JP2022095438A - Method for observing polymer composition - Google Patents

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剛志 古川
Tsuyoshi Furukawa
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Abstract

To provide a method for observing a surface of a polymer composition without being affected by a bleed component and/or a bloom component in the polymer composition.SOLUTION: The present invention relates to a method for observing a phase structure of a polymer composition that includes a bleed composition and/or a bloom composition. The method includes a step (1) of cutting the polymer composition out as a thin piece; a step (2) of putting the cut-out thin piece on a smooth substrate; and a step (3) of observing the thin piece on the substrate by an atomic force microscope.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明はポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマーを観察する方法に関する。 The present invention relates to a method of observing a polymer unaffected by bleed and / or bloom components in the polymer.

近年、ポリマー材料の開発上、ポリマーの相構造や、ポリマーと配合物との相構造を画像化して観察することが重要になってきている。 In recent years, in the development of polymer materials, it has become important to image and observe the phase structure of a polymer and the phase structure of a polymer and a compound.

ポリマー組成物の多くは、数nmから数百μmの大きさの相からなる相構造を有している。それぞれの相の大きさや配列は、ポリマー組成物の配合、とりわけ、ポリマー組成物が含有する補強剤や着色剤等の添加剤や、ポリマー組成物の熱履歴に影響されることから、複雑で多様な相構造が形成される。そして、相構造はポリマー組成物の物性にも影響を与えることから、相構造を的確に観察することは、ポリマー材料の開発上、必須の技術である。 Most polymer compositions have a phase structure consisting of phases sized from a few nm to a few hundred μm. The size and arrangement of each phase is complex and diverse because it is affected by the composition of the polymer composition, especially the additives such as reinforcing agents and colorants contained in the polymer composition, and the thermal history of the polymer composition. A phase structure is formed. Since the phase structure also affects the physical properties of the polymer composition, accurate observation of the phase structure is an indispensable technique for the development of polymer materials.

従来、ポリマー組成物の相構造を像として観察する手法として、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)などが用いられている。なかでも、AFMは、TEMと同等の分解能を有し、空気存在下および水中での観察が可能という点で優れている。AFMによる相構造観察方法として特許文献1および2などが挙げられる。 Conventionally, as a method for observing the phase structure of a polymer composition as an image, a transmission electron microscope (TEM), a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), and the like have been used. Among them, AFM has the same resolution as TEM and is excellent in that it can be observed in the presence of air and in water. Examples of the method for observing the phase structure by AFM include Patent Documents 1 and 2.

特許文献1では、AFMによる相構造観察を行う前に劣化処理することで、硬さの異なる複数の相を形成し、ブレンドポリマーの相構造をより明確に観察する方法が提案されている。 Patent Document 1 proposes a method of forming a plurality of phases having different hardness by performing deterioration treatment before observing the phase structure by AFM and observing the phase structure of the blend polymer more clearly.

特許文献2では、ポリマーを両親媒性溶媒により抽出することで、ポリマー中の親水性のブリード成分および/またはブルーム成分をポリマー中から除去した上で、観察する方法が提案されている。 Patent Document 2 proposes a method in which a hydrophilic bleed component and / or a bloom component in a polymer is removed from the polymer by extracting the polymer with an amphipathic solvent, and then the polymer is observed.

特開2014-190883号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-19883 特開2017-129542号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-129542

AFMによる測定では、ミクロトームなどで試料表面に平滑な測定面を作製する必要がある。しかし、試料中にブリードおよび/またはブルームしやすい成分が含まれている場合、測定面がブリード成分および/またはブルーム成分で覆われ、目的の観察が困難になるという問題がある。解決策として、アセトンなどの有機溶媒を用いたソックスレー抽出を観察の前処理として実施する、もしくはブリードおよび/またはブルームし難くなる水中での観察を実施するなどの方法がある。 In the measurement by AFM, it is necessary to prepare a smooth measurement surface on the sample surface by using a microtome or the like. However, when the sample contains a component that easily bleeds and / or blooms, there is a problem that the measurement surface is covered with the bleed component and / or the bloom component, which makes the desired observation difficult. As a solution, there are methods such as performing Soxhlet extraction using an organic solvent such as acetone as a pretreatment for observation, or performing observation in water that makes it difficult to bleed and / or bloom.

ブリード成分および/またはブルーム成分が疎水性である場合は、アセトンなどの有機溶媒で大半を取り除くことができ、観察前に抽出処理を施すことでブリードおよび/またはブルームを抑制することができる。また、水中での観察が可能であれば、これにより疎水性成分のブリードおよび/またはブルームを抑制することができる。しかしながら、親水性のブリード成分および/またはブルーム成分が含まれている場合はアセトンなどの有機溶媒で取り除くことは困難であり、さらに水中での観察中にブリードおよび/またはブルームが促進されてしまい、観察が困難になるという問題がある。 If the bleed component and / or the bloom component is hydrophobic, most of it can be removed with an organic solvent such as acetone, and bleed and / or bloom can be suppressed by performing an extraction treatment before observation. Also, if observation in water is possible, this can suppress bleeding and / or blooming of hydrophobic components. However, if hydrophilic bleed and / or bloom components are contained, it is difficult to remove them with an organic solvent such as acetone, and bleed and / or bloom is promoted during observation in water. There is a problem that it becomes difficult to observe.

特許文献2の両親媒性溶媒により抽出して観察する方法では、ポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分が除去されるため、ブリード成分および/またはブルーム成分を含んだ状態でポリマーが観察できないという問題がある。材料開発上、ブリード成分および/またはブルーム成分を含んだ状態でポリマー表面を観察する必要がある場合もあり、抽出処理を施すことが問題となる場面も想定される。 In the method of extracting and observing with an amphipathic solvent of Patent Document 2, the bleed component and / or the bloom component in the polymer is removed, so that the polymer cannot be observed in the state of containing the bleed component and / or the bloom component. There's a problem. In material development, it may be necessary to observe the polymer surface in a state containing bleed components and / or bloom components, and it is assumed that the extraction process may be a problem.

本発明は、ポリマー組成物の抽出処理を行うことなく、ポリマー中にブリード成分および/またはブルーム成分を含んだ状態で、ポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー組成物の表面を観察する方法を提供することを目的とする。 In the present invention, the polymer composition contains a bleed component and / or a bloom component in the polymer without being subjected to an extraction treatment of the polymer composition, and is not affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer. It is intended to provide a method of observing the surface of a polymer.

本発明者は、鋭意検討の結果、ポリマー組成物の相構造を原子間力顕微鏡(AFM)で観察する場合において、ポリマー組成物を薄切片とし、平滑性の高い基板にのせることで、ポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー組成物の相構造を観察できることを見出し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。 As a result of diligent studies, the present inventor made a thin section of the polymer composition and placed it on a highly smooth substrate when observing the phase structure of the polymer composition with an atomic force microscope (AFM). It was found that the phase structure of the polymer composition could be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer composition, and further studies were carried out to complete the present invention.

すなわち、本発明は、
〔1〕ポリマー組成物の相構造の観察方法であって、
前記ポリマー組成物はブリード成分および/またはブルーム成分を含むものであり、
(1)ポリマー組成物を薄片として切り出す工程
(2)前記切り出した薄片を、平滑な基板上にのせる工程
(3)前記基板上にのせた薄片を、原子間力顕微鏡で観察する工程
を含む、観察方法、
〔2〕前記薄片の厚さが、1μm~5μmである、上記〔1〕記載の観察方法、
〔3〕前記平滑な基板が、シリコンウエハー、マイカおよびサファイアからなる群から選択されるいずれかである、上記〔1〕または〔2〕記載の観察方法、
〔4〕前記工程(3)における観察が、原子間力顕微鏡のタッピングモードまたはフォースボリュームモードによる観察である上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の観察方法、
〔5〕工程(1)と工程(3)が30分以上の間隔をもって実施される、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の観察方法、に関する。
That is, the present invention
[1] A method for observing the phase structure of a polymer composition.
The polymer composition comprises a bleed component and / or a bloom component.
(1) A step of cutting out the polymer composition as a thin section (2) A step of placing the cut out thin section on a smooth substrate (3) A step of observing the thin section placed on the substrate with an atomic force microscope. , Observation method,
[2] The observation method according to [1] above, wherein the thickness of the flakes is 1 μm to 5 μm.
[3] The observation method according to the above [1] or [2], wherein the smooth substrate is selected from the group consisting of a silicon wafer, mica and sapphire.
[4] The observation method according to any one of the above [1] to [3], wherein the observation in the step (3) is an observation in the tapping mode or the force volume mode of the atomic force microscope.
[5] The observation method according to any one of [1] to [4] above, wherein the step (1) and the step (3) are carried out at intervals of 30 minutes or more.

本発明によれば、ポリマー組成物中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー組成物の表面を観察することができる。 According to the present invention, the surface of the polymer composition can be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer composition.

実施例の観察用試料の調製直後のAFM像である。6 is an AFM image immediately after preparation of the observation sample of the example. 比較例の観察用試料の調製直後のAFM像である。It is an AFM image immediately after preparation of the observation sample of a comparative example. 実施例の観察用試料の調製後24時間経過後のAFM像である。8 is an AFM image 24 hours after the preparation of the observation sample of the example. 比較例の観察用試料の調製後24時間経過後のAFM像である。It is an AFM image 24 hours after preparation of the observation sample of a comparative example.

本開示は、ポリマー組成物の相構造の観察方法であって、前記ポリマー組成物はブリード成分および/またはブルーム成分を含むものであり、ポリマー組成物を薄片として切り出す工程と、前記切り出した薄片を平滑な基板上にのせる工程と、前記基板上にのせた薄片を原子間力顕微鏡で観察する工程とを含む観察方法である。 The present disclosure is a method for observing the phase structure of a polymer composition, wherein the polymer composition contains a bleed component and / or a bloom component, and a step of cutting out the polymer composition as flakes and the cut out flakes are cut out. It is an observation method including a step of placing it on a smooth substrate and a step of observing the flakes placed on the substrate with an atomic force microscope.

理論に拘束されることは意図しないが、本開示の相構造観察方法によることでポリマー組成物中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー組成物の表面を観察することができるメカニズムとしては、以下が考えられる。すなわち、本開示の相構造観察方法では、観察するポリマー組成物の切片を薄片とするため、該薄片中のブリード成分および/またはブルーム成分の絶対量を少なくすることができる。また、該薄片を平滑な基板上にのせることで、該薄片の切り出し面をAFMで観察できる状態のまま安定に保つことができる。その結果、ポリマー組成物中のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー表面を観察することができると考えられる。 Without being bound by theory, the phase structure observation method of the present disclosure allows the surface of the polymer composition to be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer composition. The following can be considered as the mechanism. That is, in the phase structure observation method of the present disclosure, since the section of the polymer composition to be observed is made into flakes, the absolute amount of the bleed component and / or the bloom component in the flakes can be reduced. Further, by placing the flakes on a smooth substrate, the cut surface of the flakes can be kept stable in a state where they can be observed by AFM. As a result, it is considered that the polymer surface can be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer composition.

前記薄片の厚さは1μm~5μmであることが好ましい。 The thickness of the flakes is preferably 1 μm to 5 μm.

前記平滑な基板は、シリコンウエハー、マイカおよびサファイアからなる群から選択されるものであることが好ましい。 The smooth substrate is preferably selected from the group consisting of silicon wafers, mica and sapphire.

前記観察工程における観察は、原子間力顕微鏡(AFM)のタッピングモードまたはフォーカスボリュームモードによる観察であることが好ましい。 The observation in the observation step is preferably an observation in the tapping mode or the focus volume mode of an atomic force microscope (AFM).

工程(1)と工程(3)は30分以上の間隔をもって実施されるものであることが好ましい。 It is preferable that the step (1) and the step (3) are carried out at intervals of 30 minutes or more.

<ポリマー組成物>
本開示により観察することができるポリマー組成物としては特に限定されず、相構造を形成しているポリマー組成物であって、ブリード成分および/またはブルーム成分を含むものであればよい。また、ポリマー組成物は、フィラーを含むものであってもよいし、フィラー以外の配合剤をさらに含むものであってもよい。さらに、ポリマー組成物は、未加硫物であってもよいし、加硫物であってもよい。このうち、加硫物であることが好ましい。本願明細書において、「ポリマー」とは、重量平均分子量10000以上の重合体をいい、好ましくは重量平均分子量100000以上であり、より好ましくは重量平均分子量200000以上であり、さらに好ましくは重量平均分子量300000以上である。該重合体を構成する単量体の種類は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
<Polymer composition>
The polymer composition that can be observed by the present disclosure is not particularly limited as long as it is a polymer composition forming a phase structure and contains a bleed component and / or a bloom component. Further, the polymer composition may contain a filler, or may further contain a compounding agent other than the filler. Further, the polymer composition may be an unvulcanized product or a vulcanized product. Of these, a vulcanized product is preferable. As used herein, the term "polymer" refers to a polymer having a weight average molecular weight of 10,000 or more, preferably a weight average molecular weight of 100,000 or more, more preferably a weight average molecular weight of 200,000 or more, and further preferably a weight average molecular weight of 300,000. That is all. The type of the monomer constituting the polymer may be one kind or two or more kinds.

(ポリマー成分)
前記ポリマー成分を構成するポリマーとしては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン-プロピレン共重合体、ポリスチレン、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどの各種ポリマー、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの各種樹脂、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)等の改質天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム(SIBR)、スチレン-イソプレンゴム、イソプレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)などのジエン系ゴム、ブチルゴム(IIR)、エチレン-プロピレンゴム(EPM)、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(Q)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム(ACM)、エピクロルヒドリンゴム(CO、ECO)、フッ素ゴム(FKM)などの非ジエン系ゴムなどが挙げられる。これらポリマーは、1種単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。本願実施例ではスチレンブタジエンゴム(SBR)を用いた。
(Polymer component)
The polymer constituting the polymer component is not particularly limited, and is, for example, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, polyisoprene, ethylene-propylene copolymer, polystyrene, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-styrene copolymer, poly. Various polymers such as vinyl chloride, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyamide, polyurethane, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, epoxy resin, urethane resin, unsaturated polyester resin, etc. Various resins, modified natural rubber such as natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (ENR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-butadiene rubber ( SIBR), styrene-isoprene rubber, isoprene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR) and other diene rubbers, butyl rubber (IIR), ethylene-propylene rubber (EPM), urethane rubber (U). , Silicone rubber (Q), chlorosulfonated polyethylene (CSM), chlorinated polyethylene, acrylic rubber (ACM), epichlorohydrin rubber (CO, ECO), fluororubber (FKM) and other non-diene rubbers. These polymers may be used alone or in combination of two or more. In the examples of the present application, styrene butadiene rubber (SBR) was used.

(ブリード成分、ブルーム成分)
本開示において、ブリード成分またはブルーム成分とは、ポリマー組成物に含まれる成分であって、ポリマー組成物を成形した後、時間の経過とともに、成形体内部から表面に滲み出てくる成分である。ブリード成分またはブルーム成分は、1種単独が含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。ブリード成分またはブルーム成分としては、前記の如く滲み出てくる成分であれば特に限定されないが、より具体的には、ポリマー組成物に一般的に用いられる老化防止剤、オイル、ワックス、可塑剤、着色剤など配合剤が挙げられる。
(Bleed component, Bloom component)
In the present disclosure, the bleed component or the bloom component is a component contained in the polymer composition, and is a component that exudes from the inside of the molded body to the surface with the lapse of time after molding the polymer composition. The bleed component or the bloom component may contain one kind alone or two or more kinds. The bleed component or bloom component is not particularly limited as long as it is a component that exudes as described above, but more specifically, an antiaging agent, an oil, a wax, a plasticizer, which is generally used in a polymer composition. Examples include compounding agents such as colorants.

老化防止剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。老化防止剤を含有する場合のポリマー成分100質量部に対する含有量は、耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The antiaging agent is not particularly limited, and examples thereof include amine-based, quinoline-based, quinone-based, phenol-based, and imidazole-based compounds, and antiaging agents such as carbamate metal salts. -(1,3-Dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine, N, N' -Phenylenediamine-based antiaging agents such as di-2-naphthyl-p-phenylenediamine, N-cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, and 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline weight. Phenylene-based antioxidants such as coalesced, 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinolin are preferred. These anti-aging agents may be used alone or in combination of two or more. When the antioxidant is contained, the content of the polymer component with respect to 100 parts by mass is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more from the viewpoint of ozone crack resistance. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。オイルは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。オイルを含有する場合のポリマー成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、経済的観点からは、60質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。 Examples of the oil include process oils, vegetable oils and fats, animal oils and fats and the like. Examples of the process oil include paraffin-based process oils, naphthen-based process oils, aromatic process oils and the like. Further, as an environmental measure, a process oil having a low content of a polycyclic aromatic compound (PCA) compound can also be used. Examples of the low PCA content process oil include mild extraction solvates (MES), treated distillates aromatic extracts (TDAE), heavy naphthenic oils and the like. The oil may be used alone or in combination of two or more. When oil is contained, the content of the polymer component with respect to 100 parts by mass is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, still more preferably 3 parts by mass or more, from the viewpoint of processability. From an economic point of view, 60 parts by mass or less is preferable, 30 parts by mass or less is more preferable, and 10 parts by mass or less is further preferable.

ワックスとしては特に限定はなく、通常使用されるものをいずれも使用することができ、その含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、耐候性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The wax is not particularly limited, and any commonly used wax can be used, and the content thereof is preferably 0.5 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component from the viewpoint of weather resistance. 1 part by mass or more is more preferable. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

可塑剤としては、特に限定はなく、通常使用されるものをいずれも使用することができ、例えば、アジピン酸ジブチル(DBA)、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アゼライン酸ジ2-エチルヘキシル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジブチル(DBP)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリブチル(TBP)、リン酸トリオクチル(TOP)、リン酸トリエチル(TEP)、リン酸トリメチル(TMP)、チミジントリリン酸(TTP)、リン酸トリクレシル(TCP)、リン酸トリキシレニル(TXP)等のエステル系可塑剤が挙げられる。可塑剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。可塑剤の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、可塑剤の含有量は、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。 The plasticizer is not particularly limited, and any commonly used plasticizer can be used, for example, dibutyl adipate (DBA), diisobutyl adipate (DIBA), dioctyl adipate (DOA), diazeline acid. 2-ethylhexyl (DOZ), dibutyl sebacate (DBS), diisononyl adipate (DINA), diethyl phthalate (DEP), dioctyl phthalate (DOP), diundecyl phthalate (DUP), dibutyl phthalate (DBP), sevacin Dioctyl Acid (DOS), Tributyl Phosphate (TBP), Trioctyl Phosphate (TOP), Triethyl Phosphate (TEP), trimethyl Phosphate (TMP), Timidin Triphosphate (TTP), Tricresyl Phosphate (TCP), Phosphate Examples thereof include ester-based plasticizers such as trixylenyl (TXP). The plasticizer may be used alone or in combination of two or more. The content of the plasticizer is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, and further preferably 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component. The content of the plasticizer is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and further preferably 10 parts by mass or less.

着色剤としては特に限定はなく、通常使用されるものをいずれも使用することができ、その含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The colorant is not particularly limited, and any commonly used colorant can be used, and the content thereof is preferably 0.5 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component, and 1 part by mass or more. Is more preferable. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

(フィラー)
前記フィラーとしては特に限定されず、ゴム組成物などの製造に一般的に用いられるフィラー、例えば、カーボンブラックやシリカなどが挙げられる。シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、例えば、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等が挙げられる。
(Filler)
The filler is not particularly limited, and examples thereof include fillers generally used in the production of rubber compositions and the like, such as carbon black and silica. Examples of the filler other than silica and carbon black include aluminum hydroxide, calcium carbonate, alumina, clay, talc and the like.

前記カーボンブラックとしては、特に限定されず、ゴム組成物などの製造に一般的に用いられるカーボンブラック、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなどのカーボンブラックが挙げられる。あるいは、前記カーボンブラックとしては、例えば、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762などが挙げられる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The carbon black is not particularly limited, and examples thereof include carbon black generally used in the production of rubber compositions and the like, and examples thereof include carbon black such as furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, and graphite. Alternatively, examples of the carbon black include N134, N110, N220, N234, N219, N339, N330, N326, N351, N550, and N762. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more.

前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、50m2/g以上が好ましく、70m2/g以上がより好ましく、90m2/g以上がさらに好ましい。また、上記N2SAは、400m2/g以下が好ましく、200m2/g以下がより好ましく、150m2/g以下がさらに好ましい。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K6217-2:2001で測定される値である。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black is preferably 50 m 2 / g or more, more preferably 70 m 2 / g or more, still more preferably 90 m 2 / g or more. The N 2 SA is preferably 400 m 2 / g or less, more preferably 200 m 2 / g or less, and even more preferably 150 m 2 / g or less. Within the above range, the effect tends to be more preferably obtained. The carbon black N 2 SA is a value measured by JIS K6217-2: 2001.

前記シリカとしては、特に限定されず、ゴム組成物などの製造に一般的に用いられるシリカ、例えば、乾式法により調製されたシリカ、湿式法により調製されたシリカなどが挙げられる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The silica is not particularly limited, and examples thereof include silica generally used for producing rubber compositions and the like, for example, silica prepared by a dry method, silica prepared by a wet method, and the like. Of these, hydrous silica prepared by a wet method is preferable because it has a large number of silanol groups. These silicas may be used alone or in combination of two or more.

前記シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは80m2/g以上、より好ましくは90m2/g以上、さらに好ましくは100m2/g以上である。また、上記N2SAは、好ましくは500m2/g以下、より好ましくは300m2/g以下、さらに好ましくは200m2/g以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-81に準じてBET法で測定される値である。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the silica is preferably 80 m 2 / g or more, more preferably 90 m 2 / g or more, and further preferably 100 m 2 / g or more. The N 2 SA is preferably 500 m 2 / g or less, more preferably 300 m 2 / g or less, and further preferably 200 m 2 / g or less. Within the above range, the effect tends to be more preferably obtained. The N 2 SA of silica is a value measured by the BET method according to ASTM D3037-81.

前記シリカの平均粒子径は、50nm以下が好ましく、より好ましくは30nm以下、さらに好ましくは25nm以下である。また、前記シリカの平均粒子径の下限は、13nm以上が好ましく、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは18nm以上である。なお、シリカの平均粒子径は、任意の視野内の粒子についての数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。 The average particle size of the silica is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, still more preferably 25 nm or less. The lower limit of the average particle size of the silica is preferably 13 nm or more, more preferably 15 nm or more, and further preferably 18 nm or more. The average particle size of silica is a number average particle size of particles in an arbitrary field, and is measured by a transmission electron microscope.

カーボンブラックおよびシリカの合計含有量は、ポリマーのモルフォロジーをこれらフィラーに覆われることなく観察できるという観点から、ポリマー成分100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは40質量部以下、さらに好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは20質量部以下である。一方、該含有量の下限について特に制限はなく、0質量部でも差し支えないが、0質量部超であってもよく、5質量部以上であってもよく、10質量部以上であってもよい。 The total content of carbon black and silica is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the polymer component, from the viewpoint that the morphology of the polymer can be observed without being covered with these fillers. It is more preferably 30 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less. On the other hand, the lower limit of the content is not particularly limited and may be 0 parts by mass, but may be more than 0 parts by mass, 5 parts by mass or more, or 10 parts by mass or more. ..

(配合剤)
前記配合剤としては特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられる。
(Compounding agent)
The compounding agent is not particularly limited, and commonly used ones can be used, and examples thereof include a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, a processing aid, a vulcanizing agent, and a vulcanization accelerator. Will be.

シランカップリング剤は、シリカを使用する場合に併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、メルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシ系シランカップリング剤;3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系シランカップリング剤;3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン等のクロロ系シランカップリング剤等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。シランカップリング剤のシリカ100質量部に対する含有量(複数のシランカップリング剤を併用する場合は全ての合計量)は、シリカの分散性を高める観点から、1.0質量部以上が好ましく、3.0質量部以上がより好ましく、5.0質量部以上がさらに好ましい。また、コストおよび加工性の観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。 The silane coupling agent is preferably used in combination when silica is used. The silane coupling agent is not particularly limited, but for example, a mercapto-based silane coupling agent; a sulfide-based silane coupling agent such as bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide. Agents: Vinyl-based silane coupling agents such as vinyltriethoxysilane and vinyltrimethoxysilane; 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane and the like. Amino-based silane coupling agents; γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and other glycidoxy-based silane coupling agents; 3-nitropropyltrimethoxysilane, 3-nitropropyltriethoxy. Nitro-based silane coupling agents such as silane; chloro-based silane coupling agents such as 3-chloropropyltrimethoxysilane and 3-chloropropyltriethoxysilane can be mentioned. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. The content of the silane coupling agent with respect to 100 parts by mass of silica (total amount of all silane coupling agents when used in combination) is preferably 1.0 part by mass or more from the viewpoint of enhancing the dispersibility of silica. .0 parts by mass or more is more preferable, and 5.0 parts by mass or more is further preferable. Further, from the viewpoint of cost and workability, 20 parts by mass or less is preferable, 15 parts by mass or less is more preferable, and 12 parts by mass or less is further preferable.

酸化亜鉛は特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、その含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The zinc oxide is not particularly limited, and a commonly used zinc oxide can be used, and the content thereof is preferably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component from the viewpoint of processability. More than parts by mass is more preferable. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

ステアリン酸は特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、その含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The stearic acid is not particularly limited, and a commonly used one can be used, and the content thereof is preferably 0.5 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component from the viewpoint of processability. More than parts by mass is more preferable. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

加工助剤は特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。これらの加工助剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。加工助剤の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、加工性の改善効果を発揮させる観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、経済的観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 The processing aid is not particularly limited, and commonly used ones can be used, for example, fatty acid metal salt, fatty acid amide, amide ester, silica surface active agent, fatty acid ester, mixture of fatty acid metal salt and amide ester. , A mixture of fatty acid metal salt and fatty acid amide, and the like. These processing aids may be used alone or in combination of two or more. The content of the processing aid is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of exerting the effect of improving processability with respect to 100 parts by mass of the polymer component. From an economic point of view, 10 parts by mass or less is preferable, and 5 parts by mass or less is more preferable.

加硫剤としては特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、例えば、硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましい。なお、加硫剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。なお、硫黄以外の加硫剤としては、例えば、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン等が挙げられる。これらの硫黄以外の加硫剤は、田岡化学工業(株)、ランクセス(株)、フレキシス社等より市販されているものを使用することができる。 The vulcanizing agent is not particularly limited, and commonly used vulcanizing agents can be used. For example, sulfur is preferably used. As the sulfur, powdered sulfur, oil-treated sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur and the like can be used. When sulfur is contained as a vulcanizing agent, the content with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, from the viewpoint of ensuring a sufficient vulcanization reaction. More preferably, 0.5 part by mass or more. From the viewpoint of preventing deterioration, 5.0 parts by mass or less is preferable, 4.0 parts by mass or less is more preferable, and 3.0 parts by mass or less is further preferable. When oil-containing sulfur is used as the vulcanizing agent, the content of the vulcanizing agent is the total content of pure sulfur contained in the oil-containing sulfur. Examples of the vulcanizing agent other than sulfur include alkylphenol / sulfur chloride condensate, 1,6-hexamethylene-sodium dithiosulfate / dihydrate, and 1,6-bis (N, N'-dibenzylthio). Carbamoyldithio) Hexane and the like can be mentioned. As these vulcanizing agents other than sulfur, those commercially available from Taoka Chemical Industry Co., Ltd., LANXESS Co., Ltd., Flexis Co., Ltd. and the like can be used.

加硫促進剤としては特に限定されず、通常使用されるものを使用することができ、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド-アミン系若しくはアルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、またはキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)が好ましい。グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)が好ましい。チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。なかでも、2-メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。 The vulcanization accelerator is not particularly limited, and commonly used ones can be used, for example, sulfenamide-based, thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanidine-based, dithiocarbamic acid-based, and aldehyde-amine-based. Alternatively, an aldehyde-ammonia-based, imidazoline-based, or xanthate-based vulcanization accelerator may be used. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more. Examples of the sulfenamide-based vulcanization accelerator include N-tert-butyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (CBS), N, N. -Dicyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (DCBS) and the like can be mentioned. Of these, N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide (CBS) is preferable. Examples of the guanidine-based vulcanization accelerator include 1,3-diphenylguanidine (DPG), 1,3-di-o-tolylguanidine, 1-o-tolylbiguanide, and di-o-tolylguanidine salt of dicatecholbolate. , 1,3-di-o-cumenylguanidine, 1,3-di-o-biphenylguanidine, 1,3-di-o-cumenyl-2-propionylguanidine and the like. Of these, 1,3-diphenylguanidine (DPG) is preferable. Examples of the thiazole-based vulcanization accelerator include 2-mercaptobenzothiazole, cyclohexylamine salt of 2-mercaptobenzothiazole, di-2-benzothiazolyl disulfide and the like. Of these, 2-mercaptobenzothiazole is preferable.

加硫促進剤の含有量は、破壊強度および伸びの確保の観点から、ポリマー成分100質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、8質量部以下が好ましく、7質量部以下がより好ましく、6質量部以下がさらに好ましい。 From the viewpoint of ensuring fracture strength and elongation, the content of the vulcanization accelerator is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the polymer component. The content is preferably 8 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, and further preferably 6 parts by mass or less.

<ポリマー組成物の製造>
本開示のポリマー組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分を混練機で混練りすることにより製造できる。混練機としては、公知のものをいずれも使用することができ、そのような混練機としては、例えば、オープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等が挙げられる。
<Manufacturing of polymer composition>
The polymer composition of the present disclosure can be produced by a known method. For example, it can be produced by kneading each of the above components with a kneading machine. As the kneader, any known kneader can be used, and examples of such a kneader include an open roll, a closed kneader (Banbury mixer, a kneader, etc.) and the like.

加硫剤および加硫促進剤を含有する加硫物を製造する場合には、混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の各成分を混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程とを含んでなるものであることが好ましい。さらに、前記ベース練り工程は、所望により、複数の工程に分けることもできる。混練条件としては特に限定されるものではないが、例えば、ベース練り工程では、排出温度140~170℃で3~10分間混練りし、ファイナル練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。また、前記ベース練り工程において、原料の充填率は50%以上が好ましく、53%以上がさらに好ましく、56%以上がさらに好ましい。一方、原料の充填率は70%以下が好ましく、65%以下がさらに好ましく、60%以下がさらに好ましい。なお、原料の充填率とは、原料の体積を混練機の容量で割った値をいう。こうして得た混練物を加硫することにより、加硫物が得られる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。 When producing a vulcanized product containing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, the kneading step includes, for example, a base kneading step of kneading each component other than the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator, and a base. It preferably includes a final kneading (F kneading) step of adding a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to the kneaded product obtained in the kneading step and kneading the kneaded product. Further, the base kneading step can be divided into a plurality of steps, if desired. The kneading conditions are not particularly limited, but for example, in the base kneading step, kneading is performed at a discharge temperature of 140 to 170 ° C. for 3 to 10 minutes, and in the final kneading step, kneading is performed at 70 to 110 ° C. for 1 to 5 minutes. There is a method of kneading. Further, in the base kneading step, the filling rate of the raw material is preferably 50% or more, more preferably 53% or more, still more preferably 56% or more. On the other hand, the filling rate of the raw material is preferably 70% or less, more preferably 65% or less, still more preferably 60% or less. The filling rate of the raw material is a value obtained by dividing the volume of the raw material by the capacity of the kneader. By vulcanizing the kneaded product thus obtained, a vulcanized product can be obtained. The vulcanization conditions are not particularly limited, and examples thereof include a method of vulcanizing at 150 to 200 ° C. for 10 to 30 minutes.

<相構造>
本開示において、ポリマー組成物の相構造とは、数nmから数百μmの大きさの、複数の相からなる相構造である。それぞれの相の大きさや配列は、ポリマー組成物の組成、とりわけ、ポリマー組成物が含有する補強剤や着色剤等の添加剤や、ポリマー組成物の熱履歴に影響される。
<Phase structure>
In the present disclosure, the phase structure of the polymer composition is a phase structure composed of a plurality of phases having a size of several nm to several hundred μm. The size and arrangement of each phase is affected by the composition of the polymer composition, in particular the additives such as reinforcing agents and colorants contained in the polymer composition, and the thermal history of the polymer composition.

本開示のポリマー組成物において、ポリマー成分は1種のポリマーからなるものであってもよいし、非相溶性の2種以上のポリマーを含有するブレンドポリマーであってもよい。ポリマー成分が非相溶性の2種以上のポリマーを含有するブレンドポリマーである場合、そのようなポリマー成分は、海島構造や共連続構造のように複雑で多様な相構造を形成する。ポリマー組成物は、ポリマー成分の相構造を観察することができるという観点から、非相溶性の2種以上のポリマー成分を含有するブレンドポリマーとすることが好ましく、海島構造を形成する2種以上のポリマー成分を含有するブレンドポリマーとすることがより好ましい。 In the polymer composition of the present disclosure, the polymer component may be composed of one kind of polymer or may be a blended polymer containing two or more kinds of incompatible polymers. When the polymer component is a blended polymer containing two or more incompatible polymers, such polymer components form complex and diverse phase structures such as sea-island structures and co-continuous structures. From the viewpoint that the phase structure of the polymer component can be observed, the polymer composition is preferably a blend polymer containing two or more incompatible polymer components, and two or more kinds of which form a sea-island structure. It is more preferable to use a blended polymer containing a polymer component.

ここで、非相溶性とは、種類の異なるポリマーが分子レベルで均一に混合されにくい状態にあることをいう。相互に非相溶な複数のポリマーを含むブレンドポリマーでは、それぞれのポリマーが相分離することによって相構造が形成され、場合によっては海島構造が形成される。海島構造が形成され得る具体的なポリマー成分の組み合わせとしては、NRとBR、NRとSBR、NRとEPDMとSBRとNBRなどの組み合わせが挙げられる。 Here, incompatible means that different kinds of polymers are difficult to be uniformly mixed at the molecular level. In a blended polymer containing a plurality of mutually incompatible polymers, a phase structure is formed by phase separation of each polymer, and in some cases, a sea-island structure is formed. Specific combinations of polymer components that can form a sea-island structure include combinations of NR and BR, NR and SBR, NR and EPDM, SBR and NBR, and the like.

<薄片として切り出す工程>
本開示において、前記薄片は、ポリマー組成物の塊から、常法により、切り出すことにより調製することができる。前記薄片の厚みは、ポリマー組成物の硬度、粘度、組成等によって異なり得るが、ブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー組成物の表面の観察が達成できる厚みの範囲であれば特に制限されない。薄片の厚さが薄すぎる場合には、切り出した切片が丸まってしまい基板へ移動させる作業が困難になる傾向がある。さらに、AFMのフォースボリュームモードによる観察では、基板の硬さの影響が強く出るため測定しにくくなる傾向がある。一方、薄片の厚さが厚すぎる場合には、切り出し時の器具への負荷が大きくなる傾向がある。さらに、ブリード成分および/またはブルーム成分の絶対量が多くなり、ブリードおよび/またはブルームの抑制効果が小さくなる傾向がある。
<Process of cutting out as flakes>
In the present disclosure, the flakes can be prepared by cutting out from a mass of a polymer composition by a conventional method. The thickness of the flakes may vary depending on the hardness, viscosity, composition, etc. of the polymer composition, but is within the thickness range in which observation of the surface of the polymer composition can be achieved without being affected by the bleed component and / or the bloom component. There are no particular restrictions. If the thickness of the flakes is too thin, the cut pieces tend to be curled up, making it difficult to move them to the substrate. Further, in the observation in the force volume mode of the AFM, the influence of the hardness of the substrate is strongly exerted, so that the measurement tends to be difficult. On the other hand, if the thickness of the slice is too thick, the load on the instrument at the time of cutting tends to be large. Further, the absolute amount of the bleed component and / or the bloom component tends to be large, and the effect of suppressing the bleed and / or the bloom tends to be small.

前記薄片の厚みは、通常、0.5μm以上が好ましく、0.7μm以上がより好ましく、0.9μm以上がさらに好ましく、1.0μm以上がさらに好ましい。一方、該薄片の厚みは、10μm以下が好ましく、8μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。本願実施例では、ポリマー組成物を厚み1μmに切り出した。 The thickness of the flakes is usually preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, further preferably 0.9 μm or more, still more preferably 1.0 μm or more. On the other hand, the thickness of the flakes is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, still more preferably 5 μm or less. In the examples of the present application, the polymer composition was cut out to a thickness of 1 μm.

本開示において、薄片の切り出しは、常法により実施することができる。例えば、まず、薄片を切り出すためのポリマー組成物は、切り出ししやすい形状に予め成形される。ポリマー組成物の成形には、ナイフ、はさみ、カミソリ等が適宜使用される。次に、成形されたポリマー組成物から、薄片が切り出しされる。こうして切り出される薄片の形状及び大きさは、厚さが上記範囲内のものである限り、その余はAFMの試料台に設置可能なものである限り、特に制限されない。薄片の切り出しは常法により実施することができるが、クライオミクロトーム等を好適に用いることができる。クライオミクロトームとは、切り出しを行う材料を予め凍結した上で、剃刀やクライオスタットを用いて、該凍結材料から、薄片を切り出す方法である。クライオミクロトームで切り出された薄片には、平滑な面が形成され得る。こうして得られる平滑な面は、AFMによる観察に適している。 In the present disclosure, the slices can be cut out by a conventional method. For example, first, the polymer composition for cutting out the flakes is preformed into a shape that is easy to cut out. Knives, scissors, razors and the like are appropriately used for molding the polymer composition. Next, flakes are cut out from the molded polymer composition. The shape and size of the slices cut out in this way are not particularly limited as long as the thickness is within the above range and the remainder can be installed on the AFM sample table. Although the slices can be cut out by a conventional method, a cryomicrotome or the like can be preferably used. Cryomicrotome is a method in which a material to be cut is frozen in advance and then slices are cut out from the frozen material using a razor or a cryostat. A smooth surface can be formed on the flakes cut out by the cryomicrotome. The smooth surface thus obtained is suitable for observation by AFM.

<切り出された薄片を平滑な基板上にのせる工程>
切り出された薄片は、ピンセットなど挟むことができる器具で挟み、平滑な基板上へ移動させることにより、平滑な基板上にのせることができる。
<Process of placing the cut pieces on a smooth substrate>
The cut pieces can be placed on a smooth substrate by sandwiching them with a tool such as tweezers and moving them onto a smooth substrate.

前記平滑な基板は、その表面の凹凸や傾斜が観察結果に影響を与えないようにする観点から、表面平滑性Raが100nm以下であることが好ましく、より好ましくは50nm以下であり、さらに好ましくは40nm以下であり、さらに好ましくは30nm以下であり、さらに好ましくは20nm以下である。表面平滑性Raの下限については、特に限定はなく、小さければ小さいほど好ましいが、通常は、10nm以上である。本明細書におけるRaは、レーザー顕微鏡により測定される値である。 The surface smoothness Ra of the smooth substrate is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, still more preferably 50 nm or less, from the viewpoint that the unevenness or inclination of the surface does not affect the observation result. It is 40 nm or less, more preferably 30 nm or less, still more preferably 20 nm or less. The lower limit of the surface smoothness Ra is not particularly limited, and the smaller it is, the more preferable it is, but it is usually 10 nm or more. Ra in the present specification is a value measured by a laser microscope.

前記平滑な基板の材質としては、特に限定されず、例えば、シリコンウエハーやマイカ、サファイアを、いずれも好適に用いることができる。このうち、高い平滑性の観点から、シリコンウエハーが好ましい。 The material of the smooth substrate is not particularly limited, and for example, a silicon wafer, mica, or sapphire can be preferably used. Of these, a silicon wafer is preferable from the viewpoint of high smoothness.

<基板上にのせた薄片をAFMで観察する工程>
基板上にのせた薄片は、常法により、原子間力顕微鏡(AFM)で観察することができる。
<Process of observing flakes placed on the substrate with AFM>
The flakes placed on the substrate can be observed with an atomic force microscope (AFM) by a conventional method.

AFMは、先端に探針が装着されたカンチレバーを備えており、この探針が試料片の表面を走査し、探針の動きがカンチレバーにより検出される。カンチレバーによって検出された探針の動きが画像化されることにより、AFM像が得られる。AFMでは、試料片の表面の立体的な形状や、試料片の表面の硬さ、摩擦力等の力学的特性を測定することができる。本開示の観察方法において好適なAFMとして、Bruker AXS社製MultiMode8、日立ハイテクサイエンス(株)製E-sweepなどが挙げられる。カンチレバーのバネ定数などの測定条件は、試料片の種類や表面状態に応じて適宜選択される。探針としては、タングステン、イリジウム、窒化珪素等を材質として使用することができる。 The AFM is equipped with a cantilever having a probe attached to the tip thereof, and the probe scans the surface of the sample piece, and the movement of the probe is detected by the cantilever. An AFM image is obtained by imaging the movement of the probe detected by the cantilever. With AFM, it is possible to measure the three-dimensional shape of the surface of the sample piece and the mechanical characteristics such as the hardness and frictional force of the surface of the sample piece. Suitable AFMs in the observation method of the present disclosure include MultiMode8 manufactured by Bruker AXS, E-sweep manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation, and the like. Measurement conditions such as the spring constant of the cantilever are appropriately selected according to the type and surface condition of the sample piece. As the probe, tungsten, iridium, silicon nitride or the like can be used as a material.

本開示のAFMによる観察は、AFMが備える適切な測定モードで観察される。適切な測定モードは、ポリマー組成物に含まれるポリマー成分の種類や、AFM観察に供される試料片の表面状態に応じて、適宜選択される。AFMの代表的な測定モードとして、コンタクトモード、タッピングモード、ノンコンタクトモードおよびフォースボリュームモードなどが挙げられる。好ましい測定モードは、位相差を検出するタッピングモードおよび個々の測定点で力学応答を得ることができるフォースボリュームモードである。 The AFM observations of the present disclosure are observed in the appropriate measurement mode provided by the AFM. The appropriate measurement mode is appropriately selected depending on the type of the polymer component contained in the polymer composition and the surface condition of the sample piece to be subjected to AFM observation. Typical measurement modes of AFM include contact mode, tapping mode, non-contact mode, force volume mode and the like. Preferred measurement modes are a tapping mode for detecting a phase difference and a force volume mode in which a mechanical response can be obtained at individual measurement points.

本開示の観察方法によれば、ポリマー組成物を切り出す工程からAFMで観察する工程が、例えば、30分以上、さらには、1時間以上、さらには6時間以上、さらには12時間以上、さらには18時間以上、さらには24時間以上の間隔をもって実施された場合にも、ポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分による影響を受けずに観察することができる。オイルを多量に含んだようなブリード成分および/またはブルーム成分による影響受けやすい配合のポリマー組成物の場合、30分程度でもブリードおよび/またはブルームし得る。一般的な配合のポリマー組成物の場合、12時間程度でもブリードおよび/またはブルームし得る。 According to the observation method of the present disclosure, the step of observing with AFM from the step of cutting out the polymer composition is, for example, 30 minutes or more, further 1 hour or more, further 6 hours or more, further 12 hours or more, and further. Even when carried out at intervals of 18 hours or more, and even 24 hours or more, it can be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer. In the case of a polymer composition having a composition susceptible to bleeding components and / or blooming components, such as containing a large amount of oil, bleeding and / or blooming can occur even in about 30 minutes. In the case of a polymer composition having a general formulation, it can bleed and / or bloom even for about 12 hours.

また、本開示の相構造観察方法によれば、親水性のブリード成分および/またはブルーム成分が含まれていて従来、水中での観察が困難であったような試料についても、薄片化することで、そのまま、ポリマー中のブリード成分および/またはブルーム成分による影響を受けずにポリマーの相構造を観察することができる。 Further, according to the phase structure observation method of the present disclosure, even a sample containing a hydrophilic bleed component and / or a bloom component, which has been difficult to observe in water in the past, can be sliced. As it is, the phase structure of the polymer can be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component in the polymer.

本開示を実施例に基づいて説明するが、本開示は実施例のみに限定されるものではない。 The present disclosure will be described based on examples, but the present disclosure is not limited to the examples.

以下に実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
SBR:日本ゼオン(株)製のNipоl1502
シリカ:ローディアジャパン(株)製のZEOSIL115GR(N2SA:110m2/g、平均一次粒子径:20nm)
シランカップリング剤:EVONIC INDUSTRIES社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX-140
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
ステアリン酸:日本油脂(株)製のつばき
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N-1,3-ジメチルブチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の5%オイル処理粉末硫黄(オイル分5質量%含む可溶性硫黄)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
The various chemicals used in Examples and Comparative Examples are summarized below.
SBR: Nippon Zeon Co., Ltd. Nippon 1502
Silica: ZEOSIL 115GR manufactured by Rhodia Japan Co., Ltd. (N 2 SA: 110 m 2 / g, average primary particle size: 20 nm)
Silane coupling agent: Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by EVONIC INDUSTRIES.
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Zinc oxide: Ginmine R manufactured by Toho Zinc Co., Ltd.
Stearic acid: Tsubaki wax manufactured by NOF Corporation: Ozoace 0355 manufactured by NOF Corporation
Anti-aging agent: Nocrack 6C (N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Sulfur: 5% oil-treated powdered sulfur manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. (soluble sulfur containing 5% by mass of oil)
Vulcanization accelerator: Noxeller NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.

<加硫ゴム組成物の調製>
表1の工程1の配合処方に従い、各種薬品を、充填率が58%になるように(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーに充填し、140℃に到達するまで混練した。得られた混練物に、表1の工程2の配合処方に従い、硫黄および加硫促進剤を配合し、80℃に到達するまでさらに混練することで未加硫ゴム組成物を得た。そして、得られた未加硫ゴム組成物を成形し、160℃で20分間加硫することにより各加硫ゴム組成物を得た。
<Preparation of vulcanized rubber composition>
According to the compounding formulation of step 1 in Table 1, various chemicals were filled in a 1.7 L vanbury manufactured by Kobe Steel, Ltd. so that the filling rate was 58%, and kneaded until the temperature reached 140 ° C. Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product according to the compounding formulation of step 2 in Table 1, and further kneaded until the temperature reached 80 ° C. to obtain an unvulcanized rubber composition. Then, the obtained unvulcanized rubber composition was molded and vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to obtain each vulcanized rubber composition.

<観察用試料の調製>
上記で得た加硫ゴム組成物から、カミソリを用いて小片(たて:約2mm、よこ:約3mm、高さ:約2mm)を切り出し、さらに、前記小片から、クライオミクロトームにより、厚み1μmの薄切片を切り出した。こうして得た前記薄片を、シリコンウエハー基板((株)トリニティー製6inc4H-N350μm)上にのせて、実施例における観察用試料とした。一方、本体側の、切り出しにより面出しされた面が上になるようにシリコンウエハー基板上にのせて、比較例における観察用試料とした。
<Preparation of observation sample>
From the vulcanized rubber composition obtained above, a small piece (vertical: about 2 mm, horizontal: about 3 mm, height: about 2 mm) is cut out using a razor, and further, from the small piece, a thickness of 1 μm is obtained by a cryomicrotome. A thin section was cut out. The flakes thus obtained were placed on a silicon wafer substrate (6inc4H-N350 μm manufactured by Trinity Co., Ltd.) and used as an observation sample in Examples. On the other hand, the sample was placed on a silicon wafer substrate so that the surface of the main body, which was exposed by cutting out, was facing up, and used as an observation sample in the comparative example.

<AFMによる観察、ならびにブリードおよびブルーム評価>
実施例における観察用試料と比較例における観察用試料を、試料調製直後と翌日(試料調製後24時間後)に、AFM(ブルカージャパン(株)製MultiMode8、タッピングモード測定、測定環境:大気中、カンチレバー:40N/m(オリンパス(株)製SI-DF40)、周波数:10Hz、測定範囲:2μm×2μm)により観察した。試料調製直後の観察結果を図1(実施例)および図2(比較例)に、試料調製翌日の観察結果を図3(実施例)および図4(比較例)に示す。
<Observation by AFM and bleed and bloom evaluation>
Immediately after the sample preparation and the next day (24 hours after the sample preparation), the observation sample in the example and the observation sample in the comparative example were subjected to AFM (MultiMode8 manufactured by Bruker Japan Co., Ltd., tapping mode measurement, measurement environment: in the air, Observation was performed with a cantilever: 40 N / m (SI-DF40 manufactured by Olympus Co., Ltd.), frequency: 10 Hz, measurement range: 2 μm × 2 μm). The observation results immediately after the sample preparation are shown in FIGS. 1 (Example) and 2 (Comparative Example), and the observation results on the day after the sample preparation are shown in FIGS. 3 (Example) and 4 (Comparative Example).

Figure 2022095438000002
Figure 2022095438000002

試料調製直後においては、実施例(図1)と比較例(図2)のいずれでも、相構造が観察できている。但し、薄切片としている実施例1の方が、より詳細な相構造を観察できている。 Immediately after sample preparation, the phase structure can be observed in both Example (FIG. 1) and Comparative Example (FIG. 2). However, in Example 1 in which the thin section is used, a more detailed phase structure can be observed.

一方、試料調製翌日においては、実施例(図3)ではブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー表面の相構造が観察できているが、比較例(図4)ではブリード成分および/またはブルーム成分の影響により、ポリマー表面の相構造が正しく観察できていない。 On the other hand, on the day after sample preparation, the phase structure of the polymer surface could be observed in the example (FIG. 3) without being affected by the bleed component and / or the bloom component, but in the comparative example (FIG. 4), the bleed component and / or the bloom component were observed. / Or due to the influence of the bloom component, the phase structure of the polymer surface cannot be observed correctly.

以上の観察結果より、本開示の相構造観察方法によれば、ポリマー組成物のブリード成分および/またはブルーム成分の影響を受けずにポリマー表面を観察できることがわかる。 From the above observation results, it can be seen that according to the phase structure observation method of the present disclosure, the polymer surface can be observed without being affected by the bleed component and / or the bloom component of the polymer composition.

Claims (5)

ポリマー組成物の相構造の観察方法であって、
前記ポリマー組成物はブリード成分および/またはブルーム成分を含むものであり、
(1)ポリマー組成物を薄片として切り出す工程
(2)前記切り出した薄片を、平滑な基板上にのせる工程
(3)前記基板上にのせた薄片を、原子間力顕微鏡で観察する工程
を含む、観察方法。
A method for observing the phase structure of a polymer composition.
The polymer composition comprises a bleed component and / or a bloom component.
(1) A step of cutting out the polymer composition as a thin section (2) A step of placing the cut out thin section on a smooth substrate (3) A step of observing the thin section placed on the substrate with an atomic force microscope. , Observation method.
前記薄片の厚さが、1μm~5μmである、請求項1記載の観察方法。 The observation method according to claim 1, wherein the thickness of the flakes is 1 μm to 5 μm. 前記平滑な基板が、シリコンウエハー、マイカおよびサファイアからなる群から選択されるいずれかである、請求項1または2記載の観察方法。 The observation method according to claim 1 or 2, wherein the smooth substrate is selected from the group consisting of a silicon wafer, mica, and sapphire. 前記工程(3)における観察が、原子間力顕微鏡のタッピングモードまたはフォースボリュームモードによる観察である請求項1~3のいずれか1項に記載の観察方法。 The observation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the observation in the step (3) is an observation in the tapping mode or the force volume mode of the atomic force microscope. 工程(1)と工程(3)が30分以上の間隔をもって実施される、請求項1~4のいずれか1項に記載の観察方法。 The observation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step (1) and the step (3) are carried out at intervals of 30 minutes or more.
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