジエン系ゴム中への残留を抑制することができる。そのため、不純物を除去した高純度の変性ジエン系ゴムが得られ、ゴム組成物の特性を改善することができる。   According to this embodiment, a modified diene rubber having a functional group introduced can be obtained by modification with perhalogen acid. At that time, latex containing modified diene rubber modified with perhalogen acid is cooled below the Kraft point and solidified to suppress perhalogenate in the modified diene rubber that promotes deterioration. can do. Therefore, a high-purity modified diene rubber from which impurities are removed can be obtained, and the characteristics of the rubber composition can be improved.

以上により得られた変性ジエン系ゴムは、各種ゴム組成物におけるゴム成分として用いることができる。ゴム組成物に用いる場合、ゴム成分としては、該変性ジエン系ゴム単独でもよく、他のジエン系ゴムとブレンドして用いてもよい。また、ゴム組成物には、該ゴム成分とともに、シリカやカーボンブラックなどの充填剤を配合することができ、更に、その他の添加剤として、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、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もできる。ゴム組成物の用途としても特に限定されず、タイヤ用、防振ゴム用、コンベアベルト用などの各種ゴム部材に用いることができる。好ましくは、タイヤに用いることであり、常法に従い、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのゴム部分(例えば、トレッド部、サイドウォール部、ビード部、タイヤコード被覆用ゴムなど)を構成することができる。   The modified diene rubber obtained as described above can be used as a rubber component in various rubber compositions. When used in a rubber composition, the rubber component may be the modified diene rubber alone or may be blended with other diene rubbers. Further, the rubber composition can contain a filler such as silica and carbon black together with the rubber component, and as other additives, softeners, plasticizers, anti-aging agents, zinc white, stearin. Various additives generally used in a rubber composition such as an acid, a vulcanizing agent, and a vulcanization accelerator can be blended. The use of the rubber composition is not particularly limited, and the rubber composition can be used for various rubber members such as tires, anti-vibration rubbers, and conveyor belts. Preferably, it is used for tires, and rubber parts (for example, tread parts, sidewall parts, bead parts, tire cord coatings) of various pneumatic tires are formed by vulcanization molding at 140 to 180 ° C. according to a conventional method. Rubber etc.).

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.

[実施例1〜5]
上記特許文献1の実施例1の手順に従い、変性ゴムラテックスを調製した。詳細には、天然ゴムラテックス(レヂテックス社製「LA−NR」、DRC=60質量%、Mn=26.9万)を、DRC=30質量%に調整し、ラウリル硫酸ナトリウム(ナカライテスク社製)を1質量%の濃度になるように加えた後、天然ゴムラテックス中のポリマー質量100gに対して、過ヨウ素酸(H5IO6)3.3gを加え、23℃で3時間攪拌して天然ゴムを酸化開裂させた。得られた解重合ラテックス(pH6.2)に、ピロリジン−2−カルボン酸0.1g加え、1規定の水酸化ナトリウムを反応液のpHが10になるように加え、23℃で12時間攪拌し反応させて、上記式(2)〜(5)で表される連結基を有する変性天然ゴム(Mn=30万、連結基の含有率(式(2)〜(5)の合計)=1.3モル%)を含む変性ゴムラテックスを得た。ここで、Mnはゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によるポリスチレン換算の値であり、連結基の含有率はNMRによる測定値であり、pHは東亜ディーケーケー(株)製ポータブルpH計「HM−30P型」による測定値であり、いずれも特許文献1に記載した方法によるものである。
[Examples 1 to 5]
A modified rubber latex was prepared according to the procedure of Example 1 of Patent Document 1. In detail, natural rubber latex (“LA-NR” manufactured by Residex, DRC = 60 mass%, Mn = 26.9 million) is adjusted to DRC = 30 mass%, sodium lauryl sulfate (manufactured by Nacalai Tesque) Was added to a concentration of 1% by mass, and 3.3 g of periodic acid (H 5 IO 6 ) was added to 100 g of the polymer mass in the natural rubber latex, followed by stirring at 23 ° C. for 3 hours. The rubber was oxidatively cleaved. To the resulting depolymerized latex (pH 6.2), 0.1 g of pyrrolidine-2-carboxylic acid was added, 1N sodium hydroxide was added so that the pH of the reaction solution was 10, and the mixture was stirred at 23 ° C. for 12 hours. The modified natural rubber having a linking group represented by the above formulas (2) to (5) by reacting (Mn = 300,000, the content of the linking group (total of formulas (2) to (5)) = 1. A modified rubber latex containing 3 mol%) was obtained. Here, Mn is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC), the content of the linking group is a value measured by NMR, and the pH is a portable pH meter “HM-30P type manufactured by Toa DKK Co., Ltd.” These are measured values according to the method described in Patent Document 1.

次いで、変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)を試験管に2mL取り、ギ酸(ナカライテスク製)を用いて表1に記載の通りにpHを調整した後、表1に記載の温度で18時間冷却し、凝固状態を調べた。目視により、凝固したものを「○」、凝固しなかったものを「×」として、表1に結果を示した。なお、−18℃で冷却したものについては、ラテックスが凍結したため、凍結物を流水で融解させて室温に戻して凝固物を得た。そして、凝固したものについては、凝固物を水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性天然ゴムを得た。   Subsequently, 2 mL of modified rubber latex (DRC = 30% by mass) was taken into a test tube, and after adjusting the pH as described in Table 1 using formic acid (manufactured by Nacalai Tesque), the temperature was changed to the temperature shown in Table 1 for 18 hours. After cooling, the solidified state was examined. The results are shown in Table 1 with the visual observation of “O” for solidified and “X” for non-solidified. In addition, about what was cooled at -18 degreeC, since latex was frozen, the frozen thing was thawed with running water, and it returned to room temperature, and obtained the coagulum. The solidified product was washed with water and then vacuum dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified natural rubber.

[比較例1,2]
上記で得られた変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)2mLを、比較例1ではエタノール(ナカライテスク製、1級)10mLに、比較例2ではエタノール/水=2/1(質量比)の混合溶媒10mLに、それぞれ注ぎ、撹拌混合して変性天然ゴムを凝固させた。凝固が進まない場合には、ギ酸(ナカライテスク製)でpHが5未満になるよう調整した。その後、凝固した変性天然ゴムを水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性天然ゴムを得た。
[Comparative Examples 1 and 2]
2 mL of the modified rubber latex (DRC = 30% by mass) obtained above was changed to 10 mL of ethanol (manufactured by Nacalai Tesque, first grade) in Comparative Example 1, and ethanol / water = 2/1 (mass ratio) in Comparative Example 2. The modified natural rubber was coagulated by pouring each into 10 mL of a mixed solvent and stirring and mixing. When coagulation did not proceed, the pH was adjusted to less than 5 with formic acid (manufactured by Nacalai Tesque). Thereafter, the coagulated modified natural rubber was washed with water and then vacuum dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified natural rubber.

[比較例3]
上記で得られた変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)を試験管に2mL取り、ギ酸(ナカライテスク製)を用いてpH5に調整した後、85℃に設定したウォーターバス中で5分間加熱し、変性天然ゴムを凝固させた。凝固した変性天然ゴムを水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性天然ゴムを得た。
[Comparative Example 3]
Take 2 mL of the modified rubber latex (DRC = 30% by mass) obtained above in a test tube, adjust to pH 5 using formic acid (manufactured by Nacalai Tesque), and then heat in a water bath set at 85 ° C. for 5 minutes. The modified natural rubber was coagulated. The coagulated modified natural rubber was washed with water and then vacuum dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified natural rubber.

[ヨウ素含有量の測定]
上記で得られた変性天然ゴムを、三菱化学アナリテック製燃焼装置AQF−100を用いて、酸素気流下、1000℃で完全燃焼させた際に生じたガスを、三菱化学アナリテック製ガス吸収装置GA−100を用いて、吸収液で吸収・酸化させ、ダイオネクス製イオンクロマトグラフIC−1500にダイオネクス製カラムIonPacAS12Aを接続して測定を行った。溶離液には関東化学製ダイオネクスイオンクロマトグラフ陰イオン分析用溶離液AS12Aを、内部標準には和光純薬工業製リン酸標準溶液を、ヨウ素量の検量線作成用サンプルとして東京化成製N−ヨードスクシンイミドを用いた。なお、表中の「検出せず」は検出限界以下であることを意味する。
[Measurement of iodine content]
The gas produced when the modified natural rubber obtained above was completely burned at 1000 ° C. under a stream of oxygen using a combustion apparatus AQF-100 manufactured by Mitsubishi Chemical Analitech. Using GA-100, absorption and oxidation were performed with an absorbing solution, and a Dionex column IonPacAS12A was connected to a Dionex ion chromatograph IC-1500 for measurement. The eluent AS12A for analysis of dionex ion chromatograph anions analyzed by Kanto Chemical Co., Ltd. is used as the eluent, the phosphoric acid standard solution manufactured by Wako Pure Chemical Industries is used as the internal standard, and N-iodo manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. as a sample for preparing a calibration curve for iodine amount. Succinimide was used. In the table, “not detected” means below the detection limit.

結果は表1に示す通りであり、変性ゴムラテックスは8℃では凝固しなかったが、0℃又は−18℃に冷却することにより凝固させることができた。特に、pHが低い実施例3〜5では、0℃でも凝固しており、凍結させずに凝固させることができた。また、冷却により凝固させた実施例1〜5の変性天然ゴムでは、ヨウ素含有量が検出限界以下であり、エタノールやエタノール/水の混合溶媒などの有機溶媒を用いて凝固させた比較例1,2と比べてヨウ素の残留量を大幅に低減することができ、85℃に加熱して凝固させた比較例3と比べてもヨウ素の残留量が低減していた。   The results are as shown in Table 1. The modified rubber latex did not coagulate at 8 ° C, but could be coagulated by cooling to 0 ° C or -18 ° C. In particular, in Examples 3 to 5 having a low pH, it was solidified even at 0 ° C. and could be solidified without freezing. Further, in the modified natural rubber of Examples 1 to 5 solidified by cooling, the iodine content was below the detection limit, and Comparative Example 1 was coagulated using an organic solvent such as ethanol or a mixed solvent of ethanol / water. The residual amount of iodine can be significantly reduced as compared with 2, and the residual amount of iodine is reduced as compared with Comparative Example 3 which is heated to 85 ° C. and solidified.

Figure 2016060806
Figure 2016060806

[実施例6〜10]
上記特許文献1の実施例5の手順に従い、変性ゴムラテックスを調製した。詳細には、スチレンブタジエンゴムラテックス(日本ゼオン(株)製「SBRラテックスLX110、DRC=50質量%、Mn=32.4万)を、DRC=30質量%に調整し、ゴムラテックス中のポリマー質量100gに対して、過ヨウ素酸(H5IO6)3.3gを加え、23℃で3時間攪拌してスチレンブタジエンゴムを酸化開裂させた。得られた解重合ラテックス(pH5.9)に、ピロリジン−2−カルボン酸0.1g加え、1規定の水酸化ナトリウムを反応液のpHが10になるように加え、23℃で12時間攪拌し反応させて、上記式(4)および(5)で表される連結基を有する変性スチレンブタジエンゴム(Mn=28万、連結基の含有率(式(4)および(5)の合計)=1.8モル%)を含む変性ゴムラテックスを得た。
[Examples 6 to 10]
A modified rubber latex was prepared according to the procedure of Example 5 of Patent Document 1. Specifically, styrene butadiene rubber latex (“SBR Latex LX110, DRC = 50 mass%, Mn = 324,000) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was adjusted to DRC = 30 mass%, and the polymer mass in the rubber latex Periodic acid (H 5 IO 6 ) 3.3 g was added to 100 g, and the styrene-butadiene rubber was oxidatively cleaved by stirring for 3 hours at 23 ° C. In the obtained depolymerized latex (pH 5.9), Add 0.1 g of pyrrolidine-2-carboxylic acid, add 1 N sodium hydroxide so that the pH of the reaction solution becomes 10, and stir at 23 ° C. for 12 hours to react, and the above formulas (4) and (5) A modified rubber latex containing a modified styrene butadiene rubber having a linking group represented by the formula (Mn = 280,000, linking group content (sum of formulas (4) and (5)) = 1.8 mol%) It was.

次いで、変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)を試験管に2mL取り、ギ酸(ナカライテスク製)を用いて表2に記載の通りにpHを調整した後、表2に記載の温度で18時間冷却し、凝固状態を調べた。−18℃で冷却したものについては、ラテックスが凍結したため、凍結物を流水で融解させて室温に戻して凝固物を得た。そして、凝固したものについては、凝固物を水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性スチレンブタジエンゴムを得た。   Subsequently, 2 mL of modified rubber latex (DRC = 30% by mass) was taken into a test tube, and after adjusting the pH as shown in Table 2 using formic acid (manufactured by Nacalai Tesque), the temperature was changed to the temperature shown in Table 2 for 18 hours. After cooling, the solidified state was examined. As for the one cooled at −18 ° C., since the latex was frozen, the frozen product was thawed with running water and returned to room temperature to obtain a coagulated product. The solidified product was washed with water and then vacuum dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified styrene butadiene rubber.

[比較例4,5]
実施例6で得られた変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)2mLを、比較例4ではエタノール(ナカライテスク製、1級)10mLに、比較例5ではエタノール/水=2/1(質量比)の混合溶媒10mLに、それぞれ注ぎ、撹拌混合して変性スチレンブタジエンゴムを凝固させた。凝固が進まない場合には、ギ酸(ナカライテスク製)でpHが5未満になるよう調整した。その後、凝固物を水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性スチレンブタジエンゴムを得た。
[Comparative Examples 4 and 5]
2 mL of the modified rubber latex (DRC = 30% by mass) obtained in Example 6 was changed to 10 mL of ethanol (manufactured by Nacalai Tesque, first grade) in Comparative Example 4, and ethanol / water = 2/1 (mass ratio) in Comparative Example 5. ) Was mixed with 10 mL of the mixed solvent and mixed by stirring to coagulate the modified styrene butadiene rubber. When coagulation did not proceed, the pH was adjusted to less than 5 with formic acid (manufactured by Nacalai Tesque). Thereafter, the coagulated product was washed with water and then vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified styrene-butadiene rubber.

[比較例6]
実施例6で得られた変性ゴムラテックス(DRC=30質量%)を試験管に2mL取り、ギ酸(ナカライテスク製)を用いてpH5に調整した後、85℃に設定したウォーターバス中で5分間加熱し、変性スチレンブタジエンゴムを凝固させた。その後、凝固物を水洗した後、真空乾燥オーブンを用いて40℃で48時間真空乾燥を行い、変性スチレンブタジエンゴムを得た。
[Comparative Example 6]
2 mL of the modified rubber latex (DRC = 30% by mass) obtained in Example 6 was taken into a test tube, adjusted to pH 5 using formic acid (manufactured by Nacalai Tesque), and then placed in a water bath set at 85 ° C. for 5 minutes. Heated to coagulate the modified styrene butadiene rubber. Thereafter, the coagulated product was washed with water and then vacuum-dried at 40 ° C. for 48 hours using a vacuum drying oven to obtain a modified styrene-butadiene rubber.

上記で得られた変性スチレンブタジエンゴムについて、実施例1と同様にしてヨウ素含有量を測定した。結果は表2に示す通りであり、変性スチレンブタジエンゴムの場合も、変性天然ゴムの場合と同様、変性ゴムラテックスを冷却することにより凝固させることができ、得られた変性スチレンブタジエンゴム中のヨウ素の残留量を大幅に低減することができた。   About modified styrene butadiene rubber obtained above, it carried out similarly to Example 1, and measured iodine content. The results are as shown in Table 2. In the case of the modified styrene butadiene rubber, the modified rubber latex can be coagulated by cooling, as in the case of the modified natural rubber. The residual amount of can be greatly reduced.

Figure 2016060806
Figure 2016060806

Claims (4)

ジエン系ゴムを、過ハロゲン酸を用いて酸化開裂する工程を含む変性方法により変性して、変性ジエン系ゴムを含むラテックスを得る工程と、
得られたラテックスを冷却することにより変性ジエン系ゴムを凝固させる工程と、
を含む、変性ジエン系ゴムの製造方法。
Modifying the diene rubber by a modification method including a step of oxidative cleavage using a perhalogen acid to obtain a latex containing the modified diene rubber;
A step of coagulating the modified diene rubber by cooling the obtained latex;
A process for producing a modified diene rubber.
前記変性ジエン系ゴムを凝固させる工程では、変性ジエン系ゴムを含むラテックスを酸性条件下で冷却することにより変性ジエン系ゴムを凝固させることを特徴とする請求項1記載の変性ジエン系ゴムの製造方法。   The modified diene rubber according to claim 1, wherein in the step of coagulating the modified diene rubber, the modified diene rubber is coagulated by cooling the latex containing the modified diene rubber under acidic conditions. Method. 前記過ハロゲン酸が過ヨウ素酸であることを特徴とする請求項1又は2記載の変性ジエン系ゴムの製造方法。   The method for producing a modified diene rubber according to claim 1 or 2, wherein the perhalogenic acid is periodic acid. 前記変性ジエン系ゴムを含むラテックスを得る工程は、ジエン系ゴムラテックスに過ハロゲン酸を添加してジエン系ゴムを酸化開裂させることで分解する工程と、分解したジエン系ゴムを含むラテックスを酸性から塩基性に変化させる工程と、を含み、前記変性ジエン系ゴムを凝固させる工程では、前記変性ジエン系ゴムを含むラテックスを塩基性から酸性に変化させて、酸性条件下で冷却することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の変性ジエン系ゴムの製造方法。   The step of obtaining the latex containing the modified diene rubber includes a step of decomposing the diene rubber latex by adding perhalogen acid to oxidative cleavage of the diene rubber, and a step of decomposing the latex containing the decomposed diene rubber from acidity. A step of coagulating the modified diene rubber, wherein the latex containing the modified diene rubber is changed from basic to acidic and cooled under acidic conditions. The method for producing a modified diene rubber according to any one of claims 1 to 3.
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