JP2020100697A - Method for producing rubber composition for tire, rubber composition for tire and tire - Google Patents

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Abstract

To provide a method for producing a rubber composition for a tire having excellent various physical properties, especially having excellent tensile characteristics with less carbon fiber content.SOLUTION: There is provided a method for producing a rubber composition for a tire which comprises: a 1-1 step of preparing a mixture of a carbon fiber (a), 1,3-butadiene and an inactive organic solvent; a 1-2 step of adding a catalyst comprising water, an organoaluminium compound and a soluble cobalt compound or a catalyst comprising an organoaluminium compound, a nickel compound and a fluorine compound to the mixture prepared in the 1-1 step, followed by subjecting the 1,3-butadiene to cis-1,4-polymerization; a 1-3 step of subjecting the 1,3-butadiene in the polymerization reaction mixture obtained in the 1-2 step to syndiotactic-1,2-polymerization; and a step of mixing a carbon fiber-containing polybutadiene composition obtained through the 1-3 step, other diene-based rubber and a rubber-reinforcing material.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物の製造方法、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤに関する。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition for tires, a rubber composition for tires, and a tire.

タイヤ用ゴム組成物を補強するための配合剤としては、従来からカーボンブラックが使用されてきた。しかし、近年、タイヤに対して高度な性能が要求されるようになり、カーボンブラックによる補強では充分に対応できなくなってきた。そこで、ミクロ有機短繊維により補強したタイヤ用ゴム組成物の性能改良に関しては、これまでに種々検討されてきている。最近では、比較的少量の添加で高い効果を発現できる充填材として、気相成長炭素繊維を配合したゴム組成物も提案されている(特許文献1〜8参照)。 Carbon black has been conventionally used as a compounding agent for reinforcing a rubber composition for tires. However, in recent years, tires are required to have a high level of performance, and it has become impossible to sufficiently support carbon black for reinforcement. Therefore, various studies have been made so far on the performance improvement of the rubber composition for tires reinforced by the micro organic short fibers. Recently, a rubber composition containing a vapor-grown carbon fiber has been proposed as a filler capable of exhibiting a high effect even when added in a relatively small amount (see Patent Documents 1 to 8).

気相成長炭素繊維を配合したゴム組成物に関しては、例えば、特許文献1に、基材としてのゴム材料に対し、充填材として平均アスペクト比が10未満である気相成長炭素繊維を配合したことで、40℃以上でのtanδ値および80℃以上でのモジュラスを改良したゴム組成物が開示されている。また、気相成長炭素繊維を配合した加硫ゴムの加工性や耐疲労性などの力学特性を改良するために、軟化剤(オイル)を配合することも行われている。 Regarding a rubber composition containing a vapor-grown carbon fiber, for example, Patent Document 1 discloses that a rubber material as a base material is blended with a vapor-grown carbon fiber having an average aspect ratio of less than 10 as a filler. Discloses a rubber composition having improved tan δ value at 40° C. or higher and modulus at 80° C. or higher. Further, in order to improve mechanical properties such as workability and fatigue resistance of a vulcanized rubber containing a vapor grown carbon fiber, a softening agent (oil) is also added.

特許文献2では、ゴムマトリクスと炭素繊維の親和性を高めるために、酸やプラズマ処理によって表面改質をした気相成長法で合成した炭素繊維を使用することにより、加硫物の引張応力や反発弾性を向上させている。 In Patent Document 2, in order to increase the affinity between the rubber matrix and the carbon fiber, by using carbon fiber synthesized by the vapor phase growth method whose surface is modified by acid or plasma treatment, tensile stress of the vulcanized product and Improves impact resilience.

特許文献3〜5では、気相成長法で合成した微細な炭素繊維を配合物調製時に添加することで、比較的少量の添加によっても高い効果を発現し、かつ、力学物性などの他の性能に悪影響を及ぼさない加硫物の製造方法が開示されている。 In Patent Documents 3 to 5, by adding fine carbon fibers synthesized by the vapor phase growth method at the time of preparing a composition, a high effect is exhibited even with a relatively small amount of addition, and other performances such as mechanical properties are obtained. A method for producing a vulcanized product which does not adversely affect the above is disclosed.

特許文献6では、炭素繊維に加えて架橋性官能基を有する多環芳香族化合物も添加することで、破断強度を維持しつつ低ロス性を改善させている。 In Patent Document 6, by adding a polycyclic aromatic compound having a crosslinkable functional group in addition to the carbon fiber, the low loss property is improved while maintaining the breaking strength.

特許文献7では、解砕処理前繊維径が0.1μmより大きい炭素繊維を、使用するに際して解砕処理を施すことによって、低ロス性や引張特性を改善させている。 In Patent Document 7, carbon fibers having a fiber diameter before crushing treatment of more than 0.1 μm are subjected to crushing treatment when used, thereby improving low loss property and tensile property.

特許文献8では、タイヤ用ゴム組成物中に、平均外径4〜50nm、平均アスペクト比10〜3000のカーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーを20〜60重量部含有させることで、高温でも弾性率が低下しないランフラットタイヤ用ゴム組成物を提案している。 In Patent Document 8, by containing 20 to 60 parts by weight of carbon nanotubes or carbon nanofibers having an average outer diameter of 4 to 50 nm and an average aspect ratio of 10 to 3000 in a rubber composition for a tire, the elastic modulus is reduced even at high temperatures. A rubber composition for a run flat tire is proposed.

特開2003−327753号公報JP, 2003-327753, A 特開平1−289844号公報JP-A-1-289844 特開2006−298946号公報JP, 2006-298946, A 特開2006−124459号公報JP, 2006-124459, A 特開2010−235376号公報JP, 2010-235376, A 特開2007−238933号公報JP, 2007-238933, A 特開2009−144131号公報JP, 2009-144131, A 特開2009−46547号公報JP, 2009-46547, A

ここで、一般に公知の方法を用いた場合、炭素繊維の添加効果が認められるのは、炭素繊維含有量がゴム成分100重量部に対して2重量部以上であると考えられる。さらに、炭素繊維は、非常に高価であることが知られており、例えば、タイヤ材料として炭素繊維含有加硫物を用いる場合、タイヤの製造コスト低減の観点から、炭素材料の含有量を可能な限り低減するのが望ましい。すなわち、少ない炭素繊維含有量で優れた効果を発現させる技術の開発が望まれている。 Here, when a generally known method is used, it is considered that the effect of adding the carbon fiber is recognized when the carbon fiber content is 2 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the rubber component. Furthermore, carbon fibers are known to be very expensive, and for example, when a carbon fiber-containing vulcanizate is used as a tire material, the content of the carbon material can be adjusted from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the tire. It is desirable to reduce as much as possible. That is, it is desired to develop a technique for producing excellent effects with a low carbon fiber content.

そこで、本発明は、少ない炭素繊維含有量で優れた諸物性、特に優れた引張特性を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法、タイヤ用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide various physical properties with a small carbon fiber content, a method for producing a rubber composition for a tire having particularly excellent tensile properties, a rubber composition for a tire, and a tire using the same. And

上記の目的を達成するため、本発明者らは、少ない炭素繊維含有量でありながら優れた諸物性を有するタイヤ用ゴム組成物について鋭意研究を重ねた。その結果、炭素繊維と1,2−ポリブタジエンとシス−ポリブタジエンゴムを特定の量含有させることにより、ゴム組成物としたときに、例え炭素繊維含有量が少ない場合であっても、優れた諸物性、特に優れた引張特性を付与することができることを見出し、本発明に至った。 In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted extensive studies on a rubber composition for tires having excellent physical properties while having a low carbon fiber content. As a result, when a specific amount of carbon fiber, 1,2-polybutadiene and cis-polybutadiene rubber is contained, a rubber composition having excellent physical properties is obtained even if the carbon fiber content is small. The inventors have found that particularly excellent tensile properties can be imparted to the present invention.

すなわち、本発明は、
炭素繊維(a)と、1,3−ブタジエンと、不活性有機溶媒との混合物を調製する第1−1工程と
前記第1−1工程で調製された前記混合物に水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒、又は、有機アルミニウム化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物からなる触媒を添加して、前記1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する第1−2工程と、
前記第1−2工程で得られた重合反応混合物中の前記1,3−ブタジエンをシンジオタクチック−1,2重合する第1−3工程と、
前記第1−3工程を経て得られた炭素繊維含有ポリブタジエン組成物と、他のジエン系ゴムと、ゴム補強材を配合する工程と、
を有することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
That is, the present invention is
Step 1-1 for preparing a mixture of carbon fiber (a), 1,3-butadiene, and an inert organic solvent, and water, an organoaluminum compound, and a solubility in the mixture prepared in the step 1-1. A 1-2 step of adding a catalyst composed of a cobalt compound or a catalyst composed of an organoaluminum compound, a nickel compound and a fluorine compound to polymerize the 1,3-butadiene with cis-1,4;
A first to third step of polymerizing the 1,3-butadiene in the polymerization reaction mixture obtained in the first to second step with syndiotactic-1,2;
A step of blending the carbon fiber-containing polybutadiene composition obtained through the first to third steps, another diene rubber, and a rubber reinforcing material,
A method for producing a rubber composition for a tire, comprising:

本発明によれば、少ない炭素繊維含有量で優れた諸物性、特に優れた引張特性を有する、タイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the rubber composition for tires which has various physical properties with a small carbon fiber content, and has especially outstanding tensile property can be provided.

(a)微細な炭素繊維を構成する最小構造単位(釣鐘状構造単位)を模式的に示す図である。(b)釣鐘状構造単位が、2〜30個積み重なった集合体を模式的に示す図である。(A) It is a figure which shows typically the minimum structural unit (bell-shaped structural unit) which comprises a fine carbon fiber. (B) It is a figure which shows typically the aggregate|stack which stacked 2-30 bell-shaped structural units. (a)集合体が間隔を隔てて連結し、繊維を構成する様子を模式的に示す図である。(b)集合体が間隔を隔てて連結する際に、屈曲して連結した様子を模式的に示す図である。(A) It is a figure which shows typically a mode that an aggregate is connected at intervals and constitutes a fiber. (B) It is a figure which shows typically the mode that it bent and was connected, when the aggregate|assembly was connected at intervals.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
<タイヤ用ゴム組成物の製造方法>
以下、本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法について、詳細に説明する。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、炭素繊維(a)と、1,3−ブタジエンと、不活性有機溶媒との混合物を調製する第1−1工程と、前記第1−1工程で調製された前記混合物に水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒、又は、有機アルミニウム化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物からなる触媒を添加して、前記1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する第1−2工程と、前記第1−2工程で得られた重合反応混合物中の前記1,3−ブタジエンをシンジオタクチック−1,2重合する第1−3工程と、前記第1−3工程を経て得られた炭素繊維含有ポリブタジエン組成物と、他のジエン系ゴムと、ゴム補強材を配合する工程と、を有することを特徴とする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
<Method for producing tire rubber composition>
Hereinafter, the method for producing the rubber composition for a tire of the present invention will be described in detail.
The rubber composition for a tire of the present invention is prepared by the 1-1 step of preparing a mixture of carbon fiber (a), 1,3-butadiene and an inert organic solvent, and the 1-1 step. Further, water, a catalyst composed of an organoaluminum compound and a soluble cobalt compound, or a catalyst composed of an organoaluminum compound, a nickel compound and a fluorine compound is added to the mixture to polymerize the 1,3-butadiene with cis-1,4. Step 1-2, Step 1-3 of polymerizing the 1,3-butadiene in the polymerization reaction mixture obtained in the Step 1-2 by syndiotactic-1,2, and Step 1-3 It is characterized by including a carbon fiber-containing polybutadiene composition obtained through the steps, another diene rubber, and a step of blending a rubber reinforcing material.

このような特徴を有することにより、少ない炭素繊維含有量で優れた諸物性、特に優れた引張特性を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供することができる。 By having such characteristics, it is possible to provide a method for producing a rubber composition for a tire, which has excellent physical properties with a low carbon fiber content, and particularly excellent tensile properties.

以下、各工程について説明する。
[第1−1工程]
本工程では、炭素繊維(a)と、1,3−ブタジエンと、不活性有機溶媒との混合物を調製する。
Hereinafter, each step will be described.
[Step 1-1]
In this step, a mixture of carbon fiber (a), 1,3-butadiene and an inert organic solvent is prepared.

(炭素繊維(a))
炭素繊維(a)は、例えば気相成長法を含めた如何なる方法で合成されたものであっても、また、結晶性の高さや繊維の長さ、繊維径、粒子サイズ等、繊維自体の物性や化学的性質も如何なるものであっても、好適に用いることができる。例えば、宇部興産(株)製の炭素繊維、AMC(登録商標)を用いることができる。
特に、炭素繊維(a)としては、炭素原子のみから構成されるグラファイト網面が、閉じた頭頂部と、下部が開いた胴部とを有する釣鐘状構造単位によって構成される微細な炭素繊維であるのが好ましい。すなわち、微細な炭素繊維は、図1(a)に示すような釣鐘状構造を最小構造単位として有することが好ましい。
(Carbon fiber (a))
The carbon fiber (a) may be one synthesized by any method including, for example, a vapor phase growth method, and may have high crystallinity, fiber length, fiber diameter, particle size, and other physical properties of the fiber itself. It can be preferably used regardless of its chemical properties. For example, carbon fiber AMC (registered trademark) manufactured by Ube Industries, Ltd. can be used.
In particular, the carbon fiber (a) is a fine carbon fiber in which a graphite mesh surface composed only of carbon atoms is composed of a bell-shaped structural unit having a closed top and a body with an open lower part. Preferably. That is, it is preferable that the fine carbon fibers have a bell-shaped structure as shown in FIG. 1A as a minimum structural unit.

釣鐘(temple bell)は、日本の寺院で見られ、比較的円筒形に近い胴部を有しており、円錐形に近いクリスマスベルとは形状が異なる。
図1(a)に示すように、構造単位11は、釣鐘のように、頭頂部12と、開放端を備える胴部13とを有し、概ね中心軸の周囲に回転させた回転体形状となっている。構造単位11は、炭素原子のみからなるグラファイト網面により形成され、胴部開放端の円周状部分はグラファイト網面の開放端となる。なお、図1(a)において、中心軸および胴部13は、便宜上直線で示されているが、必ずしも直線ではなく、曲線であってもよい。
胴部13は、開放端側に緩やかに広がっており、その結果、胴部13の母線は釣鐘状構造単位の中心軸に対してわずかに傾斜し、両者のなす角θは、15°より小さく、より好ましくは1°<θ<15°、さらに好ましくは2°<θ<10°である。
The temple bell, found in Japanese temples, has a relatively cylindrical body, which is different from the conical Christmas bell.
As shown in FIG. 1( a ), the structural unit 11 has a crown 12 and a body 13 having an open end like a bell, and has a shape of a rotating body that is rotated about a central axis. Has become. The structural unit 11 is formed of a graphite net surface composed only of carbon atoms, and the circumferential portion of the open end of the body portion becomes the open end of the graphite net surface. In addition, in FIG. 1A, the center axis and the body portion 13 are shown as straight lines for convenience, but they are not necessarily straight lines and may be curved lines.
The body 13 is gradually expanded toward the open end, so that the generatrix of the body 13 is slightly inclined with respect to the central axis of the bell-shaped structural unit, and the angle θ between them is smaller than 15°. , More preferably 1°<θ<15°, further preferably 2°<θ<10°.

微細な炭素繊維には、欠陥、不規則な乱れが存在するが、このような不規則性を排除して、全体としての形状を捉えると、胴部13が開放端側に緩やかに広がった釣鐘状構造を有していると言える。この微細な炭素繊維は、すべての部分においてθが上記範囲を示すことを意味しているのではなく、欠陥部分や不規則な部分を排除しつつ、構造単位11を全体的に捉えたときに、総合的にθが上記範囲を満たしていることを意味している。そこで、θの測定では、胴部の太さが不規則に変化していることもある頭頂部12付近を除くことが好ましい。より具体的には、例えば、図1(b)に示すように釣鐘状構造単位集合体21の長さをLとすると、頭頂側から(1/4)L、(1/2)Lおよび(3/4)Lの3点においてθを測定してその平均を求め、その値を、構造単位11についての全体的なθとしてもよい。また、Lについては、直線で測定することが理想であるが、実際は胴部13が曲線であることも多いため、胴部13の曲線に沿って測定した方が実際の値に近い場合もある。 There are defects and irregular disturbances in the fine carbon fiber, but if such irregularities are eliminated and the overall shape is captured, the bell 13 with the body 13 gently spreading toward the open end side It can be said that it has a shape-like structure. This fine carbon fiber does not mean that θ shows the above range in all parts, but when the structural unit 11 is grasped as a whole while eliminating defective parts and irregular parts. In total, it means that θ satisfies the above range. Therefore, in the measurement of θ, it is preferable to exclude the vicinity of the crown 12 where the thickness of the body may change irregularly. More specifically, for example, if the length of the bell-shaped structural unit aggregate 21 is L as shown in FIG. 1B, (1/4)L, (1/2)L and ( It is also possible to measure θ at three points of 3/4) L and obtain the average thereof, and use that value as the overall θ for the structural unit 11. Further, it is ideal to measure L with a straight line, but in reality, since the body 13 is often a curve, it may be closer to the actual value when measured along the curve of the body 13. ..

頭頂部の形状は、胴部と滑らかに連続し、上側(図において)に凸の曲面となっている。頭頂部の長さは、典型的には、釣鐘状構造単位集合体について説明するD(図1(b))以下程度であり、d(図1(b))以下程度であるときもある。
さらに、後述するように活性な窒素を原料として使用しないため、窒素等の他の原子は、釣鐘状構造単位のグラファイト網面中に含まれない。このため繊維の結晶性が良好である。
The shape of the crown is smoothly continuous with the trunk, and has a curved surface that is convex upward (in the figure). The length of the crown is typically about D (FIG. 1(b)) or less, which describes the bell-shaped structural unit aggregate, and may be about d (FIG. 1(b)) or less.
Furthermore, as described later, since active nitrogen is not used as a raw material, other atoms such as nitrogen are not included in the graphite network plane of the bell-shaped structural unit. Therefore, the crystallinity of the fiber is good.

本発明に用いられる微細な炭素繊維は、図1(b)に示すように、このような釣鐘状構造単位が中心軸を共有して2〜30個積み重なって釣鐘状構造単位集合体21(以下、単に集合体という場合がある。)を形成している。積層数は、好ましくは2〜25個であり、より好ましくは2〜15個である。 As shown in FIG. 1(b), the fine carbon fiber used in the present invention is formed by stacking 2 to 30 such bell-shaped structural units with the central axis in common and stacking the bell-shaped structural unit aggregates 21 (hereinafter , Sometimes referred to simply as an aggregate). The number of layers is preferably 2 to 25, and more preferably 2 to 15.

集合体21の胴部の外径Dは、5〜40nm、好ましくは5〜30nm、更に好ましくは5〜20nmである。胴部外径Dの測定は、集合体の頭頂側から、(1/4)L、(1/2)Lおよび(3/4)Lの3点で測定して平均することが好ましい。なお、図1(b)に胴部外径Dを便宜上示しているが、実際のDの値は、上記3点の平均値が好ましい。 The outer diameter D of the body of the aggregate 21 is 5 to 40 nm, preferably 5 to 30 nm, more preferably 5 to 20 nm. The outer diameter D of the body is preferably measured at three points (1/4)L, (1/2)L and (3/4)L from the top of the aggregate and averaged. Although the outer diameter D of the body portion is shown for convenience in FIG. 1B, the actual value of D is preferably the average value of the above three points.

また、集合体胴部の内径dは、3〜30nm、好ましくは3〜20nm、更に好ましくは3〜10nmである。胴部内径dの測定についても、釣鐘状構造単位集合体の頭頂側から、(1/4)L、(1/2)Lおよび(3/4)Lの3点で測定して平均することが好ましい。なお、図1(b)に胴部内径dを便宜上示しているが、実際のdの値は、上記3点の平均値が好ましい。
集合体21の長さLと胴部外径Dから算出されるアスペクト比(L/D)は、2〜150、好ましくは2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜10である。
本発明に用いられる微細な炭素繊維における、釣鐘状構造単位および釣鐘状構造単位集合体については、本質的に同じ構成を有しているが、以下ように繊維長が異なる。
The inner diameter d of the body of the aggregate is 3 to 30 nm, preferably 3 to 20 nm, and more preferably 3 to 10 nm. Also for the measurement of the inner diameter d of the trunk, measure from the crown side of the bell-shaped structural unit aggregate at three points of (1/4)L, (1/2)L and (3/4)L and average them. Is preferred. In addition, although the body part inner diameter d is shown in FIG. 1B for convenience, the actual value of d is preferably the average value of the above three points.
The aspect ratio (L/D) calculated from the length L of the aggregate 21 and the outer diameter D of the body is 2 to 150, preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, and even more preferably 2 to 10. is there.
The bell-shaped structural unit and the bell-shaped structural unit aggregate in the fine carbon fiber used in the present invention have essentially the same structure, but the fiber lengths are different as described below.

本発明に用いられる微細な炭素繊維は、図2(a)に示すように、前記集合体がさらにHead−to−Tailの様式で連結することにより形成される。Head−to−Tailの様式とは、微細な炭素繊維の構成において、隣り合った前記集合体どうしの接合部位が、一方の集合体の頭頂部(Head)と他方の集合体の下端部(Tail)の組合せで形成されていることを意味する。具体的な接合部分の形態は、第一の集合体21aの下端開口部において、最内層の釣鐘状構造単位の更に内側に、第二の集合体21bの最外層の釣鐘状構造単位の頭頂部が挿入され、さらに、第二の集合体21bの下端開口部に、第三の集合体21cの頭頂部が挿入され、これがさらに連続することによって繊維が構成される。 The fine carbon fibers used in the present invention are formed by further connecting the aggregates in a Head-to-Tail manner, as shown in FIG. 2(a). The head-to-tail mode means that, in a fine carbon fiber structure, a joint portion between adjacent aggregates has a top portion (Head) of one aggregate and a lower end portion (Tail) of the other aggregate. ) Means that it is formed. The specific shape of the joining portion is as follows: in the lower end opening of the first aggregate 21a, further inside the bell-shaped structural unit of the innermost layer, and on the crown of the bell-shaped structural unit of the outermost layer of the second aggregate 21b. Is further inserted, the top of the third aggregate 21c is inserted into the lower end opening of the second aggregate 21b, and the fibers are formed by further continuing this.

本発明に用いられる微細な炭素繊維の1本の微細繊維を形成する各々の接合部分は、構造的な規則性を有しておらず、例えば第一の集合体と第二の集合体の接合部分の繊維軸方向の長さは、第二の集合体と第三の集合体の接合部分の長さと必ずしも同じではない。また、図2(a)のように、接合される二つの集合体が中心軸を共有して直線状に連結することもあるが、図2(b)の釣鐘状構造単位集合体21bと21cのように、中心軸が共有されずに接合して、結果として接合部分において屈曲構造を生じることもある。前記釣鐘状構造単位集合体の長さLは繊維ごとにおおむね一定である。しかしながら、気相成長法では、原料及び副生のガス成分と触媒及び生成物の固体成分が混在するため、発熱的な炭素析出反応の実施においては、前記の気体及び固体からなる不均一な反応混合物の流動状態によって一時的に温度の高い局所が形成されるなど、反応器内に温度分布が生じ、その結果、長さLにある程度のばらつきが生じることもある。 Each joining portion forming one fine fiber of the fine carbon fibers used in the present invention has no structural regularity, and for example, the joining of the first aggregate and the second aggregate is performed. The length of the portion in the fiber axis direction is not necessarily the same as the length of the joint portion between the second aggregate and the third aggregate. In addition, as shown in FIG. 2A, two aggregates to be joined may share a central axis and may be linearly connected, but the bell-shaped structural unit aggregates 21b and 21c of FIG. As described above, they may be joined without sharing the central axis, and as a result, a bending structure may occur at the joined portion. The length L of the bell-shaped structural unit aggregate is generally constant for each fiber. However, in the vapor phase growth method, the gas components of the raw materials and by-products and the solid components of the catalyst and the products coexist, so in carrying out the exothermic carbon deposition reaction, the heterogeneous reaction consisting of the gas and the solid mentioned above. A temperature distribution may occur in the reactor, such as temporary formation of locally high temperature due to the flow state of the mixture, and as a result, the length L may vary to some extent.

このようにして構成される微細な炭素繊維は、前記釣鐘状構造単位下端のグラファイト網面の開放端の少なくとも一部が、前記集合体の連結間隔に応じて、繊維外周面に露出する。以上のような微細な炭素繊維の構造は、TEM画像によって観察できる。また、本発明の微細な炭素繊維の効果は、集合体自体の曲がり、集合体の連結部分における屈曲が存在しても、ほとんど影響がないと考えられる。従って、TEM画像の中で、比較的直線に近い形状を有する集合体を観察して、構造に関する各パラメータを求め、その繊維についての構造パラメータ(θ、D、d、L)としてよい。 In the fine carbon fiber thus configured, at least a part of the open end of the graphite net surface at the lower end of the bell-shaped structural unit is exposed on the outer peripheral surface of the fiber according to the connection interval of the aggregate. The fine carbon fiber structure as described above can be observed by a TEM image. Further, it is considered that the effect of the fine carbon fiber of the present invention has almost no effect even if the assembly itself is bent or the connection portion of the assembly is bent. Therefore, in the TEM image, an aggregate having a shape relatively close to a straight line may be observed to obtain each parameter related to the structure, and the structure parameters (θ, D, d, L) for the fiber may be obtained.

本発明に用いられる微細な炭素繊維の学振法によるXRDにおいて、測定される002面のピーク半価幅W(単位:degree)は、2〜4の範囲である。
本発明に用いられる微細な炭素繊維の学振法によるXRD測定によって求められるグラファイト面間隔d002は、0.350nm以下、好ましくは0.341〜0.348nmである。
本発明に用いられる微細な炭素繊維に含有される灰分は、4重量%以下であり、通常の用途では、精製を必要としない。通常、0.3重量%以上4重量%以下であり、より好ましくは0.3重量%以上3重量%以下である。尚、灰分は、繊維を0.1グラム以上燃焼して残った酸化物の重量から決定される。
In XRD of the fine carbon fiber used in the present invention by the Gakushin method, the peak half-value width W (unit: degree) of the 002 plane measured is in the range of 2 to 4.
The graphite spacing d002 of the fine carbon fibers used in the present invention determined by XRD measurement by the Gakushin method is 0.350 nm or less, and preferably 0.341 to 0.348 nm.
The ash content contained in the fine carbon fibers used in the present invention is 4% by weight or less, and no purification is required for ordinary use. Usually, it is 0.3% by weight or more and 4% by weight or less, more preferably 0.3% by weight or more and 3% by weight or less. The ash content is determined from the weight of the oxide remaining after burning 0.1 g or more of the fiber.

後述する第1−3工程を経て得られる炭素繊維含有ポリブタジエン組成物炭素繊維含有ポリブタジエン組成物中における炭素繊維(a)の含有量としては、特に制限されないが、炭素繊維含有ポリブタジエン組成物中のポリブタジエン100重量部に対して、0.0001〜99重量部であるのが好ましく、0.001〜50重量部であるのがより好ましい。炭素繊維(a)の含有量が前記下限値未満では、十分な効果が期待できず、炭素繊維の含有量が前記上限値を超えると、添加効果のさらなる向上が期待できなくなりまた重合反応が進行し難くなる。 Carbon fiber-containing polybutadiene composition obtained through steps 1-3 described below The carbon fiber (a) content in the carbon fiber-containing polybutadiene composition is not particularly limited, but the polybutadiene in the carbon fiber-containing polybutadiene composition is not limited. The amount is preferably 0.0001 to 99 parts by weight, more preferably 0.001 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight. When the content of the carbon fiber (a) is less than the lower limit value, a sufficient effect cannot be expected, and when the content of the carbon fiber exceeds the upper limit value, further improvement of the addition effect cannot be expected and the polymerization reaction proceeds. Hard to do.

(不活性有機溶媒)
不活性有機溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン及びキシレン等の芳香族炭化水素、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン及びペンタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン及びシクロペンタン等の脂環族炭化水素、上記のオレフィン化合物及びシス−2−ブテン、トランス−2−ブテン等のオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ及びケロシン等の炭化水素系溶媒、並びに塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。また、1,3−ブタジエンモノマーそのものを重合溶媒として用いてもよい。
(Inert organic solvent)
Examples of the inert organic solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclopentane, and the above. Olefin compounds and olefinic hydrocarbons such as cis-2-butene and trans-2-butene, mineral spirits, hydrocarbon solvents such as solvent naphtha and kerosene, and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride. To be Further, the 1,3-butadiene monomer itself may be used as a polymerization solvent.

上記の不活性有機溶媒の中でも、トルエン、シクロヘキサン、及びシス−2−ブテンとトランス−2−ブテンとの混合物などが好適に用いられる。
混合物中における1,3−ブタジエンの含有量は、1〜99重量%であるのが好ましく、10〜80重量%であるのがより好ましい。
なお、本工程では、炭素繊維(a)、1,3−ブタジエン及び不活性有機溶媒以外に、さらに、融点が95〜110℃の1,2−ポリブタジエン(d)を添加するのが好ましい。
Among the above-mentioned inert organic solvents, toluene, cyclohexane, and a mixture of cis-2-butene and trans-2-butene are preferably used.
The content of 1,3-butadiene in the mixture is preferably 1 to 99% by weight, more preferably 10 to 80% by weight.
In this step, it is preferable to add 1,2-polybutadiene (d) having a melting point of 95 to 110° C. in addition to the carbon fibers (a), 1,3-butadiene and the inert organic solvent.

融点が95〜110℃の1,2−ポリブタジエン(d)は、コバルト化合物、一般式AlR(但し、Rは炭素原子数1〜10の炭化水素基である)で表される有機アルミニウム化合物及び二硫化炭素、並びに、必要に応じてアルコール、アルデヒド、ケトン、エステル、ニトリル、スルホキシド、アミド及び燐酸エステルからなる群より選ばれる1種又は2種以上の化合物、からなる触媒を用い、1,3−ブタジエンを重合することにより製造される。前記1,2−ポリブタジエン(d)の1,2構造含有率は、40〜99%が好ましく、50〜95%が特に好ましい。また、前記1,2−ポリブタジエン(d)は、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンであることが好ましい。 1,2-polybutadiene (d) having a melting point of 95 to 110° C. is a cobalt compound, an organoaluminum compound represented by the general formula AlR 3 (wherein R is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), and Using a catalyst comprising carbon disulfide and, if necessary, one or more compounds selected from the group consisting of alcohols, aldehydes, ketones, esters, nitriles, sulfoxides, amides and phosphoric acid esters, 1,3 -Made by polymerizing butadiene. The 1,2-structure content of the 1,2-polybutadiene (d) is preferably 40 to 99%, particularly preferably 50 to 95%. The 1,2-polybutadiene (d) is preferably syndiotactic-1,2-polybutadiene.

1,2−ポリブタジエン(d)の添加量は、後述する1,2−ポリブタジエン(b)と後述するシス−ポリブタジエンゴム(c)と1,2−ポリブタジエン(d)を合わせたポリブタジエン組成物中、4〜20重量%であり、4〜10重量%が好ましく、4〜8重量%がより好ましい。添加量が20重量%より多いと加工性が悪化する傾向にあり、4重量%より少ないと引張応力が悪化する傾向にあり、好ましくない。
1,2−ポリブタジエン(d)の融点は、95〜110℃であるが、95〜105℃であることが好ましい。1,2−ポリブタジエン(d)の融点が前記下限値未満であると、引張応力が低下する傾向にあり、1,2−ポリブタジエン(d)の融点が前記上限値を超えると、耐亀裂性が低下する傾向にあり、好ましくない。
The addition amount of 1,2-polybutadiene (d) is determined by adding 1,2-polybutadiene (b) described later, cis-polybutadiene rubber (c) described later, and 1,2-polybutadiene (d) in a polybutadiene composition. It is 4 to 20% by weight, preferably 4 to 10% by weight, more preferably 4 to 8% by weight. If the addition amount is more than 20% by weight, the workability tends to deteriorate, and if it is less than 4% by weight, the tensile stress tends to deteriorate, which is not preferable.
The melting point of 1,2-polybutadiene (d) is 95 to 110°C, preferably 95 to 105°C. When the melting point of 1,2-polybutadiene (d) is less than the lower limit value, the tensile stress tends to decrease, and when the melting point of 1,2-polybutadiene (d) exceeds the upper limit value, crack resistance is increased. It tends to decrease, which is not preferable.

[第1−2工程]
本工程では、第1−1工程で調製された混合物に水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒、又は、有機アルミニウム化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物からなる触媒を添加して、1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する。
より具体的には、まず、混合物に水を添加し、混合物の水分の濃度を調整する。
[Step 1-2]
In this step, water, a catalyst composed of an organoaluminum compound and a soluble cobalt compound, or a catalyst composed of an organoaluminum compound, a nickel compound and a fluorine compound is added to the mixture prepared in the 1-1 step to prepare 1,3 -Polymerize butadiene with cis-1,4.
More specifically, first, water is added to the mixture to adjust the water concentration of the mixture.

水分の濃度は、シス−1,4重合で用いる有機アルミニウム化合物1モル当たり、好ましくは0.1〜1.4モル、特に好ましくは0.2〜1.2モルの範囲である。この範囲外では触媒活性が低下したり、シス−1,4構造含有率が低下したり、分子量が異常に低く又は高くなったりするため好ましくない。また、上記の範囲外では、重合時のゲルの発生を抑制することができず、このため重合槽などへのゲルの付着が起り、さらに連続重合時間を延ばすことができないので好ましくない。水分の濃度を調整する方法は、公知の方法が適用できる。多孔質濾過材を通して添加・分散させる方法(特開平4−85304号公報)も有効である。 The concentration of water is preferably 0.1 to 1.4 mol, particularly preferably 0.2 to 1.2 mol, per mol of the organoaluminum compound used in cis-1,4 polymerization. Outside of this range, the catalytic activity decreases, the cis-1,4 structure content decreases, and the molecular weight becomes abnormally low or high, which is not preferable. Further, if the amount is out of the above range, it is not possible to suppress the generation of gel during the polymerization, so that the gel may adhere to the polymerization tank or the like and the continuous polymerization time cannot be extended, which is not preferable. A known method can be applied to the method for adjusting the water concentration. A method of adding and dispersing through a porous filter material (Japanese Patent Laid-Open No. 4-85304) is also effective.

次に、上記のように水分の濃度を調整して得られた混合物に、有機アルミニウム化合物を添加する。有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムクロライド、ジアルキルアルミニウムブロマイド、アルキルアルミニウムセスキクロライド、アルキルアルミニウムセスキブロマイド、及びアルキルアルミニウムジクロライドなどが挙げられる。 Next, an organoaluminum compound is added to the mixture obtained by adjusting the water concentration as described above. Examples of the organic aluminum compound include trialkyl aluminum, dialkyl aluminum chloride, dialkyl aluminum bromide, alkyl aluminum sesquichloride, alkyl aluminum sesquibromide, and alkyl aluminum dichloride.

上記の有機アルミニウム化合物のうち、一般式AlR(但し、Rは炭素原子数1〜10の炭化水素基である)により表わされるトリアルキルアルミニウムを好ましく用いることができる。
トリアルキルアルミニウムの例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、及びトリベンジルアルミニウムを挙げることができる。なお、トリアルキルアルミニウム内のアルキル基は、互いに同一でも、あるいは異なっていてもよい。
Among the above organoaluminum compounds, trialkylaluminum represented by the general formula AlR 3 (wherein R is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms) can be preferably used.
Examples of the trialkylaluminum include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tripentylaluminum, trihexylaluminum, tricyclohexylaluminum, trioctyl. Aluminum, triphenyl aluminum, tri-p-tolyl aluminum, and tribenzyl aluminum can be mentioned. The alkyl groups in the trialkylaluminum may be the same or different from each other.

上記の有機アルミニウム化合物に加えて、ジメチルアルミニウムクロライド及びジエチルアルミニウムクロライドなどのジアルキルアルミニウムクロライド、セスキエチルアルミニウムクロライド及びエチルアルミニウムジクロライドなどの有機アルミニウムハロゲン化合物、ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド及びセスキエチルアルミニウムハイドライドなどの水素化有機アルミニウム化合物を用いることもできる。
これらの有機アルミニウム化合物は、2種類以上を併用することもできる。
In addition to the above organoaluminum compounds, dialkylaluminum chlorides such as dimethylaluminum chloride and diethylaluminum chloride, organoaluminum halogen compounds such as sesquiethylaluminum chloride and ethylaluminum dichloride, diethylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride and sesquiethylaluminum hydride, etc. It is also possible to use the organoaluminum hydride compound.
Two or more kinds of these organoaluminum compounds may be used in combination.

有機アルミニウム化合物の使用量は、水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒系を用いてシス−1,4重合する場合は、1,3−ブタジエン1モル当たり0.1ミリモル以上、特に0.5〜50ミリモルであることが好ましい。また、有機アルミニウム化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物からなる触媒系を用いてシス−1,4重合する場合は、1,3−ブタジエン1モル当たり1×10−5〜1×10−1モルであることが好ましい。 When the cis-1,4 polymerization is carried out using a catalyst system composed of water, an organoaluminum compound and a soluble cobalt compound, the amount of the organoaluminum compound used is 0.1 mmol or more, and particularly 0 mol/mol of 1,3-butadiene. It is preferably 0.5 to 50 mmol. When cis-1,4 polymerization is carried out using a catalyst system composed of an organoaluminum compound, a nickel compound and a fluorine compound, it is 1×10 −5 to 1×10 −1 mol per mol of 1,3-butadiene. It is preferable.

次に、有機アルミニウム化合物を添加した混合物に、可溶性コバルト化合物を添加して、1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する。
可溶性コバルト化合物としては、不活性有機溶媒若しくは液体1,3−ブタジエンに可溶なものであるか、又は均一に分散できる、例えば、コバルト(II)アセチルアセトナート及びコバルト(III)アセチルアセトナートなどコバルトのβ−ジケトン錯体、コバルトアセト酢酸エチルエステル錯体のようなコバルトのβ−ケト酸エステル錯体、コバルトオクトエート、コバルトナフテネート及びコバルトベンゾエートなどの炭素数6以上の有機カルボン酸のコバルト塩、塩化コバルトピリジン錯体及び塩化コバルトエチルアルコール錯体などのハロゲン化コバルト錯体などが用いられる。可溶性コバルト化合物の使用量は、1,3−ブタジエン1モル当たり0.0005ミリモル以上、特に0.001ミリモル以上であることが好ましい。また、可溶性コバルト化合物に対する有機アルミニウム化合物のモル比(Al/Co)は10以上であり、特に50以上であることが好ましい。
Next, a soluble cobalt compound is added to the mixture containing the organoaluminum compound to polymerize 1,3-butadiene with cis-1,4.
The soluble cobalt compound is soluble in an inert organic solvent or liquid 1,3-butadiene, or can be uniformly dispersed, for example, cobalt (II) acetylacetonate and cobalt (III) acetylacetonate. Cobalt β-diketone complex, cobalt β-keto acid ester complex such as cobalt acetoacetic acid ethyl ester complex, cobalt octoate, cobalt naphthenate, cobalt benzoate and the like, cobalt salts of organic carboxylic acids having 6 or more carbon atoms, chloride A cobalt halide complex such as a cobalt pyridine complex and a cobalt chloride ethyl alcohol complex is used. The amount of the soluble cobalt compound used is preferably 0.0005 mmol or more, and particularly preferably 0.001 mmol or more per 1 mol of 1,3-butadiene. Further, the molar ratio (Al/Co) of the organoaluminum compound to the soluble cobalt compound is 10 or more, and particularly preferably 50 or more.

また、可溶性コバルト化合物の代わりに、有機アルミニウム化合物を添加した混合物にニッケル化合物及びフッ素化合物を添加して、1,3−ブタジエンをシス−1,4重合してもよい。この場合、水は、シス−1,4重合触媒の成分として添加しても、添加しなくてもよい。 Further, instead of the soluble cobalt compound, a nickel compound and a fluorine compound may be added to a mixture containing an organoaluminum compound to polymerize 1,3-butadiene with cis-1,4. In this case, water may or may not be added as a component of the cis-1,4 polymerization catalyst.

ニッケル化合物としては、ニッケルの塩や錯体が好ましく用いられる。
ニッケルの塩や錯体としては、例えば、塩化ニッケル及び臭化ニッケルなどのハロゲン化ニッケル、硝酸ニッケルなどの無機酸のニッケル塩、オクチル酸ニッケル、酢酸ニッケル、ニッケルオクトエートなどの炭素原子数1〜18のカルボン酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、マロン酸ニッケル、ニッケルのビスアセチルアセトナート及びトリスアセチルアセトネート、アセト酢酸エチルエステルなどのニッケル錯体、ハロゲン化ニッケルのトリアリールホスフィン錯体、トリアルキルホスフィン錯体、ピリジン錯体及びピコリン錯体等の有機塩基錯体、並びにエチルアルコール錯体などの各種錯体を挙げることができる。
ニッケル化合物の使用量は、1,3−ブタジエン1モル当たり1×10−7〜1×10−3モルであることが好ましい。
As the nickel compound, nickel salts or complexes are preferably used.
Examples of the salt or complex of nickel include nickel halides such as nickel chloride and nickel bromide, nickel salts of inorganic acids such as nickel nitrate, nickel octylate, nickel acetate, and nickel octoate having 1 to 18 carbon atoms. Nickel carboxylates, nickel naphthenates, nickel malonates, nickel bisacetylacetonates and trisacetylacetonates, nickel complexes such as acetoacetic acid ethyl ester, nickel halide triarylphosphine complexes, trialkylphosphine complexes, pyridine complexes And organic base complexes such as picoline complex, and various complexes such as ethyl alcohol complex.
The amount of the nickel compound used is preferably 1×10 −7 to 1×10 −3 mol per mol of 1,3-butadiene.

フッ素化合物としては、三フッ化ホウ素のエーテル、アルコール、又はこれらの混合物の錯体、あるいはフッ化水素のエーテル、アルコール、又はこれらの錯体の混合物が好ましく用いられる。特に好ましいものとして、三フッ化ホウ素ジエチルエーテレート、三フッ化ホウ素ジブチルエーテレート、フッ化水素ジエチルエーテレート、及びフッ化水素ジブチルエーテレートを挙げることができる。
フッ素化合物の使用量は、1,3−ブタジエン1モル当たり1×10−4〜1モルであることが好ましい。
As the fluorine compound, a complex of an ether of boron trifluoride, an alcohol, or a mixture thereof, or a mixture of an ether of hydrogen fluoride, an alcohol, or a complex thereof is preferably used. Particularly preferred are boron trifluoride diethyl etherate, boron trifluoride dibutyl etherate, hydrogen fluoride diethyl etherate, and hydrogen fluoride dibutyl etherate.
The amount of the fluorine compound used is preferably 1×10 −4 to 1 mol per mol of 1,3-butadiene.

1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する温度は、0℃を超えて100℃以下、好ましくは10〜100℃、さらに好ましくは20〜100℃である。重合時間は、10分〜2時間の範囲が好ましい。シス−1,4重合後のポリマー濃度が5〜26重量%となるように、シス−1,4重合を行うことが好ましい。重合は、重合槽(重合器)内にて溶液を攪拌混合して行う。重合に用いる重合槽としては、高粘度液攪拌装置付きの重合槽、例えば特公昭40−2645号公報に記載された装置を用いることができる。 The temperature for cis-1,4 polymerization of 1,3-butadiene is more than 0°C and 100°C or less, preferably 10 to 100°C, and more preferably 20 to 100°C. The polymerization time is preferably in the range of 10 minutes to 2 hours. It is preferable to carry out cis-1,4 polymerization so that the polymer concentration after cis-1,4 polymerization becomes 5 to 26% by weight. Polymerization is performed by stirring and mixing the solution in a polymerization tank (polymerizer). As the polymerization tank used for the polymerization, a polymerization tank equipped with a high-viscosity liquid stirring device, for example, the device described in JP-B-40-2645 can be used.

シス−1,4重合時に、公知の分子量調節剤、例えば、シクロオクタジエン、アレン、メチルアレン(1,2−ブタジエン)などの非共役ジエン類、又はエチレン、プロピレン、ブテン−1などのα−オレフィン類を使用することができる。また、重合時のゲルの生成をさらに抑制するため、公知のゲル化防止剤を使用することができる。
1,3−ブタジエンをシス−1,4重合することによって得られるシス−ポリブタジエンゴム(c)のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、20〜60が好ましく、20〜35がより好ましい。また、シス−ポリブタジエンのシス−1,4構造含有率は90%以上であることが好ましく、特に95%以上であることが好ましい。
シス−ポリブタジエンゴム(c)の重量平均分子量は、200,000〜800,000が好ましく、400,000〜650,000がより好ましい。また、重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)は、2.00〜5.00が好ましく、(2.20〜3.50がより好ましい。
また、シス−1,4重合で得られるポリブタジエンは実質的にゲル分を含有しない。
At the time of cis-1,4 polymerization, known molecular weight regulators, for example, non-conjugated dienes such as cyclooctadiene, allene, and methylallene (1,2-butadiene), or α-such as ethylene, propylene and butene-1. Olefins can be used. Further, in order to further suppress the formation of gel during polymerization, a known gelation inhibitor can be used.
The Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) of the cis-polybutadiene rubber (c) obtained by polymerizing 1,3-butadiene with cis-1,4 is preferably from 20 to 60, more preferably from 20 to 35. Further, the cis-1,4 structure content of cis-polybutadiene is preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more.
The weight average molecular weight of the cis-polybutadiene rubber (c) is preferably 200,000 to 800,000, more preferably 400,000 to 650,000. Moreover, the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight and the number average molecular weight is preferably 2.00 to 5.00, and more preferably (2.20 to 3.50).
The polybutadiene obtained by cis-1,4 polymerization contains substantially no gel component.

[第1−3工程]
本工程では、第1−2工程で得られた重合反応混合物中の1,3−ブタジエンをシンジオタクチック−1,2重合する。
なお、本工程において、得られたシス−1,4重合物に、別途1,3−ブタジエンを添加してもよいし、添加しなくてもよい。
また、この1,2重合する際に、一般式AlR(但し、Rは炭素原子数1〜10の炭化水素基である)により表される有機アルミニウム化合物及び二硫化炭素、並びに、可溶性コバルト化合物を添加して1,3−ブタジエンを1,2重合してもよいし、さらに、重合系に水を添加して、1,2重合してもよい。
また、二硫化炭素は、シス−1,4重合に与える影響が小さく、また、重合終了後も溶液中に残存するため、第1−1工程若しくは第1−2工程で添加してもよい。
[Step 1-3]
In this step, 1,3-butadiene in the polymerization reaction mixture obtained in Step 1-2 is polymerized with syndiotactic-1,2.
In this step, 1,3-butadiene may or may not be added separately to the obtained cis-1,4 polymer.
In addition, during the 1, 2 polymerization, an organoaluminum compound and carbon disulfide represented by the general formula AlR 3 (wherein R is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms), and a soluble cobalt compound 1,3-butadiene may be polymerized by 1,2 addition, or water may be added to the polymerization system to perform 1,2 polymerization.
Further, carbon disulfide has a small influence on the cis-1,4 polymerization and remains in the solution after the polymerization is completed, and thus it may be added in the step 1-1 or the step 1-2.

前記一般式AlRにより表される有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリn−ヘキシルアルミニウム及びトリフェニルアルミニウムなどが好適である。
本工程における有機アルミニウム化合物の使用量は、1,3−ブタジエン1モル当たり0.1ミリモル以上が好ましく、0.5〜50ミリモルがより好ましい。また、二硫化炭素の濃度は、20ミリモル/L以下、特に好ましくは0.01〜10ミリモル/Lである。二硫化炭素の代替として、公知のイソチオシアン酸フェニルやキサントゲン酸化合物を使用してもよい。水は、1,3−ブタジエンを有機アルミニウム化合物と接触させた後、重合系に添加することが好ましい。水の添加量は、有機アルミニウム化合物1モル当たり0.1〜1.5モルが好ましい。
As the organoaluminum compound represented by the general formula AlR 3 , trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tri-n-hexylaluminum, triphenylaluminum and the like are preferable.
The amount of the organoaluminum compound used in this step is preferably 0.1 mmol or more, and more preferably 0.5 to 50 mmol, per 1 mol of 1,3-butadiene. The concentration of carbon disulfide is 20 mmol/L or less, particularly preferably 0.01 to 10 mmol/L. As an alternative to carbon disulfide, known phenyl isothiocyanate or xanthogenic acid compounds may be used. Water is preferably added to the polymerization system after contacting 1,3-butadiene with the organoaluminum compound. The amount of water added is preferably 0.1 to 1.5 mol per mol of the organoaluminum compound.

第1−3工程において、可溶性コバルト化合物の添加量を調整することで、本工程で得られる1,2−ポリブタジエン(b)の含有量(H.I.)を調整することができる。第1−3工程で添加する可溶性コバルト化合物の量としては、第1−2工程終了後の残存1,3−ブタジエン1モル当たり0.005mmol以上が好ましい。また、可溶性コバルト化合物としては、前記第1−2工程で記載したものと同様のものを用いることができる。なお、重合活性が低い場合には、可溶性コバルト化合物を通常より多く添加する場合がある。 In the first to third steps, the content (HI) of the 1,2-polybutadiene (b) obtained in this step can be adjusted by adjusting the addition amount of the soluble cobalt compound. The amount of the soluble cobalt compound added in the 1-3 step is preferably 0.005 mmol or more per 1 mol of the residual 1,3-butadiene after the 1-2 step. Moreover, as the soluble cobalt compound, the same compounds as those described in the above-mentioned step 1-2 can be used. When the polymerization activity is low, the soluble cobalt compound may be added more than usual.

1,2−ポリブタジエン(b)の含有量(H.I.)は、1,2−ポリブタジエン(b)とシス−ポリブタジエンゴム(c)を合わせたポリブタジエン組成物中、10〜15重量%であり、12〜14重量%が好ましい。含有量が15重量%より多いと加工性及び耐亀裂性及び低燃費性が低下する傾向にあり、10重量%より少ないと引張応力及び耐亀裂性が低下する傾向にあり、好ましくない。
また、本工程で生成される1,2−ポリブタジエン(b)の融点は、160〜197℃であるのが好ましい。
The content (HI) of 1,2-polybutadiene (b) is 10 to 15% by weight in the polybutadiene composition obtained by combining 1,2-polybutadiene (b) and cis-polybutadiene rubber (c). , 12 to 14% by weight is preferable. If the content is more than 15% by weight, the workability, crack resistance and fuel economy will tend to decrease, and if it is less than 10% by weight, the tensile stress and crack resistance will tend to decrease, such being undesirable.
Further, the melting point of 1,2-polybutadiene (b) produced in this step is preferably 160 to 197°C.

また、本工程では、1,2−ポリブタジエン(b)の融点を低下させる融点降下剤を添加するのが好ましい。
融点降下剤としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトンなどが挙げられ、未反応の1,3−ブタジエンとの分離・精製の観点から、ジメチルスルホキシド(DMSO)が特に好ましい。
Further, in this step, it is preferable to add a melting point depressant that lowers the melting point of the 1,2-polybutadiene (b).
Examples of the melting point depressant include dimethyl sulfoxide (DMSO) and acetone. From the viewpoint of separation and purification from unreacted 1,3-butadiene, dimethyl sulfoxide (DMSO) is particularly preferable.

融点降下剤の添加量は、第1−3工程で添加する有機アルミニウム化合物に対して、モル比0.1〜10が好ましく、0.3〜5がより好ましく、0.5〜3がさらに好ましい。融点降下剤を上記の量添加することで、第1−3工程において得られる1,2−ポリブタジエン(b)の融点を160〜197℃に調整することができる。添加量のモル比が10より多いと融点が過剰に低下し、ダイ・スウェルが悪化する傾向にあり、0.1より少ないと低燃費性の改善効果が小さい傾向にあるため、好ましくない。 The addition amount of the melting point depressant is preferably 0.1 to 10, more preferably 0.3 to 5, and still more preferably 0.5 to 3, in molar ratio with respect to the organoaluminum compound added in the first to third steps. .. By adding the above-mentioned amount of the melting point depressant, the melting point of the 1,2-polybutadiene (b) obtained in the first to third steps can be adjusted to 160 to 197°C. If the molar ratio of the added amount is more than 10, the melting point tends to be excessively lowered and die swell tends to be deteriorated, and if it is less than 0.1, the effect of improving fuel economy tends to be small, which is not preferable.

1,2重合する温度は、−5〜100℃であるのが好ましく、−5〜80℃であるのがより好ましい。
また、1,2重合する際の重合系には、前記第1−2工程で得られたシス−1,4重合物100重量部当たり1〜50重量部の1,3−ブタジエンを添加することが好ましく、1〜20重量部の1,3−ブタジエンを添加することがより好ましい。これにより、1,2重合により合成される1,2−ポリブタジエン(b)の収量を増大させることができる。
また、重合時間は、10分〜2時間の範囲が好ましい。
また、1,2重合後のポリマー濃度が9〜29重量%となるように、1,2重合を行うことが好ましい。
重合は、重合槽(重合器)内にて重合溶液を攪拌混合して行う。1,2重合に用いる重合槽としては、1,2重合中は更に高粘度となり、ポリマーが付着しやすいので、高粘度液攪拌装置付きの重合槽、例えば特公昭40−2645号公報に記載された装置を用いることができる。
The temperature of 1,2 polymerization is preferably -5 to 100°C, more preferably -5 to 80°C.
Further, 1 to 50 parts by weight of 1,3-butadiene is added to 100 parts by weight of the cis-1,4 polymer obtained in the step 1-2 in the polymerization system for 1,2 polymerization. Is preferable, and it is more preferable to add 1 to 20 parts by weight of 1,3-butadiene. Thereby, the yield of 1,2-polybutadiene (b) synthesized by 1,2 polymerization can be increased.
The polymerization time is preferably in the range of 10 minutes to 2 hours.
Further, it is preferable to carry out 1,2 polymerization so that the polymer concentration after 1,2 polymerization is 9 to 29% by weight.
The polymerization is performed by stirring and mixing the polymerization solution in a polymerization tank (polymerization vessel). As the polymerization tank used for the 1,2 polymerization, the viscosity becomes higher during the 1,2 polymerization, and the polymer is easily attached, so that the polymerization tank is equipped with a high-viscosity liquid stirring device, for example, it is described in JP-B-40-2645. Different devices can be used.

重合反応が所定の重合率に達した後、常法に従って公知の老化防止剤を添加することができる。老化防止剤としては、フェノール系の2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、リン系のトリノニルフェニルフォスファイト(TNP)、並びに硫黄系の4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール及びジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート(TPL)などが挙げられる。これらを単独でも2種以上組み合わせて用いてもよく、老化防止剤の添加は、ビニル・シス−ポリブタジエン100重量部に対して0.001〜5重量部である。 After the polymerization reaction reaches a predetermined polymerization rate, a known antioxidant can be added according to a conventional method. As the antioxidant, phenol-based 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT), phosphorus-based trinonylphenyl phosphite (TNP), and sulfur-based 4,6-bis(octylthio) are used. Methyl)-o-cresol and dilauryl-3,3'-thiodipropionate (TPL). These may be used alone or in combination of two or more, and the addition amount of the antioxidant is 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of vinyl cis-polybutadiene.

重合反応は、重合溶液にメタノール及びエタノールなどのアルコール、又は水などの極性溶媒を大量に投入する方法、塩酸及び硫酸などの無機酸、酢酸及び安息香酸などの有機酸、又は塩化水素ガスを重合溶液に導入する方法など、それ自体公知の方法を用いて停止する。次いで、必要に応じて、通常の方法に従い、重合反応混合物から、生成したポリブタジエン組成物を分離、洗浄、続いて乾燥する。 The polymerization reaction is carried out by adding a large amount of an alcohol such as methanol and ethanol or a polar solvent such as water to the polymerization solution, an inorganic acid such as hydrochloric acid and sulfuric acid, an organic acid such as acetic acid and benzoic acid, or hydrogen chloride gas. Stop using a method known per se, such as a method of introducing into a solution. Then, if necessary, the produced polybutadiene composition is separated from the polymerization reaction mixture, washed, and then dried according to a conventional method.

[第1−4工程]
本工程では、第1−3工程を経て得られたポリブタジエン組成物と、ゴム補強材と、他のジエン系ゴムを混合する。混合は、バンバリー、オープンロール、ニーダー、二軸混練り機などを用いて行うことができる。
[Step 1-4]
In this step, the polybutadiene composition obtained through the first to third steps, the rubber reinforcing material, and another diene rubber are mixed. The mixing can be performed using a Banbury, an open roll, a kneader, a twin-screw kneader, or the like.

ゴム補強材としては、通常タイヤなどで使用されるカーボンブラックなどが用いられる。カーボンブラックとしては、特に好ましくは、粒子径が90nm以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が70mL/100g以上であり、例えば、FEF、FF、GPF、SAF、ISAF、SRF、HAF等が用いられる。 As the rubber reinforcing material, carbon black or the like which is usually used in tires and the like is used. As the carbon black, particularly preferably, the particle diameter is 90 nm or less and the dibutyl phthalate (DBP) oil absorption amount is 70 mL/100 g or more, and for example, FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, HAF and the like are used.

ここで、他のジエン系ゴムとは、第1−3工程を経て得られるポリブタジエン組成物に含まれるジエン系ゴム以外のゴム成分のことをいう。
このようなジエン系ゴムとしては、天然ゴム、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン含有ブタジエンゴム(VCR)、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム等のジエン系モノマーの重合体;アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ニトリルクロロプレンゴム、ニトリルイソプレンゴム等のアクリロニトリル−ジエン共重合ゴム;乳化重合又は溶液重合スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンクロロプレンゴム、スチレンイソプレンゴム等のスチレン−ジエン共重合ゴム;エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などが挙げられる。
Here, the other diene rubber refers to a rubber component other than the diene rubber contained in the polybutadiene composition obtained through the first to third steps.
As such a diene rubber, a polymer of a diene monomer such as natural rubber, syndiotactic-1,2-polybutadiene-containing butadiene rubber (VCR), isoprene rubber, butyl rubber or chloroprene rubber; acrylonitrile butadiene rubber (NBR) Acrylonitrile-diene copolymer rubber such as nitrile chloroprene rubber and nitrile isoprene rubber; emulsion polymerization or solution polymerization styrene butadiene rubber (SBR), styrene-diene copolymer rubber such as styrene chloroprene rubber, styrene isoprene rubber; ethylene propylene diene rubber ( EPDM) and the like.

これら中でも、ブタジエンゴム、天然ゴム、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン含有ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムが好ましい。
特に、溶液重合スチレンブタジエンゴム(s−SBR)、天然ゴム、又はイソプレンゴムが好適である。その他のゴム成分は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。
Among these, butadiene rubber, natural rubber, butadiene rubber containing syndiotactic-1,2-polybutadiene, isoprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and styrene butadiene rubber are preferable.
In particular, solution-polymerized styrene-butadiene rubber (s-SBR), natural rubber, or isoprene rubber is suitable. The other rubber components may be used alone or in combination of two or more.

得られるタイヤ用ゴム組成物中における炭素繊維(a)の含有量は、タイヤ用ゴム組成物中のゴム成分100重量部に対して0.00001〜99重量部であるのが好ましく?0.0001〜30重量部であるのがより好ましい。炭素繊維(a)の含有量が前記下限値未満では、十分な効果が期待できず、炭素繊維の含有量が前記上限値を超えると、添加効果のさらなる向上が期待できなくなりまた重合反応が進行し難くなる。 The content of the carbon fiber (a) in the obtained rubber composition for tire is preferably 0.00001 to 99 parts by weight based on 100 parts by weight of the rubber component in the rubber composition for tire. It is more preferably 0.0001 to 30 parts by weight. When the content of the carbon fiber (a) is less than the lower limit value, a sufficient effect cannot be expected, and when the content of the carbon fiber exceeds the upper limit value, further improvement of the addition effect cannot be expected and the polymerization reaction proceeds. Hard to do.

また、本工程において、タイヤ用ゴム組成物に、必要に応じて、シランカップリング剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸など、通常ゴム業界で用いられる配合剤を混練してもよい。 Further, in this step, in the rubber composition for a tire, if necessary, a silane coupling agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antioxidant, a filler, a process oil, zinc white, stearic acid, etc. Compounding agents used in the rubber industry may be kneaded.

シランカップリング剤としては、ポリブタジエンやその他のゴム成分と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 As the silane coupling agent, a silane coupling agent having a functional group capable of reacting with polybutadiene and other rubber components is preferable. The silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

加硫剤としては、公知の加硫剤、例えば、硫黄、有機過酸化物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウム等の金属酸化物などが用いられる。加硫剤は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 As the vulcanizing agent, known vulcanizing agents such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, and metal oxides such as magnesium oxide are used. The vulcanizing agents may be used alone or in combination of two or more.

加硫促進剤としては、公知の加硫助剤、例えば、アルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類などが用いられる。加硫促進剤は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 As the vulcanization accelerator, known vulcanization aids such as aldehydes, ammonias, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates and the like can be used. The vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more.

老化防止剤としては、アミン・ケトン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、硫黄系老化防止剤、燐系老化防止剤などが挙げられる。老化防止剤は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 Examples of the antiaging agent include amine/ketone antiaging agents, imidazole antiaging agents, amine antiaging agents, phenol antiaging agents, sulfur antiaging agents, phosphorus antiaging agents, and the like. The antioxidants may be used alone or in combination of two or more.

充填剤としては、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、クレー、リサージュ、珪藻土等の無機充填剤;再生ゴム、粉末ゴム等の有機充填剤が挙げられる。充填剤は、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 Examples of the filler include inorganic fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, Lissajous and diatomaceous earth; and organic fillers such as recycled rubber and powder rubber. As the filler, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

プロセスオイルとしては、アロマティック系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、パラフィン系プロセスオイルのいずれを用いてもよい。また、低分子量の液状ポリブタジエンやタッキファイヤーを用いてもよい。プロセスオイルは、1種を単独で用いることもでき、2種以上併用することもできる。 As the process oil, any of an aromatic type process oil, a naphthene type process oil and a paraffin type process oil may be used. Alternatively, low molecular weight liquid polybutadiene or tackifier may be used. The process oil may be used alone or in combination of two or more.

以上のようにして得られたタイヤ用ゴム組成物は、タイヤの製造に用いることができる。
このタイヤ用ゴム組成物は、キャップトレッド、ランフラットタイヤのサイド補強層、カーカス、ベルト、チェーファー、ベーストレッド、ビード、スティフナー、インナーライナーなどのタイヤ用途だけでなく、防振ゴム、ホース、免震ゴム、及び履物部材などのタイヤ以外の用途に用いることもできる。
また、上記タイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤは、引張特性等に特に優れている。
The rubber composition for a tire obtained as described above can be used for manufacturing a tire.
This tire rubber composition is used not only for tire applications such as a cap tread, a side reinforcement layer of a run flat tire, a carcass, a belt, a chafer, a base tread, a bead, a stiffener and an inner liner, but also an anti-vibration rubber, a hose, an insulating material. It can also be used for applications other than tires such as seismic rubber and footwear members.
Further, a tire using the above rubber composition for a tire is particularly excellent in tensile properties and the like.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this.

以下、実施例及び比較例を示して、本発明について具体的に説明する。実施例及び比較例において、炭素繊維含有ポリブタジエン組成物の物性、並びにタイヤ用ゴム組成物の物性は、以下のようにして測定した。なお、炭素繊維含有タイヤ用ゴム組成物の物性の評価は、比較例を100とした指数を算出して行なった。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In the examples and comparative examples, the physical properties of the carbon fiber-containing polybutadiene composition and the physical properties of the tire rubber composition were measured as follows. The physical properties of the carbon fiber-containing rubber composition for tires were evaluated by calculating an index with Comparative Example being 100.

[炭素繊維含有ポリブタジエン組成物の評価]
炭素繊維含有ポリブタジエン組成物のムーニー粘度(ML1+4,100℃):
JIS K6300に従い株式会社島津製作所製のムーニー粘度計を使用して100℃で1分予熱したのち、4分間測定してゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)として表示した。
[Evaluation of carbon fiber-containing polybutadiene composition]
Mooney viscosity (ML 1+4,100° C. ) of carbon fiber-containing polybutadiene composition:
According to JIS K6300, a Mooney viscometer manufactured by Shimadzu Corporation was used for preheating at 100° C. for 1 minute, and then measured for 4 minutes, and the Mooney viscosity of rubber (ML 1+4,100° C. ) was displayed.

高融点SPB(1,2−ポリブタジエン(b))含有量(H.I.):
示差走査熱量計(島津製作所製、商品名:DSC−50)により測定した融解熱量と、実測H.I.測定法で得られたH.I.の検量線から求めた。実測H.I.は2gのビニル・シス−ポリブタジエンゴムを200mLのn−ヘキサンにて4時間ソックスレー抽出器によって沸騰抽出した抽出残部を重量部で示した。
High melting point SPB (1,2-polybutadiene (b)) content (HI):
The heat of fusion measured by a differential scanning calorimeter (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name: DSC-50) and the measured H.V. I. The H. I. It was calculated from the calibration curve. Measured H. I. 2 parts of vinyl cis-polybutadiene rubber was extracted by boiling with 200 mL of n-hexane for 4 hours using a Soxhlet extractor, and the rest of the extraction was shown in parts by weight.

高融点SPB(1,2−ポリブタジエン(b))の融点:
高融点SPB(1,2−ポリブタジエン(b))の融点は、試料約10mg、昇温速度10℃/minとした場合の値を示差走査熱量計(島津製作所製、DSC−50)により測定した。
High melting point SPB (1,2-polybutadiene (b)) melting point:
The melting point of the high-melting point SPB (1,2-polybutadiene (b)) was measured with a differential scanning calorimeter (manufactured by Shimadzu Corporation, DSC-50) when the sample was about 10 mg and the heating rate was 10° C./min. ..

低融点SPB(1,2−ポリブタジエン(d))含有量:
低融点SPB(1,2−ポリブタジエン(d))の含有量は、以下の式(1)を用いて計算した。
低融点SPB(1,2−ポリブタジエン(d))の含有量=重合系中に添加した低融点SPB量÷得られた炭素繊維含有ポリブタジエン組成物量×100 ・・・(1)
Low melting point SPB (1,2-polybutadiene (d)) content:
The content of low melting point SPB (1,2-polybutadiene (d)) was calculated using the following formula (1).
Content of low melting point SPB (1,2-polybutadiene (d))=amount of low melting point SPB added to polymerization system/amount of obtained carbon fiber-containing polybutadiene composition×100 (1)

[タイヤ用ゴム組成物の評価]
引張特性:
JIS K6251に準拠して100%、200%、300%引張応力、破断強度(TB)を測定した。比較例を100として指数表示した。指数が大きいほど引張特性が良好なことを示す。
[Evaluation of rubber composition for tire]
Tensile properties:
According to JIS K6251, 100%, 200%, 300% tensile stress and breaking strength (TB) were measured. The comparative example was set to 100 and displayed as an index. The larger the index, the better the tensile properties.

(実施例)
<炭素繊維含有ポリブタジエン組成物の合成>
内容量1.5Lのオートクレーブに宇部興産(株)製の炭素繊維であるAMC(登録商標)0.1gとオクタン10mLを入れ、オートクレーブ内部を窒素置換した。次いで、低融点SPB(1,2−ポリブタジエン(c)成分、JSR社製、商品名:RB830)2.7g及びシクロヘキサン450mLを投入しオートクレーブを密閉し、次いで、1,3−ブタジエン450mLを仕込んだ。次いで、蒸留水40μLをシリンジを用いて添加し、オートクレーブを60℃まで昇温し、1時間・500rpmで攪拌することにより、低融点SPBを完全に溶解させた。オートクレーブを30℃まで冷却した後、ジエチルアルミニウムクロライドとトリエチルアルミニウムのモル比が3:1のシクロヘキサン溶液(アルミニウム含有量が0.568mol/L)4.8mL及び1,5−シクロオクタジエン3.15mLを添加した後、45℃まで昇温させた。その後、オクテン酸コバルトのトルエン溶液(3.4mmol/L)0.8mLを添加し、45℃で20分シス−1,4重合を実施した。得られた重合反応混合物に、トリエチルアルミニウム(アルミニウム含有量が0.586mol/L)6.0mLをシリンジを用いて添加し2分間保持した。次いで、オクテン酸コバルトのトルエン溶液(100mmol/L)1.35mLを添加し、2分間保持し、ジメチルスルホキシド2.0mLを添加し、5分間保持した。その後、二硫化炭素のシクロヘキサン溶液(250mmol/L)1.35mLを添加し、45℃で9分シンジオタクチック−1,2重合を実施した。ナフトキノンのトルエン溶液(150mmol/L)2.0mLと、老化防止剤のエタノール溶液1.5mLを添加し、オートクレーブを冷却・脱圧した。
(Example)
<Synthesis of carbon fiber-containing polybutadiene composition>
A autoclave having an internal capacity of 1.5 L was charged with 0.1 g of AMC (registered trademark), which is a carbon fiber manufactured by Ube Industries, Ltd., and 10 mL of octane, and the inside of the autoclave was replaced with nitrogen. Then, 2.7 g of low-melting point SPB (1,2-polybutadiene (c) component, manufactured by JSR, trade name: RB830) and 450 mL of cyclohexane were charged to seal the autoclave, and then 450 mL of 1,3-butadiene was charged. .. Next, 40 μL of distilled water was added using a syringe, the temperature of the autoclave was raised to 60° C., and the low melting point SPB was completely dissolved by stirring at 500 rpm for 1 hour. After cooling the autoclave to 30° C., 4.8 mL of a cyclohexane solution (aluminum content is 0.568 mol/L) having a molar ratio of diethylaluminum chloride and triethylaluminum of 3:1 and 3.15 mL of 1,5-cyclooctadiene. After adding, the temperature was raised to 45°C. Then, 0.8 mL of a toluene solution of cobalt octenoate (3.4 mmol/L) was added, and cis-1,4 polymerization was carried out at 45° C. for 20 minutes. To the obtained polymerization reaction mixture, 6.0 mL of triethylaluminum (aluminum content: 0.586 mol/L) was added using a syringe and held for 2 minutes. Then, 1.35 mL of a toluene solution of cobalt octenoate (100 mmol/L) was added and held for 2 minutes, 2.0 mL of dimethyl sulfoxide was added and held for 5 minutes. Then, 1.35 mL of a cyclohexane solution of carbon disulfide (250 mmol/L) was added, and syndiotactic-1,2 polymerization was carried out at 45° C. for 9 minutes. 2.0 mL of a toluene solution of naphthoquinone (150 mmol/L) and 1.5 mL of an ethanol solution of an antioxidant were added, and the autoclave was cooled and depressurized.

次いで、炭素繊維含有重合反応混合物をバットに取り出し、100℃で1時間真空乾燥し、炭素繊維含有ポリブタジエン組成物を得た。炭素繊維含有ポリブタジエン組成物中の炭素繊維の含有量は、0.16重量部であった。この炭素繊維含有ポリブタジエン組成物の物性測定結果を表1に示した。 Then, the carbon fiber-containing polymerization reaction mixture was taken out in a vat and vacuum dried at 100° C. for 1 hour to obtain a carbon fiber-containing polybutadiene composition. The carbon fiber content in the carbon fiber-containing polybutadiene composition was 0.16 parts by weight. The results of measuring the physical properties of this carbon fiber-containing polybutadiene composition are shown in Table 1.

<タイヤ用ゴム組成物の調製>
炭素繊維含有ポリブタジエン組成物を用い、表2に示す配合処方に基づいて、タイヤ用ゴム組成物の調製を行った。まず、プラストミルでゴム、カーボンブラック、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤を加えて混練する一次配合を実施し、次いでロールにて加硫促進剤、硫黄を添加する二次配合を実施し、配合ゴムを作製した。この配合ゴムを150℃にてプレス加硫しタイヤ用ゴム組成物を得た後、物性測定を行った。配合処方を表2に、物性測定結果を表3に、それぞれ示した。
<Preparation of tire rubber composition>
Using the carbon fiber-containing polybutadiene composition, a rubber composition for tires was prepared based on the formulation shown in Table 2. First, plastomill was used to add rubber, carbon black, process oil, zinc white, stearic acid, and antioxidant, and the primary compounding was carried out.Next, roll was used to carry out the secondary compounding to add vulcanization accelerator and sulfur. Then, a compounded rubber was prepared. This compounded rubber was press-vulcanized at 150° C. to obtain a tire rubber composition, and then physical properties were measured. The compounding recipe is shown in Table 2, and the physical property measurement results are shown in Table 3.

(比較例1)
<1,4−ポリブタジエンの合成>
内容量1.5Lのオートクレーブの内部を窒素置換した。次いで、シクロヘキサン溶媒300mL及びブタジエン300mLからなる溶液を仕込んだ。次いで、蒸留水31μL、ジエチルアルミニウムクロライドとトリエチルアルミニウムがモル比3:1のシクロヘキサン溶液(アルミニウム含有量が0.568mol/L)3.2mL及び1,5−シクロオクタジエン2.0mLを添加した後、オクテン酸コバルトのトルエン溶液(3.4mmol/L)0.9mLを添加した。65℃で20分間重合した後、老化防止剤を含むエタノール溶液1.5mLを添加し、オートクレーブの内部を放圧した後、重合液にエタノールを投入し、炭素繊維含有ポリブタジエン組成物を回収した。次いで、回収した1,4−ポリブタジエンを100℃で1時間真空乾燥した。この1,4−ポリブタジエンの物性測定結果を表1に示した。
(Comparative Example 1)
<Synthesis of 1,4-polybutadiene>
The inside of the autoclave having an internal capacity of 1.5 L was replaced with nitrogen. Next, a solution consisting of 300 mL of cyclohexane solvent and 300 mL of butadiene was charged. Then, after adding 31 μL of distilled water, 3.2 mL of a cyclohexane solution (aluminum content is 0.568 mol/L) in which the molar ratio of diethylaluminum chloride and triethylaluminum was 3:1 (2.0 mL of 1,5-cyclooctadiene), was added. , 0.9 mL of a toluene solution of cobalt octenoate (3.4 mmol/L) was added. After polymerization at 65° C. for 20 minutes, 1.5 mL of an ethanol solution containing an antioxidant was added, the pressure inside the autoclave was released, and then ethanol was added to the polymerization solution to recover a carbon fiber-containing polybutadiene composition. Then, the recovered 1,4-polybutadiene was vacuum dried at 100° C. for 1 hour. The results of measuring the physical properties of this 1,4-polybutadiene are shown in Table 1.

<タイヤ用ゴム組成物の調製>
炭素繊維含有ポリブタジエン組成物を、1,4−ポリブタジエンに代えた以外、実施例と同様に行い、炭素繊維を含有しないゴム組成物を調製した。配合処方を表2に、炭素繊維を含有しないタイヤ用ゴム組成物の物性測定結果を表3に、それぞれ示した。
<Preparation of tire rubber composition>
A rubber composition containing no carbon fiber was prepared in the same manner as in Example except that the carbon fiber-containing polybutadiene composition was replaced with 1,4-polybutadiene. The compounding recipe is shown in Table 2, and the physical property measurement result of the tire rubber composition containing no carbon fiber is shown in Table 3.

(比較例2)
<1,4−ポリブタジエンの合成>
比較例1と同様に1,4−ポリブタジエンを調製した。この1,4−ポリブタジエンの物性測定結果を表1に示した。
(Comparative example 2)
<Synthesis of 1,4-polybutadiene>
1,4-Polybutadiene was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. The results of measuring the physical properties of this 1,4-polybutadiene are shown in Table 1.

<タイヤ用ゴム組成物の調製>
配合ゴム中含有量としてゴム成分100重量部に対して0.05重量部となる量の炭素繊維を加えた以外、比較例1と同様にタイヤ用ゴム組成物を調製した。配合処方を表2に、ゴム組成物の物性測定結果を表3に、それぞれ示した。
<Preparation of tire rubber composition>
A rubber composition for tires was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that carbon fiber was added in an amount of 0.05 part by weight based on 100 parts by weight of the rubber component in the compounded rubber. The compounding recipe is shown in Table 2, and the physical property measurement results of the rubber composition are shown in Table 3.

Figure 2020100697
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表3中の数値は、比較例1の各特性値を基準(100)としたときに、各項目についてそれぞれ指数表示したものである。数値が大きいほど特性が優れていることを示している。
以上のように、実施例は、比較例に比して、優れた引張特性を有するタイヤ用ゴム組成物であることが分かる。
The numerical values in Table 3 are indexed for each item when each characteristic value of Comparative Example 1 is used as a reference (100). The larger the value, the better the characteristics.
As described above, it is understood that the examples are rubber compositions for tires having excellent tensile properties as compared with the comparative examples.

11 構造単位
12 頭頂部
13 胴部
21、21a、21b、21c 釣鐘状構造単位集合体
11 structural unit 12 crown 13 trunk 21, 21a, 21b, 21c bell-shaped structural unit aggregate

Claims (11)

炭素繊維(a)と、1,3−ブタジエンと、不活性有機溶媒との混合物を調製する第1−1工程と、
前記第1−1工程で調製された前記混合物に水、有機アルミニウム化合物及び可溶性コバルト化合物からなる触媒、又は、有機アルミニウム化合物、ニッケル化合物及びフッ素化合物からなる触媒を添加して、前記1,3−ブタジエンをシス−1,4重合する第1−2工程と、
前記第1−2工程で得られた重合反応混合物中の前記1,3−ブタジエンをシンジオタクチック−1,2重合する第1−3工程と、
前記第1−3工程を経て得られた炭素繊維含有ポリブタジエン組成物と、他のジエン系ゴムと、ゴム補強材を配合する工程と、
を有することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
Step 1-1 for preparing a mixture of carbon fiber (a), 1,3-butadiene and an inert organic solvent,
Water, a catalyst composed of an organoaluminum compound and a soluble cobalt compound, or a catalyst composed of an organoaluminum compound, a nickel compound and a fluorine compound is added to the mixture prepared in the step 1-1 to prepare the 1,3- A 1-2 step of cis-1,4 polymerization of butadiene;
A first to third step of polymerizing the 1,3-butadiene in the polymerization reaction mixture obtained in the first to second step with syndiotactic-1,2;
A step of blending the carbon fiber-containing polybutadiene composition obtained through the first to third steps, another diene rubber, and a rubber reinforcing material,
A method for producing a rubber composition for a tire, comprising:
前記第1−1工程において、さらに、融点が95〜110℃の1,2−ポリブタジエン(d)を添加する請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The method for producing a rubber composition for a tire according to claim 1, wherein in the 1-1 step, 1,2-polybutadiene (d) having a melting point of 95 to 110° C. is further added. 前記第1−3工程で生成される1,2−ポリブタジエン(b)の融点が、160〜197℃である請求項1又は2に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The method for producing a tire rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the 1,2-polybutadiene (b) produced in the first to third steps has a melting point of 160 to 197°C. 前記第1−3工程で生成される前記1,2−ポリブタジエン(b)の融点を低下させる融点降下剤を、前記第1−3工程又は前記第2−3工程において添加する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 A melting point depressant that lowers the melting point of the 1,2-polybutadiene (b) produced in the first to third steps is added in the first to third steps or the second to third steps. A method for producing the tire rubber composition according to any one of 1. 前記融点降下剤が、ジメチルスルホキシドである請求項4に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The method for producing a rubber composition for a tire according to claim 4, wherein the melting point depressant is dimethyl sulfoxide. 前記炭素繊維(a)の含有量が、炭素繊維含有ポリブタジエン組成物中のポリブタジエン100重量部に対して、0.0001〜99重量部であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 Content of the said carbon fiber (a) is 0.0001-99 weight part with respect to 100 weight part of polybutadiene in a carbon fiber containing polybutadiene composition, In any one of Claim 1 thru|or 5 characterized by the above-mentioned. A method for producing the rubber composition for a tire as described. 前記炭素繊維(a)の含有量が、タイヤ用ゴム組成物中のゴム成分100重量部に対して、0.00001〜99重量部である請求項1ないし6のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The tire according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the carbon fiber (a) is 0.00001 to 99 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the tire rubber composition. For producing a rubber composition for a car. 前記炭素繊維が炭素原子のみから構成されるグラファイト網面が、閉じた頭頂部と、下部が開いた胴部とを有する釣鐘状構造単位によって構成される微細な炭素繊維である請求項1ないし7のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The fine carbon fiber composed of a bell-shaped structural unit having a closed top portion and a trunk portion with an open lower portion, wherein the graphite fiber surface composed of only carbon atoms is used as the carbon fiber. A method for producing the tire rubber composition according to any one of 1. 前記ゴム補強材が、カーボンブラックである請求項1ないし8のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 The method for producing a rubber composition for a tire according to any one of claims 1 to 8, wherein the rubber reinforcing material is carbon black. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法により製造されたタイヤ用ゴム組成物。 A rubber composition for a tire manufactured by the method for manufacturing a rubber composition for a tire according to any one of claims 1 to 9. 請求項10に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
A tire using the rubber composition for a tire according to claim 10.
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