JP2019073683A - SiおよびPを含有する変性ゴム、その組成物および製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式(1):
(式中、Xは、C1−C12アルキレン基、C2−C12アルケニレン基、C3−C12脂環基およびC6−C12芳香族基から選択され;ならびにA1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化物基および共役ジエンゴムから選択され、共役ジエンゴムは、共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーであり、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なり、A1、A2、A3、YおよびZの少なくとも1つは、共役ジエンゴムである)として構成された変性ゴム。
【選択図】なし
Description
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化物基および共役ジエンゴムから選択され、共役ジエンゴムは、共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーであり、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なり、A1、A2、A3、YおよびZの少なくとも1つは、共役ジエンゴムである)
で表される構造を有する変性ゴムを提供する。
工程(a):共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーである共役ジエンゴムを供し;および
工程(b):シリコンおよびリンを含有する化合物を供して、共役ジエンゴムと反応させ、シリコンおよびリンを含有する化合物が、式(1)で表される構造を有し、共役ジエンゴムが、シリコンおよびリンを含有する化合物におけるA1、A2、A3、YおよびZの少なくとも1つを置換して、変性ゴムを形成する
ことを含む変性ゴムの製造方法を提供する:
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン化物基から選択され、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なる)。
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン化物基から選択され、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なる)
で表される構造を有する化合物を含むゴム組成物を提供する。
本発明の好ましい具体例は、本発明および特許請求の範囲が十分に理解されるように、以下に例示される。本発明の内容の不明瞭さを回避するために、以下の記載では、通常成分、関連材料および関連処理技術を省略し得る。
アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比に関して、変性剤のモル数はAであり、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムのモル数はBであって、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比=(A/B)×100%であり、A=(変性剤の重量)/(変性剤の分子量)およびB=(反応に加えられたモノマーの総重量)/(ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって得られた変性共役ジエンゴムの第1のピーク(Mi)の重量平均分子量)であり、第1のピーク(Mi)は、変性共役ジエンゴムの最小重量平均分子量を表す。
本発明による変性ゴムの製造方法は、工程(a):共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーである共役ジエンゴムを供することを含む。共役ジエンゴムは様々な適切な方法によって形成できる。本発明は、好ましくはアニオン重合方法を利用し、有機アルカリ金属化合物を開始剤として用い、共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーを重合して、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムを形成する。
本発明による変性ゴムの製造方法は、工程(b):シリコンおよびリンを含有する化合物を供して、共役ジエンゴムと反応させ、シリコンおよびリンを含有する化合物が、式(1):
変性ゴムまたは未変性共役ジエンゴムは、必要ならば蒸気ストリッピングに付され得る。蒸気ストリッピング方法は、温度が150℃に制御され、pHは4〜12にあることができるものである。前記ゴムのための蒸気ストリッピングまたは脱揮発(Devol)後、溶媒は真空、熱風または他の熱源によって除去し、次いで、機械的脱水、オーブン乾燥またはエプロン乾燥のごときよく知られた乾燥処理に付され得る。あるいは、例えば、ゴムは110℃の熱ロール乾燥に付される。前記のストリッピングおよび乾燥処理後の本発明の変性ゴムのカップリング率は、好ましくは10%〜80%、より好ましくは20%〜75%、特に好ましくは30%〜70%である。カップリング率は変性剤の添加量が増加するにつれて減少する。
前記の変性反応後、以下の構造を有する変性ゴムが形成できる:
本発明において少なくとも2種類のゴム組成物が存在し、一つは、前記の変性ゴムを他の成分と混合することにより得られるゴム組成物であり、他は、前記の未変性共役ジエンゴムとシリコンおよびリンを含有する化合物とを混合する(所望により他の成分を加えてもよい)ことにより得られるゴム組成物である。
オートクレーブ反応器は窒素充填の10リットルの容量を備えているものであった。5525gのシクロヘキサン、10gのテトラヒドロフラン、1.66gのエチレングリコールジエチルエーテル、45gのイソプレン、621gの1,3−ブタジエン、および200.6gのスチレンをオートクレーブ反応器に仕込んだ。反応器内容物の温度が30℃に達すると、10.2g(8.06ミリモル)の5重量%n−ブチルリチウムを加えて、重合反応を開始した。重合反応は、64℃の最高温度を持つ断熱条件下で行った。重合反応がほぼ完了すると、33gの1,3−ブタジエンを加え、さらなる重合を約5分間行った。次いで、7.0g(21.3ミリモル)のジエチル[2−(トリエトキシシリル)エチル]ホスホナート(以下、変性剤1という)を加えて、約20分間反応を行い、変性剤/共役ジエンゴム−リチウムのモル比(アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比)は、5.6であった。次に、メタノールをポリマー溶液に加えて、反応を終了させた。その後、ポリマー溶液をストリッピングと乾燥に付して、実施例1Aの変性ゴムを得た。
オートクレーブ反応器は窒素充填の10リットルの容量を備えているものであった。5525gのシクロヘキサン、10gのテトラヒドロフランおよび2.1gのエチレングリコールジエチルエーテルをオートクレーブ反応器に仕込み、45gのイソプレンを加えた。反応器内容物の温度が30℃に達すると、9.6g(7.66ミリモル)の5重量%n−ブチルリチウムを加えて、重合反応を開始した。重合反応は断熱状態下で行った。621gの1,3−ブタジエンおよび200.6gのスチレンをオートクレーブ反応器にさらに加えた。重合反応がほぼ完了した場合、最高温度は66℃であり、33gの1,3−ブタジエンを加えて、さらなる重合を約5分間行った。次いで、1.73g(5.26ミリモル)の変性剤1を加えて、約20分間反応を行い、変性剤/共役ジエンゴム−リチウムのモル比(アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比)は、1.6であった。次に、メタノールをポリマー溶液に加えて、反応を終了させた。その後、ポリマー溶液をストリッピングと乾燥に付して、実施例1Bの変性ゴムを得た。
オートクレーブ反応器は窒素充填の10リットルの容量を備えているものであった。5525gのシクロヘキサン、10gのテトラヒドロフランおよび2.1gのエチレングリコールジエチルエーテルをオートクレーブ反応器に仕込み、621gの1,3−ブタジエンおよび200.6gのスチレンを加えた。反応器内容物の温度が30℃に達すると、9.6g(7.66ミリモル)の5重量%n−ブチルリチウムを加えて、重合反応を開始した。重合反応を68℃の最高温度を持つ断熱条件下で行った。重合反応がほぼ完了すると、33gの1,3−ブタジエンを加え、さらなる重合を約5分間行った。次いで、1.59g(4.84ミリモル)の変性剤1を加えて、約20分間反応を行い、変性剤/共役ジエンゴムリチウムのモル比(アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比)は、1.4であった。次に、メタノールをポリマー溶液に加えて、反応を終了させた。その後、ポリマー溶液をストリッピングと乾燥に付して、実施例2の変性ゴムを得た。
実施例3の手順は、実施例2の手順を参照でき、これは同じ溶媒および反応物を用い、表1に示されるように、反応条件は、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比において異なる。
実施例4〜実施例5の手順は、実施例2の手順を参照でき、これは同じ溶媒および反応物を用い、表1に示されるように、反応条件は、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比において異なり、また、極性溶媒の添加量の増加および初期温度の減少において異なり、これにより、より高いガラス転移温度(Tg)を持つ共役ジエンゴムを得た。
実施例6〜実施例7の手順は実施例2の手順を参照でき、その相違点は、表1に示されるように、変性剤のタイプ、およびアルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比である。実施例6〜実施例7において用いられる変性剤は、ジエチル[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ホスホナート(以下、変性剤2という)であった。
比較例1〜比較例8の手順は、実施例2の手順を参照でき、相違点は、変性剤タイプがシリコンおよびリンを含有する変性剤ではないか、または変性剤を使用せず、アルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比である。変性剤を加えなかった比較例8は未変性ゴムである。変性剤タイプ、およびアルカリ金属イオンを含有する共役ジエンゴムに対する変性剤のモル比を表1にて参照できる。比較例1〜比較例7の変性ゴムおよび比較例8の未変性ゴムの具体的な情報は表2および3で参照できる。
Claims (23)
- 式(1):
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化物基および共役ジエンゴムから選択され、共役ジエンゴムが、共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーであり、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なり、A1、A2、A3、YおよびZの少なくとも1つは、共役ジエンゴムである)
で表される構造を有する変性ゴム。 - 共役ジエンゴムがブロック共重合体である、請求項1記載の変性ゴム。
- 共役ジエンゴムが非ブロック共重合体である、請求項1記載の変性ゴム。
- A1、A2、A3、YおよびZの少なくとも2つが、共役ジエンゴムである、請求項1記載の変性ゴム。
- ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定によって、変性ゴムが、m個のピークを有し、mが1以上であり、第1のピーク(Mi)が最小重量平均分子量を表し、Miが、5×104〜150×104g/モル、10×104〜150×104g/モル、または15×104〜150×104g/モルの範囲にあることを特徴とする、請求項1記載の変性ゴム。
- mが1より大きく、変性ゴムが、10%〜80%、20%〜75%、または30%〜70%のカップリング率(CR%)を有し、カップリング率(CR%)=[(m個のピークの総積分面積−第1のピークの積分面積)/m個のピークの総積分面積]×100%である、請求項5記載の変性ゴム。
- 変性ゴムが、15×104〜200×104g/モル、20×104〜180×104g/モル、または25×104〜180×104g/モルの重量平均分子量(Mw)を有する、請求項1記載の変性ゴム。
- 工程(a):共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成るポリマーである共役ジエンゴムを供し;および
工程(b):シリコンおよびリンを含有する化合物を供して、共役ジエンゴムと反応させ、シリコンおよびリンを含有する化合物が、式(1)で表される構造を有し、共役ジエンゴムが、シリコンおよびリンを含有する化合物におけるA1、A2、A3、YおよびZの少なくとも1つを置換して、変性ゴムを形成する
ことを含むことを特徴とする変性ゴムの製造方法。
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン化物基から選択され、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なる) - 共役ジエンゴムがブロック共重合体であることを特徴とする、請求項8記載の変性ゴムの製造方法。
- 共役ジエンゴムが非ブロック共重合体であることを特徴とする、請求項8記載の変性ゴムの製造方法。
- 共役ジエンゴムが、シリコンおよびリンを含有する化合物におけるA1、A2、A3、YおよびZの少なくとも2つを置換して、変性ゴムを形成することを特徴とする、請求項8記載の変性ゴムの製造方法。
- ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定によって、変性ゴムが、m個のピークを有し、mが1以上であり、第1のピーク(Mi)が5×104〜150×104g/モル、10×104〜150×104g/モル、または15×104〜150×104g/モルの最小重量平均分子量を表すことを特徴とする、請求項8記載の変性ゴムの製造方法。
- mが1より大きく、変性ゴムが、10%〜80%、20%〜75%、または30%〜70%のカップリング率(CR%)を有し、カップリング率(CR%)=[(m個のピークの総積分面積−第1のピークの積分面積)/m個のピークの総積分面積]×100%であることを特徴とする、請求項12記載の変性ゴムの製造方法。
- 変性ゴムが、15×104〜200×104g/モル、20×104〜180×104g/モル、または25×104〜180×104g/モルの重量平均分子量(Mw)を有することを特徴とする、請求項8記載の変性ゴムの製造方法。
- 請求項8記載の方法によって生成された変性ゴム。
- 請求項1記載の変性ゴムを含むゴム組成物。
- シリコン酸化物、充填油、酸化防止剤、ステアリン酸、ワックス、加硫促進剤、加工促進剤およびカーボンブラックの少なくとも1つをさらに含む、請求項16記載のゴム組成物。
- 請求項15記載の変性ゴムを含むゴム組成物。
- シリコン酸化物、充填油、酸化防止剤、ステアリン酸、ワックス、加硫促進剤、加工促進剤およびカーボンブラックの少なくとも1つをさらに含む、請求項18記載のゴム組成物。
- 共役ジエンモノマー、またはビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマーから成る共役ジエンゴム;ならびにシリコンおよびリンを含有し、かつ式(1):
A1、A2、A3、YおよびZは各々独立して、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン化物基から選択され、A1、A2、A3、YおよびZは同一または相互に異なる)
で表される構造を有する化合物を含むゴム組成物。 - 共役ジエンゴムがブロック共重合体である、請求項20記載のゴム組成物。
- 共役ジエンゴムが非ブロック共重合体である、請求項20記載のゴム組成物。
- シリコン酸化物、充填油、酸化防止剤、ステアリン酸、ワックス、加硫促進剤、加工促進剤およびカーボンブラックの少なくとも1つをさらに含む、請求項20記載のゴム組成物。
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