JP2020203991A - 変性共役ジエン系重合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加硫後の組成物の低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、製造後の粘度上昇も抑制できる変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。【解決手段】(工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、を、有する、変性共役ジエン系重合体の製造方法。【選択図】なし
Description
本発明は、変性共役ジエン系重合体の製造方法に関する。
近年、環境問題に対する意識の高まりにより、自動車に対しても省燃費化の要求が高まっている。
具体的には、自動車走行時に路面との抵抗の小さいタイヤ用の材料が求められ、特に路面と接するタイヤトレッドにおいて、転がり抵抗の小さい材料が求められている。
また、自動車の省燃費化と併せて、安全性向上の要求も強まっている。
具体的には、自動車走行時に路面との抵抗の小さいタイヤ用の材料が求められ、特に路面と接するタイヤトレッドにおいて、転がり抵抗の小さい材料が求められている。
また、自動車の省燃費化と併せて、安全性向上の要求も強まっている。
自動車タイヤ用の材料としては、BR(ブタジエンゴム)やSBR(スチレンブタジエンゴム)等の原料ゴムに、シリカやカーボンブラック等の補強充填剤を添加した重合体組成物が用いられている。
例えば、特許文献1には、共役ジエン系重合体の末端に特定の構造を有する変性剤を添加することで得られる変性共役ジエン系重合体に、シリカ系無機充填剤を配合し、かつ加硫物とすることにより、低ヒステリシスロス性能とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、高い耐摩耗性、破壊強度を有する変性共役ジエン系重合体組成物を得る技術が開示されている。
また、特許文献2には、省燃費性能に優れる変性共役ジエン系重合体に、有機金属化合物を添加することで、粘度上昇を抑制する技術が開示されている。
例えば、特許文献1には、共役ジエン系重合体の末端に特定の構造を有する変性剤を添加することで得られる変性共役ジエン系重合体に、シリカ系無機充填剤を配合し、かつ加硫物とすることにより、低ヒステリシスロス性能とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、高い耐摩耗性、破壊強度を有する変性共役ジエン系重合体組成物を得る技術が開示されている。
また、特許文献2には、省燃費性能に優れる変性共役ジエン系重合体に、有機金属化合物を添加することで、粘度上昇を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、前記特許文献1に記載されている技術は、共役ジエン系重合体が多数の未反応の反応性基を有しているため、経時的に高分子量化し重合体の粘度が上昇してしまうという問題点を有している。
また、前記特許文献2に記載されている技術は、有機金属化合物を添加することで粘度上昇を抑制できるものの、シリカ等の無機充填剤と反応性を有する官能基が有機金属化合物と反応することによって減少してしまい、省燃費性能が悪化するという問題点を有している。
また、前記特許文献2に記載されている技術は、有機金属化合物を添加することで粘度上昇を抑制できるものの、シリカ等の無機充填剤と反応性を有する官能基が有機金属化合物と反応することによって減少してしまい、省燃費性能が悪化するという問題点を有している。
そこで本発明においては、上記従来技術の問題点に鑑み、自動車タイヤ用途に用いた場合に、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、製造後の粘度上昇も抑制できる変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、(工程1)において所定の反応性官能基を有する共役ジエン系重合体を得、(工程2)で所定の反応生成物を得、(工程3)で、前記共役ジエン系重合体と、前記反応生成物とを混合し、変性共役ジエン系重合体を得ることにより、上記従来技術の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕
(工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、
(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、
(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、
を、有する、変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔2〕
前記(工程1)における有機金属化合物と反応性を有する官能基が、
ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、エステル基、アルカノイル基、及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種である、前記〔1〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔3〕
前記有機金属化合物がアルキルリチウム化合物である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔4〕
前記(工程2)にて、共役ジエン系化合物、及び/又は、ビニル芳香族化合物を添加する、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔5〕
前記(工程2)で得られる反応生成物の重量平均分子量が30,000未満である、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔6〕
前記(工程2)において、前記有機金属化合物と、前記窒素原子を少なくとも1つ有する化合物とのモル比が、
(窒素原子を少なくとも1つ有する化合物)/(有機金属化合物)=0.05〜1.20である、
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
(工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、
(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、
(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、
を、有する、変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔2〕
前記(工程1)における有機金属化合物と反応性を有する官能基が、
ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、エステル基、アルカノイル基、及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種である、前記〔1〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔3〕
前記有機金属化合物がアルキルリチウム化合物である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔4〕
前記(工程2)にて、共役ジエン系化合物、及び/又は、ビニル芳香族化合物を添加する、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔5〕
前記(工程2)で得られる反応生成物の重量平均分子量が30,000未満である、前記〔1〕乃至〔4〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔6〕
前記(工程2)において、前記有機金属化合物と、前記窒素原子を少なくとも1つ有する化合物とのモル比が、
(窒素原子を少なくとも1つ有する化合物)/(有機金属化合物)=0.05〜1.20である、
前記〔1〕乃至〔5〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
本発明によれば、加硫後の組成物の低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、製造後の粘度上昇も抑制できる変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供できる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
〔変性共役ジエン系重合体の製造方法〕
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、
(工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、
(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、
(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、
を、有する。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、
(工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、
(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、
(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、
を、有する。
(工程1)
本実施形態の製造方法においては、(工程1)の重合工程として、有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を製造する。
(工程1)においては、重合開始剤を用いて、アニオン重合反応による成長反応によって得られる活性末端を有する共役ジエン系重合体を重合した後に、重合停止剤やカップリング剤を添加し、活性末端が残存していない状態とすることが好ましい。
本実施形態の製造方法においては、(工程1)の重合工程として、有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を製造する。
(工程1)においては、重合開始剤を用いて、アニオン重合反応による成長反応によって得られる活性末端を有する共役ジエン系重合体を重合した後に、重合停止剤やカップリング剤を添加し、活性末端が残存していない状態とすることが好ましい。
<重合開始剤>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合工程において、重合開始剤を用いることが好ましい。
重合開始剤としては、有機金属化合物が用いられ、より好ましくアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が用いられ、特に限定されないが、重合体の生産性の観点から、アルカリ金属化合物が好ましく、具体的には有機リチウム化合物が好ましい。
有機リチウム化合物としては、例えば、低分子化合物や可溶化したオリゴマーの有機リチウム化合物、有機基とリチウムの結合様式において炭素−リチウム結合を有する化合物、窒素−リチウム結合を有する化合物、錫−リチウム結合を有する化合物等が挙げられる。
炭素−リチウム結合を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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−ヘキシルリチウム、ベンジルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム等が挙げられる。
窒素−リチウム結合を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジ−n−ヘキシルアミド、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムモルホリド等が挙げられる。
上述したモノ有機リチウム化合物に加え、重合開始剤として、多官能有機リチウム化合物を併用して、重合を行うこともできる。
多官能有機リチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,4−ジリチオブタン、sec−ブチルリチウムとジイソプロペニルベンゼンとの反応物、1,3,5−トリリチオベンゼン、n−ブチルリチウムと1,3−ブタジエンとジビニルベンゼンとの反応物、n−ブチルリチウムとポリアセチレン化合物との反応物等が挙げられる。
さらに、米国特許第5,708,092号明細書、英国特許第2,241,239号明細書、米国特許第5,527,753号明細書等に開示されている公知の有機アルカリ金属化合物も使用することができる。
有機リチウム化合物としては、工業的入手の容易さ及び重合反応のコントロールの容易さの観点から、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムが好ましい。また、低ヒステリシスロス性の観点から、窒素−リチウム結合を有する化合物であることが好ましい。
上述した各種の有機リチウム化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
重合開始剤として用いられる他の有機アルカリ金属化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、有機ナトリウム化合物、有機カリウム化合物、有機ルビジウム化合物、有機セシウム化合物等が挙げられる。具体的には、ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。その他にも、リチウム、ナトリウム及びカリウム等のアルコキサイド、スルフォネート、カーボネート、アミド等が挙げられる。また、他の有機金属化合物と併用してもよい。
重合開始剤として用いられるアルカリ土類金属化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、有機マグネシウム化合物、有機カルシウム化合物、有機ストロンチウム化合物等が挙げられる。また、アルカリ土類金属のアルコキサイド、スルフォネート、カーボネート、アミド等の化合物を用いてもよい。これらの有機アルカリ土類金属化合物は、アルカリ金属化合物や、その他有機金属化合物と併用してもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合工程において、重合開始剤を用いることが好ましい。
重合開始剤としては、有機金属化合物が用いられ、より好ましくアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が用いられ、特に限定されないが、重合体の生産性の観点から、アルカリ金属化合物が好ましく、具体的には有機リチウム化合物が好ましい。
有機リチウム化合物としては、例えば、低分子化合物や可溶化したオリゴマーの有機リチウム化合物、有機基とリチウムの結合様式において炭素−リチウム結合を有する化合物、窒素−リチウム結合を有する化合物、錫−リチウム結合を有する化合物等が挙げられる。
炭素−リチウム結合を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、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−ヘキシルリチウム、ベンジルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム等が挙げられる。
窒素−リチウム結合を有する化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジ−n−ヘキシルアミド、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムモルホリド等が挙げられる。
上述したモノ有機リチウム化合物に加え、重合開始剤として、多官能有機リチウム化合物を併用して、重合を行うこともできる。
多官能有機リチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、1,4−ジリチオブタン、sec−ブチルリチウムとジイソプロペニルベンゼンとの反応物、1,3,5−トリリチオベンゼン、n−ブチルリチウムと1,3−ブタジエンとジビニルベンゼンとの反応物、n−ブチルリチウムとポリアセチレン化合物との反応物等が挙げられる。
さらに、米国特許第5,708,092号明細書、英国特許第2,241,239号明細書、米国特許第5,527,753号明細書等に開示されている公知の有機アルカリ金属化合物も使用することができる。
有機リチウム化合物としては、工業的入手の容易さ及び重合反応のコントロールの容易さの観点から、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムが好ましい。また、低ヒステリシスロス性の観点から、窒素−リチウム結合を有する化合物であることが好ましい。
上述した各種の有機リチウム化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
重合開始剤として用いられる他の有機アルカリ金属化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、有機ナトリウム化合物、有機カリウム化合物、有機ルビジウム化合物、有機セシウム化合物等が挙げられる。具体的には、ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。その他にも、リチウム、ナトリウム及びカリウム等のアルコキサイド、スルフォネート、カーボネート、アミド等が挙げられる。また、他の有機金属化合物と併用してもよい。
重合開始剤として用いられるアルカリ土類金属化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、有機マグネシウム化合物、有機カルシウム化合物、有機ストロンチウム化合物等が挙げられる。また、アルカリ土類金属のアルコキサイド、スルフォネート、カーボネート、アミド等の化合物を用いてもよい。これらの有機アルカリ土類金属化合物は、アルカリ金属化合物や、その他有機金属化合物と併用してもよい。
<極性化合物>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合体を得るために重合開始剤を添加する前後に極性化合物を添加してもよい。
アニオン重合においては、重合体の共役ジエン部分のミクロ構造の調節(ビニル結合量の調節)の目的、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合においては結合のランダム性を向上させる目的、又は、重合速度を速める目的で、極性化合物が用いられることがある。かかる目的で用いられる極性化合物としては、例えば、エーテル化合物や第3級アミン化合物、アルカリ金属アルコキシド化合物等が挙げられる。
極性化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジメトキシベンゼン、2,2−ビス(2−オキソラニル)フロパン等のエーテル類;テトラメチルエチレンジアミン、ジピペリジノエタン、卜リメチルアミン、卜リエチルアミン、ピリジン、キヌクリジン等の第3級アミン化合物;カリウム−t−アミラー卜、カリウム−t−ブチラー卜、ナトリウム−t−ブチラー卜、ナトリウムアミラー卜等のアルカリ金属アルコキシド化合物;卜リフェニルホスフィン等のホスフィン化合物等が挙げられる。
これらの極性化合物は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
テトラヒドロフランとその他の極性化合物の1種以上を添加することにより、よりシャープな分子量分布を達成でき好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合体を得るために重合開始剤を添加する前後に極性化合物を添加してもよい。
アニオン重合においては、重合体の共役ジエン部分のミクロ構造の調節(ビニル結合量の調節)の目的、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合においては結合のランダム性を向上させる目的、又は、重合速度を速める目的で、極性化合物が用いられることがある。かかる目的で用いられる極性化合物としては、例えば、エーテル化合物や第3級アミン化合物、アルカリ金属アルコキシド化合物等が挙げられる。
極性化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジメトキシベンゼン、2,2−ビス(2−オキソラニル)フロパン等のエーテル類;テトラメチルエチレンジアミン、ジピペリジノエタン、卜リメチルアミン、卜リエチルアミン、ピリジン、キヌクリジン等の第3級アミン化合物;カリウム−t−アミラー卜、カリウム−t−ブチラー卜、ナトリウム−t−ブチラー卜、ナトリウムアミラー卜等のアルカリ金属アルコキシド化合物;卜リフェニルホスフィン等のホスフィン化合物等が挙げられる。
これらの極性化合物は、それぞれ1種のみを単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
テトラヒドロフランとその他の極性化合物の1種以上を添加することにより、よりシャープな分子量分布を達成でき好ましい。
極性化合物の使用量は、特に限定されず、目的等に応じて選択することができる。通常、上述した重合開始剤1モルに対して0.01〜100モルであることが好ましい。
極性化合物(ビニル化剤)は、重合体の共役ジエン部分のミクロ構造の調節剤として、所望のビニル結合量に応じて、適量用いることができる。
多くの極性化合物は、同時に共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体との共重合において有効なランダム化効果を有し、ビニル芳香族単量体の分布の調整やスチレンブロック量の調整剤として用いることができる。
共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とをランダム化する方法としては、例えば、特開昭59−140211号公報に記載されているような、共重合の途中に1,3−ブタジエンの一部を断続的に添加する方法を用いてもよい。
極性化合物(ビニル化剤)は、重合体の共役ジエン部分のミクロ構造の調節剤として、所望のビニル結合量に応じて、適量用いることができる。
多くの極性化合物は、同時に共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体との共重合において有効なランダム化効果を有し、ビニル芳香族単量体の分布の調整やスチレンブロック量の調整剤として用いることができる。
共役ジエン単量体とビニル芳香族単量体とをランダム化する方法としては、例えば、特開昭59−140211号公報に記載されているような、共重合の途中に1,3−ブタジエンの一部を断続的に添加する方法を用いてもよい。
<共役ジエン化合物>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合工程でモノマーとして共役ジエン化合物を用いる。
共役ジエン化合物としては、特に限定されず、重合可能な単量体であればよく、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘプタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられる。これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合工程でモノマーとして共役ジエン化合物を用いる。
共役ジエン化合物としては、特に限定されず、重合可能な単量体であればよく、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘプタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられる。これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
<ビニル芳香族化合物>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合モノマーとしてビニル芳香族化合物を用いてもよい。
ビニル芳香族化合物としては、特に限定されず、共役ジエン化合物と共重合可能な単量体であればよく、例えば、スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルエチルベンゼン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ジフェニルエチレン等が挙げられる。これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、スチレンが好ましい。
また、共役ジエン系重合体のコールドフローを防止する観点から、分岐をコントロールするためのジビニルベンゼン等の多官能ビニル芳香族化合物を用いてもよい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、重合モノマーとしてビニル芳香族化合物を用いてもよい。
ビニル芳香族化合物としては、特に限定されず、共役ジエン化合物と共重合可能な単量体であればよく、例えば、スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルエチルベンゼン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ジフェニルエチレン等が挙げられる。これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、スチレンが好ましい。
また、共役ジエン系重合体のコールドフローを防止する観点から、分岐をコントロールするためのジビニルベンゼン等の多官能ビニル芳香族化合物を用いてもよい。
これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
重合方式としては、特に限定されないが、回分重合方式(「バッチ重合方式」ともいう。)、連続重合方式等の重合方式が挙げられる。
連続重合方式においては、1個又は2個以上の連結された反応器を用いることができる。
反応器は、撹拌機付きの槽型、管型等のものが用いられる。
重合をバッチ重合方式で実施した場合、連続重合方式と比較して、より安定して、同等のGPC形状を有する共役ジエン系重合体を安定的に生産でき、加硫物とする際の加工性を十分なものとする上で好ましい。
連続重合方式においては、1個又は2個以上の連結された反応器を用いることができる。
反応器は、撹拌機付きの槽型、管型等のものが用いられる。
重合をバッチ重合方式で実施した場合、連続重合方式と比較して、より安定して、同等のGPC形状を有する共役ジエン系重合体を安定的に生産でき、加硫物とする際の加工性を十分なものとする上で好ましい。
重合モノマーとして用いる共役ジエン化合物中に、アレン類、アセチレン類等が不純物として含有されていると、重合工程後に実施する変性工程における反応を阻害するおそれがある。そのため、これらの不純物の含有量濃度(質量)の合計は、200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることがさらに好ましい。アレン類としては、例えば、プロパジエン、1,2−ブタジエン等が挙げられる。アセチレン類としては、例えば、エチルアセチレン、ビニルアセチレン等が挙げられる。
重合工程を実施する前に、不純物であるアレン類やアセチレン類を有機金属化合物で処理することは、高濃度の活性末端を有する共役ジエン系重合体が得られる傾向にあり、高い変性率が達成される傾向にあるため好ましい。
なお、重合工程を実施する前に用いられる有機金属化合物は、前記不純物を無害化するために添加するものであり、重合に関与するものではなく、不純物と有機金属化合物との反応物は不活性であり、重合に関与しないものであり、後述する(工程2)で用いられる「有機金属化合物」とは明確に区別される。
なお、重合工程を実施する前に用いられる有機金属化合物は、前記不純物を無害化するために添加するものであり、重合に関与するものではなく、不純物と有機金属化合物との反応物は不活性であり、重合に関与しないものであり、後述する(工程2)で用いられる「有機金属化合物」とは明確に区別される。
共役ジエン系重合体の重合工程は、溶媒中で行うことが好ましい。
溶媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、飽和炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が挙げられる。具体的には、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;それらの混合物からなる炭化水素等が挙げられる。
溶媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、飽和炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が挙げられる。具体的には、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;それらの混合物からなる炭化水素等が挙げられる。
重合温度は、リビングアニオン重合が進行する温度であれば特に限定されないが、生産性の観点から、0℃以上であることが好ましく、重合終了後の活性末端に対するカップリング剤の反応量を充分に確保する観点から、120℃以下であることが好ましい。
本実施形態の製造方法においては、共役ジエン系重合体を得る(工程1)と、後述する(工程2)は各々独立に実施されてもよく、また、どちらを先に実施してもよく、さらには同時に別の反応器にて実施してもよい。
また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、後述する、(工程3)は、(工程1)と(工程2)の後に、実施される。
また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、後述する、(工程3)は、(工程1)と(工程2)の後に、実施される。
(工程1)で製造される共役ジエン系重合体は、活性末端を有していない方が好ましく、必要に応じて、活性末端と同モル以下の重合停止剤を添加しておくことが好ましい。
重合停止剤は以下に限定されないが、例えばメタノールやエタノール等のアルコールや水等が挙げられる。
重合停止剤は以下に限定されないが、例えばメタノールやエタノール等のアルコールや水等が挙げられる。
<有機金属化合物と反応性を有する官能基>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程1)において、有機金属化合物と反応性を有する官能基を少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る。
有機金属化合物としては、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が挙げられ、アルキルリチウム化合物が好ましい。
アルキルリチウム化合物としては、tert−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムの単体もしくは混合物が挙げられる。
ハンドリング性の観点から、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウムがより好ましい。
有機金属化合物と反応性を有する官能基としては、当該特に限定されないが、例えば、ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、エステル基、アルカノイル基、イソシアネート基、カルボニル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、酸無水物基、リン酸エステル基、亜リン酸エステル基、エピチオ基、チオカルボニル基、チオカルボン酸エステル基、ジチオカルボン酸エステル基、チオカルボン酸アミド基、イミノ基、エチレンイミノ基、ハロシリル基、アルコキシシリル基、チオイソシアネート基、共役ジエン基、アリールビニル基、アルカノイル基等が挙げられる。
前記官能基としては、反応性の観点から、ハロシリル基、アルコキシシリル基、ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、アルカノイル基、エステル基、イソシアネート基であることが好ましい。
(工程1)で得られる共役ジエン系重合体は、上記から選択される少なくとも1種以上の官能基を有しており、1種のみでもよく、2種以上を有していてもよい。また、官能基は1つのみでもよく、複数有していてもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程1)において、有機金属化合物と反応性を有する官能基を少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る。
有機金属化合物としては、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が挙げられ、アルキルリチウム化合物が好ましい。
アルキルリチウム化合物としては、tert−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムの単体もしくは混合物が挙げられる。
ハンドリング性の観点から、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウムがより好ましい。
有機金属化合物と反応性を有する官能基としては、当該特に限定されないが、例えば、ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、エステル基、アルカノイル基、イソシアネート基、カルボニル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、酸無水物基、リン酸エステル基、亜リン酸エステル基、エピチオ基、チオカルボニル基、チオカルボン酸エステル基、ジチオカルボン酸エステル基、チオカルボン酸アミド基、イミノ基、エチレンイミノ基、ハロシリル基、アルコキシシリル基、チオイソシアネート基、共役ジエン基、アリールビニル基、アルカノイル基等が挙げられる。
前記官能基としては、反応性の観点から、ハロシリル基、アルコキシシリル基、ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、アルカノイル基、エステル基、イソシアネート基であることが好ましい。
(工程1)で得られる共役ジエン系重合体は、上記から選択される少なくとも1種以上の官能基を有しており、1種のみでもよく、2種以上を有していてもよい。また、官能基は1つのみでもよく、複数有していてもよい。
<カップリング剤>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程1)にて、有機金属化合物と反応性を有する官能基を少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る手段として、活性末端を有する共重合体に、カップリング剤を添加する方法が好ましい手段として挙げられる。
また、本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体を加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスの観点から、カップリング剤としては、窒素原子を有するカップリング剤が好ましく、アミノ基を有しているカップリング剤がより好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程1)にて、有機金属化合物と反応性を有する官能基を少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る手段として、活性末端を有する共重合体に、カップリング剤を添加する方法が好ましい手段として挙げられる。
また、本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体を加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスの観点から、カップリング剤としては、窒素原子を有するカップリング剤が好ましく、アミノ基を有しているカップリング剤がより好ましい。
前記カップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、3−(4−メチルピペラジン−1−イル)プロピルトリエトキシシラン、1−[3−(ジエトキシエチルシリル)プロピル]−4−メチルピペラジン、1−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−3−メチルイミダゾリジン、1−[3−(ジエトキシシリル)プロピル]−3−エチルイミダゾリジン、1−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−3−メチルヘキサヒドロピリミジン、1−[3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル]−3−メチルヘキサヒドロピリミジン、3−[3−(トリブトキシシリル)プロピル]−1−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロピリミジン、3−[3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル]−1−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロピリミジン、1−(2−エトキシエチル)−3−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]イミダゾリジン、(2−{3−[3−(トリメチルシリル)プロピル]テトラヒドロピリミジン−イル}エチル)ジメチルアミン、1−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−4−(トリメチルシリル)ピペラジン、1−[3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル]−4−(トリメチルシリル)ピペラジン、1−[3−(トリブトキシシリル)プロピル]−4−(トリメチルシリル)ピペラジン、1−[3−(ジエトキシエチルシリル)プロピル]−3−(トリエチルシリル)イミダゾリジン、2−(トリメトキシシラニル)−1,3−ジメチルイミダゾリジン、1−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−3−(トリメチルシリル)イミダゾリジン、1−[3−(ジメトキシメチルシリル)プロピル]−3−(トリメチルシリル)ヘキサヒドロピリミジン、1−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−3−(トリメチルシリル)ヘキサヒドロピリミジン、1−[4−(トリエトキシシリル)プロピル]−4−(トリメチルシリル)ピペラジン等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−ジメチルイミダゾリジン、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−(ビストリメチルシリル)イミダゾリジン、2−(ジエトキシジエチルシリル)−1,3−ジエチルイミダゾリジン、2−(トリエトキシシリル)−1,4−ジエチルピペラジン、2−(ジメトキシメチルシリル)−1,4−ジメチルピペラジン、5−(トリエトキシシリル)−1,3−ジプロピルヘキサヒドロピリミジン、5−(ジエトキシエチルシリル)−1,3−ジエチルヘキサヒドロピリミジン、{2−[3−(2−ジメチルアミノエチル)−2−(エチルジメトキシシリル)−イミダゾリジン−1−イル]−エチル}−ジメチルアミン、5−(トリメトキシシリル)−1,3−ビス−(2−メトキシエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、5−(エチルジメトキシシリル)−1,3−ビス−(2−トリメチルシリルエチル)−ヘキサヒドロピリミジンル−1,3−ジメチルイミダゾリジン、2−(3−ジエトキシエチルシリル−プロピル)−1,3−ジエチルイミダゾリジン、2−(3−トリエトキシシリル−プロピル)−1,4−ジエチルピペラジン、2−(3−ジメトキシメチルシリル−プロピル)−1,4−ジメチルピペラジン、5−(3−トリエトキシシリル−プロピル)−1,3−ジプロピルヘキサヒドロピリミジン、5−(3−ジエトキシエチルシリル−プロピル)−1,3−ジエチルヘキサヒドロピリミジン、{2−[3−(2−ジメチルアミノエチル)−2−(3−エチルジメトキシシリル−プロピル)−イミダゾリジン−1−イル]−エチル}−ジメチルアミン、5−(3−トリメトキシシリル−プロピル)−1,3−ビス−(2−メトキシエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、5−(3−エチルジメトキシシリル−プロピル)−1,3−ビス−(2−トリメチルシリルエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−ビス(トリメチルシリル)イミダゾリジン、2−(ジエトキシエチルシリル)−1,3−ビス(トリエチルシリル)イミダゾリジン、2−(トリエトキシシリル)−1,4−ビス(トリメチルシリル)ピペラジン、2−(ジメトキシメチルシリル)−1,4−ビス(トリメチルシリル)ピペラジン、5−(トリエトキシシリル)−1,3−ビス(トリプロピルシリル)ヘキサヒドロピリミジン等が挙げられる。
さらに、以下に限定されるものではないが、例えば、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[2−(1−ヘキサメチレンイミノ)エチル]トリエトキシシラン、[2−(1−ヘキサメチレンイミノ)エチル]トリメトキシシラン、[3−(1−ピロリジニル)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ピロリジニル)プロピル]トリメトキシシラン、[3−(1−ヘプタメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ドデカメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]ジエトキシメチルシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]ジエトキシエチルシラン、N−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]−N,N’−ジエチル−N’−トリメチルシリル−エタン−1,2−ジアミン、N−[2−(トリメトキシシラニル)−エチル]−N,N’,N’−トリメチルエタン−1,2−ジアミン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
さらにまた、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−p−フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
またさらに、以下に限定されるものではないが、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルエタンジイソシアネート、1,3,5−ベンゼントリイソシアネート等のイソシアネート化合物等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジメトキシ−1−(4−卜リメトキシシリルブチル)−1−アザ−2−シラシクロヘキサン、2,2−ジメトキシ−1−(5−卜リメトキシシリルペンチル)−1−アザ−2−シラシクロヘプタン、2,2−ジメトキシ−1−(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−メトキシ−2−メチル−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−エトキシ−2−エチル−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−メトキシ−2−メチル−1−(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−エトキシ−2−エチル−1−(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−ジメチルイミダゾリジン、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−(ビストリメチルシリル)イミダゾリジン、2−(ジエトキシジエチルシリル)−1,3−ジエチルイミダゾリジン、2−(トリエトキシシリル)−1,4−ジエチルピペラジン、2−(ジメトキシメチルシリル)−1,4−ジメチルピペラジン、5−(トリエトキシシリル)−1,3−ジプロピルヘキサヒドロピリミジン、5−(ジエトキシエチルシリル)−1,3−ジエチルヘキサヒドロピリミジン、{2−[3−(2−ジメチルアミノエチル)−2−(エチルジメトキシシリル)−イミダゾリジン−1−イル]−エチル}−ジメチルアミン、5−(トリメトキシシリル)−1,3−ビス−(2−メトキシエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、5−(エチルジメトキシシリル)−1,3−ビス−(2−トリメチルシリルエチル)−ヘキサヒドロピリミジンル−1,3−ジメチルイミダゾリジン、2−(3−ジエトキシエチルシリル−プロピル)−1,3−ジエチルイミダゾリジン、2−(3−トリエトキシシリル−プロピル)−1,4−ジエチルピペラジン、2−(3−ジメトキシメチルシリル−プロピル)−1,4−ジメチルピペラジン、5−(3−トリエトキシシリル−プロピル)−1,3−ジプロピルヘキサヒドロピリミジン、5−(3−ジエトキシエチルシリル−プロピル)−1,3−ジエチルヘキサヒドロピリミジン、{2−[3−(2−ジメチルアミノエチル)−2−(3−エチルジメトキシシリル−プロピル)−イミダゾリジン−1−イル]−エチル}−ジメチルアミン、5−(3−トリメトキシシリル−プロピル)−1,3−ビス−(2−メトキシエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、5−(3−エチルジメトキシシリル−プロピル)−1,3−ビス−(2−トリメチルシリルエチル)−ヘキサヒドロピリミジン、2−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−1,3−ビス(トリメチルシリル)イミダゾリジン、2−(ジエトキシエチルシリル)−1,3−ビス(トリエチルシリル)イミダゾリジン、2−(トリエトキシシリル)−1,4−ビス(トリメチルシリル)ピペラジン、2−(ジメトキシメチルシリル)−1,4−ビス(トリメチルシリル)ピペラジン、5−(トリエトキシシリル)−1,3−ビス(トリプロピルシリル)ヘキサヒドロピリミジン等が挙げられる。
さらに、以下に限定されるものではないが、例えば、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[2−(1−ヘキサメチレンイミノ)エチル]トリエトキシシラン、[2−(1−ヘキサメチレンイミノ)エチル]トリメトキシシラン、[3−(1−ピロリジニル)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ピロリジニル)プロピル]トリメトキシシラン、[3−(1−ヘプタメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ドデカメチレンイミノ)プロピル]トリエトキシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]ジエトキシメチルシシラン、[3−(1−ヘキサメチレンイミノ)プロピル]ジエトキシエチルシラン、N−[3−(トリエトキシシリル)−プロピル]−N,N’−ジエチル−N’−トリメチルシリル−エタン−1,2−ジアミン、N−[2−(トリメトキシシラニル)−エチル]−N,N’,N’−トリメチルエタン−1,2−ジアミン、N,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
さらにまた、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−p−フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
またさらに、以下に限定されるものではないが、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルエタンジイソシアネート、1,3,5−ベンゼントリイソシアネート等のイソシアネート化合物等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジメトキシ−1−(4−卜リメトキシシリルブチル)−1−アザ−2−シラシクロヘキサン、2,2−ジメトキシ−1−(5−卜リメトキシシリルペンチル)−1−アザ−2−シラシクロヘプタン、2,2−ジメトキシ−1−(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−メトキシ−2−メチル−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−エトキシ−2−エチル−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−メトキシ−2−メチル−1−(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2−エトキシ−2−エチル−1−(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン、2,2−ジエトキシ−1−(3−卜リエトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン等が挙げられる。
<その他の変性基を有するカップリング剤>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、上述したような、カップリング剤以外にも、その他の官能基を有するカップリング剤を用いてもよい。
前記のその他の官能基とは、以下に限定されるものではないが、例えば、エポキシ基、カルボニル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、酸無水物基、リン酸エステル基、亜リン酸エステル基、エピチオ基、チオカルボニル基、チオカルボン酸エステル基、ジチオカルボン酸エステル基、チオカルボン酸アミド基、イミノ基、エチレンイミノ基、ハロゲン基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、共役ジエン基、アリールビニル基等であり、上記から選択される1種以上の官能基を有するカップリング剤が挙げられる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、上述したような、カップリング剤以外にも、その他の官能基を有するカップリング剤を用いてもよい。
前記のその他の官能基とは、以下に限定されるものではないが、例えば、エポキシ基、カルボニル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、酸無水物基、リン酸エステル基、亜リン酸エステル基、エピチオ基、チオカルボニル基、チオカルボン酸エステル基、ジチオカルボン酸エステル基、チオカルボン酸アミド基、イミノ基、エチレンイミノ基、ハロゲン基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、チオイソシアネート基、共役ジエン基、アリールビニル基等であり、上記から選択される1種以上の官能基を有するカップリング剤が挙げられる。
その他のカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四ヨウ化ケイ素、モノメチルトリクロロケイ素、モノエチルトリクロロケイ素、モノブチルトリクロロケイ素、モノヘキシルトリクロロケイ素、モノメチルトリブロモケイ素、ビストリクロロシリルエタン等のハロゲン化シラン化合物、モノクロロトリメトキシシラン、モノブロモトリメトキシシラン、ジクロロジメトキシシラン、ジブロモジメトキシシラン、トリクロロメトキシシラン、トリブロモメトキシシラン等のアルコキシハロゲン化シラン化合物等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、アルキルトリフェノキシシラン等のアルコキシシラン化合物;トリストリメトキシシリルプロピルアミン、トリエトキシシリルプロピルアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリブトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール等のイミノ基とアルコキシシリル基を有する化合物等が挙げられる。
また、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、アルキルトリフェノキシシラン等のアルコキシシラン化合物;トリストリメトキシシリルプロピルアミン、トリエトキシシリルプロピルアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリブトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−エチリデン−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール等のイミノ基とアルコキシシリル基を有する化合物等が挙げられる。
前記カップリング剤の添加量は、低ヒステリシスロス性の観点から、共役ジエン系重合体の活性末端のモル数に対して、カップリング剤中の官能基のモル数が大きくなるように添加することが好ましい。
カップリング剤は、共役ジエン系重合体の活性末端が存在している状態で添加することが好ましい。
カップリング剤は、共役ジエン系重合体の活性末端が存在している状態で添加することが好ましい。
(工程2)
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程2)として、上述した(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも一つ有する化合物とを反応させ、反応生成物を得る。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程2)として、上述した(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも一つ有する化合物とを反応させ、反応生成物を得る。
<有機金属化合物、アルキルリチウム化合物>
本実施形態の製造方法において、(工程2)で用いる有機金属化合物としては、例えば、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が挙げられ、アルキルリチウム化合物が好ましい。
本実施形態の製造方法においては、(工程2)において、有機金属化合物として、アルキルリチウム化合物を用い、当該アルキルリチウム化合物と、窒素原子を少なくとも有する化合物と、を、反応させることが好ましい。
アルキルリチウム化合物としては、tert−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムの単体もしくは混合物を用いることができる。
ハンドリング性の観点から、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウムがより好ましい。
前記(工程1)と(工程2)における「有機金属化合物」、「アルキルリチウム化合物」は同一であってもよく、異なっていてもよい。
本実施形態の製造方法において、(工程2)で用いる有機金属化合物としては、例えば、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物が挙げられ、アルキルリチウム化合物が好ましい。
本実施形態の製造方法においては、(工程2)において、有機金属化合物として、アルキルリチウム化合物を用い、当該アルキルリチウム化合物と、窒素原子を少なくとも有する化合物と、を、反応させることが好ましい。
アルキルリチウム化合物としては、tert−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムの単体もしくは混合物を用いることができる。
ハンドリング性の観点から、sec−ブチルリチウム、n−ブチルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウムがより好ましい。
前記(工程1)と(工程2)における「有機金属化合物」、「アルキルリチウム化合物」は同一であってもよく、異なっていてもよい。
<窒素原子を少なくとも1つ有する化合物>
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程2)において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物を反応させ、反応生成物を得る。
これにより、最終的に得られる変性共役ジエン系重合体において、粘度上昇防止とヒステリシスロス低減の効果が得られる。
前記窒素原子を少なくとも1つ有する化合物としては、以下に限定されないが、例えば下式(1)又は式(2)の化合物を用いることが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程2)において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物を反応させ、反応生成物を得る。
これにより、最終的に得られる変性共役ジエン系重合体において、粘度上昇防止とヒステリシスロス低減の効果が得られる。
前記窒素原子を少なくとも1つ有する化合物としては、以下に限定されないが、例えば下式(1)又は式(2)の化合物を用いることが好ましい。
前記式(1)、(2)中、R1及びR2は、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜14のシクロアルキル基、及び炭素数6〜20のアラルキル基からなる群より選択されるいずれかである。
前記式(1)におけるR1及びR2基としては、以下に限定されるものではないが、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、シクロプロピル、シクロヘキシル、3−フェニル−1−プロピル、イソブチル、デシル、へプチル、フェニル等が挙げられる。
前記式(1)で表される化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジプロピルアミン、ジヘプチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジ(2−エチルヘキシル)アミン、ジデシルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、エチルベンジルアミン、メチルフェネチルアミン等が挙げられ、前記式(1)の条件を満たせば、これらの類似物を含む。
前記式(1)で表される化合物は、後述する変性共役ジエン系重合体組成物のヒステリシスロス低減や、後述する変性共役ジエン系重合体の不快臭の低減の観点から、ジブチルアミン、ジヘキシルアミンが好ましく、ジブチルアミンがより好ましい。
また、前記式(1)中、R1及びR2は、結合して、隣接した窒素原子とともに環状構造を形成していてもよく、その場合のR1及びR2は、合計で炭素数4〜12の炭化水素基であって、不飽和結合を有していても、分岐構造を有していてもよい。
R1及びR2が、結合している場合に、前記式(1)で表される化合物としては、例えば、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、アザシクロオクタン、1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、3,5−ジメチルピペリジン等が挙げられ、これらに限定されるものではなく、上記条件を満たせば、これらの類似物を含む。
前記式(1)で表される化合物は、後述する変性共役ジエン系重合体組成物のヒステリシスロス低減や、後述する変性共役ジエン系重合体の不快臭の低減の観点から、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、アザシクロオクタン、1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、3,5−ジメチルピペリジンが好ましく、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、3,5−ジメチルピペリジンがより好ましい。
前記式(1)で表される化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジプロピルアミン、ジヘプチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジ(2−エチルヘキシル)アミン、ジデシルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、エチルベンジルアミン、メチルフェネチルアミン等が挙げられ、前記式(1)の条件を満たせば、これらの類似物を含む。
前記式(1)で表される化合物は、後述する変性共役ジエン系重合体組成物のヒステリシスロス低減や、後述する変性共役ジエン系重合体の不快臭の低減の観点から、ジブチルアミン、ジヘキシルアミンが好ましく、ジブチルアミンがより好ましい。
また、前記式(1)中、R1及びR2は、結合して、隣接した窒素原子とともに環状構造を形成していてもよく、その場合のR1及びR2は、合計で炭素数4〜12の炭化水素基であって、不飽和結合を有していても、分岐構造を有していてもよい。
R1及びR2が、結合している場合に、前記式(1)で表される化合物としては、例えば、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、アザシクロオクタン、1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、3,5−ジメチルピペリジン等が挙げられ、これらに限定されるものではなく、上記条件を満たせば、これらの類似物を含む。
前記式(1)で表される化合物は、後述する変性共役ジエン系重合体組成物のヒステリシスロス低減や、後述する変性共役ジエン系重合体の不快臭の低減の観点から、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、アザシクロオクタン、1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、3,5−ジメチルピペリジンが好ましく、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、3,5−ジメチルピペリジンがより好ましい。
前記式(2)中、R1及びR2の定義は、前記式(1)におけるR1及びR2と同じである。
R3は、炭素数1〜20のアルキレン基、又は、式(3)〜(5)のいずれかである。
ただし、前記R3が炭素数1〜20のアルキレン基の場合は、Xは、Cl、Br、Iのいずれかであり、前記R3が式(3)〜(5)のいずれかの場合は、Xは水素原子である。
R3は、炭素数1〜20のアルキレン基、又は、式(3)〜(5)のいずれかである。
ただし、前記R3が炭素数1〜20のアルキレン基の場合は、Xは、Cl、Br、Iのいずれかであり、前記R3が式(3)〜(5)のいずれかの場合は、Xは水素原子である。
前記式(2)で表される化合物は、カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤との反応性及び互作用性の観点から、R3の炭素数は2〜16であることが好ましく、3〜10であることがより好ましい。
R3が炭素数1〜20のアルキレン基の場合、式(2)で表される化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、3−クロロ−ジメチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−ジエチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−ジブチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−ジプロピルプロパン−1−アミン、3−クロロ−ジヘプチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−ジヘキシルプロパン−1−アミン、3−クロロプロピル−エチルヘキサン−1−アミン、3−クロロ−ジデシルプロパン−1−アミン、3−クロロ−エチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−エチルブタン−1−アミン、3−クロロ−エチルプロパン−1−アミン、ベンジル−3−クロロ−エチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−エチルフェネチルプロパン−1−アミン、3−クロロ−メチルフェネチルプロパン−1−アミン、1−(3−クロロプロピル)ピペリジン、1−(3−クロロプロピル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−クロロプロピル)アザシクロオクタン、6−(3−クロロプロピル)−1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、1−(3−クロロプロピル)−1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、1−(3−ブロモプロピル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−ヨードプロピル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−クロロブチル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−クロロペンチル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−クロロヘキシル)ヘキサメチレンイミン、1−(3−クロロデシル)ヘキサメチレンイミン等が挙げられ、上記条件を満たせば、これらの類似物を含む。
カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤との反応性及び互作用性の観点から、前記式(2)で表される化合物としては、3−クロロ−ジブチルプロパン−1−アミン、1−(3−クロロプロピル)ヘキサメチレンイミンが好ましく、より好ましくは1−(3−クロロプロピル)ピペリジン、1−(3−クロロプロピル)ヘキサメチレンイミンである。
カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤との反応性及び互作用性の観点から、前記式(2)で表される化合物としては、3−クロロ−ジブチルプロパン−1−アミン、1−(3−クロロプロピル)ヘキサメチレンイミンが好ましく、より好ましくは1−(3−クロロプロピル)ピペリジン、1−(3−クロロプロピル)ヘキサメチレンイミンである。
前記式(2)中、R3が、前記式(3)〜(5)のいずれかの場合、前記式(2)で表される化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、N,N−ジメチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジエチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジブチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジプロピル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジへプチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジヘキシル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジオクチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−(ジ−2−エチルヘキシル)−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジデシル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−エチルプロピル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−エチルフチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−エチルベンジル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−メチルフェネチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジメチル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジエチル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジブチル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジプロピル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジへプチル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジヘキシル−2−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジメチル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジエチル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジブチル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジプロピル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジへプチル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、N,N−ジヘキシル−3−メチル−2−ブテニル−1−アミン、1−(2−ブテニル)ピペリジン、1−(2−ブテニル)ヘキサメチレンイミン、1−(2−ブテニル)アザシクロオクタン、6−(2−ブテニル)−1,3,3−卜リメチル−6−アザビシクロ[3.2.1]オクタン、1−(2−ブテニル)−1,2,3,6−テトラヒドロピリジン、(2−メチル−2−ブテニル)ヘキサメチレンイミン、(3−メチル−2−ブテニル)ヘキサメチレンイミン等が挙げられ、上記条件を満たせば、これらの類似物を含む。
後述する変性共役ジエン系重合体組成物のヒステリシスロス低減の観点から、前記式(2)で表される化合物は、N,N−ジブチル−2−ブテニル−1−アミン、1−(2−ブテニル)ヘキサメチレンイミンが好ましく、より好ましくは1−(2−ブテニル)ピペリジン、1−(2−ブテニル)ヘキサメチレンイミンである。
本実施形態の(工程2)は、溶媒中で反応させることが好ましい。溶媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、飽和炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が挙げられる。具体的には、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;それらの混合物からなる炭化水素等が挙げられる。
反応温度は、失活の抑制と反応効率向上の観点から0℃以上60℃未満が好ましく、10℃以上50℃未満がより好ましい。
反応温度は、失活の抑制と反応効率向上の観点から0℃以上60℃未満が好ましく、10℃以上50℃未満がより好ましい。
本実施形態の製造方法の(工程2)においては、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と有機金属化合物のモル比は、低ヒステリシスロス性の観点から、(窒素原子を少なくとも1つ有する化合物)/(有機金属化合物)=0.05〜1.2であることが好ましく、0.10〜1.1であることがより好ましく、0.10〜1.0であることがさらに好ましい。0.05以上であることにより、変性の効果が十分に得られ、低ヒステリシスロス性が向上する傾向にあり、1.2以下であることにより、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物が有機金属化合物を過剰に失活させることなく、粘度上昇抑制効果が十分に得られる傾向にある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程2)において、共役ジエン系化合物、及び/又はビニル芳香族化合物を添加することが好ましい。
これにより、得られる変性共役ジエン系重合体の分子量増大、分岐度増加による耐摩耗性向上の効果が得られる。
共役ジエン系化合物及びビニル芳香族化合物としては、上述した(工程1)において記載したものと同様のものを使用できる。
共役ジエン系化合物、及び/又はビニル芳香族化合物の添加方法としては、(工程2)において有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させた後に添加してもよく、反応前に添加してもよい。
さらには共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物を同時に添加してもよく、別々に添加してもよい。
(工程1)において得られる共役ジエン系重合体との反応性の観点から、共役ジエン系化合物単独もしくは、共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物を同時に添加する方法が好適である。
これにより、得られる変性共役ジエン系重合体の分子量増大、分岐度増加による耐摩耗性向上の効果が得られる。
共役ジエン系化合物及びビニル芳香族化合物としては、上述した(工程1)において記載したものと同様のものを使用できる。
共役ジエン系化合物、及び/又はビニル芳香族化合物の添加方法としては、(工程2)において有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させた後に添加してもよく、反応前に添加してもよい。
さらには共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物を同時に添加してもよく、別々に添加してもよい。
(工程1)において得られる共役ジエン系重合体との反応性の観点から、共役ジエン系化合物単独もしくは、共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物を同時に添加する方法が好適である。
<重量平均分子量>
(工程2)で得られる反応生成物の重量平均分子量は、加工性の観点から、30,000未満であることが好ましく、10,000以下であることがより好ましく、5,000以下であることがさらに好ましい。
反応生成物の重量平均分子量は、有機金属化合物の添加量により、上記数値範囲に制御することができる。
(工程2)で得られる反応生成物の重量平均分子量は、加工性の観点から、30,000未満であることが好ましく、10,000以下であることがより好ましく、5,000以下であることがさらに好ましい。
反応生成物の重量平均分子量は、有機金属化合物の添加量により、上記数値範囲に制御することができる。
(工程3)
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程3)として、前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する。
本実施形態の製造方法の(工程3)においては、(工程2)で得られる反応生成物の活性末端のモル数をxモル、(工程1)で得られる共役ジエン系重合体中の官能基のモル数をyモルとした場合、前記(工程2)で得られる反応生成物の添加量は、下記(式I)の範囲内であることが好ましい。
0.1×y≦x≦1.0×y・・・式(I)
上記式(I)の下限以上の場合、優れた粘度上昇の抑制効果が得られ、上限以下の場合、優れた低ヒステリシスロス性が得られる傾向にある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、(工程3)として、前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する。
本実施形態の製造方法の(工程3)においては、(工程2)で得られる反応生成物の活性末端のモル数をxモル、(工程1)で得られる共役ジエン系重合体中の官能基のモル数をyモルとした場合、前記(工程2)で得られる反応生成物の添加量は、下記(式I)の範囲内であることが好ましい。
0.1×y≦x≦1.0×y・・・式(I)
上記式(I)の下限以上の場合、優れた粘度上昇の抑制効果が得られ、上限以下の場合、優れた低ヒステリシスロス性が得られる傾向にある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法において、重合体溶液から変性共役ジエン系重合体を取得する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、スチームストリッピング等で溶媒を分離した後、重合体を濾別し、さらにそれを脱水及び乾燥して重合体を取得する方法、フラッシングタンクで濃縮し、さらにベント押出し機等で脱揮する方法、ドラムドライヤー等で直接脱揮する方法等が挙げられる。
〔変性共役ジエン系重合体〕
本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体は、単一の共役ジエン化合物の重合体であってもよく、異なる種類の共役ジエン化合物との重合体すなわち共重合体であってもよく、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合体であってもよい。
本実施形態の製造方法により変性共役ジエン系重合体を共重合体とする場合は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。
ランダム共重合体としては、例えば、ブタジエン−イソプレンランダム共重合体、ブタジエン−スチレンランダム共重合体、イソプレン−スチレンランダム共重合体、ブタジエン−イソプレン−スチレンランダム共重合体等が挙げられる。
共重合体鎖中の各単量体の組成分布としては、特に限定されず、例えば、統計的ランダムな組成に近い完全ランダム共重合体、組成がテーパー状に分布しているテーパー(勾配)ランダム共重合体等が挙げられる。共役ジエンの結合様式、すなわち1,4−結合や1,2−結合等の組成は、均一であってもよいし、分布があってもよい。
ブロック共重合体としては、例えば、ブロックが2個からなるジブロック共重合体、3個からなるトリブロック共重合体、4個からなるテトラブロック共重合体等が挙げられる。例えば、スチレン等のビニル芳香族化合物からなるブロックを「S」で表し、ブタジエンやイソプレン等の共役ジエン化合物からなるブロック及び/又はビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物との共重合体からなるブロックを「B」で表すと、S−Bジブロック共重合体、S−B−Sトリブロック共重合体、S−B−S−Bテトラブロック共重合体等で表される。
本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体は、単一の共役ジエン化合物の重合体であってもよく、異なる種類の共役ジエン化合物との重合体すなわち共重合体であってもよく、共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合体であってもよい。
本実施形態の製造方法により変性共役ジエン系重合体を共重合体とする場合は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。
ランダム共重合体としては、例えば、ブタジエン−イソプレンランダム共重合体、ブタジエン−スチレンランダム共重合体、イソプレン−スチレンランダム共重合体、ブタジエン−イソプレン−スチレンランダム共重合体等が挙げられる。
共重合体鎖中の各単量体の組成分布としては、特に限定されず、例えば、統計的ランダムな組成に近い完全ランダム共重合体、組成がテーパー状に分布しているテーパー(勾配)ランダム共重合体等が挙げられる。共役ジエンの結合様式、すなわち1,4−結合や1,2−結合等の組成は、均一であってもよいし、分布があってもよい。
ブロック共重合体としては、例えば、ブロックが2個からなるジブロック共重合体、3個からなるトリブロック共重合体、4個からなるテトラブロック共重合体等が挙げられる。例えば、スチレン等のビニル芳香族化合物からなるブロックを「S」で表し、ブタジエンやイソプレン等の共役ジエン化合物からなるブロック及び/又はビニル芳香族化合物と共役ジエン化合物との共重合体からなるブロックを「B」で表すと、S−Bジブロック共重合体、S−B−Sトリブロック共重合体、S−B−S−Bテトラブロック共重合体等で表される。
本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体を、タイヤトレッド用ゴム組成物として用いる場合には、より低ヒステリシスロス性に優れるゴム組成物を得る観点から、変性共役ジエン系重合体は、ランダム共重合体であることが好ましい。変性共役ジエン系重合体が共役ジエン−ビニル芳香族共重合体である場合には、ビニル芳香族単位が30以上連鎖しているブロックの数が、少ないか又は無いものであることが好ましい。具体的には、共重合体がブタジエン−スチレン共重合体の場合、Kolthoffの方法(I.M.KOLTHOFF,et al.,J.Polym.Sci.1,429(1946)に記載の方法)により重合体を分解し、メタノールに不溶なポリスチレン量を分析する公知の方法において、ビニル芳香族単位が30以上連鎖しているブロックが、重合体の総量に対して、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体中の結合共役ジエン量は、特に限定されないが、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
また、本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体中の結合ビニル芳香族量は、特に限定されないが、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、20質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。
結合共役ジエン量及び結合ビニル芳香族量が上記範囲であると、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスが優れ、耐摩耗性や破壊強度も満足する加硫物を得ることができる。
ここで、結合ビニル芳香族量は、フェニル基の紫外吸光によって測定でき、ここから結合共役ジエン量も求めることができる。具体的には、後述する実施例に従った方法により測定することができる。
また、本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体中の結合ビニル芳香族量は、特に限定されないが、0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、20質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。
結合共役ジエン量及び結合ビニル芳香族量が上記範囲であると、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスが優れ、耐摩耗性や破壊強度も満足する加硫物を得ることができる。
ここで、結合ビニル芳香族量は、フェニル基の紫外吸光によって測定でき、ここから結合共役ジエン量も求めることができる。具体的には、後述する実施例に従った方法により測定することができる。
また、本実施形態の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体においては、共役ジエン結合単位中のビニル結合量が、10モル%以上75モル%以下であることが好ましく、25モル%以上65モル%以下であることがより好ましい。ビニル結合量が上記範囲であると、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスが更に優れ、耐摩耗性や破壊強度も満足する加硫物を得ることができる。
ここで、変性共役ジエン系重合体がブタジエンとスチレンの共重合体である場合には、ハンプトンの方法(R.R.Hampton,Analytical Chemistry,21,923(1949))により、ブタジエン結合単位中のビニル結合量(1,2−結合量)を求めることができる。
ここで、変性共役ジエン系重合体がブタジエンとスチレンの共重合体である場合には、ハンプトンの方法(R.R.Hampton,Analytical Chemistry,21,923(1949))により、ブタジエン結合単位中のビニル結合量(1,2−結合量)を求めることができる。
変性共役ジエン系重合体のミクロ構造については、上記変性共役ジエン系重合体中の各結合量が上記範囲にあり、さらに、重合体のガラス転移温度が−45℃以上−15℃以下の範囲にあるときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスにより一層優れた加硫物を得ることができる。ガラス転移温度については、ISO 22768:2006に従い、所定の温度範囲で昇温しながらDSC曲線を記録し、DSC微分曲線のピークトップ(Inflection point)をガラス転移温度とする。
(その他の添加剤)
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体には、ゴム用安定剤、伸展油、帯電防止剤、耐候安定剤、着色剤、滑材等の添加物を添加してもよい。
変性共役ジエン系重合体には、重合後のゲル生成を防止する観点や、加工時の安定性を向上させる観点から、ゴム用安定剤を添加することが好ましい。
ゴム用安定剤としては、公知のものを用いることができ、以下に限定されるものではないが、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ卜ルン(BHT)、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’5’−ジ−tert−ブチルフェノール)プロピネー卜、2−メチル−4,6−ビス[(オクチルチオ)メチル]フェノール等の酸化防止剤が好ましいものとして挙げられる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体には、ゴム用安定剤、伸展油、帯電防止剤、耐候安定剤、着色剤、滑材等の添加物を添加してもよい。
変性共役ジエン系重合体には、重合後のゲル生成を防止する観点や、加工時の安定性を向上させる観点から、ゴム用安定剤を添加することが好ましい。
ゴム用安定剤としては、公知のものを用いることができ、以下に限定されるものではないが、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ卜ルン(BHT)、n−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3’5’−ジ−tert−ブチルフェノール)プロピネー卜、2−メチル−4,6−ビス[(オクチルチオ)メチル]フェノール等の酸化防止剤が好ましいものとして挙げられる。
変性共役ジエン系重合体には、加工性を改善する観点から、必要に応じて伸展油を共役ジエン系共重合体に添加することが好ましい。
伸展油を変性共役ジエン系重合体に添加する方法としては、特に限定されないが、伸展油を変性共役ジエン系重合体の溶液に加え、混合して、油展重合体溶液としたものを脱溶媒する方法が好ましい。
伸展油としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アロマ油、ナフテン油、パラフィン油等が挙げられる。これらの中でも、環境安全上の観点や、オイルブリード防止及びウェットスキッド抵抗性の観点から、IP346法による多環芳香族(PCA)成分が3質量%以下であるアロマ代替油が好ましい。アロマ代替油としては、Kautschuk Gummi Kunststoffe 52(12)799(1999)に示されるTDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts)、MES(Mild Extraction Solvate)等の他、RAE(Residual Aromatic Extracts)等が挙げられる。
伸展油の添加量は、特に限定されないが、変性共役ジエン系重合体100質量部に対し、1質量部以上60質量部以下が好ましく、10質量部以上50質量部以下がより好ましく、15質量部40質量部以下がさらに好ましい。
伸展油を変性共役ジエン系重合体に添加する方法としては、特に限定されないが、伸展油を変性共役ジエン系重合体の溶液に加え、混合して、油展重合体溶液としたものを脱溶媒する方法が好ましい。
伸展油としては、以下に限定されるものではないが、例えば、アロマ油、ナフテン油、パラフィン油等が挙げられる。これらの中でも、環境安全上の観点や、オイルブリード防止及びウェットスキッド抵抗性の観点から、IP346法による多環芳香族(PCA)成分が3質量%以下であるアロマ代替油が好ましい。アロマ代替油としては、Kautschuk Gummi Kunststoffe 52(12)799(1999)に示されるTDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts)、MES(Mild Extraction Solvate)等の他、RAE(Residual Aromatic Extracts)等が挙げられる。
伸展油の添加量は、特に限定されないが、変性共役ジエン系重合体100質量部に対し、1質量部以上60質量部以下が好ましく、10質量部以上50質量部以下がより好ましく、15質量部40質量部以下がさらに好ましい。
〔変性共役ジエン系重合体組成物の製造方法〕
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体に、その他所望の特性を付与することを目的として種々の材料を配合することにより、変性共役ジエン系重合体組成物が得られる。
変性共役ジエン系重合体組成物の製造方法については、特に限定されるものではない。
例えば、上述した変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物と、補強充填剤、加硫剤及び加硫促進剤、その他必要に応じて上述した各種材料を、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練する方法、各成分を溶解混合後、溶剤を加熱除去する方法等が挙げられる。
これらのうち、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機による溶融混練法が生産性、良混練性の観点から好ましい。
また、変性共役ジエン系重合体と各種材料とを一度に混練する方法、複数の回数に分けて混合する方法のいずれも適用可能である。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体に、その他所望の特性を付与することを目的として種々の材料を配合することにより、変性共役ジエン系重合体組成物が得られる。
変性共役ジエン系重合体組成物の製造方法については、特に限定されるものではない。
例えば、上述した変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物と、補強充填剤、加硫剤及び加硫促進剤、その他必要に応じて上述した各種材料を、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練する方法、各成分を溶解混合後、溶剤を加熱除去する方法等が挙げられる。
これらのうち、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機による溶融混練法が生産性、良混練性の観点から好ましい。
また、変性共役ジエン系重合体と各種材料とを一度に混練する方法、複数の回数に分けて混合する方法のいずれも適用可能である。
変性共役ジエン系重合体組成物は、加硫物として好適に用いられる。
加硫物は、変性共役ジエン系重合体を、補強充填剤や、必要に応じてカーボンブラック等の無機充填剤、変性共役ジエン系重合体以外のゴム状重合体、シランカップリング剤、ゴム用軟化剤、加硫剤、加硫促進剤・助剤等と混合し、加熱して加硫することにより得ることができる。
加硫剤としては、例えば、有機過酸化物及びアゾ化合物等のラジカル発生剤、オキシム化合物、ニトロソ化合物、ポリアミン化合物、硫黄、硫黄化合物が使用できる。硫黄化合物には、一塩化硫黄、二塩化硫黄、ジスルフィド化合物、高分子多硫化合物等が含まれる。
加硫剤の含有量は、通常は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分100質量部に対して0.01〜20質量部であり、0.1〜15質量部が好ましい。加硫方法としては、公知の方法を適用でき、加硫温度は、通常120〜200℃、であり、好ましくは140〜180℃である。
加硫促進剤としては、従来公知の材料を用いることができ、例えば、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、チオ尿素系、ジチオカルバメー卜系等の加硫促進剤・助剤が挙げられる。
加硫促進剤の含有量は、通常、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含有するゴム成分100質量部に対して、0.01〜20質量部であり0.1〜15質量部がより好ましい。
加硫剤及び加硫促進剤の含有量は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物100質量部に対し、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.1〜18質量部がより好ましく、0.1〜15質量部がさらに好ましい。
また、加硫助剤としては、亜鉛華、ステアリン酸等を使用できる。
加硫物は、変性共役ジエン系重合体を、補強充填剤や、必要に応じてカーボンブラック等の無機充填剤、変性共役ジエン系重合体以外のゴム状重合体、シランカップリング剤、ゴム用軟化剤、加硫剤、加硫促進剤・助剤等と混合し、加熱して加硫することにより得ることができる。
加硫剤としては、例えば、有機過酸化物及びアゾ化合物等のラジカル発生剤、オキシム化合物、ニトロソ化合物、ポリアミン化合物、硫黄、硫黄化合物が使用できる。硫黄化合物には、一塩化硫黄、二塩化硫黄、ジスルフィド化合物、高分子多硫化合物等が含まれる。
加硫剤の含有量は、通常は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分100質量部に対して0.01〜20質量部であり、0.1〜15質量部が好ましい。加硫方法としては、公知の方法を適用でき、加硫温度は、通常120〜200℃、であり、好ましくは140〜180℃である。
加硫促進剤としては、従来公知の材料を用いることができ、例えば、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、チオ尿素系、ジチオカルバメー卜系等の加硫促進剤・助剤が挙げられる。
加硫促進剤の含有量は、通常、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含有するゴム成分100質量部に対して、0.01〜20質量部であり0.1〜15質量部がより好ましい。
加硫剤及び加硫促進剤の含有量は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物100質量部に対し、0.1質量部〜20質量部が好ましく、0.1〜18質量部がより好ましく、0.1〜15質量部がさらに好ましい。
また、加硫助剤としては、亜鉛華、ステアリン酸等を使用できる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体組成物は、加硫剤、加硫促進剤、各種添加剤等を加えて架橋し、ゴム組成物として所望のゴム製品の製造に用いることができる。
変性共役ジエン系重合体組成物を架橋処理したゴム組成物は、タイヤ、防振ゴム、各種工業用品に用いることができる。
変性共役ジエン系重合体組成物を架橋処理したゴム組成物は、タイヤ、防振ゴム、各種工業用品に用いることができる。
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例及び比較例により何ら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例における各種の物性は、下記に示す方法により測定した。
なお、実施例及び比較例における各種の物性は、下記に示す方法により測定した。
((1)結合スチレン量)
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、試料100mgをクロロホルムで100mLにメスアップ、溶解して測定サンプルとした。
スチレンのフェニル基によるUV254nmの吸収により、変性共役ジエン系重合体100質量%に対する結合スチレン量(質量%)を測定した(島津製作所社製、分光光度計「UV−2450」)。
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、試料100mgをクロロホルムで100mLにメスアップ、溶解して測定サンプルとした。
スチレンのフェニル基によるUV254nmの吸収により、変性共役ジエン系重合体100質量%に対する結合スチレン量(質量%)を測定した(島津製作所社製、分光光度計「UV−2450」)。
((2)ブタジエン部分のミクロ構造(1,2−ビニル結合量))
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、試料50mgを、10mLの二硫化炭素に溶解して測定サンプルとした。
溶液セルを用いて、赤外線スペクトルを600〜1000cm-1の範囲で測定して、所定の波数における吸光度によりハンプトンの方法(R.R.Hampton,Analytical Chemistry 21,923(1949)に記載の方法)の計算式に従い、ブタジエン部分の1,2−ビニル結合量を求めた(日本分光社製、フーリエ変換赤外分光光度計「FT−IR230」)。
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、試料50mgを、10mLの二硫化炭素に溶解して測定サンプルとした。
溶液セルを用いて、赤外線スペクトルを600〜1000cm-1の範囲で測定して、所定の波数における吸光度によりハンプトンの方法(R.R.Hampton,Analytical Chemistry 21,923(1949)に記載の方法)の計算式に従い、ブタジエン部分の1,2−ビニル結合量を求めた(日本分光社製、フーリエ変換赤外分光光度計「FT−IR230」)。
((3)重量平均分子量)
(工程2)で得られる反応生成物を測定用試料とし、ポリスチレン系ゲルを充填剤としたカラムを3本連結したGPC測定装置(東ソー社製HLC−8320GPC)を使用して、RI検出器を用いてクロマトグラムを測定し、標準ポリスチレンを使用して得られる検量線に基づいて、重量平均分子量(Mw)を求めた。
溶離液はテトラヒドロフラン(THF)を使用した。
カラムは、東ソー社製 TSKgel SuperMultiporeHZ−Hを3本接続し、その前段にガードカラムとして東ソー社製 TSKguardcolumn SuperMP(HZ)−Hを接続して使用した。
測定用の試料10mgを20mLのTHFに溶解して測定溶液とし、測定溶液10μLをGPC測定装置に注入して、オーブン温度40℃、THF流量0.35mL/分の条件で測定した。
(工程2)で得られる反応生成物を測定用試料とし、ポリスチレン系ゲルを充填剤としたカラムを3本連結したGPC測定装置(東ソー社製HLC−8320GPC)を使用して、RI検出器を用いてクロマトグラムを測定し、標準ポリスチレンを使用して得られる検量線に基づいて、重量平均分子量(Mw)を求めた。
溶離液はテトラヒドロフラン(THF)を使用した。
カラムは、東ソー社製 TSKgel SuperMultiporeHZ−Hを3本接続し、その前段にガードカラムとして東ソー社製 TSKguardcolumn SuperMP(HZ)−Hを接続して使用した。
測定用の試料10mgを20mLのTHFに溶解して測定溶液とし、測定溶液10μLをGPC測定装置に注入して、オーブン温度40℃、THF流量0.35mL/分の条件で測定した。
((4)変性率)
変性共役ジエン系重合体の変性率(%)は、窒素原子等を有する変性共役ジエン系重合体がシリカ系ゲルを充填材としたGPCカラムに吸着する特性を応用し、試料及び分子量5000の標準ポリスチレン(ポリスチレンはカラムに吸着しない)を含む試料溶液を用いて、ポリスチレン系ゲルカラム(カラム:PLgelMiniMix−C×3本、カラムオーブン温度35℃:日本分光製865−CO、THF流量0.35mL、RI検出器:Waters製2414)のGPC(Waters製2695)と、シリカ系ゲルカラム(カラム:ZorbaxPSM1000−S1本とPSM300−S1本とPSM60−Sを1本の計3本、カラムオ−ブン温度35℃:日本分光製865−CO、THF流量0.7mL/分、RI検出器:Waters製2414)のGPC(WATERS製2695)の両クロマトグラムを、RI検出器を用いて測定し、それらの差分よりシリカカラムへの窒素原子等を有する共役ジエン系重合体の吸着量を測定し、共役ジエン系重合体中における、分子末端が窒素原子等を有する化合物で変性された構造を有する重合鎖の比率(以下、「変性率」とも称す)を求めた。
試料は、20mLのTHFに対して10mgを標準ポリスチレン5mgとともに溶解し、100μL注入して測定した。
具体的な手順としては、ポリスチレン系ゲルカラム及びシリカ系ゲルカラムで測定した面積(%)から、下記式により算出した。
変性共役ジエン系重合体の変性率(%)は、窒素原子等を有する変性共役ジエン系重合体がシリカ系ゲルを充填材としたGPCカラムに吸着する特性を応用し、試料及び分子量5000の標準ポリスチレン(ポリスチレンはカラムに吸着しない)を含む試料溶液を用いて、ポリスチレン系ゲルカラム(カラム:PLgelMiniMix−C×3本、カラムオーブン温度35℃:日本分光製865−CO、THF流量0.35mL、RI検出器:Waters製2414)のGPC(Waters製2695)と、シリカ系ゲルカラム(カラム:ZorbaxPSM1000−S1本とPSM300−S1本とPSM60−Sを1本の計3本、カラムオ−ブン温度35℃:日本分光製865−CO、THF流量0.7mL/分、RI検出器:Waters製2414)のGPC(WATERS製2695)の両クロマトグラムを、RI検出器を用いて測定し、それらの差分よりシリカカラムへの窒素原子等を有する共役ジエン系重合体の吸着量を測定し、共役ジエン系重合体中における、分子末端が窒素原子等を有する化合物で変性された構造を有する重合鎖の比率(以下、「変性率」とも称す)を求めた。
試料は、20mLのTHFに対して10mgを標準ポリスチレン5mgとともに溶解し、100μL注入して測定した。
具体的な手順としては、ポリスチレン系ゲルカラム及びシリカ系ゲルカラムで測定した面積(%)から、下記式により算出した。
上記式中の、a,b,c,dの定義は以下のとおりである。
a:ポリスチレン系ゲル(PLgel)で測定した全重合体の面積(%)
b:ポリスチレン系ゲル(PLgel)で測定した低分子量内部標準ポリスチレン(PS)の面積(%)
c:シリカ系カラム(Zorbax)で測定した全重合体の面積(%)
d:シリカ系カラム(Zorbax)で測定した低分子量内部標準ポリスチレン(PS)の面積(%)
a:ポリスチレン系ゲル(PLgel)で測定した全重合体の面積(%)
b:ポリスチレン系ゲル(PLgel)で測定した低分子量内部標準ポリスチレン(PS)の面積(%)
c:シリカ系カラム(Zorbax)で測定した全重合体の面積(%)
d:シリカ系カラム(Zorbax)で測定した低分子量内部標準ポリスチレン(PS)の面積(%)
((5)乾燥直後の重合体ムーニー粘度)
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、ムーニー粘度計(上島製作所社製、「VR1132」)を用い、JIS K6300に準拠し、L形ローターを用いてムーニー粘度を測定した。
測定温度は、100℃とした。
まず、試料を1分間試験温度で予熱した後、ローターを2rpmで回転させ、4分後のトルクを測定してムーニー粘度(ML1+4)とした。
変性共役ジエン系重合体を測定用試料とし、ムーニー粘度計(上島製作所社製、「VR1132」)を用い、JIS K6300に準拠し、L形ローターを用いてムーニー粘度を測定した。
測定温度は、100℃とした。
まず、試料を1分間試験温度で予熱した後、ローターを2rpmで回転させ、4分後のトルクを測定してムーニー粘度(ML1+4)とした。
((6)3か月後の重合体ムーニー粘度の経時変化量)
25℃相対湿度40%に設定した恒温恒湿槽に、変性共役ジエン系重合体を入れ、90日経過後に100℃でムーニー粘度を測定し、重合直後の測定値との差の絶対値を求めた。
25℃相対湿度40%に設定した恒温恒湿槽に、変性共役ジエン系重合体を入れ、90日経過後に100℃でムーニー粘度を測定し、重合直後の測定値との差の絶対値を求めた。
下記において使用する、カップリング剤(C1〜C3)、窒素を少なくとも1つ有する化合物(N1〜N2)を示す。
C1:テトラメトキシシラン
C2:2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン
C3:ポリオルガノシラン(反応性官能基当量280)
N1:ピペリジン
N2:ヘキサメチレンイミン
C1:テトラメトキシシラン
C2:2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン
C3:ポリオルガノシラン(反応性官能基当量280)
N1:ピペリジン
N2:ヘキサメチレンイミン
〔比較例1〕
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.35g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、テトラメトキシシラン(C1)を1.6g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液Iを得た。
次に、重合体溶液Iにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料1)を得た。
試料1を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.35g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、テトラメトキシシラン(C1)を1.6g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液Iを得た。
次に、重合体溶液Iにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料1)を得た。
試料1を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
〔比較例2〕
比較例1と同様に重合体溶液Iを得た。
次に、n−ブチルリチウム0.64gを重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メ
タノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料2)を得た。
試料2を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
比較例1と同様に重合体溶液Iを得た。
次に、n−ブチルリチウム0.64gを重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メ
タノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料2)を得た。
試料2を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
〔実施例1〕
比較例1と同様に重合体溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ピペリジン0.85gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して反応させ溶液Aを得た。
次に、前記溶液A全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料3)を得た。
試料3を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
比較例1と同様に重合体溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ピペリジン0.85gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して反応させ溶液Aを得た。
次に、前記溶液A全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料3)を得た。
試料3を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
〔実施例2〕
比較例1と同様に重合溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ピペリジン0.85g、ブタジエン69gを添加し、42℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して60分間反応させ溶液Bを得た。
次に、前記溶液B全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料4)を得た。
試料4を分析した結果、結合スチレン量は25質量%、結合ブタジエン量は75質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は54%であった。
その他の分析値を表1に示す。
比較例1と同様に重合溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ピペリジン0.85g、ブタジエン69gを添加し、42℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して60分間反応させ溶液Bを得た。
次に、前記溶液B全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料4)を得た。
試料4を分析した結果、結合スチレン量は25質量%、結合ブタジエン量は75質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は54%であった。
その他の分析値を表1に示す。
〔実施例3〕
比較例1と同様に重合溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを1.0g、ピペリジン0.85g、ブタジエン69g、スチレン24gを添加し、42℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して30分間反応させ溶液Cを得た。
次に、前記溶液C全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料5)を得た。
試料5を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
比較例1と同様に重合溶液Iを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを1.0g、ピペリジン0.85g、ブタジエン69g、スチレン24gを添加し、42℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して30分間反応させ溶液Cを得た。
次に、前記溶液C全量を重合溶液Iに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.
67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料5)を得た。
試料5を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表1に示す。
〔比較例3〕
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.35g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン(C2)を1.95g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液IIを得た。
次に、重合体溶液IIにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料6)を得た。
試料6を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表2に示す。
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.35g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、2,2−ジメトキシ−1−(3−卜リメトキシシリルプロピル)−1−アザ−2−シラシクロペンタン(C2)を1.95g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液IIを得た。
次に、重合体溶液IIにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料6)を得た。
試料6を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表2に示す。
〔実施例4〕
比較例3と同様に重合体溶液IIを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ヘキサメチレンイミン0.99gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して20分間反応させ溶液Dを得た。
次に、前記溶液D全量を重合溶液IIに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料7)を得た。
試料7を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表2に示す。
比較例3と同様に重合体溶液IIを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ヘキサメチレンイミン0.99gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.64gを添加して20分間反応させ溶液Dを得た。
次に、前記溶液D全量を重合溶液IIに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料7)を得た。
試料7を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表2に示す。
〔比較例4〕
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.54g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、多官能シランカップリング剤であるポリオルガノシラン(C3)を1.34g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液IIIを得た。
次に、重合体溶液IIIにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料8)を得た。
試料8を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表3に示す。
内容積40Lで、撹持機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した1,3−ブタジエンを2,220g、スチレンを780g、シクロヘキサンを21,000g、極性物質としてテトラヒドロフラン(THF)を2gと2,2−ビス(2−オキソラニル)プロパンを3.1g、反応器へ入れ、反応器内温を45℃に保持した。
重合開始剤として、n−ブチルリチウムを1.54g、前記反応器に供給した。
重合反応開始後、重合による発熱で反応器内の温度は上昇を始め、最終的な反応器内の温度は73℃に達した。
この反応温度ピーク到達後から30秒後に反応器にカップリング剤として、多官能シランカップリング剤であるポリオルガノシラン(C3)を1.34g添加し、10分間、カップリング反応を実施し、重合体溶液IIIを得た。
次に、重合体溶液IIIにメタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し共役ジエン系重合体(試料8)を得た。
試料8を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表3に示す。
〔実施例5〕
比較例4と同様に重合体溶液IIIを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ヘキサメチレンイミン0.79gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.51gを添加して20分間反応させ溶液Eを得た。
次に、前記溶液E全量を重合体溶液IIIに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料9)を得た。
試料9を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表3に示す。
比較例4と同様に重合体溶液IIIを得た。
次に、窒素パージした耐圧ボトルにシクロヘキサン50g、テトラヒドロフラン1.0g、ヘキサメチレンイミン0.79gを添加し、40℃に加温した。この耐圧ボトルに、n−ブチルリチウム0.51gを添加して20分間反応させ溶液Eを得た。
次に、前記溶液E全量を重合体溶液IIIに添加し、20分間撹拌した後、メタノールを0.67g添加し、反応を停止させた。
さらに、酸化防止剤としてn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロオキシフェニル)−プロピオネートを11gと、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾールを4.5g添加した後、溶剤を除去し変性共役ジエン系重合体(試料9)を得た。
試料9を分析した結果、結合スチレン量は26質量%、結合ブタジエン量は74質量%であった。
赤外分光光度計を用いた測定結果よりハンプトン法に準じて計算して求めたブタジエン部分のミクロ構造のビニル結合量(1,2−結合量)は55%であった。
その他の分析値を表3に示す。
表1〜3に示すように、実施例1〜5の変性共役ジエン系重合体は、比較例1に比べ3か月後のムーニー粘度の経時変化量が小さかった。
〔実施例6〜10〕、〔比較例5〜8〕
〔比較例1〜4〕で得られた共役ジエン系重合体、〔実施例1〜5〕で得られた変性共役ジエン系重合体を原料ゴムとして使用し、以下に示す配合に従い、それぞれの原料ゴムを含有する共役ジエン系重合体組成物を得た。
共役ジエン系重合体(試料1、2、6、8)又は変性共役ジエン系重合体(試料3、4、5、7、9):100.0質量部
シリカ(エボニックデグサ社製、Ultrasil7000GR):75.0質量部
カーボンブラック(東海カ−ボン社製、シ−ストKH(N339)):5.0質量部
シランカップリング剤(エボニックデグサ社製、Si75):6.0質量部
S−RAEオイル(ジャパンエナジー社製、JOMOプロセスNC140):30.0質量部
ワックス(大内新興化学社製、サンノックN):1.5質量部
亜鉛華:2.5質量部
ステアリン酸:2.0質量部
老化防止剤(N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン):2.0質量部
硫黄:1.8質量部
加硫促進剤(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフィンアミド):1.7質量部
加硫促進剤(ジフェニルグアニジン):2.0質量部
合計:229.5質量部
〔比較例1〜4〕で得られた共役ジエン系重合体、〔実施例1〜5〕で得られた変性共役ジエン系重合体を原料ゴムとして使用し、以下に示す配合に従い、それぞれの原料ゴムを含有する共役ジエン系重合体組成物を得た。
共役ジエン系重合体(試料1、2、6、8)又は変性共役ジエン系重合体(試料3、4、5、7、9):100.0質量部
シリカ(エボニックデグサ社製、Ultrasil7000GR):75.0質量部
カーボンブラック(東海カ−ボン社製、シ−ストKH(N339)):5.0質量部
シランカップリング剤(エボニックデグサ社製、Si75):6.0質量部
S−RAEオイル(ジャパンエナジー社製、JOMOプロセスNC140):30.0質量部
ワックス(大内新興化学社製、サンノックN):1.5質量部
亜鉛華:2.5質量部
ステアリン酸:2.0質量部
老化防止剤(N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン):2.0質量部
硫黄:1.8質量部
加硫促進剤(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフィンアミド):1.7質量部
加硫促進剤(ジフェニルグアニジン):2.0質量部
合計:229.5質量部
上記の材料を以下の方法により混練して共役ジエン系重合体組成物を得た。
温度制御装置を具備する密閉混練機(内容量0.3L)を使用し、第一段の混練として、充填率65%、ローター回転数50/57rpmの条件で、原料ゴム(試料1〜9)、充填剤(シリカ、カーボンブラック)、シランカップリング剤、プロセスオイル(S−RAEオイル、ワックス)、亜鉛華、ステアリン酸を混練した。
このとき、密閉混合機の温度を制御し、排出温度(配合物)は155〜160℃で、共役ジエン系重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記で得た配合物を室温まで冷却後、老化防止剤を加え、シリカの分散を向上させるため再度混練した。この場合も、混合機の温度制御により排出温度(配合物)を155〜160℃に調整した。
冷却後、第三段の混練として、70℃に設定したオーブンロールにて、硫黄、加硫促進剤を加えて混練した。その後、成型し、160℃で20分間、加硫プレスにて加硫した。
加硫後、共役ジエン系重合体組成物の物性を測定した。
物性測定結果を表4〜6に示す。
温度制御装置を具備する密閉混練機(内容量0.3L)を使用し、第一段の混練として、充填率65%、ローター回転数50/57rpmの条件で、原料ゴム(試料1〜9)、充填剤(シリカ、カーボンブラック)、シランカップリング剤、プロセスオイル(S−RAEオイル、ワックス)、亜鉛華、ステアリン酸を混練した。
このとき、密閉混合機の温度を制御し、排出温度(配合物)は155〜160℃で、共役ジエン系重合体組成物を得た。
次に、第二段の混練として、上記で得た配合物を室温まで冷却後、老化防止剤を加え、シリカの分散を向上させるため再度混練した。この場合も、混合機の温度制御により排出温度(配合物)を155〜160℃に調整した。
冷却後、第三段の混練として、70℃に設定したオーブンロールにて、硫黄、加硫促進剤を加えて混練した。その後、成型し、160℃で20分間、加硫プレスにて加硫した。
加硫後、共役ジエン系重合体組成物の物性を測定した。
物性測定結果を表4〜6に示す。
前記のように加硫を行った後の、加硫物である共役ジエン系重合体組成物の特性の測定方法を下記に示す。
(粘弾性パラメータ)
レオメトリックス・サイエンティフィック社製の粘弾性試験機(ARES)を使用し、ねじりモードで、粘弾性パラメータを測定した。
実施例6〜8及び比較例6に対して比較例5を100として指数化し、実施例9及び比較例7に対して比較例5を100として指数化し、実施例10及び比較例8に対して比較例5を100として指数化した。
0℃において周波数10Hz、ひずみ1%で測定したtanδをウェットスキッド抵抗性の指標とした。値が大きいほどウェットスキッド抵抗性が良好であることを示す。
また、50℃において周波数10Hz、ひずみ3%で測定したtanδを省燃費特性の指標とした。値が大きいほど、低ヒステリシスロスであり、省燃費性能が良好であることを示す。
レオメトリックス・サイエンティフィック社製の粘弾性試験機(ARES)を使用し、ねじりモードで、粘弾性パラメータを測定した。
実施例6〜8及び比較例6に対して比較例5を100として指数化し、実施例9及び比較例7に対して比較例5を100として指数化し、実施例10及び比較例8に対して比較例5を100として指数化した。
0℃において周波数10Hz、ひずみ1%で測定したtanδをウェットスキッド抵抗性の指標とした。値が大きいほどウェットスキッド抵抗性が良好であることを示す。
また、50℃において周波数10Hz、ひずみ3%で測定したtanδを省燃費特性の指標とした。値が大きいほど、低ヒステリシスロスであり、省燃費性能が良好であることを示す。
なお、表4〜6中、ウェットスキッド抵抗性を「Wet」と表し、省燃費性能を「RR」と表した。
表4〜6に示すように、実施例6〜8の変性共役ジエン系重合体組成物は、比較例5、6に比較して低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスに優れていた。
また、実施例9は、比較例7に比較して、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスに優れていた。
さらに、実施例10は、比較例8に比較して、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスに優れていた。
また、実施例9は、比較例7に比較して、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスに優れていた。
さらに、実施例10は、比較例8に比較して、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスに優れていた。
本発明に係る変性共役ジエン系重合体は、加硫ゴムとしたときに優れた低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性を示し、タイヤトレッド、履物、工業用品等の各種部材の材料として、産業上の利用可能性を有する。
Claims (6)
- (工程1)有機金属化合物と反応性を有する官能基を、少なくとも1つ有する共役ジエン系重合体を得る工程と、
(工程2)前記(工程1)とは別の工程において、有機金属化合物と、窒素原子を少なくとも1つ有する化合物と、を反応させ、反応生成物を得る工程と、
(工程3)前記(工程2)で得た反応生成物を、前記(工程1)で得た共役ジエン系重合体に添加する工程と、
を、有する、変性共役ジエン系重合体の製造方法。 - 前記(工程1)における有機金属化合物と反応性を有する官能基が、
ハロゲン基、アルコキシ基、アリールオキシ基、エポキシ基、エステル基、アルカノイル基、及びイソシアネート基からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。 - 前記有機金属化合物がアルキルリチウム化合物である、請求項1又は2に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
- 前記(工程2)にて、共役ジエン系化合物、及び/又は、ビニル芳香族化合物を添加する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。 - 前記(工程2)で得られる反応生成物の重量平均分子量が30,000未満である、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。 - 前記(工程2)において、前記有機金属化合物と、前記窒素原子を少なくとも1つ有する化合物とのモル比が、
(窒素原子を少なくとも1つ有する化合物)/(有機金属化合物)=0.05〜1.20である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
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JP (1) | JP2020203991A (ja) |
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2019
- 2019-06-18 JP JP2019112817A patent/JP2020203991A/ja active Pending
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