JP2019214660A - 変性イソプレンポリマー及びゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた分散性、低発熱性及び耐摩耗性を示すゴム組成物を提供する。【解決手段】変性イソプレンポリマーを含むゴム成分と、補強用充填剤とを含有し、補強用充填剤がカーボンブラック及び／又はシリカを含み、変性イソプレンポリマーが窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有し、変性イソプレンポリマーの重量平均分子量が１００，０００以上１０，０００，０００以下である、ゴム組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、変性イソプレンポリマー及びゴム組成物に関する。

一般に、タイヤ等に使用される、天然ゴム等を含有するゴム組成物にはカーボンブラックやシリカ等の補強用充填剤が配合される。一方で、補強用充填剤同士の相互作用により、ゴム組成物中で補強用充填剤が凝集して十分な特性（例えば、加工性、低発熱性、耐摩耗性）が得られない場合がある。

このようななか、天然ゴムに対してエポキシ化天然ゴム等を配合するゴム組成物が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−７７２５７号公報

本発明者らは、特許文献１を参考に天然ゴム及び補強用充填剤に対してエポキシ化天然ゴムを配合するゴム組成物を検討したところ、得られるゴム組成物における補強用充填剤の分散性（以下、「補強用充填剤の分散性」を単に「分散性」とも言う）及び特性は昨今要求されているレベルを必ずしも満たすものではないことが明らかになった。

そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、補強用充填剤を含有するゴム組成物に用いたときに優れた分散性、低発熱性及び耐摩耗性を示すゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者らが（合成）イソプレンポリマーに着目し検討を行ったところ、イソプレンポリマーが末端に特定の官能基を有することによって補強用充填剤の分散性を大幅に向上させうることが明らかになった。
本発明は上記知見に基づくものであり、その具体的な構成は以下のとおりである。

（１） 変性イソプレンポリマーを含むゴム成分と、補強用充填剤とを含有し、
上記補強用充填剤が、カーボンブラック及び／又はシリカを含み、
上記変性イソプレンポリマーが、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有し、
上記変性イソプレンポリマーの重量平均分子量が、１００，０００以上１０，０００，０００以下である、ゴム組成物。
（２） 上記変性イソプレンポリマーの含有量が、上記ゴム成分１００質量部に対して、１〜５０質量部である、上記（１）に記載のゴム組成物。
（３） 上記補強用充填剤の含有量が、上記ゴム成分１００質量部に対して、３０〜１００質量部である、上記（１）又は（２）に記載のゴム組成物。
（４） 上記シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１４０ｍ²／ｇ以上であり、
上記シリカのＣＴＡＢ比表面積（ＣＴＡＢ）が１５０ｍ²／ｇ以上であり、
上記ＣＴＡＢ吸着比表面積に対する上記窒素吸着比表面積の比が、０．８〜１．４である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のゴム組成物。
（５） 上記シリカを含み、更に、シランカップリング剤を含有し、
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカの含有量に対して、１〜２０質量％である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のゴム組成物。
（６） 上記変性イソプレンポリマーの分子量分布が、２．０以下である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のゴム組成物。
（７） 上記ゴム成分が、更に、天然ゴムを含む、上記（１）〜（６）のいずれかに記載のゴム組成物。

以下に示すように、本発明によれば、優れた分散性、低発熱性及び耐摩耗性を示すゴム組成物を提供することができる。

以下に、本発明のゴム組成物について説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

〔ゴム組成物〕
本発明のゴム組成物（以下、「本発明の組成物」とも言う）は、
変性イソプレンポリマーを含むゴム成分と、補強用充填剤とを含有し、
上記補強用充填剤が、カーボンブラック及び／又はシリカを含み、
上記変性イソプレンポリマーが、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有し、
上記変性イソプレンポリマーの重量平均分子量が、１００，０００以上１０，０００，０００以下である、ゴム組成物である。

本発明のゴム組成物に含有される変性イソプレンポリマーは、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基（以下、「特定官能基」とも言う）を末端に有し、重量平均分子量が１００，０００以上１０，０００，０００以下である、イソプレンポリマー（イソプレン重合体）である。
以下、本発明の組成物に含有される変性イソプレンポリマーを「特定変性ＩＲ」とも言う。

本発明の組成物はこのような構成をとることにより、ゴム組成物中の補強用充填剤が優れた分散性を示すものと考えられる。
その理由は詳細には明らかではないが、特定変性ＩＲが有する特定官能基中の窒素原子及びケイ素原子が補強用充填剤と相互作用することで補強用充填剤の凝集を防ぐため、結果として、補強用充填剤の分散性が大幅に向上すると推測される。

［ゴム成分］
本発明の組成物はゴム成分を含有し、上記ゴム成分は特定変性ＩＲを含む。

［特定変性イソプレンポリマー］
以下、変性イソプレンポリマー（特定変性ＩＲ）について詳述する。
上述のとおり、特定変性ＩＲは、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基（特定官能基）を末端に有し、重量平均分子量が１００，０００以上１０，０００，０００以下である、イソプレンポリマー（変性イソプレンポリマー）である。

〔特定官能基〕
上述のとおり、特定変性ＩＲは、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基（特定官能基）を末端に有する。なお、特定変性ＩＲは特定官能基を特定変性ＩＲの少なくとも１つの末端に有すればよい。

＜好適な態様＞
特定官能基は窒素原子及びケイ素原子を含む官能基であれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、窒素原子をアミノ基（−ＮＲ_２：Ｒは水素原子又は炭化水素基）として含むのが好ましく、ケイ素原子をヒドロカルビルオキシシリル基（≡ＳｉＯＲ：Ｒは炭化水素基）として含むのが好ましい。

特定官能基は、本発明の効果がより優れる理由から、下記式（Ｍ）で表される基であることが好ましい。

上記式（Ｍ）中、Ｒ_１及びＲ_２は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。
上記式（Ｍ）中、Ｌは、２価の有機基を表す。

上記置換基は１価の置換基であれば特に制限されないが、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アミノ基、メルカプト基、アシル基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、シリル基、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基などが挙げられる。
上記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基のヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子などが挙げられる。
上記ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基（特に、炭素数１〜３０）、直鎖状または分岐状のアルケニル基（特に、炭素数２〜３０）、直鎖状または分岐状のアルキニル基（特に、炭素数２〜３０）などが挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などの炭素数６〜１８の芳香族炭化水素基などが挙げられる。

上記式（Ｍ）中、Ｒ_１は、本発明の効果がより優れる理由から、水素原子、アルキル基（好ましくは、炭素数１〜１０）、アルキルシリル基（好ましくは、炭素数１〜１０）、芳香族炭化水素基（好ましくは、炭素数６〜１８）であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
複数あるＲ_１は同一であっても異なっていてもよい。
複数あるＲ_１が異なる場合、複数あるＲ_１の組合せは、本発明の効果がより優れる理由から、水素原子と、アルキル基（好ましくは、炭素数１〜１０）、アルキルシリル基（好ましくは、炭素数１〜１０）又は芳香族炭化水素基（好ましくは、炭素数６〜１８）との組合せが好ましく、水素原子とアルキルシリル基（好ましくは、炭素数１〜１０）との組合せがより好ましく、水素原子とトリアルキルシリル基（好ましくは、炭素数１〜１０）との組合せが更に好ましい。

Ｒ_２は、本発明の効果がより優れる理由から、ヒドロカルビルオキシ基（−ＯＲ基：Ｒは炭化水素基）であることが好ましく、アルコキシ基（好ましくは、炭素数１〜１０）であることがより好ましい。

上述のとおり、上記式（Ｍ）中、Ｌは、単結合又は２価の有機基を表す。
２価の有機基としては、例えば、脂肪族炭化水素基（例えば、アルキレン基。好ましくは炭素数１〜１０）、芳香族炭化水素基（例えば、アリーレン基。好ましくは炭素数６〜１８）、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ_２−、−Ｎ（Ｒ）−（Ｒ：アルキル基）、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＣＯＮＨ−、またはこれらを組み合わせた基（例えば、アルキレンオキシ基（−Ｃ_ｍＨ_２ｍＯ−：ｍは正の整数）、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基など）などが挙げられる。
Ｌは、本発明の効果がより優れる理由から、アルキレン基（好ましくは、炭素数１〜１０）であることが好ましい。

上記式（Ｍ）中、ｎは、０〜２の整数を表す。
ｎは、本発明の効果がより優れる理由から、２であることが好ましい。

上記式（Ｍ）中、ｍは、１〜３の整数を表す。
ｍは、本発明の効果がより優れる理由から、１であることが好ましい。

上記式（Ｍ）中、ｎ及びｍは、ｎ＋ｍ＝３の関係式を満たす。

上記式（Ｍ）中、＊は、結合位置を表す。

〔重量平均分子量〕
上述のとおり、特定変性ＩＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１００，０００以上１０，０００，０００以下である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、２００，０００を超え１，０００，０００以下であることが好ましく、２５０，０００以上８００，０００以下がより好ましい。

〔数平均分子量〕
特定変性ＩＲの数平均分子量は特定変性ＩＲの重量平均分子量が特定の範囲にあれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、１２０，０００〜９００，０００であることが好ましく、１５０，０００を超え８００，０００以下であることがより好ましい。

〔分子量分布〕
特定変性ＩＲの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は特定変性ＩＲの重量平均分子量が特定の範囲にあれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、２．０以下であることが好ましく、１．７以下であることがより好ましく、１．５以下であることがさらに好ましく、１．３以下であることが特に好ましい。
下限は特に制限されないが、通常、１．０以上である。

なお、本明細書において、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）は、以下の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定により得られる標準ポリスチレン換算値とする。
・溶媒：テトラヒドロフラン
・検出器：ＲＩ検出器

〔ミクロ構造〕
＜１，２−構造および３，４−構造＞
特定変性ＩＲにおいて、１，２−構造および３，４−構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、０〜１０モル％であることが好ましく、０〜５モル％であることがより好ましい。
ここで、１，２−構造の割合とは、イソプレンに由来する繰り返し単位のうち、１，２−構造を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。また、３，４−構造の割合とは、イソプレンに由来する繰り返し単位のうち、３，４−構造を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。

＜１，４−トランス構造＞
特定変性ＩＲにおいて、１，４−トランス構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、２〜９０モル％であることが好ましく、５〜７０モル％であることがより好ましい。
ここで、１，４−トランス構造の割合とは、イソプレンに由来する全繰り返し単位のうち、１，４−トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。

＜１，４−シス構造＞
特定変性ＩＲにおいて、１，４−シス構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、１０〜９８モル％であることが好ましく、３０〜９８モル％であることがより好ましい。
ここで、１，４−シス構造の割合とは、イソプレンに由来する全繰り返し単位のうち、１，４−シス構造を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。

なお、以下、「１，２−構造および３，４−構造の割合の合計（モル％）、１，４−トランス構造の割合（モル％）、１，４−シス構造の割合（モル％）」を「１，２−および３，４−／トランス／シス」とも表す。

〔ガラス転移温度〕
特定変性ＩＲのガラス転移温度（Ｔｇ）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、−１００〜−４０℃であることが好ましく、−９０〜−５０℃であることがより好ましく、−８５〜−６０℃であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて１０℃／分の昇温速度で測定し、中点法にて算出したものとする。

〔粘度〕
特定変性ＩＲの粘度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、２，０００Ｐａ・ｓを超えることが好ましく、３，０００〜１００，０００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
また、特定変性ＩＲを変性する前のイソプレンポリマーの粘度は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、８００Ｐａ・ｓを超えることが好ましく、１，２００〜８，０００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。
また、特定変性ＩＲの粘度は、本発明の効果がより優れる理由から、変性前のイソプレンポリマーの粘度に対して、１５０〜２４０％であることが好ましい。以下、変性前の特定変性ＩＲに対する変性後の特性変性ＩＲの粘度を「粘度（変性後／変性前）」とも言う。
なお、本明細書において、粘度は、ＪＩＳ Ｋ５６００−２−３に準じて、コーンプレート型粘度計を用いて測定したものとする。また、上記粘度は４０℃の条件下で測定されたものとする。

〔特定変性ＩＲの製造方法〕
特定変性ＩＲを製造する方法は特に制限されず、従来公知の方法を用いることができる。分子量及び分子量分布を特定の範囲する方法は特に制限されないが、開始剤とモノマーと停止剤との量比、反応温度、及び、開始剤を添加する速度などを調整する方法などが挙げられる。

＜好適な態様＞
特定変性ＩＲを製造する方法の好適な態様としては、例えば、有機リチウム化合物を用いてイソプレンを重合し、その後、窒素原子及びケイ素原子を含む求電子剤を用いて重合を停止する方法（以下、「本発明の方法」とも言う）が挙げられる。本発明の方法を用いた場合、得られる特定変性ＩＲは、補強用充填剤を含有するゴム組成物に用いたときに、より優れた分散性、加工性、低発熱性及び耐摩耗性を示す。

（有機リチウム化合物）
上記有機リチウム化合物は特に制限されないが、その具体例としては、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、ｎ−プロピルリチウム、ｉｓｏ−プロピルリチウム、ベンジルリチウム等のモノ有機リチウム化合物；１，４−ジリチオブタン、１，５−ジリチオペンタン、１，６−ジリチオヘキサン、１，１０−ジリチオデカン、１，１−ジリチオジフェニレン、ジリチオポリブタジエン、ジリチオポリイソプレン、１，４−ジリチオベンゼン、１，２−ジリチオ−１，２−ジフェニルエタン、１，４−ジリチオ−２−エチルシクロヘキサン、１，３，５−トリリチオベンゼン、１，３，５−トリリチオ−２，４，６−トリエチルベンゼン等の多官能性有機リチウム化合物が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウムのモノ有機リチウム化合物が好ましい。

有機リチウム化合物の使用量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、イソプレンに対して、０．００１〜１０モル％であることが好ましい。

（イソプレンの共重合）
有機リチウム化合物を用いてイソプレンを重合する方法は特定に制限されないが、イソプレンを含有する有機溶媒溶液に上述した有機リチウム化合物を加え、０〜１２０℃（好ましくは３０〜１００℃）の温度範囲で撹拌する方法などが挙げられる。

（特定求電子剤）
本発明の方法では、窒素原子及びケイ素原子を含む求電子剤（以下、「特定求電子剤」とも言う）を用いてイソプレンの重合を停止する。特定求電子剤を用いて重合を停止することで、上述した特定官能基を末端に有する変性イソプレンポリマーが得られる。
特定求電子剤は窒素原子及びケイ素原子を含む化合物であれば特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、窒素原子をアミノ基（−ＮＲ_２：Ｒは水素原子又は炭化水素基）として含むのが好ましく、ケイ素原子をヒドロカルビルオキシシリル基（≡ＳｉＯＲ：Ｒは炭化水素基）として含むのが好ましい。

特定求電子剤は、本発明の効果がより優れる理由から、シラザンであることが好ましく、環状シラザンであることがより好ましい。ここで、シラザンとは、ケイ素原子と窒素原子とが直接結合した構造を有する化合物（Ｓｉ−Ｎ結合を有する化合物）を意図する。

上記環状シラザンは、本発明の効果がより優れる理由から、下記式（Ｓ）で表される化合物であることが好ましい。

上記式（Ｓ）中、Ｒ_１〜Ｒ_３は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。置換基の具体例及び好適な態様は上述した式（Ｍ）中のＲ_１及びＲ_２と同じである。
上記式（Ｓ）中、Ｌは、２価の有機基を表す。２価の有機基の具体例及び好適な態様は、上述した式（Ｍ）中のＬと同じである。

上記式（Ｓ）中、Ｒ_１は、本発明の効果がより優れる理由から、アルキル基（好ましくは、炭素数１〜１０）、アルキルシリル基（好ましくは、炭素数１〜１０）、芳香族炭化水素基（好ましくは、炭素数６〜１８）であることが好ましく、アルキルシリル基であることがより好ましい。

上記式（Ｓ）中、Ｒ_２及びＲ_３は、本発明の効果がより優れる理由から、それぞれ独立に、ヒドロカルビルオキシ基（−ＯＲ基：Ｒは炭化水素基）であることが好ましく、アルコキシ基（好ましくは、炭素数１〜１０）であることがより好ましい。

上記式（Ｓ）中、Ｌは、本発明の効果がより優れる理由から、アルキレン基（好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは２〜８、さらに好ましくは３〜５）であることが好ましい。

上記式（Ｓ）で表される化合物としては、例えば、Ｎ−ｎ−ブチル−１，１−ジメトキシ−２−アザシラシクロペンタン、Ｎ−フェニル−１，１−ジメトキシ−２−アザシラシクロペンタン、Ｎ−トリメチルシリル−１，１−ジメトキシ−２−アザシラシクロペンタン、Ｎ−トリメチルシリル−１，１−ジエトキシ−２−アザシラシクロペンタンなどが挙げられる。
なお、環状シラザンのケイ素原子は求電子性を示すと考えられる。

有機リチウム化合物に対する特定求電子剤の量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、モル比で、０．１〜１０であることが好ましく、１〜５であることがより好ましい。

（特定変性ＩＲ以外のゴム）
上記ゴム成分は、特定変性ＩＲ以外のゴムを更に含むことができる。特定変性ＩＲ以外のゴムは、特に制限されない。
特定変性ＩＲ以外の上記ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、ジエン系ゴムであることが好ましい。ジエン系ゴムの具体例としては、天然ゴム（ＮＲ）、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）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、天然ゴム、ＳＢＲ又はＢＲが好ましく、天然ゴムがより好ましい。

特定変性ＩＲは、基本骨格が、イソプレンポリマーなので、ゴム組成物に含有され得る天然ゴムのようなジエン系ゴムの一部又は全部を特定変性ＩＲに置き換えることができる。上記のように天然ゴムのようなジエン系ゴムの一部又は全部を特定変性ＩＲに置き換えることによって、ゴム組成物中における補強用充填剤の分散性を優れたものとできる。

上記天然ゴムは特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。

上記ＳＢＲのスチレン単位（スチレンに由来する繰り返し単位）の含有量（スチレン単位含有量）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、５〜５０質量％であることが好ましい。
また、上記ＳＢＲのビニル構造の割合は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、５〜８０％であることが好ましく、１０〜７５％であることがより好ましく、２０〜７０％であることがさらに好ましい。ここで、ビニル構造の割合とは、ブタジエンに由来する繰り返し単位のうち、ビニル構造を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。

＜重量平均分子量＞
特定変性ＩＲ以外のゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）は特に制限されない。
重量平均分子量の測定方法は上述のとおりである。

（特定変性ＩＲの含有量）
特定変性ＩＲの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、ゴム成分１００質量部に対して、１〜５０質量部であることが好ましい。
特定変性ＩＲの含有量は、本発明の効果により優れ、分散性、低発熱性及び耐摩耗性のバランスに優れるという観点から、１〜４０質量部であることが好ましく、３〜１５質量部であることがより好ましい。

＜ガラス転移温度＞
ゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、−６０℃以上であることが好ましい。上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、０℃以下であることが好ましく、−２０℃以下であることがより好ましい。Ｔｇの測定方法は上述のとおりである。
なお、ゴム成分が油展品である場合、ゴム成分のガラス転移温度は、油展成分（オイル）を含まない状態におけるガラス転移温度とする。また、ゴム成分が２種以上のゴム成分を含む場合、ゴム成分のガラス転移温度は、平均ガラス転移温度とする。ここで、平均ガラス転移温度とは、各ゴム成分のガラス転移温度に各ゴム成分の質量分率を乗じた合計（ガラス転移温度の加重平均値）であり、すべてのゴム成分の質量分率の合計を１とする。

〔補強用充填剤〕
本発明において、本発明の組成物に含有される補強用充填剤はシリカ及び／又はカーボンブラックを含む。
本発明の組成物において、補強用充填剤の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したゴム成分１００質量部に対して、３０〜１００質量部であることが好ましく、５０〜１００質量部であることがより好ましい。
なお、本発明の組成物が２種以上の補強用充填剤を含有する場合、補強用充填剤の含有量は合計の含有量を意味する。

＜シリカ＞
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、補強用充填剤としてシリカを含有するのが好ましい。
上記シリカは特に制限されず、従来公知の任意のシリカを用いることができる。
上記シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。上記シリカは、１種のシリカを単独で用いても、２種以上のシリカを併用してもよい。

上記シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、１４０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、１９４ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。上記シリカのＮ_２ＳＡの上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、３００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。
ここで、Ｎ_２ＳＡは、シリカがゴム分子との吸着に利用できる表面積の代用特性であり、シリカ表面への窒素吸着量をＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１「第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。

上記シリカのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積（以下、「ＣＴＡＢ吸着比表面積」を単に「ＣＴＡＢ」とも言う）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、１５０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、１８５ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。上記シリカのＣＴＡＢの上限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、３００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。
ここで、ＣＴＡＢ吸着比表面積は、シリカ表面へのＣＴＡＢ吸着量をＪＩＳ Ｋ６２１７−３：２００１「第３部：比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法」にしたがって測定した値である。

シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積に対するシリカ窒素吸着比表面積の比（Ｎ_２ＳＡ／ＣＴＡＢ）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、０．８〜１．４であることが好ましい。

本発明の組成物において、シリカの含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したゴム成分１００質量部に対して、１０〜１５０質量部であることが好ましく、３０〜１００質量部であることがより好ましい。

＜カーボンブラック＞
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、補強用充填剤としてカーボンブラックを含有するのが好ましい。上記カーボンブラックは、１種のカーボンブラックを単独で用いても、２種以上のカーボンブラックを併用してもよい。
上記カーボンブラックは特に限定されず、例えば、ＳＡＦ−ＨＳ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＨＳ、ＩＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＩＩＳＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＬＳ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ等の各種グレードのものを使用することができる。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、５０〜２００ｍ^２／ｇであることが好ましく、７０〜１５０ｍ^２／ｇであることがより好ましい。
ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、カーボンブラック表面への窒素吸着量をＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１「第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。

本発明の組成物において、カーボンブラックの含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したゴム成分１００質量部に対して、１〜１００質量部であることが好ましく、２〜３０質量部であることがより好ましい。

〔シランカップリング剤〕
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、更に、シランカップリング剤を含有するのが好ましい。上記シランカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の組成物が上記補強用充填剤として上記シリカを含む場合、本発明の組成物は更にシランカップリング剤を含有することが好ましい態様の１つとして挙げられる。
上記シランカップリング剤は、加水分解性基および有機官能基を有するシラン化合物であれば特に制限されない。
上記加水分解性基は特に制限されないが、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、アルコキシ基であることが好ましい。加水分解性基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素数は、１〜１６であることが好ましく、１〜４であることがより好ましい。炭素数１〜４のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。

上記有機官能基は特に制限されないが、有機化合物と化学結合を形成し得る基であることが好ましく、例えば、エポキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基などが挙げられ、なかでも、スルフィド基、メルカプト基が好ましい。

上記シランカップリング剤は硫黄含有シランカップリング剤であることが好ましい。

上記シランカップリング剤の具体例としては、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド、トリメトキシシリルプロピル−メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、トリエトキシシリルプロピル−メタクリレート−モノスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド等が挙げられ、これらのうち１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明の組成物において、シランカップリング剤の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したシリカの含有量に対して１〜２０質量％であることが好ましく、５〜２０質量％であることがより好ましい。

〔その他の成分〕
本発明の組成物は、必要に応じて、その効果や目的を損なわない範囲で上述した成分以外の成分（その他の成分）を含有することができる。
そのような成分としては、例えば、テルペン樹脂（好ましくは、芳香族変性テルペン樹脂）、熱膨張性マイクロカプセル、酸化亜鉛（亜鉛華）、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加工助剤、オイル、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、加硫剤（例えば、硫黄）、加硫促進剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤などが挙げられる。

〔用途〕
本発明の組成物は、タイヤ、コンベアベルト、ホース、防振材、ゴムロール、鉄道車両の外幌等に好適に用いられる。なかでも、タイヤに好適に用いられる。

以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔合成例〕
以下のとおり、比較未変性ＩＲ１及び特定変性ＩＲ１〜２を合成した。
ここで、特定変性ＩＲ１〜２は、いずれも、特定官能基に該当する後述する式（ｍ１）で表される官能基を末端に有し、Ｍｗが１０万以上１，０００万以下であるため、上述した「特定変性ＩＲ」に該当する。一方、比較未変性ＩＲ１は、Ｍｗが１０万以上１，０００万以下であるが、特定官能基を有さないため、上述した「特定変性ＩＲ」に該当しない。

＜比較未変性ＩＲ１＞
ｎ−ＢｕＬｉ（ｎ−ブチルリチウム）（関東化学製：１．６０ｍｏｌ／Ｌ（ヘキサン溶液），３．５ｍＬ，５．６ｍｍｏｌ）を、イソプレン（９４５ｇ，１３．９ｍｏｌ）のシクロヘキサン（４．０ｋｇ）混合溶液に加えて、５０℃で６時間攪拌した。反応後、メタノール（１０ｍＬ，３９４ｍｍｏｌ）を投入し、重合を停止した。得られた溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノール（５．０Ｌ）に流し込み、メタノール不溶成分を分離した。

＜特定変性ＩＲ１＞
ｎ−ＢｕＬｉ（関東化学製：１．６０ｍｏｌ／Ｌ（ヘキサン溶液），９．０ｍＬ，１４．４ｍｍｏｌ）を、イソプレン（８１６ｇ，１２．０ｍｍｏｌ）のシクロヘキサン（４．０ｋｇ）混合溶液に加えて、５０℃で６時間攪拌した。反応後、Ｎ−トリメチルシリル−１，１−ジメトキシ−２−アザシラシクロペンタン（以下構造）（以下構造）（１４ｍＬ，５７．４ｍｍｏｌ）を投入し、重合を停止した。得られた溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノール（５．０Ｌ）に流し込み、メタノール不溶成分を分離した。

その結果、下記式（ｍ１）で表される官能基を末端に有する変性ＩＲ（特定変性ＩＲ１）（Ｍｎ＝２４３，０００，Ｍｗ＝２９２，０００，Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２０）を９２％の収率で得た。なお、ＩＲ分析によって、１，２−および３，４−／トランス／シス＝８／０／９２と見積もられた。また、Ｔｇは−６１℃であった。また、特定変性ＩＲ１の粘度は８，１００Ｐａ・ｓであり、粘度（変性後／変性前）は１８３％であった。

＜特定変性ＩＲ２＞
ｎ−ＢｕＬｉ（関東化学製：１．６０ｍｏｌ／Ｌ（ヘキサン溶液），１６．０ｍＬ，２５．６ｍｍｏｌ）を、イソプレン（８０５ｇ，１１．８ｍｍｏｌ）のシクロヘキサン（４．１ｋｇ）混合溶液に加えて、５０℃で６時間攪拌した。反応後、Ｎ−トリメチルシリル−１，１−ジメトキシ−２−アザシラシクロペンタン（７．０ｍＬ，２８．７ｍｍｏｌ）を投入し、重合を停止した。得られた溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノール（１０Ｌ）に流し込み、メタノール不溶成分を分離した。その結果、上記式（ｍ１）で表される官能基を末端に有する変性ＩＲ（特定変性ＩＲ２）（Ｍｎ＝１２５，０００，Ｍｗ＝１５０，０００，Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１８）を９７％の収率で得た。なお、ＩＲ分析によって、１，２−および３，４−／トランス／シス＝７／０／９３と見積もられた。また、Ｔｇは−６２℃であった。また、特定変性ＩＲ２の粘度は６，９００Ｐａ・ｓであった。

〔ゴム組成物の調製〕
下記表１に示される成分を同表に示される割合（質量部）で配合した。
具体的には、まず、下記表１に示される成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、８０℃のバンバリーミキサーで５分間混合した。次に、ロールを用いて、上記混合物に硫黄および加硫促進剤を混合し、ゴム組成物を得た。

〔評価〕
得られた各ゴム組成物について下記のとおり評価を行った。

＜分散性＞
得られた各ゴム組成物（未加硫）を、金型（１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍ）中、１４８℃で３０分間プレス加硫して、加硫ゴムシートを作製した。
そして、作製した加硫ゴムシートについて、歪せん断応力測定機（ＲＰＡ２０００、α−テクノロジー社製）により、歪０．２８％の歪せん断弾性率Ｇ′と歪３０．０％の歪せん断弾性率Ｇ′とを測定し、その差Ｇ′０．２８（ＭＰａ）−Ｇ′３０．０（ＭＰａ）をペイン効果として算出した。
結果を表１に示す。上記差の値が小さいほど補強用充填剤の分散性に優れることを意味する。結果は比較例１を１００とする指数で表した。指数が１００未満である場合、分散性に優れるものとする。

＜低発熱性＞
上述のとおり作製した加硫ゴムシートについて、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所社製）を用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件下で、温度６０℃の損失正接ｔａｎδ（６０℃）を測定した。
結果を表１に示す。上記ｔａｎδ（６０℃）の値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。結果は比較例１を１００とする指数で表した。指数が１００未満である場合、低発熱性に優れるものとする。

＜耐摩耗性＞
上述のとおり作製した加硫ゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ６２６４−１、２：２００５に準拠し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用いて、温度２０℃、スリップ率５０％の条件で摩耗量を測定した。そして下記式から耐摩耗性指数を算出した。
耐摩耗性指数＝（比較例１の摩耗量／各加硫ゴムシートの摩耗量）×１００
結果を表１に示す。指数が大きいほど摩耗量が小さく、耐摩耗性に優れることを意味する。
本発明において、上記指数が１００を超える場合、耐摩耗性に優れるものとする。

上記表１に示される各成分の詳細は以下のとおりである。
・天然ゴム：ＴＳＲ２０
・比較未変性ＩＲ１：上記のとおり合成した比較未変性ＩＲ１（Ｍｗ＝８００，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２１、Ｔｇ＝−６０℃。比較未変性ＩＲ１は所定の官能基を有さない。）

・カーボンブラック：東海カーボン社製シーストＫＨ
・シリカ：Ｚｅｏｓｉｌ Ｐｒｅｍｉｕｍ ２００ＭＰ（シリカ、Ｎ_２ＳＡ＝２００ｍ^２／ｇ、ＣＴＡＢ＝２００ｍ^２／ｇ、Ｎ_２ＳＡ／ＣＴＡＢ＝１．０、ローディア社製）
・シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製Ｓｉ６９

・特定変性ＩＲ１：上述のとおり合成した特定変性ＩＲ１（上記式（ｍ１）で表される官能基を末端に有する変性ＩＲ、Ｍｗ＝２９２，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２０、１，２−および３，４−／トランス／シス＝８／０／９２、Ｔｇ＝−６１℃、粘度＝８，１００Ｐａ・ｓ）
・特定変性ＩＲ２：上述のとおり合成した特定変性ＩＲ２（上記式（ｍ１）で表される官能基を末端に有する変性ＩＲ、Ｍｗ＝１５０，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１８、１，２−および３，４−／トランス／シス＝７／０／９３、Ｔｇ＝−６２℃、粘度＝６，９００Ｐａ・ｓ）

・ステアリン酸：ステアリン酸ＹＲ（日油社製）
・加工助剤：アクチプラストＳＴ（Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ社製）
・老化防止剤：ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ（Ｓｏｌｔｉａ Ｅｕｒｏｐｅ社製）
・オイル：エキストラクト４号Ｓ（昭和シェル石油社製）
・亜鉛華：亜鉛華３号（正同化学社製）
・硫黄：油処理硫黄（軽井沢精錬所社製）
・加硫促進剤ＣＺ：ノクセラー ＣＺ−Ｇ（大内振興化学工業社製）
・加硫促進剤ＤＰＧ：ソクシノール Ｄ−Ｇ：（住友化学社製）

なお、表１中、「ゴム成分のＴｇ」は、上述した「ゴム成分のＴｇ」を表す。

表１から分かるように、特定変性ＩＲを含有しない比較例１と比較して、特定変性ＩＲを配合した実施例１〜６は、優れた分散性、低発熱性及び耐摩耗性を示した。
一方、特定官能基を末端に有さないイソプレンポリマーを配合した比較例２〜４は、分散性、低発熱性又は耐摩耗性が不十分であった。

実施例１〜３の対比から、ゴム成分の含有量に対する特定変性ＩＲの含有量が大きいほど低発熱性により優れた。
実施例１〜３の対比から、ゴム成分の含有量に対する特定変性ＩＲの含有量が小さいほど耐摩耗性により優れた。

Claims (7)

1. 変性イソプレンポリマーを含むゴム成分と、補強用充填剤とを含有し、
   前記補強用充填剤が、カーボンブラック及び／又はシリカを含み、
   前記変性イソプレンポリマーが、窒素原子及びケイ素原子を含む官能基を末端に有し、
   前記変性イソプレンポリマーの重量平均分子量が、１００，０００以上１０，０００，０００以下である、ゴム組成物。
2. 前記変性イソプレンポリマーの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１〜５０質量部である、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記補強用充填剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、３０〜１００質量部である、請求項１又は２に記載のゴム組成物。
4. 前記シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１４０ｍ²／ｇ以上であり、
   前記シリカのＣＴＡＢ比表面積（ＣＴＡＢ）が１５０ｍ²／ｇ以上であり、
   前記ＣＴＡＢ吸着比表面積に対する前記窒素吸着比表面積の比が、０．８〜１．４である、請求項１〜３のいずれか1項に記載のゴム組成物。
5. 前記シリカを含み、更に、シランカップリング剤を含有し、
   前記シランカップリング剤の含有量が、前記シリカの含有量に対して、１〜２０質量％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
6. 前記変性イソプレンポリマーの分子量分布が、２．０以下である、請求項１〜５のいずれか1項に記載のゴム組成物。
7. 前記ゴム成分が、更に、天然ゴムを含む、請求項１〜６のいずれか1項に記載のゴム組成物。