JP2022087684A - Method for Producing Synthetic Polyisoprene Copolymer - Google Patents

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大輝 岩地
Taiki Iwachi
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Abstract

To provide a synthetic polyisoprene copolymer that can improve the mechanical strength of vulcanized rubber.SOLUTION: In the method for producing synthetic polyisoprene copolymer according to the embodiment, a latex containing a synthetic polyisoprene copolymer in which a vinyl monomer is graft-copolymerized on the surface of a synthetic polyisoprene rubber particle, and a polymerization initiator for the graft copolymerization is dried, and the obtained solid is immersed in a solvent in which the synthetic polyisoprene copolymer is not dissolved but the polymerization initiator is dissolved, and then the solid is taken out from the solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、合成ポリイソプレン共重合体の製造方法、および該方法を用いた加硫ゴムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a synthetic polyisoprene copolymer and a method for producing a vulcanized rubber using the method.

ゴムを改質する技術として、ゴムラテックスにスチレン系モノマーやアクリル系モノマーなどのビニルモノマーをグラフト共重合させることが知られている。例えば、特許文献1には、天然ゴムラテックスにアルコシキシランを有するビニルモノマーを添加しグラフト共重合させることで、グラフト鎖により形成された連続相中に天然ゴム粒子が相分離した状態で分散したナノマトリックス構造を持つ天然ゴムグラフト共重合体を得ることが開示されている。 As a technique for modifying rubber, it is known that a vinyl monomer such as a styrene-based monomer or an acrylic-based monomer is graft-copolymerized with a rubber latex. For example, in Patent Document 1, by adding a vinyl monomer having alcoholicylan to a natural rubber latex and performing a graft copolymerization, the natural rubber particles are dispersed in a continuous phase formed by a graft chain in a phase-separated state. It is disclosed to obtain a natural rubber graft copolymer having a nanomatrix structure.

特許文献2には、脱タンパク質化天然ゴムラテックスにスチレン系ビニルモノマーを添加しグラフト共重合させることで、グラフト鎖によりナノマトリックス構造を形成したナノマトリックス分散天然ゴムを合成することが開示されている。 Patent Document 2 discloses that a nanomatrix-dispersed natural rubber having a nanomatrix structure formed by graft chains is synthesized by adding a styrene-based vinyl monomer to a deproteinized natural rubber latex and performing graft copolymerization. ..

一方、特許文献3には、合成ポリイソプレンゴムラテックスを用いて、これにビニルモノマーをグラフト共重合させることにより、ナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレン共重合体を得ることが開示されている。 On the other hand, Patent Document 3 discloses that a synthetic polyisoprene copolymer having a nanomatrix structure is obtained by graft-copolymerizing a vinyl monomer with a synthetic polyisoprene rubber latex.

特開2013-170268号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-170268 特開2008-214481号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-214481

特許文献3には、ナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレン共重合体の未加硫フィルムについて機械強度が向上することが開示されている。しかしながら、該合成ポリイソプレン共重合体をゴム成分として用いて充填剤とともに混合し加硫ゴムを作製したところ、加硫ゴムでは機械強度が向上せず、むしろ低下する場合もあることがわかった。 Patent Document 3 discloses that the mechanical strength of an unvulcanized film of a synthetic polyisoprene copolymer having a nanomatrix structure is improved. However, when the synthetic polyisoprene copolymer was used as a rubber component and mixed with a filler to prepare a vulcanized rubber, it was found that the mechanical strength of the vulcanized rubber did not improve, but rather decreased.

本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、加硫ゴムの機械強度を向上することができる合成ポリイソプレン共重合体の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a method for producing a synthetic polyisoprene copolymer capable of improving the mechanical strength of vulcanized rubber.

本発明の実施形態に係る合成ポリイソプレン共重合体の製造方法は、合成ポリイソプレンゴム粒子の表面にビニルモノマーがグラフト共重合された合成ポリイソプレン共重合体と当該グラフト共重合のための重合開始剤を含むラテックスを乾燥すること、得られた固形物を前記合成ポリイソプレン共重合体は溶解しないが前記重合開始剤は溶解する溶媒に浸漬すること、及び、前記溶媒から前記固形物を取り出すこと、を含むものである。 In the method for producing a synthetic polyisoprene copolymer according to the embodiment of the present invention, a synthetic polyisoprene copolymer in which a vinyl monomer is graft-copolymerized on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles and polymerization for the graft copolymerization are started. Drying the latex containing the agent, immersing the obtained solid in a solvent that does not dissolve the synthetic polyisoprene copolymer but dissolving the polymerization initiator, and removing the solid from the solvent. , Including.

本発明の実施形態に係る加硫ゴムの製造方法は、上記方法により合成ポリイソプレン共重合体を製造すること、得られた合成ポリイソプレン共重合体と充填剤を乾式混合すること、及び、得られた混合物を加硫すること、を含むものである。 The method for producing the vulcanized rubber according to the embodiment of the present invention is to produce a synthetic polyisoprene copolymer by the above method, dry-mix the obtained synthetic polyisoprene copolymer and a filler, and obtain. It involves vulcanizing the resulting mixture.

本発明の実施形態によれば、加硫ゴムの機械強度を向上することができる合成イソプレングラフト共重合体を得ることができる。 According to the embodiment of the present invention, a synthetic isoprene graft copolymer capable of improving the mechanical strength of the vulcanized rubber can be obtained.

合成例1で得られたゴム膜の透過型電子顕微鏡写真Transmission electron micrograph of the rubber film obtained in Synthesis Example 1 合成例1で得られたゴム膜の引張試験における歪み-応力曲線のグラフGraph of strain-strain curve in tensile test of rubber film obtained in Synthesis Example 1

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the practice of the present invention will be described in detail.

本発明者は、合成ポリイソプレンゴム粒子の表面にビニルモノマーをグラフト共重合して得られた合成ポリイソプレン共重合体が、加硫ゴムにしたときに機械強度が向上しないとの課題に鑑みて鋭意検討する中で、グラフト共重合に使用する重合開始剤が加硫阻害を引き起こし、これにより加硫ゴムの機械強度を低下させることを見出した。そこで、合成ポリイソプレン共重合体ラテックスから乾燥により合成ポリイソプレンゴムの固形物を取り出した後に、当該固形物から重合開始剤を溶媒で抽出することとし、これにより上記課題を解決するに至った。 The present inventor considers the problem that the mechanical strength of the synthetic polyisoprene copolymer obtained by graft-copolymerizing a vinyl monomer on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles does not improve when it is made into vulcanized rubber. During diligent studies, it was found that the polymerization initiator used for graft copolymerization causes vulcanization inhibition, which reduces the mechanical strength of the vulcanized rubber. Therefore, after taking out the solid material of the synthetic polyisoprene rubber from the synthetic polyisoprene copolymer latex by drying, the polymerization initiator is extracted from the solid material with a solvent, thereby solving the above-mentioned problems.

実施形態に係る合成ポリイソプレン共重合体の製造方法は、以下の工程を含む。
(A)合成ポリイソプレンゴム粒子の表面にビニルモノマーがグラフト共重合された合成ポリイソプレン共重合体と当該グラフト共重合のための重合開始剤を含むラテックスを乾燥する工程、
(B)得られた固形物を合成ポリイソプレン共重合体は溶解しないが重合開始剤は溶解する溶媒に浸漬する工程、及び、
(C)溶媒から固形物を取り出す工程。
The method for producing a synthetic polyisoprene copolymer according to an embodiment includes the following steps.
(A) A step of drying a synthetic polyisoprene copolymer in which a vinyl monomer is graft-copolymerized on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles and a latex containing a polymerization initiator for the graft copolymerization.
(B) A step of immersing the obtained solid material in a solvent in which the synthetic polyisoprene copolymer does not dissolve but the polymerization initiator dissolves, and
(C) A step of removing a solid substance from a solvent.

より詳細には、工程(A)~(C)に先立ち、(D)合成ポリイソプレンゴムラテックスにビニルモノマーを添加して重合開始剤の存在下でグラフト共重合させる工程を含んでもよい。すなわち、合成ポリイソプレン共重合体の製造方法は、工程(D)、工程(A)、工程(B)及び工程(C)をこの順で含んでもよい。 More specifically, a step of adding a vinyl monomer to the synthetic polyisoprene rubber latex (D) and performing graft copolymerization in the presence of a polymerization initiator may be included prior to the steps (A) to (C). That is, the method for producing the synthetic polyisoprene copolymer may include a step (D), a step (A), a step (B) and a step (C) in this order.

また、一実施形態において、工程(D)に先立ち、(E)合成ポリイソプレンゴムラテックス(以下、単にIRラテックスということがある。)を50℃以上の加熱条件下で攪拌し、遠心分離することにより精製する工程を含んでもよい。すなわち、合成ポリイソプレン共重合体の製造方法は、工程(E)、工程(D)、工程(A)、工程(B)及び工程(C)をこの順で含んでもよい。 Further, in one embodiment, prior to step (D), (E) synthetic polyisoprene rubber latex (hereinafter, may be simply referred to as IR latex) is stirred under heating conditions of 50 ° C. or higher and centrifuged. It may include the step of purifying by. That is, the method for producing the synthetic polyisoprene copolymer may include a step (E), a step (D), a step (A), a step (B) and a step (C) in this order.

[工程(E)]
工程(E)は、IRラテックスがロジン系界面活性剤を含む場合に、当該ロジン系界面活性剤をゴム粒子表面から除去するために行う工程であり、次の工程(D)のグラフト共重合を進行しやすくすることができる。工程(E)は任意工程であり、例えばIRラテックスがロジン系界面活性剤を含まない場合、実施しなくてもよい。
[Step (E)]
Step (E) is a step to remove the rosin-based surfactant from the surface of the rubber particles when the IR latex contains a rosin-based surfactant, and the graft copolymerization of the next step (D) is performed. It can be facilitated. The step (E) is an optional step and may not be carried out, for example, when the IR latex does not contain a rosin-based surfactant.

出発原料とするIRラテックスとしては、シス-1,4-ポリイソプレンゴムを含むゴムラテックスを用いることができ、市販品を用いてもよい。市販のIRラテックスに乳化剤として含まれるロジン系界面活性剤としては、ロジン酸石鹸、不均化ロジン酸石鹸などが例示される。 As the IR latex used as a starting material, a rubber latex containing cis-1,4-polyisoprene rubber can be used, and a commercially available product may be used. Examples of the rosin-based surfactant contained in a commercially available IR latex as an emulsifier include rosin acid soap and disproportionated rosin acid soap.

工程(E)において、IRラテックスを攪拌する際の加熱温度は50℃以上であることが好ましく、より好ましくは60℃以上70℃以下、又は、85℃以上100℃未満であり、更に好ましくは85℃以上95℃以下である。IRラテックスを攪拌する際の攪拌時間は、特に限定されず、例えば10~200分間でもよく、20~120分間でもよい。 In the step (E), the heating temperature for stirring the IR latex is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher and 70 ° C. or lower, or 85 ° C. or higher and lower than 100 ° C., still more preferably 85. ° C or higher and 95 ° C or lower. The stirring time for stirring the IR latex is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 200 minutes or 20 to 120 minutes.

IRラテックスを攪拌する際のIRラテックスの濃度は、特に限定されず、例えば、ゴム濃度(DRC:Dry Rubber Content)で10~60質量%でもよく、20~50質量%でもよい。 The concentration of IR latex when stirring the IR latex is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 60% by mass or 20 to 50% by mass in terms of rubber concentration (DRC: Dry Rubber Content).

IRラテックスを攪拌する際には、ビニルモノマーとの共重合反応を阻害しない界面活性剤をIRラテックスに添加しておいてもよい。そのような界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤を用いることができる。アニオン界面活性剤としては、例えば、カルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、リン酸エステル系等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンエーテル系、ポリオキシアルキレンエステル系、多価アルコール脂肪酸エステル系、糖脂肪酸エステル系、アルキルポリグリコシド系等が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩型、アルキルアミン誘導体型およびそれらの第4級化物、ならびにイミダゾリニウム塩型等が挙げられる。界面活性剤の添加量としては、IRラテックス中での濃度で0.01~3質量%でもよく、0.05~2質量%でもよい。 When stirring the IR latex, a surfactant that does not inhibit the copolymerization reaction with the vinyl monomer may be added to the IR latex. As such a surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a cationic surfactant can be used. Examples of the anionic surfactant include a carboxylic acid type, a sulfonic acid type, a sulfate ester type, a phosphoric acid ester type and the like. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyalkylene ether type, polyoxyalkylene ester type, polyhydric alcohol fatty acid ester type, sugar fatty acid ester type, alkyl polyglycoside type and the like. Examples of the cationic surfactant include an alkylamine salt type, an alkylamine derivative type and a quaternary product thereof, and an imidazolinium salt type. The amount of the surfactant added may be 0.01 to 3% by mass or 0.05 to 2% by mass in terms of the concentration in IR latex.

このように加熱攪拌した後、遠心分離を行うことにより、合成ポリイソプレンゴムが含まれるクリーム分と漿液であるセラム分とに分離する。得られたクリーム分に水を加えて再分散させることにより、精製合成ポリイソプレンゴムラテックス(精製IRラテックス)が得られる。 After heating and stirring in this way, centrifugation is performed to separate the cream containing synthetic polyisoprene rubber and the serum containing serum. Purified synthetic polyisoprene rubber latex (purified IR latex) is obtained by adding water to the obtained cream and redispersing it.

加熱攪拌と遠心分離は複数回繰り返して実施してもよい。すなわち、IRラテックスを加熱攪拌し、遠心分離した後、クリーム分を再分散させる際にクリーム分に水と界面活性剤を加えて上記加熱条件下で攪拌し、次いで遠心分離を行い、この操作を複数回繰り返すようにしてもよい。繰り返し回数は特に限定されず、例えば、加熱攪拌及び遠心分離を2~5回実施してもよい。 Heating stirring and centrifugation may be repeated a plurality of times. That is, after the IR latex is heated and stirred and centrifuged, water and a surfactant are added to the cream when the cream is redistributed, and the mixture is stirred under the above heating conditions, and then the cream is centrifuged. It may be repeated multiple times. The number of repetitions is not particularly limited, and for example, heating and stirring and centrifugation may be performed 2 to 5 times.

精製IRラテックスの濃度は、特に限定されず、例えば、ゴム濃度(DRC)で10~60質量%でもよく、20~50質量%でもよい。また、精製IRラテックスには、ビニルモノマーとの共重合反応を阻害しない界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤の添加量としては、精製IRラテックス中での濃度で0.01~3質量%でもよく、0.05~2質量%でもよい。 The concentration of the purified IR latex is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 60% by mass or 20 to 50% by mass in terms of rubber concentration (DRC). Further, a surfactant that does not inhibit the copolymerization reaction with the vinyl monomer may be added to the purified IR latex. The amount of the surfactant added may be 0.01 to 3% by mass or 0.05 to 2% by mass in terms of the concentration in the purified IR latex.

[工程(D)]
工程(D)は、IRラテックスにビニルモノマーをグラフト共重合させる工程である。IRラテックスとしては、工程(E)で得られた精製IRラテックスを用いてもよく、工程(E)の精製を行っていないIRラテックスを用いてもよい。
[Step (D)]
Step (D) is a step of graft-copolymerizing a vinyl monomer with IR latex. As the IR latex, the purified IR latex obtained in the step (E) may be used, or the IR latex not purified in the step (E) may be used.

ビニルモノマーとしては、合成ポリイソプレンゴム粒子表面にグラフト可能なものであれば特に限定されず、例えば、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ペンチルスチレン等のアルキルスチレンなどのスチレン系モノマー; ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシランなどのビニルアルコキシシランモノマー; (メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸系モノマー; (メタ)アクリルアミド、アルキル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド系モノマー; 酢酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー; アクリロニトリルなどのニトリル系ビニルモノマー; ビニルピロリドン等が挙げられる。これらはいずれか1種用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸のうちの一方又は両方を意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートのうちの一方又は両方を意味し、「(メタ)アクリルアミド」とは、アクリルアミド及びメタクリルアミドのうちの一方又は両方を意味する。 The vinyl monomer is not particularly limited as long as it can be grafted on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles, and is styrene-based such as styrene, methylstyrene, ethylstyrene, propylstyrene, butylstyrene, pentylstyrene and other alkylstyrenes. Monomers; Vinyl alkoxysilane monomers such as vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, vinylmethyldimethoxysilane; (meth) acrylic acid, (meth) methyl acrylate, 2-hydroxyethyl ( (Meta) acrylic acid-based monomers such as (meth) acrylate; (meth) acrylamide-based monomers such as (meth) acrylamide and alkyl (meth) acrylamide; vinyl ester-based monomers such as vinyl acetate; nitrile vinyl monomers such as acrylonitrile; vinyl Examples thereof include pyrrolidone. Any one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. Here, "(meth) acrylic acid" means one or both of acrylic acid and methacrylic acid, and "(meth) acrylate" means one or both of acrylate and methacrylate. "(Meta) acrylamide" means one or both of acrylamide and methacrylamide.

ビニルモノマーの添加量は、特に限定されないが、合成ポリイソプレンゴム100質量部に対して5~30質量部であることが好ましく、より好ましくは10~20質量部である。このような添加量とすることで、ビニルモノマーのグラフト量を確保して改質効果を高めるとともに、ホモポリマーの生成を抑制してグラフト効率を高めることができる。 The amount of the vinyl monomer added is not particularly limited, but is preferably 5 to 30 parts by mass, more preferably 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the synthetic polyisoprene rubber. By setting such an addition amount, it is possible to secure the graft amount of the vinyl monomer and enhance the modification effect, and suppress the formation of homopolymer to enhance the graft efficiency.

IRラテックスには、ビニルモノマーをグラフト共重合させるために重合開始剤が添加される。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、2,2-アゾビスイソブチロニトリル、過硫酸カリウムなどの過酸化物と、テトラエチレンペンタミン、メルカプタン類、酸性亜硫酸ナトリウム、還元性金属イオン、アスコルビン酸などの還元剤とを組み合わせてなるレドックス系開始剤を用いることが好ましく、より好ましくはtert-ブチルヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシドとテトラエチレンペンタミンなどのアミンとの組合せである。重合開始剤の添加量は、特に限定されず、例えば、ビニルモノマー100モルに対して0.3~10モル%でもよい。 A polymerization initiator is added to the IR latex to graft-copolymerize the vinyl monomer. Examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, 2,2-azobisisobutyronitrile, potassium persulfate and the like. It is preferable to use a redox-based initiator consisting of an oxide in combination with a reducing agent such as tetraethylenepentamine, mercaptans, acidic sodium sulfite, reducing metal ion, and ascorbic acid, and more preferably tert-butyl hydroperoxide. It is a combination of a hydroperoxide such as, and an amine such as tetraethylenepentamine. The amount of the polymerization initiator added is not particularly limited, and may be, for example, 0.3 to 10 mol% with respect to 100 mol of the vinyl monomer.

IRラテックス、ビニルモノマー及び重合開始剤を反応容器に仕込み、25~80℃で1~10時間反応を行うことにより、合成ポリイソプレンゴム粒子表面にビニルモノマーをグラフト共重合してなる合成ポリイソプレン共重合体を含むラテックスが得られる。該ラテックスには、更に重合開始剤が含まれる。 Synthetic polyisoprene obtained by graft-copolymerizing a vinyl monomer on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles by charging IR latex, vinyl monomer and polymerization initiator into a reaction vessel and carrying out a reaction at 25 to 80 ° C. for 1 to 10 hours. A latex containing a polymer can be obtained. The latex further contains a polymerization initiator.

反応終了後に、未反応のビニルモノマーを減圧除去してもよい。その際にビニルモノマーとともに除去される重合開始剤があってもよいが、以下の工程では、この段階でも除去されない重合開始剤が含まれる合成ポリイソプレン共重合体のラテックスを処理対象とする。 After the reaction is completed, the unreacted vinyl monomer may be removed under reduced pressure. At that time, there may be a polymerization initiator that is removed together with the vinyl monomer, but in the following steps, the latex of the synthetic polyisoprene copolymer containing the polymerization initiator that is not removed even at this stage is treated.

[工程(A)]
工程(A)では、合成ポリイソプレン共重合体と重合開始剤を含むラテックスを乾燥する。詳細には、上記ラテックスから水を気化させて乾燥することにより、合成ポリイソプレン共重合体の固形物が得られる。
[Step (A)]
In step (A), the latex containing the synthetic polyisoprene copolymer and the polymerization initiator is dried. Specifically, by vaporizing water from the latex and drying it, a solid synthetic polyisoprene copolymer can be obtained.

このようにラテックスを乾燥させて固形物を得ることにより、グラフト鎖により形成された連続相中に合成ポリイソプレンゴム粒子が相分離した状態で分散したナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレンゴム共重合体を有利に得ることができる。すなわち、例えば、メタノールを用いてラテックスを凝固させることで固形状の合成ポリイソプレン共重合体を回収することもできるが、そのようにして得られた合成ポリイソプレン共重合体では、上記ナノマトリックス構造を形成しにくいことが分かった。乾燥により水を気化させて固形物を得ることで、より有利にナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレン共重合体を得ることができる。 By drying the latex in this way to obtain a solid substance, a synthetic polyisoprene rubber copolymer having a nanomatrix structure in which synthetic polyisoprene rubber particles are dispersed in a continuous phase formed by a graft chain in a phase-separated state. Can be obtained in an advantageous manner. That is, for example, a solid synthetic polyisoprene copolymer can be recovered by coagulating the latex with methanol, but the synthetic polyisoprene copolymer thus obtained has the above-mentioned nanomatrix structure. It was found that it was difficult to form. By vaporizing water by drying to obtain a solid substance, a synthetic polyisoprene copolymer having a nanomatrix structure can be obtained more advantageously.

乾燥方法としては、加熱乾燥でもよく、真空乾燥でもよい。加熱乾燥の場合、乾燥温度は、ラテックスから水を気化させることができれば、特に限定されず、例えば30~100℃でもよく、50~70℃でもよい。 The drying method may be heat drying or vacuum drying. In the case of heat drying, the drying temperature is not particularly limited as long as water can be vaporized from the latex, and may be, for example, 30 to 100 ° C. or 50 to 70 ° C.

乾燥に際しては、次工程の工程(B)において溶媒に接触する面積を大きくして重合開始剤の抽出効率を向上するため、乾燥後の固形物の表面積が大きくなる形状に成形することが好ましい。そのため、例えばキャスト成形等により、合成ポリイソプレン共重合体のシートを上記固形物として成形することが好ましい。合成ポリイソプレン共重合体のシートの厚みは、特に限定されず、例えば、0.5~10mmでもよく、1~5mmでもよい。なお、ここでいうシートは、一般にフィルムと称される薄い膜を含む概念である。 At the time of drying, in order to increase the area in contact with the solvent in the step (B) of the next step and improve the extraction efficiency of the polymerization initiator, it is preferable to form the solid into a shape having a large surface area after drying. Therefore, it is preferable to mold the sheet of the synthetic polyisoprene copolymer as the solid substance by, for example, cast molding. The thickness of the sheet of the synthetic polyisoprene copolymer is not particularly limited, and may be, for example, 0.5 to 10 mm or 1 to 5 mm. The sheet referred to here is a concept including a thin film generally called a film.

ラテックスを乾燥されることにより、気化ないし分解して除去される重合開始剤があってもよいが、乾燥工程では取り除かれない重合開始剤がある。そのため、得られた固形物には、合成ポリイソプレン共重合体とともに重合開始剤が含まれている。そのような固形物に含まれる重合開始剤としては、例えば、テトラエチレンペンタミン、酸性亜硫酸ナトリウム、還元性金属イオン、アスコルビン酸等が挙げられる。 There may be a polymerization initiator that is vaporized or decomposed and removed by drying the latex, but there are polymerization initiators that are not removed in the drying step. Therefore, the obtained solid contains a polymerization initiator together with the synthetic polyisoprene copolymer. Examples of the polymerization initiator contained in such a solid substance include tetraethylenepentamine, sodium bisulfite, reducing metal ions, ascorbic acid and the like.

[工程(B)]
工程(B)では、工程(A)で得られた固形物、即ち合成ポリイソプレン共重合体とともに重合開始剤が含まれる固形物を、溶媒に浸漬する。
[Step (B)]
In the step (B), the solid substance obtained in the step (A), that is, the solid substance containing the polymerization initiator together with the synthetic polyisoprene copolymer is immersed in the solvent.

溶媒としては、合成ポリイソプレン共重合体は溶解しないが、重合開始剤は溶解する溶媒を用いる。これにより、固形物から重合開始剤が抽出される。このような溶媒としては、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、水等が挙げられる。これらの溶媒はいずれか1種単独で又は2種以上併用してもよい。 As the solvent, a solvent that does not dissolve the synthetic polyisoprene copolymer but dissolves the polymerization initiator is used. As a result, the polymerization initiator is extracted from the solid material. Examples of such a solvent include acetone, methanol, ethanol, water and the like. Any one of these solvents may be used alone or in combination of two or more.

固形物を溶媒に浸漬する際の溶媒温度は、特に限定されず、例えば0~50℃でもよく、20~30℃でよい。浸漬時間も、特に限定されず、例えば12~240時間でもよく、72~120時間でもよい。浸漬方法も、特に限定されず、溶媒中に固形物を静置浸漬してもよく、攪拌や振盪等を加えながら浸漬してもよく、溶媒を入れた浴槽にシート状の固形物を連続的に入れ浴槽内を走行させて浸漬してもよい。 The solvent temperature when the solid material is immersed in the solvent is not particularly limited, and may be, for example, 0 to 50 ° C. or 20 to 30 ° C. The immersion time is also not particularly limited, and may be, for example, 12 to 240 hours or 72 to 120 hours. The dipping method is also not particularly limited, and the solid substance may be immersed in the solvent by standing still, or may be immersed while stirring or shaking, and the sheet-shaped solid substance may be continuously immersed in the bathtub containing the solvent. You may put it in the bathtub and run it in the bathtub to soak it.

[工程(C)]
工程(C)では、工程(B)で溶媒に浸漬した固形物を溶媒から取り出す。これにより、重合開始剤が抽出によって除去ないし低減された合成ポリイソプレン共重合体が得られる。そのため、重合開始剤による加硫阻害が抑制され、加硫ゴムの機械強度の低下を抑えることができる。
[Step (C)]
In the step (C), the solid material immersed in the solvent in the step (B) is taken out from the solvent. As a result, a synthetic polyisoprene copolymer in which the polymerization initiator is removed or reduced by extraction can be obtained. Therefore, the inhibition of vulcanization by the polymerization initiator is suppressed, and the decrease in the mechanical strength of the vulcanized rubber can be suppressed.

工程(C)では、固形物を溶媒から取り出した後、通常は乾燥を行う。乾燥方法としては、加熱乾燥でもよく、真空乾燥でもよい。加熱乾燥の場合、乾燥温度は、特に限定されず、例えば30~100℃でもよく、50~70℃でもよい。 In the step (C), after removing the solid matter from the solvent, it is usually dried. The drying method may be heat drying or vacuum drying. In the case of heat drying, the drying temperature is not particularly limited, and may be, for example, 30 to 100 ° C. or 50 to 70 ° C.

なお、溶媒から取り出した固形物は、そのまま加硫ゴムを製造するためのゴム成分として用いてもよい。ゴム組成物の混練時における加熱により溶媒を気化して取り除くことができるためである。 The solid substance taken out from the solvent may be used as it is as a rubber component for producing vulcanized rubber. This is because the solvent can be vaporized and removed by heating during kneading of the rubber composition.

[合成ポリイソプレン共重合体]
上記製造方法により得られる合成ポリイソプレン共重合体は、合成ポリイソプレンゴム粒子の表面にビニルモノマーがグラフト共重合されたものであり、合成ポリイソプレングラフト共重合体とも称される。該合成ポリイソプレン共重合体は、グラフト鎖により形成された厚さ1~100nmの連続相中に合成ポリイソプレンゴム粒子が相分離した状態で分散したナノマトリックス構造を有する。
[Synthetic polyisoprene copolymer]
The synthetic polyisoprene copolymer obtained by the above production method is obtained by graft-copolymerizing a vinyl monomer on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles, and is also referred to as a synthetic polyisoprene graft copolymer. The synthetic polyisoprene copolymer has a nanomatrix structure in which synthetic polyisoprene rubber particles are dispersed in a continuous phase having a thickness of 1 to 100 nm formed by a graft chain in a phase-separated state.

該合成ポリイソプレン共重合体は、ナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレン共重合体のみからなるものでもよいが、上記ビニルモノマーからなるホモポリマーを含んでもよい。すなわち、グラフト共重合に際しては、グラフト共重合体だけでなく、ビニルモノマーからホモポリマーも通常生成されるので、そのようなホモポリマーを混在した状態で含む混合物でもよい。 The synthetic polyisoprene copolymer may be composed of only a synthetic polyisoprene copolymer having a nanomatrix structure, or may contain a homopolymer composed of the vinyl monomer. That is, in the case of graft copolymerization, not only the graft copolymer but also homopolymers are usually produced from vinyl monomers, so a mixture containing such homopolymers in a mixed state may be used.

かかるナノマトリックス構造を有する合成ポリイソプレン共重合体において、合成ポリイソプレンゴム粒子の粒径は、原料のIRラテックスの粒径に依存し、特に限定するものではないが、平均粒径が0.01~20μmでもよく、0.04~3.0μmでもよい。ここで、平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)の画像から、無作為抽出された100個の粒子の直径を計測することにより、その相加平均として求められる。粒子の直径は、例えば、Media Cybernetics社の画像処理ソフト「Image-Pro Plus」を用いて、粒子の外周の2点を結び、かつ重心を通る径を、2度刻みに測定した値の平均値とすることができる。なお、原料であるIRラテックスを用いて合成ポリイソプレンゴム粒子の粒径を測定する場合、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いて測定したD50の値を用いればよい。 In the synthetic polyisoprene copolymer having such a nanomatrix structure, the particle size of the synthetic polyisoprene rubber particles depends on the particle size of the raw material IR latex and is not particularly limited, but the average particle size is 0.01. It may be up to 20 μm or 0.04 to 3.0 μm. Here, the average particle size is obtained as an additive average by measuring the diameters of 100 randomly selected particles from a transmission electron microscope (TEM) image. The diameter of the particle is, for example, the average value of the diameter measured in 2 degree increments by connecting two points on the outer circumference of the particle and passing through the center of gravity using the image processing software "Image-Pro Plus" of Media Cybernetics. Can be. When measuring the particle size of synthetic polyisoprene rubber particles using IR latex as a raw material, the value of D50 measured using a laser diffraction type particle size distribution measuring device may be used.

上記ナノマトリックス構造において、ビニルモノマーの重合体であるグラフト鎖は、厚さ1~100nmの連続相(即ち、マトリックス相)を形成している。連続相は、合成ポリイソプレンゴム粒子の粒子間に介在してこれらゴム粒子を相分離するものであり、ゴム粒子の間に層状に形成されている。連続相の厚さは、より好ましくは5~50nmである。ここで、連続相の厚さは、透過型電子顕微鏡(TEM)の画像から、無作為抽出された100組のゴム粒子間に形成されたグラフト鎖の厚さを計測することにより、その相加平均として求められる。 In the nanomatrix structure, the graft chain, which is a polymer of vinyl monomer, forms a continuous phase (that is, a matrix phase) having a thickness of 1 to 100 nm. The continuous phase intervenes between the particles of the synthetic polyisoprene rubber particles to phase-separate the rubber particles, and is formed in a layer between the rubber particles. The thickness of the continuous phase is more preferably 5 to 50 nm. Here, the thickness of the continuous phase is added by measuring the thickness of the graft chain formed between 100 sets of randomly selected rubber particles from the image of a transmission electron microscope (TEM). Obtained as an average.

合成ポリイソプレン共重合体において、ビニルモノマーからなるグラフト鎖の含有率は、特に限定されず、例えば3~30質量%でもよく、5~25質量%でもよく、8~20質量%でもよい。ここで、グラフト鎖の含有率は、合成ポリイソプレン共重合体全体の質量に対するグラフト鎖部分の質量の比率である。 In the synthetic polyisoprene copolymer, the content of the graft chain made of vinyl monomer is not particularly limited, and may be, for example, 3 to 30% by mass, 5 to 25% by mass, or 8 to 20% by mass. Here, the content of the graft chain is the ratio of the mass of the graft chain portion to the mass of the entire synthetic polyisoprene copolymer.

[加硫ゴムの製造方法]
一実施形態に係る加硫ゴムの製造方法は、上記のようにして合成ポリイソプレン共重合体を製造した後、(F)得られた合成ポリイソプレン共重合体と充填剤を乾式混合する工程と、(G)得られた混合物を加硫する工程と、を含む。
[Manufacturing method of vulcanized rubber]
The method for producing a vulcanized rubber according to one embodiment includes a step of producing a synthetic polyisoprene copolymer as described above, and then (F) a dry mixing step of the obtained synthetic polyisoprene copolymer and a filler. , (G) The step of vulcanizing the obtained mixture.

[工程(F)]
工程(F)では、合成ポリイソプレン共重合体をゴム成分として用いて、これに充填剤等を乾式混合して未加硫ゴム組成物を調製する。
[Step (F)]
In the step (F), a synthetic polyisoprene copolymer is used as a rubber component, and a filler or the like is dry-mixed with the synthetic polyisoprene copolymer to prepare an unvulcanized rubber composition.

ゴム成分は、合成ポリイソプレン共重合体のみでもよいが、合成ポリイソプレン共重合体とともに他のジエン系ゴムを併用してもよい。他のジエン系ゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン-イソプレン共重合体ゴム、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられ、これらはいずれか1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 The rubber component may be only a synthetic polyisoprene copolymer, or may be used in combination with another diene-based rubber together with the synthetic polyisoprene copolymer. The other diene rubber is not particularly limited, and for example, natural rubber (NR), polybutadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, and the like. Examples thereof include styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, and these can be used alone or in combination of two or more.

充填剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ等が挙げられる。充填剤の配合量は、特に限定されず、例えば、ゴム成分100質量部に対して、1~150質量部でもよく、3~100質量部でもよく、10~50質量部でもよい。 Examples of the filler include carbon black, silica and the like. The blending amount of the filler is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 150 parts by mass, 3 to 100 parts by mass, or 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

未加硫ゴム組成物には、上記成分の他に、例えば、亜鉛華、ステアリン酸、オイル、ワックス、老化防止剤、加硫剤(例えば硫黄)、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができ、充填剤とともに乾式混合してもよい。 In addition to the above components, unvulcanized rubber compositions generally include, for example, zinc oxide, stearic acid, oil, wax, antiaging agents, vulcanizing agents (eg sulfur), vulcanization accelerators, and the like. Various additives used can be blended and may be dry mixed with the filler.

乾式混合には、バンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いることができ、常法に従い混練すればよい。例えば、第一混合段階(ノンプロ練り工程)で、ゴム成分に対し、充填剤とともに、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を添加混合する。次いで、得られた混合物に、最終混合段階(プロ練り工程)で加硫剤及び加硫促進剤を添加混合することにより、未加硫ゴム組成物を調製することができる。 For dry-type mixing, a mixer such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll can be used, and kneading may be performed according to a conventional method. For example, in the first mixing step (non-professional kneading step), additives other than the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are added and mixed with the rubber component together with the filler. Next, an unvulcanized rubber composition can be prepared by adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in the final mixing step (professional kneading step) to the obtained mixture.

[工程(G)]
工程(G)では、工程(F)により得られた混合物、即ち未加硫ゴム組成物を加硫することにより加硫ゴムを得る。
[Process (G)]
In the step (G), a vulcanized rubber is obtained by vulcanizing the mixture obtained in the step (F), that is, the unvulcanized rubber composition.

加硫に際しては、未加硫ゴム組成物をその用途に応じた形状に成形して加熱する。例えば、該未加硫ゴム組成物を空気入りタイヤなどのタイヤの一部に用いる場合、当該一部に未加硫ゴム組成物を用いた未加硫タイヤを作製し、該未加硫タイヤを加硫成形することにより、該未加硫ゴム組成物からなる加硫ゴムを含むタイヤが得られる。防振ゴム、コンドームやゴム手袋などの医療分野や家庭用品等の各種ゴム製品に用いる場合も、上記未加硫ゴム組成物を単独で又は他の部材と組み合わせて所定形状に加硫成形することにより、上記未加硫ゴム組成物からなる加硫ゴムを含むゴム製品を得ることができる。 At the time of vulcanization, the unvulcanized rubber composition is formed into a shape suitable for its intended use and heated. For example, when the unvulcanized rubber composition is used for a part of a tire such as a pneumatic tire, an unvulcanized tire using the unvulcanized rubber composition for the part thereof is produced, and the unvulcanized tire is used. By vulcanization molding, a tire containing vulcanized rubber made of the unvulcanized rubber composition can be obtained. Even when used in various rubber products such as anti-vibration rubber, condoms, rubber gloves, and other medical fields and household products, the above unvulcanized rubber composition should be vulcanized into a predetermined shape alone or in combination with other members. Therefore, a rubber product containing a vulcanized rubber made of the above-mentioned unvulcanized rubber composition can be obtained.

未加硫ゴム組成物を加硫する際の温度(加硫温度)は、特に限定されず、例えば、100~200℃でもよく、130~180℃でもよい。加硫時間も、特に限定されず、例えば、5~100分でもよく、10~50分でもよい。 The temperature (vulcanization temperature) at which the unvulcanized rubber composition is vulcanized is not particularly limited, and may be, for example, 100 to 200 ° C. or 130 to 180 ° C. The vulcanization time is also not particularly limited, and may be, for example, 5 to 100 minutes or 10 to 50 minutes.

以下、実施例により本実施形態をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[使用試薬]
・原料IRラテックス:BST Specialty Co., Ltd.製「IRL701」
・ドデシル硫酸ナトリウム:富士フィルム和光純薬(株)製
・tert-ブチルヒドロペルオキシド:東京化成工業(株)製
・テトラエチレンペンタミン:東京化成工業(株)製
・スチレンモノマー:ナカライテスク(株)製
・アセトン:ナカライテスク(株)製
・ポリイソプレンゴム:JSR(株)製「JSR IR2200」
・カーボンブラック:東海カーボン(株)製「N339 シーストKH」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1種」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS-20」
・硫黄:細井化学工業(株)製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤1:大内新興化学興業(株)製「ノクセラーCZ」
・加硫促進剤2:大内新興化学興業(株)製「ノクセラーNS-P」
[Reagents used]
-Raw material IR latex: "IRL701" manufactured by BST Specialty Co., Ltd.
・ Sodium dodecyl sulfate: manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. ・ tert-Butyl hydroperoxide: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. ・ Tetraethylenepentamine: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Made by Acetone: Made by Nacalai Tesque Co., Ltd. Polyisoprene rubber: Made by JSR Corporation "JSR IR2200"
-Carbon black: "N339 Seast KH" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・ Zinc Oxide: “Zinc Oxide Type 1” manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
-Stearic acid: "Lunac S-20" manufactured by Kao Corporation
・ Sulfur: “Powdered sulfur 150 mesh for rubber” manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator 1: "Noxeller CZ" manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator 2: "Noxeller NS-P" manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.

[IRラテックスの精製]
原料IRラテックスに、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)とイオン交換水を加えて、SDSの濃度を1質量%かつTSC(ラテックスの全固形分)を30質量%に調製した。得られたTSC30質量%のIRラテックスに対し、攪拌温度を90℃に設定した上で、攪拌機を用いて、常圧、200rpmで60分攪拌した。その後、IRラテックスを遠心分離(12000G、30℃、30分)してクリーム分とセラム分に分離した。このクリーム分に対し、蒸留水とSDSを加えて、SDSの濃度が0.5質量%かつDRCが30質量%となるように再分散させ、得られたIRラテックスに対し、常圧、90℃、200rpmで60分攪拌した後、遠心分離(12000G、30℃、30分)を行った。この再分散、加熱攪拌及び遠心分離をもう一回繰り返した後、最後の遠心分離によって得られたクリーム分に、蒸留水とSDSを加えて、SDSの濃度が0.1質量%かつDRCが30質量%となるように再分散させて、精製IRラテックスを得た。
[Purification of IR latex]
Sodium dodecyl sulfate (SDS) and ion-exchanged water were added to the raw material IR latex to prepare the SDS concentration to 1% by mass and the TSC (total solid content of the latex) to 30% by mass. The obtained TSC 30% by mass IR latex was stirred at a normal pressure of 200 rpm for 60 minutes using a stirrer after setting the stirring temperature to 90 ° C. Then, the IR latex was centrifuged (12000 G, 30 ° C., 30 minutes) and separated into a cream component and a serum component. Distilled water and SDS were added to this cream content and redistributed so that the concentration of SDS was 0.5% by mass and the DRC was 30% by mass. After stirring at 200 rpm for 60 minutes, centrifugation (12000 G, 30 ° C., 30 minutes) was performed. After repeating this redispersion, heating and stirring and centrifugation once more, distilled water and SDS were added to the cream obtained by the final centrifugation, and the concentration of SDS was 0.1% by mass and the DRC was 30. Purified IR latex was obtained by redispersing to a mass%.

[グラフト共重合]
精製IRラテックスを30℃かつ200rpmで撹拌しながら1時間窒素置換した。その後、重合開始剤としてtert-ブチルヒドロペルオキシド(TBHPO)及びテトラエチレンペンタミン(TEPA)を、それぞれ表1に示す量を順次滴下した。更に、表1に示す量のスチレンモノマーを滴下した後、30℃かつ400rpmで2時間重合反応を行った。反応終了後のラテックスに対してロータリーエバポレーターを用いて90℃で未反応のスチレンモノマーを取り除き、合成ポリイソプレン共重合体を含む合成例1~3のラテックスを得た。その際、未反応のスチレンモノマーとともに重合開始剤TBHPOは分解ないし気化してラテックスから除去される。その後、合成ポリイソプレン共重合体を含むラテックスをトレイにキャストし、3日間真空乾燥させ、厚さ2mm程度のアズキャストフィルムを得た。表1中の量は、IRラテックス中のゴム1kgに対するモル量(mol/kg)である。
[Graft copolymerization]
The purified IR latex was replaced with nitrogen for 1 hour with stirring at 30 ° C. and 200 rpm. Then, tert-butyl hydroperoxide (TBHPO) and tetraethylenepentamine (TEPA) were sequentially added dropwise in the amounts shown in Table 1 as the polymerization initiator. Further, after adding the styrene monomer in the amount shown in Table 1, the polymerization reaction was carried out at 30 ° C. and 400 rpm for 2 hours. The unreacted styrene monomer was removed from the latex after the reaction at 90 ° C. using a rotary evaporator to obtain the latex of Synthesis Examples 1 to 3 containing the synthetic polyisoprene copolymer. At that time, the polymerization initiator TBHPO is decomposed or vaporized together with the unreacted styrene monomer and removed from the latex. Then, the latex containing the synthetic polyisoprene copolymer was cast on a tray and vacuum dried for 3 days to obtain an ascast film having a thickness of about 2 mm. The amount in Table 1 is a molar amount (mol / kg) with respect to 1 kg of rubber in IR latex.

表1中のスチレン含有率の計算式は以下の通りである。

Figure 2022087684000001
The formula for calculating the styrene content in Table 1 is as follows.
Figure 2022087684000001

Figure 2022087684000002
Figure 2022087684000002

[アズキャストフィルムのモルフォロジー観察]
合成例1のラテックスから得られたアズキャストフィルムをOsOにて染色してからクライオミクロトーム(Leica製Leica EM FC6/UC6)を用いて超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM,FEI製Talos F200X、加速電圧200kV)にて相分離構造を観察した。
[Observation of morphology of ascast film]
The ascast film obtained from the latex of Synthesis Example 1 was dyed with OsO4 , and then ultrathin sections were prepared using a cryomicrotome (Leica EM FC6 / UC6 manufactured by Leica), and a transmission electron microscope (TEM, FEI) was prepared. The phase separation structure was observed with a Talos F200X manufactured by Talos F200X and an acceleration voltage of 200 kV).

その結果、合成ポリイソプレンゴム粒子はグラフトしているポリスチレンと相分離しており、厚さ数nm~数十nmのグラフトスチレン連続相中に直径約1μm程度の合成ポリイソプレンゴム粒子が分散し、グラフトスチレン連続相と合成ポリイソプレンゴム粒子分散相との相分離状態が観察された。図1は、上記アズキャストフィルムの透過型電子顕微鏡写真であり、黒い相が合成ポリイソプレンゴム粒子、白い相がポリスチレンをそれぞれ示す。 As a result, the synthetic polyisoprene rubber particles are phase-separated from the grafted polystyrene, and the synthetic polyisoprene rubber particles having a diameter of about 1 μm are dispersed in the grafted styrene continuous phase having a thickness of several nm to several tens of nm. A phase separation state between the grafted styrene continuous phase and the synthetic polyisoprene rubber particle dispersed phase was observed. FIG. 1 is a transmission electron micrograph of the ascast film, in which the black phase shows synthetic polyisoprene rubber particles and the white phase shows polystyrene.

[アズキャストフィルムの引張試験]
合成例1のラテックスから得られたアズキャストフィルムと、原料IRラテックスから得られたアズキャストフィルムについて、JIS K6251に準じて引張試験を行った。引張試験は、アズキャストフィルムをダンベル状3号形で打ち抜き、室温下、引張速度500mm/分で実施した。原料IRラテックスのアズキャストフィルムは、合成例1と同様、原料IRラテックスをトレイにキャストし、3日間真空乾燥させて、厚さ2mm程度のフィルムとして作製した。
[Tensile test of ascast film]
A tensile test was performed on the ascast film obtained from the latex of Synthesis Example 1 and the ascast film obtained from the raw material IR latex according to JIS K6251. The tensile test was carried out by punching an ascast film with a dumbbell-shaped No. 3 shape at room temperature and a tensile speed of 500 mm / min. The ascast film of the raw material IR latex was prepared as a film having a thickness of about 2 mm by casting the raw material IR latex on a tray and vacuum-drying it for 3 days in the same manner as in Synthesis Example 1.

引張試験の結果として、図2に歪み-応力曲線を示す。原料IRラテックスから得られたフィルムの破断応力が0.23MPaであるのに対して、合成例1のラテックスから得られた合成ポリイソプレン共重合体のフィルムの破断応力は2MPa程度まで上昇した。この結果よりナノマトリックス構造の形成により、破断強度が大きくなることがわかる。 As a result of the tensile test, the strain-strain curve is shown in FIG. While the breaking stress of the film obtained from the raw material IR latex was 0.23 MPa, the breaking stress of the synthetic polyisoprene copolymer film obtained from the latex of Synthesis Example 1 increased to about 2 MPa. From this result, it can be seen that the breaking strength increases due to the formation of the nanomatrix structure.

[実施例1~3]
合成例1~3で得られた合成ポリイソプレン共重合体を含むラテックス(これには重合開始剤TEPAが含まれている。)を、トレイにキャストし風乾させた後、真空下50℃で2日間真空乾燥させることで、厚さ2mmのアズキャストフィルムを得た。
[Examples 1 to 3]
The latex containing the synthetic polyisoprene copolymer obtained in Synthesis Examples 1 to 3 (which contains the polymerization initiator TEPA) was cast on a tray, air-dried, and then air-dried at 50 ° C. under vacuum. By vacuum drying for one day, an ascast film having a thickness of 2 mm was obtained.

得られたアズキャストフィルム80gを500mLのアセトンに25℃で3日間浸漬させてTEPAをアセトンに抽出させた。その後、アズキャストフィルムをアセトンから取り出し、1日間真空乾燥させることにより、実施例1~3の合成ポリイソプレン共重合体を得た。 80 g of the obtained ascast film was immersed in 500 mL of acetone at 25 ° C. for 3 days to extract TEPA into acetone. Then, the ascast film was taken out from acetone and vacuum dried for 1 day to obtain the synthetic polyisoprene copolymer of Examples 1 to 3.

[比較例1]
合成例1で得られた合成ポリイソプレン共重合体を含むラテックスを、トレイにキャストし風乾させた後、真空下50℃で2日間真空乾燥させることで、厚さ2mmのアズキャストフィルムを得て、これを比較例1の合成ポリイソプレン共重合体とした。
[Comparative Example 1]
The latex containing the synthetic polyisoprene copolymer obtained in Synthesis Example 1 was cast on a tray and air-dried, and then vacuum-dried at 50 ° C. under vacuum for 2 days to obtain an ascast film having a thickness of 2 mm. This was used as the synthetic polyisoprene copolymer of Comparative Example 1.

[実施例4~8、比較例2~5]
バンバリーミキサーを用いて、下記表2及び表3に示す配合(質量部)に従い、未加硫ゴム組成物を調製した。詳細には、まず、第一混合段階で、ゴム成分に対し硫黄及び加硫促進剤を除く配合剤を添加し混練した(排出温度=160℃)。次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練した(排出温度=90℃)。なお、表中、実施例1~3及び比較例1の共重合体は、それぞれ実施例1~3及び比較例1の合成ポリイソプレン共重合体を示す。
[Examples 4 to 8, Comparative Examples 2 to 5]
An unvulcanized rubber composition was prepared using a Banbury mixer according to the formulations (parts by mass) shown in Tables 2 and 3 below. Specifically, first, in the first mixing step, a compounding agent excluding sulfur and a vulcanization accelerator was added to the rubber component and kneaded (emission temperature = 160 ° C.). Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product in the final mixing step and kneaded (emission temperature = 90 ° C.). In the table, the copolymers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 indicate the synthetic polyisoprene copolymers of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, respectively.

得られた未加硫ゴム組成物を150℃で25分間加硫し、加硫後のゴム試料について引張応力の評価を行った。詳細には、加硫ゴム試料に対して、JIS K6251に準拠した引張試験(ダンベル状7号形)を行い、300%伸長時の応力を求めた。そして、表2の比較例3及び実施例4~6については、比較例2の値を100とした指数で表示し、表3の比較例5及び実施例7,8については、比較例4の値を100とした指数で表示した。指数が大きいほど破壊特性(機械強度)に優れることを示す。 The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 150 ° C. for 25 minutes, and the tensile stress of the vulcanized rubber sample was evaluated. Specifically, a tensile test (dumbbell-shaped No. 7 type) conforming to JIS K6251 was performed on the vulcanized rubber sample, and the stress at the time of 300% elongation was determined. Then, Comparative Example 3 and Examples 4 to 6 in Table 2 are displayed as an index with the value of Comparative Example 2 as 100, and Comparative Example 5 and Examples 7 and 8 in Table 3 are displayed in Comparative Example 4. It was displayed as an index with the value set to 100. The larger the index, the better the fracture characteristics (mechanical strength).

Figure 2022087684000003
Figure 2022087684000003

Figure 2022087684000004
Figure 2022087684000004

表2に示されるように、アセトン抽出した実施例1~3の合成ポリイソプレン共重合体を用いた実施例4~6では、グラフト共重合していないポリイソプレンゴムを用いた比較例2に対して破壊特性が向上した。特に、スチレン含有率が高い実施例1の合成ポリイソプレン共重合体を用いた実施例4では、大幅に破壊特性が向上していた。 As shown in Table 2, in Examples 4 to 6 using the synthetic polyisoprene copolymers of Examples 1 to 3 extracted with acetone, compared with Comparative Example 2 using the polyisoprene rubber not graft-copolymerized. The breaking characteristics have been improved. In particular, in Example 4 using the synthetic polyisoprene copolymer of Example 1 having a high styrene content, the fracture characteristics were significantly improved.

これに対し、アセトン抽出していない比較例1の合成ポリイソプレン共重合体を用いた比較例3では、スチレン含有率が高い合成ポリイソプレン共重合体を用いているにもかかわらず、破壊特性の向上幅は小さかった。スチレン含有率が同じ実施例4と比較例3とを対比すると明らかなように、アズキャストフィルムに対してアセトン抽出を行うことにより、アセトン抽出を行っていないものに比べて、破壊特性が顕著に向上していた。比較例3では、残存するTEPAにより加硫阻害が引き起こされているためと考えられる。 On the other hand, in Comparative Example 3 using the synthetic polyisoprene copolymer of Comparative Example 1 which was not extracted with acetone, although the synthetic polyisoprene copolymer having a high styrene content was used, the breakdown characteristics were The improvement was small. As is clear when comparing Example 4 and Comparative Example 3 having the same styrene content, the fracture characteristics of the ascast film obtained by performing acetone extraction are remarkable as compared with those without acetone extraction. It was improving. In Comparative Example 3, it is considered that vulcanization inhibition is caused by the remaining TEPA.

表3に示すように、カーボンブラックの配合量を30質量部と増量した場合でも、実施例1,2の合成ポリイソプレン共重合体を用いた実施例7,8では、グラフト共重合していないポリイソプレンゴムを用いた比較例4に対して破壊特性が向上しており、特に、スチレン含有率が高い実施例7では向上幅が大きかった。比較例5では、スチレン含有率が高い合成ポリイソプレン共重合体を用いているにもかかわらず、破壊特性は未変性の比較例4に対して低下していた。すなわち、カーボンブラックを増量した場合、加硫阻害による破壊特性低下の影響が大きくなる傾向があり、実施例7と比較例5とを対比すると明らかなように、アセトン抽出により破壊特性に顕著な向上効果がみられた。 As shown in Table 3, even when the blending amount of carbon black was increased to 30 parts by mass, graft copolymerization was not carried out in Examples 7 and 8 using the synthetic polyisoprene copolymers of Examples 1 and 2. The fracture characteristics were improved as compared with Comparative Example 4 using the polyisoprene rubber, and in particular, the improvement range was large in Example 7 having a high styrene content. In Comparative Example 5, although the synthetic polyisoprene copolymer having a high styrene content was used, the fracture property was lower than that of the unmodified Comparative Example 4. That is, when the amount of carbon black is increased, the influence of the deterioration of the fracture characteristics due to the inhibition of vulcanization tends to be large, and as is clear from the comparison between Example 7 and Comparative Example 5, the fracture characteristics are significantly improved by the acetone extraction. The effect was seen.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments, omissions, replacements, changes, etc. thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

Claims (4)

合成ポリイソプレンゴム粒子の表面にビニルモノマーがグラフト共重合された合成ポリイソプレン共重合体と当該グラフト共重合のための重合開始剤を含むラテックスを乾燥すること、
得られた固形物を前記合成ポリイソプレン共重合体は溶解しないが前記重合開始剤は溶解する溶媒に浸漬すること、及び、
前記溶媒から前記固形物を取り出すこと、
を含む合成ポリイソプレン共重合体の製造方法。
Drying a latex containing a synthetic polyisoprene copolymer in which a vinyl monomer is graft-copolymerized on the surface of synthetic polyisoprene rubber particles and a polymerization initiator for the graft copolymerization.
The obtained solid material is immersed in a solvent in which the synthetic polyisoprene copolymer is not dissolved but the polymerization initiator is dissolved, and
Extracting the solid from the solvent,
A method for producing a synthetic polyisoprene copolymer containing the above.
前記重合開始剤がテトラエチレンペンタミンを含む、請求項1に記載の合成ポリイソプレン共重合体の製造方法。 The method for producing a synthetic polyisoprene copolymer according to claim 1, wherein the polymerization initiator contains tetraethylenepentamine. 前記溶媒がアセトン、メタノール、エタノール及び水からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載の合成ポリイソプレン共重合体の製造方法。 The method for producing a synthetic polyisoprene copolymer according to claim 1 or 2, wherein the solvent comprises at least one selected from the group consisting of acetone, methanol, ethanol and water. 請求項1~3のいずれか1項に記載の方法により合成ポリイソプレン共重合体を製造すること、
得られた合成ポリイソプレン共重合体と充填剤を乾式混合すること、及び、
得られた混合物を加硫すること、
を含む加硫ゴムの製造方法。

Producing a synthetic polyisoprene copolymer by the method according to any one of claims 1 to 3.
Dry-mixing the obtained synthetic polyisoprene copolymer and the filler, and
Vulcanizing the resulting mixture,
A method for producing vulcanized rubber including.

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