JP2022518540A - 変性共役ジエン系重合体、その製造方法、およびそれを含むゴム組成物 - Google Patents

変性共役ジエン系重合体、その製造方法、およびそれを含むゴム組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、加工性に優れるとともに、引張強度および粘弾性特性に優れた変性共役ジエン系重合体、およびそれを含むゴム組成物に関し、Si原子およびN原子を含み、N原子の含量が重量基準で150ppm以上であり、ムーニー粘度変化率(MVR)が20%以下である、変性共役ジエン系重合体を提供する。

Description

本出願は、2019年9月11日付けの韓国特許出願第10-2019-0113004号および2020年9月10日付けの韓国特許出願第10-2020-0116392号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、加工性に優れるとともに、引張強度および粘弾性特性に優れた変性共役ジエン系重合体、その製造方法、およびそれを含むゴム組成物に関する。
近年、自動車に対する低燃費化の要求に伴い、タイヤ用ゴム材料として、回転抵抗が少なく、耐磨耗性、引張特性に優れるとともに、ウェットスキッド抵抗性で代表される調整安定性も兼備した共役ジエン系重合体が求められている。
タイヤの回転抵抗を減少させるための方法としては、加硫ゴムのヒステリシス損を小さくする方法が挙げられ、かかる加硫ゴムの評価指標としては、50℃~80℃の反発弾性、tanδ、グッドリッチ発熱などが用いられている。すなわち、前記温度での反発弾性が大きいか、tanδ、グッドリッチ発熱が小さいゴム材料が好ましい。
ヒステリシス損の小さいゴム材料としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、またはポリブタジエンゴムなどが知られているが、これらは、ウェットスキッド抵抗性が小さいという問題がある。そこで、近年、スチレン-ブタジエンゴム(以下、SBRという)またはブタジエンゴム(以下、BRという)などの共役ジエン系重合体または共重合体が乳化重合や溶液重合により製造され、タイヤ用ゴムとして用いられている。中でも、乳化重合に比べて溶液重合が有する最も大きい利点は、ゴムの物性を規定するビニル構造の含量およびスチレンの含量を任意に調節することができ、カップリング(coupling)や変性(modification)などによって分子量および物性などが調節可能であるという点である。したがって、最終的に製造されたSBRやBRの構造の変化が容易であるとともに、鎖末端の結合や変性によって鎖末端の動きを減少させ、シリカまたはカーボンブラックなどの充填剤との結合力を増加させることができるため、溶液重合によるSBRがタイヤ用ゴム材料として多く用いられている。
かかる溶液重合によるSBRがタイヤ用ゴム材料として用いられる場合、前記SBR中のビニルの含量を増加させることで、ゴムのガラス転移温度を上昇させることにより、回転抵抗および制動力などのようなタイヤに要求される物性を調節することができるだけでなく、ガラス転移温度を適宜調節することで、燃料消費を低減することができる。前記溶液重合によるSBRは、アニオン重合開始剤を用いて製造し、形成された重合体の鎖末端を種々の変性剤を用いて結合させたり、変性させたりして、末端に官能基を導入する技術が用いられている。例えば、米国特許第4,397,994号には、一官能性開始剤であるアルキルリチウムを用いて、非極性溶媒下でスチレン-ブタジエンを重合することで得られた重合体の鎖末端の活性アニオンを、スズ化合物などの結合剤を用いて結合させた技術が提示されている。
一方、重合体の鎖末端に官能基を導入させるための変性剤としては、充填剤の分散性および反応性を極大化するために、分子中にアルコキシシラン基とアミン基を同時に含むアミノアルコキシシラン系変性剤を適用する技術が広く知られている。しかしながら、変性剤中のアミン基の数が多くなると、重合体の製造に用いられる炭化水素溶媒に対する溶解度が低くなり、これにより、変性反応が行われにくくなるという問題がある。
US4397994A
本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであって、Si原子およびN原子を含み、下記a)およびb)条件を同時に満たすことで、充填剤との親和性に優れた変性共役ジエン系重合体を提供することを目的とする。
また、本発明は、変性反応後に、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーを反応させるステップを含む、前記a)およびb)条件を同時に満たす変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供することを目的とする。
尚、本発明は、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物を提供する。
上記の課題を解決するための本発明の一実施形態によると、本発明は、Si原子およびN原子を含み、下記a)およびb)の条件を満たす変性共役ジエン系重合体を提供する。
a)NSX分析による重合体中のN原子の含量が、重量基準で150ppm以上;および
b)下記数式1によるムーニー粘度変化率(MVR)が20%以下。
Figure 2022518540000001
前記数式1中、MVRはムーニー粘度変化率であり、MVfは前記重合体を25℃で30日間放置した後の100℃でのムーニー粘度であり、MViは前記重合体の初期の100℃でのムーニー粘度である。
また、本発明は、炭化水素溶媒中で、重合開始剤の存在下で、共役ジエン系単量体、または共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体を重合することで、活性第1鎖を製造するステップ(S1)と、前記活性第1鎖とアルコキシシラン系化合物を反応させ、変性された活性第1鎖を製造するステップ(S2)と、前記変性された活性第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含む第2鎖とを反応させるステップ(S3)と、を含む前記共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。
尚、本発明は、前記変性共役ジエン系重合体および充填剤を含むゴム組成物を提供する。
本発明に係る変性共役ジエン系重合体は、分子中にSi原子およびN原子を含み、前記N原子の含量が、重合体の総重量を基準として150ppm以上であり、数式1によるムーニー粘度変化率が20%以下である条件を同時に満たすことで、充填剤との親和性に優れるとともに、機械的物性に優れるという利点がある。
また、本発明に係る変性共役ジエン系重合体の製造方法は、変性反応後に、N-官能基含有単量体を含むマクロモノマーを、変性された活性第1鎖と反応させるステップを含むことで、上記のN原子の含量およびムーニー粘度変化率を有する変性共役ジエン系重合体を製造することができる。
尚、本発明に係るゴム組成物は、上記の変性共役ジエン系重合体を含むことで、引張特性および粘弾性特性だけでなく、加工性に優れるという効果がある。
以下、本発明が容易に理解されるように、本発明をより詳細に説明する。
本発明の説明および請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈すべきである。
用語
本明細書において、用語「マクロモノマー(macromonomer)」は、重合反応性単量体由来の単位が2以上繰り返された単位体であり、末端基を介して他の高分子鎖または反応性化合物と結合することができる。
本明細書において、用語「重合体」は、同一であるか異種類であるかを問わず、単量体らを重合することで製造された重合体化合物を指す。これにより、一般用語の重合体は、単に1種の単量体から製造された重合体を指す際に通常用いられる単独重合体という用語、および共重合体という用語を網羅する。
本明細書において、用語「第1鎖」は、重合体を成す主要骨格の分子鎖を意味し、共役ジエン系単量体、または共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体の繰り返し単位が主に含まれている鎖を意味し得て、「第2鎖」は、前記第1鎖よりは繰り返し単位の数が小さく、N-官能基含有単量体の繰り返し単位が主に含まれている鎖を意味し得る。
本明細書において、用語「ビニル含量」は、前記重合体中の共役ジエン単量体(ブタジエンなど)部分(重合されたブタジエンの総量)に基づく、前記重合体鎖中の1,2番位置に内包されるブタジエンの質量(もしくは重量)パーセントを意味する。
本明細書において、用語「1価の炭化水素基」は、1価のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、不飽和結合を1つ以上含むシクロアルキル基、およびアリール基などの炭素と水素が結合された1価の原子団を意味し得て、1価の炭化水素で表される置換基の最小炭素原子数は、各置換基の種類によって決定される。
本明細書において、用語「2価の炭化水素基」は、2価のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、不飽和結合を1つ以上含むシクロアルキレン基、およびアリーレン基などの炭素と水素が結合された2価の原子団を意味し得て、2価の炭化水素で表される置換基の最小炭素原子数は、各置換基の種類によって決定される。
本発明において、用語「アルキル基(alkyl group)」は、1価の脂肪族飽和炭化水素を意味し、メチル、エチル、プロピル、およびブチルなどの直鎖状アルキル基、およびイソプロピル(isopropyl)、sec-ブチル(sec-butyl)、tert-ブチル(tert-butyl)、およびネオペンチル(neo-pentyl)などの分岐状アルキル基の両方を含む意味であり得る。
本明細書において、用語「アルケニル基(alkenyl group)」は、二重結合を1つまたは2つ以上含む1価の脂肪族不飽和炭化水素を意味し得る。
本明細書において、用語「アルキニル基(alkynyl group)」は、三重結合を1つまたは2つ以上含む1価の脂肪族不飽和炭化水素を意味し得る。
本明細書において、用語「アルキレン基(alkylene group)」は、メチレン、エチレン、プロピレン、およびブチレンなどのような2価の脂肪族飽和炭化水素を意味し得る。
本明細書において、用語「アリール基(aryl group)」は、芳香族炭化水素を意味し、また、1つの環が形成された単環芳香族炭化水素(monocyclic aromatic hydrocarbon)、または2つ以上の環が結合された多環芳香族炭化水素(polycyclic aromatic hydrocarbon)を両方とも含む意味であり得る。
本明細書において、用語「ヘテロ環基(heterocyclic group)」は、シクロアルキル基またはアリール基中の炭素原子が、1個以上のヘテロ原子で置換されたものであって、例えば、ヘテロシクロアルキル基またはヘテロアリール基を何れも含む意味である。
本明細書において、用語「置換」は、官能基、原子団、または化合物の水素が特定の置換基で置換されることを意味し、官能基、原子団、または化合物の水素が特定の置換基で置換される場合、前記官能基、原子団、または化合物中に存在する水素の個数に応じて、1個または2個以上の複数の置換基が存在し得る。複数の置換基が存在する場合、それぞれの置換基は同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、用語「単一結合」は、別の原子または分子団を含まない単一共有結合自体を意味し得る。
本明細書において、用語「由来の単位」、「由来の繰り返し単位」、および「由来の官能基」は、ある物質に起因した成分、構造、またはその物質自体を意味し得る。
本明細書において、用語「含む」、「有する」という用語、およびそれらの派生語は、それらが具体的に開示されているかいないかを問わず、任意の追加の成分、ステップもしくは手順の存在を排除することを意図しない。如何なる不確実性も避けるために、「含む」という用語の使用により請求された全ての組成物は、反対に述べられない限り、重合体であるかもしくはその他のものであるかを問わず、任意の追加の添加剤、補助剤、もしくは化合物を含み得る。これと対照的に、「から本質的に構成される」という用語は、操作性において必須ではないものを除き、任意のその他の成分、ステップもしくは手順を任意の連続する説明の範囲から排除する。「から構成される」という用語は、具体的に述べられるか挙げられない任意の成分、ステップもしくは手順を排除する。
測定方法および条件
本明細書において、「ビニルの含量」は、前記各重合体中のビニル(Vinyl)の含量をVarian VNMRS 500 MHz NMRを用いて測定および分析したものであり、NMR測定時における溶媒としては1,1,2,2-テトラクロロエタンを使用し、溶媒ピーク(solvent peak)は6.0ppmと計算し、7.2~6.9ppmはランダムスチレン、6.9~6.2ppmはブロックスチレン、5.8~5.1ppmは1,4-ビニルおよび1,2-ビニル、5.1~4.5ppmは1,2-ビニルのピークとして、全重合体中の1,2-ビニル結合の含量を計算して測定したものである。
本明細書において、「重量平均分子量(Mw)」、「数平均分子量(Mn)」、および「分子量分布(MWD)」は、GPC(Gel permeation chromatohraph)分析により測定し、分子量分布曲線を確認することで測定したものである。分子量分布(PDI、MWD、Mw/Mn)は、測定された前記各分子量から計算する。具体的に、前記GPCは、PLgel Olexis(Polymer Laboratories社)カラム2本とPLgel mixed-C(Polymer Laboratories社)カラム1本を組み合わせて使用し、分子量の計算時に、GPC基準物質(Standard material)としてPS(polystyrene)を使用して実施する。GPC測定溶媒は、テトラヒドロフランに2wt%のアミン化合物を交ぜて製造する。
本明細書において、「N原子の含量」は、一例として、NSX分析方法により測定することができる。前記NSX分析方法では、極微量窒素定量分析器(NSX-2100H)を用いて測定する。例示的に、前記極微量窒素定量分析器を用いる場合、極微量窒素定量分析器(Auto sampler、Horizontal furnace、PMT&Nitrogen detector)をオンにし、Arを250ml/min、O2を350ml/min、オゾナイザ(ozonizer)300ml/minにキャリアガス流量を設定し、ヒータ(heater)を800℃に設定した後、約3時間待機して分析器を安定化させる。分析器が安定化された後、Nitrogen standard(AccuStandard S-22750-01-5ml)を用いて、検量線範囲5ppm、10ppm、50ppm、100ppm、および500ppmの検量線を作成し、各濃度に該当するAreaを得た後、濃度とAreaとの割合を用いて直線を作成する。その後、試料20mgが入ったセラミックボートを前記分析器のAuto samplerに置いて測定し、areaを得る。得られた試料のareaと前記検量線を用いてNの含量を計算する。この際、試料は、スチームで加熱された温水に入れて撹拌し、溶媒を除去した変性共役ジエン系重合体であって、残留単量体、残留変性剤、およびオイルが除去されたものである。
本明細書において、「Si原子の含量」は、ICP分析方法により、誘導結合プラズマ発光分析器(ICP-OES;Optima 7300DV)を用いて測定する。具体的に、試料約0.7gを白金るつぼ(Pt crucible)に入れ、濃硫酸(98重量%、Electronic grade)約1mLを入れて、300℃で3時間加熱し、試料を電気炉(Thermo Scientific、Lindberg Blue M)にて、下記ステップ(step)1~3のプログラムで灰化を進行した後、
1)ステップ1:initial temp 0℃、rate(temp/hr)180℃/hr、temp(holdtime)180℃(1hr)
2)ステップ2:initial temp 180℃、rate(temp/hr)85℃/hr、temp(holdtime)370℃(2hr)
3)ステップ3:initial temp 370℃、rate(temp/hr)47℃/hr、temp(holdtime)510℃(3hr)
残留物に、濃硝酸(48重量%)1mL、濃フッ酸(50重量%)20μlを加え、白金るつぼを密封して30分以上振った(shaking)後、試料にホウ酸(boric acid)1mLを入れて0℃で2時間以上保管してから、超純水(ultrapure water)30mLに希釈し、灰化を進行して測定する。
変性共役ジエン系重合体
本発明は、充填剤との親和性に優れ、結果として、加工性、引張特性、および粘弾性特性に優れたゴム組成物を提供可能な変性共役ジエン系重合体を提供する。
本発明の一実施形態に係る変性共役ジエン系重合体は、Si原子およびN原子を含み、下記のa)およびb)の条件を満たすことを特徴とする。
a)NSX分析による重合体中のN原子の含量が、重量基準で150ppm以上;および
b)下記数式1によるムーニー粘度変化率(MVR)が20%以下:
Figure 2022518540000002
前記数式1中、MVRはムーニー粘度変化率であり、MVfは前記重合体を25℃で30日間放置した後の100℃でのムーニー粘度であり、MViは前記重合体の初期の100℃でのムーニー粘度である。
また、本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を含む第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含む第2鎖と、アルコキシシラン系化合物由来の単位と、を含むことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、変性反応後に、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーを、変性された活性第1鎖と反応させるステップを含む後述の製造方法により製造されたものである。これにより、共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を含む重合体第1鎖と、前記第1鎖の少なくとも一末端に結合するアルコキシシラン系化合物由来の単位に、N-官能基が豊富な第2鎖が結合されている一種のグラフト共重合体と類似の構造を有することができる。
このように、全ての官能基が変性共役ジエン系重合体の一末端に集中的に分布されている場合、シリカとの相互作用時に、重合体の一末端のみがシリカと結合し、他末端は自由な状態になることができる。これにより、従来の片末端変性重合体と類似に充填剤の分散性および凝集防止に顕著な効果を示すことで、加工性が著しく改善されることができる。また、官能基が結合されている一末端には、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位および変性剤由来の単位が含まれているため、従来の両末端変性重合体と同等レベル以上で充填剤との相互作用による効果を達成することができ、これにより、優れた引張特性と粘弾性特性を有することができる。
また、一般に、変性共役ジエン系重合体は、変性剤に由来の残基、例えば、アルコキシ基(-OR、ここで、Rは炭化水素基)または水酸基(-OH)が存在し、時間が経過するにつれて前記残基から縮合反応または加水分解反応などが起こることにより、貯蔵安定性が低下してムーニー粘度が上昇し、分子量分布が増加するため、前記変性共役ジエン系重合体の配合物性の優れた特性が維持されず、ゴム組成物へ適用した際に目的の特性が得られないという問題がある。しかし、本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、後述の製造方法により製造されることで、重合体中に存在する変性剤由来の残基であるアルコキシ基に、前記マクロモノマーに由来の第2鎖が結合されている構造を有することができ、結果として、重合体中に変性剤由来の残基が存在しないか、従来の製造方法に比べて減少する。
また、本発明の一実施形態に係る変性共役ジエン系重合体は、後述の製造方法により製造されることで、官能基の多い変性剤のみを用いる場合に比べてより多くの官能基を導入できるという利点がある。具体的に、活性重合体と変性剤のアルコキシ基は、重合体の立体障害により、変性剤の一分子に2個以上の重合体鎖が結合されにくく、3個以上の鎖が結合されることはあるが、3個以上の鎖がカップリングされた変性重合体は微量であるしかない。しかし、本発明に係る製造方法は、上記のような立体障害にかかわらず、重合体鎖が結合されている変性剤のアルコキシ残基に官能基とマクロモノマーに由来の第2鎖が結合できるようになり、重合体鎖中にさらに多くの官能基を導入することができる。
すなわち、変性剤の一分子中に官能基を導入することは確かに限界があり、いくら多く導入するとしても、本発明のように、立体障害の影響なしに官能基を含む鎖をアルコキシ残基に結合させる場合に比べては、重合体中の官能基の絶対的量に差があるしかない。
これにより、本発明に係る変性共役ジエン系重合体は、時間経過による貯蔵安定性に優れるため、製造初期または時間経過後にも、配合物性が一定に優れた特性を維持することができ、従来の片末端変性重合体に比べて優れた引張特性および粘弾性特性を有することができる。
変性共役ジエン系重合体の主要パラメータ
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体は、分子中にSi原子を含み、ICP分析による重合体中の前記Si原子の含量が、重合体の総重量を基準として50ppm以上、好ましくは100ppm以上、より好ましくは180ppm以上であってもよい。
前記Si原子の含量は、アルコキシシラン系化合物である変性剤に由来のものが主要含量を占め、変性剤に由来のもの以外に、N-官能基含有単量体に付随的に含まれているSiに由来することもある。Si原子の含量は、変性共役ジエン系重合体に存在する官能基、すなわち、充填剤との親和性の向上を期待できるようにするものであって、加工性の改善だけでなく、主な因子になることができる。
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体は、NSX分析による重合体中のN原子の含量が、重量基準で150ppm以上、好ましくは160ppm以上、より好ましくは170ppm以上であってもよい。前記変性共役ジエン系重合体は、N-官能基が繰り返して存在するようにする後述の製造方法により製造されることで、N原子が相対的に高含量であることができ、前記N-官能基が、重合体の主鎖と、前記主鎖の少なくとも一末端に結合するアルコキシシラン系化合物由来の単位に結合されている構造を有することで、配合過程で充填剤、例えば、シリカとの親和性および分散性が著しく向上することにより、粘弾性特性に優れるとともに、加工性が大きく改善されることができる。
また、このような高含量のN原子により、本発明の一実施形態に係る変性共役ジエン系重合体は、d)N原子とSi原子のモル比(N/Si)が0.75以上であるという条件をさらに満たすものであってもよい。一般に、変性剤により変性された重合体は、変性重合開始剤、変性単量体などによってSi原子とN原子を含有し得るが、上述のように、本発明の一実施形態に係る重合体は、N-官能基含有単量体が繰り返し単位として含まれることで、N原子の含量が相対的に多く、これによる象徴的な意味で、N原子とSi原子のモル比が0.75以上であってもよく、好ましくは0.77以上、または0.78以上、より好ましくは0.8以上であってもよく、最も好ましくは0.9以上であってもよい。これにより、配合時における分散性を改善することで、加工性が向上する効果を最適化することができる。
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体は、下記数式1によるムーニー粘度変化率(MVR)が20%以下である。
Figure 2022518540000003
前記数式1中、MVRはムーニー粘度変化率であり、MVfは前記重合体を25℃で30日間放置した後の100℃でのムーニー粘度であり、MViは前記重合体の初期の100℃でのムーニー粘度である。
前記ムーニー粘度変化率は、加工性だけでなく、製造後における保管過程で発生するムーニー粘度の上昇が小さいことを確認可能な指標である。本発明に係る重合体は、N-官能基含有単量体を含む第2鎖、アルコキシシラン系化合物、そして重合体の第1鎖が特定の構造で結合されている構造的特徴により、加工性が向上することに加え、長期間保管した際にもムーニー粘度の変化率が低くて保管安定性に優れることができる。
前記ムーニー粘度変化率は、重合体の初期のムーニー粘度と、重合体を30日間常温で保管した後のムーニー粘度の変化率であり、本発明では、20%以下の重合体を提供し、好ましくは15%以下であってもよい。ここで、ムーニー粘度は100℃でのムーニー粘度であり、この技術分野において適用される通常の方法により測定可能である。
共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を含む第1鎖
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体の主要骨格になる第1鎖は、共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を主要単位とし、前記共役ジエン系単量体は、例えば、1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、ピペリレン、3-ブチル-1,3-オクタジエン、イソプレン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、および2-ハロ-1,3-ブタジエン(ハロは、ハロゲン原子を意味する)からなる群から選択される1種以上であってもよい。
また、前記第1鎖には、共役ジエン系単量体の他に追加的に芳香族ビニル系単量体が含まれ、それに由来の繰り返し単位がさらに含まれてもよく、前記芳香族ビニル系単量体は、一例として、スチレン、α-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、4-プロピルスチレン、1-ビニルナフタレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-(p-メチルフェニル)スチレン、1-ビニル-5-ヘキシルナフタレン、3-(2-ピロリジノエチル)スチレン(3-(2-pyrrolidino ethyl)styrene)、4-(2-ピロリジノエチル)スチレン(4-(2-pyrrolidino ethyl)styrene)、および3-(2-ピロリジノ-1-メチルエチル)-α-メチルスチレン(3-(2-pyrrolidino-1-methyl ethyl)-α-methylstyrene)からなる群から選択される1種以上であってもよい。
さらに他の例として、前記変性共役ジエン系重合体の主鎖は、前記共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位とともに、炭素数1~10のジエン系単量体由来の繰り返し単位をさらに含む共重合体であってもよい。前記ジエン系単量体由来の繰り返し単位は、前記共役ジエン系単量体とは異なるジエン系単量体に由来の繰り返し単位であってもよく、前記共役ジエン系単量体とは異なるジエン系単量体は、一例として1,2-ブタジエンであってもよい。前記変性共役ジエン系重合体がジエン系単量体をさらに含む共重合体である場合、前記変性共役ジエン系重合体は、ジエン系単量体由来の繰り返し単位を0超過重量%~1重量%、0超過重量%~0.1重量%、0超過重量%~0.01重量%、または0超過重量%~0.001重量%で含んでもよく、この範囲内である場合、ゲルの生成を防止する効果がある。
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体の骨格を成す第1鎖に2以上の単量体が含まれる場合、ランダム共重合体鎖であってもよく、この場合、各物性間のバランスに優れる効果がある。前記ランダム共重合体は、共重合体を成す繰り返し単位が無秩序に配列されたものを意味し得る。
N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含む第2鎖
本発明の一実施形態によると、前記第1鎖の他に第2鎖をさらに含み、第2鎖を成す主要単位はN-官能基含有単量体である。N-官能基は、基本的にアミノ基であってもよく、脂肪族環状のアミノ基、脂肪族鎖状のアミノ基、芳香族アミノ基などであってもよい。
また、前記変性共役ジエン系重合体は、アルコキシシラン系化合物中のアルコキシシリル基を介して共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を含む第1鎖がカップリングされたものであり、前記アルコキシシリル基にN-官能基が豊富な第2鎖が結合されている形態を有することができる。
具体的に、前記N-官能基含有単量体は、下記化学式1で表される化合物であってもよい。
Figure 2022518540000004
前記化学式1中、
Xは、NまたはCHであり、
8a~R8cは、互いに独立して、水素原子;炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基、炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;または炭素数3~20のヘテロ環基であり、
8dは、単一結合、置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数1~20のアルキレン基;置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数5~20のシクロアルキレン基;または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数6~20のアリーレン基であって、ここで、前記置換基は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数5~10のシクロアルキル基、または炭素数6~20のアリール基であり、
8eは、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基;または下記化学式1aで表される官能基であり、
Oは0~5の整数であり、R8eの少なくとも1つは下記化学式1aで表される官能基であって、Oが2~5の整数である場合、複数のR8eは互いに同じでも異なっていてもよく、
Figure 2022518540000005
前記化学式1a中、
8fは、単一結合、置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数1~20のアルキレン基;置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数5~20のシクロアルキレン基;または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数6~20のアリーレン基であって、ここで、前記置換基は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数5~10のシクロアルキル基、または炭素数6~20のアリール基であり、
8gおよびR8hは、互いに独立して、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基、または炭素数1~10のアルキル基で置換された1置換、2置換、または3置換アルキルシリル基であるか、またはR8gおよびR8hは、互いに連結されてNとともに炭素数2~10のヘテロ環基を形成するものである。
また、前記N-官能基含有単量体は、下記化学式2で表される化合物であってもよい。
Figure 2022518540000006
前記化学式2中、
1-X2は、CH2-CH2またはCH=CHであり、
3-X4は、CH2-CH2、CH=N、またはN=Nである。
また、前記N-官能基含有単量体は、下記化学式3で表される化合物であってもよい。
Figure 2022518540000007
前記化学式3中、
11aおよびR11bは、互いに独立して、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基;または下記化学式3aで表される官能基であり、
11cは、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基;ビニル基;または下記化学式3aで表される官能基であって、
前記R11a、R11b、およびR11cのうち少なくとも1つは、化学式3aで表される官能基であり、
Figure 2022518540000008
前記化学式3a中、
11dは、単一結合、または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数1~20のアルキレン基;置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数5~20のシクロアルキレン基;または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数6~20のアリーレン基であって、ここで、前記置換基は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数5~10のシクロアルキル基、または炭素数6~20のアリール基であり、
11eおよびR11fは、互いに独立して、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基;または炭素数1~10のアルキル基で置換された1置換、2置換、または3置換のアルキルシリル基である。
また、前記N-官能基含有単量体は、下記化学式4で表される化合物であってもよい。
Figure 2022518540000009
前記化学式4中、
12aは、単一結合、または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数1~20のアルキレン基;置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数5~20のシクロアルキレン基;または置換基で置換されているかまたは置換されていない炭素数6~20のアリーレン基であって、ここで、前記置換基は、炭素数1~10のアルキル基、炭素数5~10のシクロアルキル基、または炭素数6~20のアリール基であり、
12bおよびR12cは、互いに独立して、炭素数1~20のアルキル基;炭素数2~20のアルケニル基;炭素数2~20のアルキニル基;炭素数1~20のヘテロアルキル基;炭素数2~20のヘテロアルケニル基;炭素数2~20のヘテロアルキニル基;炭素数5~20のシクロアルキル基;炭素数6~20のアリール基;炭素数3~20のヘテロ環基;または炭素数1~10のアルキル基で置換された1置換、2置換、または3置換のアルキルシリル基である。
一方、前記第2鎖は、共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位をさらに含むことができる。
変性剤:アルコキシシラン系化合物
また、前記変性共役ジエン系重合体は、アルコキシシラン系化合物により第2鎖がカップリングされた形態であり、アルコキシシラン系化合物がハブになって第2鎖が結合されることができる。そのため、ここで、アルコキシシラン系化合物は、少なくとも3個のSi官能基を含んでもよい。この際、アルコキシシラン基が3個であることは、Si-O結合が3個であることを意味し、Siが3個であることを意味するのではない。
本発明の一実施形態によると、前記変性共役ジエン系重合体に含まれたアルコキシシラン系化合物は、アミン含有アルコキシシラン系化合物またはアミン非含有アルコキシシラン系化合物であってもよい。
また、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、例示的に、下記化学式5で表される化合物であってもよい。
Figure 2022518540000010
前記化学式5中、R1は、単一結合、または炭素数1~10のアルキレン基であってもよく、R2およびR3は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基であってもよく、R4は、水素、エポキシ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアリル基、炭素数1~10のアルキル基で置換された1置換、2置換、または3置換のアルキルシリル基、または炭素数2~10のヘテロ環基であってもよく、R21は、単一結合、炭素数1~10のアルキレン基、または-[R42O]j-であってもよく、R42は炭素数1~10のアルキレン基であってもよく、aおよびmは、それぞれ独立して、1~3から選択される整数であってもよく、nは0~2の整数であってもよく、jは1~30から選択される整数であってもよい。
具体的な例として、前記化学式5で表される化合物は、N,N-ビス(3-(ジメトキシ(メチル)シリル)プロピル)-メチル-1-アミン(N,N-bis(3-(dimethoxy(methyl)silyl)propyl)-methyl-1-amine)、N,N-ビス(3-(ジエトキシ(メチル)シリル)プロピル)-メチル-1-アミン(N,N-bis(3-(diethoxy(methyl)silyl)propyl)-methyl-1-amine)、N,N-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-メチル-1-アミン(N,N-bis(3-(trimethoxysilyl)propyl)-methyl-1-amine)、N,N-ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)-メチル-1-アミン(N,N-bis(3-(triethoxysilyl)propyl)-methyl-1-amine)、トリ(トリメトキシシリル)アミン(tri(trimethoxysilyl)amine)、トリ(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミン(tri-(3-(trimethoxysilyl)propyl)amine)、N,N-ビス(3-(ジエトキシ(メチル)シリル)プロピル)-1,1,1-トリメチルシランアミン(N,N-bis(3-(diethoxy(methyl)silyl)propyl)-1,1,1-trimethlysilanamine)、N-(3-(1H-1,2,4-トリアゾール-1-イル)プロピル)-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン(N-(3-(1H-1,2,4-triazole-1-yl)propyl)-3-(trimethoxysilyl)-N-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)、3-(トリメトキシシリル)-N-(3-トリメトキシシリル)プロピル)-N-(3-(1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-1H-1,2,4-トリアゾール-3-イル)プロピル)プロパン-1-アミン(3-(trimethoxysilyl)-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)-N-(3-(1-(3-(trimehtoxysilyl)propyl)-1H-1,2,4-triazol-3-yl)propyl)propan-1-amine)、N-アリル-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロプ-2-エン-1-アミン(N-allyl-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)prop-2-en-1-amine)、N,N-ビス(オキシラン-2-イルメチル)-3-(トリメトキシシリル)プロパン-1-アミン(N,N-bis(oxiran-2-ylmethyl)-3-(trimethoxysilyl)propan-1-amine)、1,1,1-トリメチル-N-(3-(トリエトキシシリル)プロピル)-N-(トリメチルシリル)シランアミン(1,1,1-trimethyl-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)-N-(trimethylsilyl)silanamine)、およびN,N-ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)-2,5,8,11,14-ペンタオキサヘキサデカン-16-アミン(N,N-bis(3-(triethoxysilyl)propyl)-2,5,8,11,14-pentaoxahexadecan-16-amine)からなる群から選択される1種であってもよい。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式6で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000011
前記化学式6中、R5、R6、およびR9は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキレン基であってもよく、R7、R8、R10、およびR11は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基であってもよく、R12は、水素または炭素数1~10のアルキル基であってもよく、bおよびcは、それぞれ独立して、1、2、または3であり、b+c≧4であってもよく、Aは
Figure 2022518540000012
であってもよく、この際、R13、R14、R15、およびR16は、それぞれ独立して、水素、または炭素数1~10のアルキル基であってもよい。
具体的な例として、前記化学式6で表される化合物は、N-(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル)-3-(トリエトキシシリル)-N-(3-(トリエトキシシリル)プロピルプロパン-1-アミン(N-(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-3-(triethoxysilyl)-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)および3-(4,5-ジヒドロ-1H-イミダゾール-1-イル)-N,N-ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン(3-(4,5-dihydro-1H-imidazol-1-yl)-N,N-bis(3-(triethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)からなる群から選択される1種であってもよい。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式7で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000013
前記化学式7中、A1およびA2は、それぞれ独立して、酸素原子を含むかまたは含まない炭素数1~20の2価の炭化水素基であり、R17~R20は、それぞれ独立して、炭素数1~20の1価の炭化水素基であり、L1~L4は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基で置換された1置換、2置換、または3置換のアルキルシリル基、または炭素数1~20の1価の炭化水素基であるか、L1およびL2と、L3およびL4は、互いに連結されて炭素数1~5の環を形成してもよく、L1およびL2と、L3およびL4が互いに連結されて環を形成する場合、形成された環は、N、O、およびSからなる群から選択される1種以上のヘテロ原子を1個~3個含んでもよい。
具体的な例として、前記化学式7で表される化合物は、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylpropan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジメチルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dimethylmethan-1-amine)、3,3’-(1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジプロピルメタン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-dipropylmethan-1-amine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-(トリメチルシリル)シランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-(trimethylsilyl)silanamine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-(トリメチルシリル)シランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-(trimethylsilyl)silanamine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-(トリメチルシリル)シランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-(trimethylsilyl)silanamine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-フェニルシランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-phenylsilanamine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-フェニルシランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-phenylsilanamine)、N,N’-((1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(プロパン-3,1-ジイル))ビス(1,1,1-トリメチル-N-フェニルシランアミン(N,N’-((1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(propan-3,1-diyl))bis(1,1,1-trimethyl-N-phenylsilanamine)、1,3-ビス(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル)1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン(1,3-bis(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane)、1,3-ビス(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル)1,1,3,3-テトラエトキシジシロキサン(1,3-bis(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-1,1,3,3-tetraethoxydisiloxane)、および1,3-ビス(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル)1,1,3,3-テトラプロポキシジシロキサン(1,3-bis(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-1,1,3,3-tetrapropoxydisiloxane)からなる群から選択される1種であってもよい。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式8で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000014
前記化学式8中、Rb2~Rb4は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキレン基であり、Rb5~Rb8は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基であり、Rb13およびRb14は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキレン基であり、Rb15~Rb18は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基であり、m1、m2、m3、およびm4は、互いに独立して、1~3の整数である。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式9で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000015
前記化学式9中、Re1およびRe2は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキレン基であり、Re3~Re6は、互いに独立して、水素、炭素数1~10のアルキル基、または-Re7SiRe8e9e10であって、Re3~Re6のうち少なくとも1つは-Re7SiRe8e9e10であり、ここで、Re7は、単一結合または炭素数1~10のアルキレン基であり、Re8~Re10は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基または炭素数1~10のアルコキシ基であって、Re8~Re10のうち少なくとも1つは炭素数1~10のアルコキシ基である。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン非含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式10で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000016
前記化学式10中、XはOまたはSであり、Rf1およびRf2は、互いに独立して、単一結合であるか、または炭素数1~10のアルキレン基であり、
f3~Rf8は、互いに独立して、水素、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~10のアリール基、炭素数5~10のシクロアルキル基、または炭素数7~14のアラルキル基であり、pは0または1の整数であって、pが0である場合、Rf1は、炭素数1~10のアルキル基または炭素数1~10のアルコキシ基である。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン非含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式11で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000017
前記化学式11中、Rg1~Rg4は、互いに独立して、水素、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基、または-Rg5SiORg6であって、Rg1~Rg4のうち少なくとも1つは-Rg5SiORg6であり、ここで、Rg5は、単一結合、または炭素数1~10のアルキレン基であり、Rg6は炭素数1~10のアルキル基であり、YはCまたはNであって、YがNである場合、Rg4は存在しない。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式12で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000018
前記化学式12中、Rh1およびRh2は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基または炭素数1~10のアルコキシ基であり、Rh3は、単一結合または炭素数1~10のアルキレン基であり、A3は、-Si(Rh4h5h6)または-N[Si(Rh7h8h9)]2であり、ここで、Rh4~Rh9は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基または炭素数1~10のアルコキシ基である。
さらに他の例として、前記アルコキシシラン系化合物のうちアミン非含有アルコキシシラン系化合物は、下記化学式13で表される化合物を含むものであってもよい。
Figure 2022518540000019
前記化学式13中、Rg1~Rg3は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基または炭素数1~10のアルコキシ基であり、Rg4は炭素数1~10のアルコキシ基であり、qは2~100の整数である。
一般
本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、数平均分子量(Mn)が1,000g/mol~2,000,000g/mol、10,000g/mol~1,000,000g/mol、または100,000g/mol~800,000g/molであってもよく、重量平均分子量(Mw)が1,000g/mol~3,000,000g/mol、10,000g/mol~2,000,000g/mol、または100,000g/mol~2,000,000g/molであってもよく、ピーク平均分子量(Mp)が1,000g/mol~3,000,000g/mol、10,000g/mol~2,000,000g/mol、または100,000g/mol~2,000,000g/molであってもよい。この範囲内である場合、回転抵抗およびウェットスキッド抵抗性に優れる効果がある。さらに他の例として、前記変性共役ジエン系重合体は、分子量分布(PDI;MWD;Mw/Mn)が1.0以上~3.0以下、または1.1以上~2.5以下、または1.1以上2.0以下であってもよく、この範囲内である場合、引張特性および粘弾性特性に優れるとともに、各物性間のバランスに優れる効果がある。
また、前記変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(Mooney viscosity)が、100℃で、30以上、40~150、または40~140であってもよく、この範囲内である場合、加工性および生産性に優れる効果がある。
ここで、前記ムーニー粘度は、ムーニー粘度計を用いて測定することができる。具体的に、Monsanto社のMV2000EのLarge Rotorを用いて、100℃およびRotor Speed 2±0.02rpmの条件で、重合体を室温(23±3℃)で30分以上放置した後、27±3gを採取してダイキャビティの内部に満たしておき、プラテン(platen)を作動させてトルク(torque)を印加しながら測定する。
また、前記変性共役ジエン系重合体は、ビニルの含量が5重量%以上、10重量%以上、または10重量%~60重量%であってもよい。ここで、前記ビニルの含量は、ビニル基を有する単量体と芳香族ビニル系単量体からなる共役ジエン系共重合体100重量%に対して、1,4-添加ではなく1,2-添加された共役ジエン系単量体の含量を意味し得る。
変性共役ジエン系重合体の製造方法
また、本発明は、前記変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。
本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体の製造方法は、炭化水素溶媒中で、重合開始剤の存在下で、共役ジエン系単量体、または共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体を重合することで、活性第1鎖を製造するステップ(S1)と、前記活性主鎖とアルコキシシラン系化合物を反応させ、変性された活性第1鎖を製造するステップ(S2)と、前記変性された活性第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーとを反応させるステップ(S3)と、を含むことを特徴とする。
前記炭化水素溶媒は、特に制限されるものではないが、例えば、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサン、トルエン、ベンゼン、およびキシレンからなる群から選択される1種以上であってもよい。
前記重合開始剤は、特に制限されるものではないが、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n-ブチルリチウム、s-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、n-デシルリチウム、t-オクチルリチウム、フェニルリチウム、1-ナフチルリチウム、n-エイコシルリチウム、4-ブチルフェニルリチウム、4-トリルリチウム、シクロヘキシルリチウム、3,5-ジ-n-ヘプチルシクロヘキシルリチウム、4-シクロペンチルリチウム、ナフチルナトリウム、ナフチルカリウム、リチウムアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、リチウムスルホネート、ナトリウムスルホネート、カリウムスルホネート、リチウムアミド、ナトリウムアミド、カリウムアミド、およびリチウムイソプロピルアミドからなる群から選択される1種以上であってもよい。
本発明の一実施形態によると、前記重合開始剤は、単量体の総100gを基準として、0.01mmol~10mmol、0.05mmol~5mmol、0.1mmol~2mmol、0.1mmol~1mmol、または0.15mmol~0.8mmolで用いてもよい。ここで、前記単量体の総100gは、共役ジエン系単量体、または、共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体の合計量を表し得る。
S1ステップ
前記(S1)ステップにおける重合は、一例として、アニオン重合であってもよく、具体的な例として、アニオンによる成長重合反応によって重合末端にアニオン活性部位を有するリビングアニオン重合であってもよい。また、前記(S1)ステップにおける重合は、昇温重合、等温重合、または定温重合(断熱重合)であってもよい。前記定温重合は、重合開始剤を投入した後に任意に熱を加えず、その自体の反応熱で重合させるステップを含む重合方法を意味し、前記昇温重合は、前記重合開始剤を投入した後に任意に熱を加えて温度を増加させる重合方法を意味し、前記等温重合は、前記重合開始剤を投入した後に熱を加えて熱を増加させたり、熱を奪うことで、重合物の温度を一定に維持する重合方法を意味し得る。
また、本発明の一実施形態によると、前記(S1)ステップにおける重合は、前記共役ジエン系単量体以外に、炭素数1~10のジエン系化合物をさらに含んで行ってもよく、この場合、長時間運転する際に、反応器の壁面にゲルが形成されることが防止される効果がある。前記ジエン系化合物は、一例として、1,2-ブタジエンであってもよい。
前記(S1)ステップにおける重合は、一例として、80℃以下、-20℃~80℃、0℃~80℃、0℃~70℃、または10℃~70℃の温度範囲で行ってもよい。この範囲内である場合、重合体の分子量分布を狭く調節し、物性改善に優れる効果がある。
前記(S1)ステップにより製造された活性重合体鎖は、重合体アニオンと有機金属カチオンが結合された重合体を意味し得る。
一方、前記(S1)ステップにおける重合は、極性添加剤を含んで行ってもよく、前記極性添加剤は、単量体の総100gを基準として、0.001g~50g、0.001g~10g、または0.005g~0.1gの割合で添加してもよい。さらに他の例として、前記極性添加剤は、重合開始剤の総1mmolを基準として、0.001g~10g、0.005g~5g、0.005g~4gの割合で添加してもよい。
また、前記極性添加剤は、一例として、テトラヒドロフラン、2,2-ジ(2-テトラヒドロフリル)プロパン、ジエチルエーテル、シクロペンチルエーテル、ジプロピルエーテル、エチレンメチルエーテル、エチレンジメチルエーテル、ジエチルグリコール、ジメチルエーテル、ターシャリー-ブトキシエトキシエタン、ビス(3-ジメチルアミノエチル)エーテル、(ジメチルアミノエチル)エチルエーテル、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、ナトリウムメントレート(sodium mentholate)、および2-エチルテトラヒドロフルフリルエーテル(2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether)からなる群から選択される1種以上であってもよく、好ましくは、2,2-ジ(2-テトラヒドロフリル)プロパン、トリエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ナトリウムメントレート(sodium mentholate)、または2-エチルテトラヒドロフルフリルエーテル(2-ethyl tetrahydrofurfuryl ether)であってもよい。前記極性添加剤を含む場合、共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体を共重合させる際に、それらの反応速度の差を補完することにより、ランダム共重合体が容易に形成されるように誘導する効果がある。
S2ステップ
前記(S2)ステップは、活性第1鎖とアルコキシシラン系化合物を反応させ、変性された活性第1鎖を製造するためのステップであり、ここで、反応は、変性またはカップリング反応であってもよく、この際、前記変性剤は、単量体の総100gを基準として0.01mmol~10mmolの量で用いることができる。さらに他の例として、前記変性剤は、前記(S1)ステップの重合開始剤1モルを基準として、1:0.1~10、1:0.1~5、または1:0.1~1:3のモル比で用いることができる。
S3ステップ
また、前記(S3)ステップは、変性された活性第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーとを反応させ、変性共役ジエン系重合体を製造するためのステップである。
一方、本発明の一実施形態に係る製造方法は、前記(S3)ステップの前に、マクロモノマーを製造するステップをさらに含んでもよく、前記マクロモノマーを製造するステップは、炭化水素溶媒中で、有機リチウム化合物の存在下で、N-官能基含有単量体、またはN-官能基含有単量体と共役ジエン系単量体を重合反応させることで行うことができる。この際、前記重合反応は、アニオンによる成長重合反応により重合末端にアニオン活性部位を有するリビングアニオン重合であってもよく、これにより、マクロモノマーは、一末端が単量体として作用できるリビングアニオン末端であることができる。
ここで、前記有機リチウム化合物は、アルキルリチウム化合物であってもよく、具体的には、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n-ブチルリチウム、s-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、n-デシルリチウム、t-オクチルリチウム、フェニルリチウム、1-ナフチルリチウム、n-エイコシルリチウム、4-ブチルフェニルリチウム、4-トリルリチウム、シクロヘキシルリチウム、3,5-ジ-n-ヘプチルシクロヘキシルリチウム、または4-シクロペンチルリチウム、より具体的にはn-ブチルリチウムであってもよい。
一例として、前記マクロモノマーは、下記の反応式1により製造されるものであってもよく、これにより、下記化学式M1で表される構造を有する化合物であることができる。
Figure 2022518540000020
他の一例として、前記マクロモノマーは、下記の反応式2により製造されるものであってもよく、これにより、下記化学式M2で表される構造を有する化合物であることができる。
Figure 2022518540000021
他の一例として、前記マクロモノマーは、下記の反応式3により製造されるものであってもよく、これにより、下記化学式M3で表される構造を有する化合物であることができる。
Figure 2022518540000022
他の一例として、前記マクロモノマーは、下記の反応式4により製造されるものであってもよく、これにより、下記化学式M4で表される構造を有する化合物であることができる。
Figure 2022518540000023
前記反応式1~反応式4中、R8d、R8、X、X1-X2、X3-X4、R11a~R11c、R12a~R12c、およびoは、前記化学式1~化学式4での定義のとおりであり、R-Liはアルキルリチウム化合物であり、Rは前記アルキルリチウムに由来のアルキル基である。
また、前記マクロモノマーは、化学式1~化学式4で表される化合物から選択される1種であるN-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を1~80個、1~60個、または1~50個含み、例示的に、前記化学式M1~化学式M4において、r1~r4がそれぞれ1~80、1~60、または1~50であってもよい。この場合、前記マクロモノマーに由来の第2鎖を含む前記変性共役ジエン系重合体が、上述のSiおよびNの含量を有することができ、加工性、引張特性、および粘弾性特性がバランスよく優れることができる。
一方、前記(S3)ステップにおいて、変性された活性重合体とマクロモノマーは、前記変性された活性重合体中の変性剤由来の官能基と、前記マクロモノマーのリビングアニオン末端とが反応することで、変性共役ジエン系重合体を製造することができる。
具体的に、前記(S2)ステップで製造された変性された活性重合体鎖は変性剤由来の官能基を含み、前記変性剤由来の官能基は、重合体鎖と反応せずに残留するアルコキシ基を含んでおり、これにより、前記マクロモノマーのリビングアニオン末端と前記アルコキシ基が反応することで、前記変性共役ジエン系重合体が製造されることができる。
また、前記マクロモノマーは、重合開始剤1モルに対して0.1~4.0モル、0.1モル~2.0モル、または0.5モル~1.5モルで用いてもよい。
一方、従来は、重合体に官能基を追加導入するための方法として、変性剤で活性重合体を変性させた後、変性剤のSi-O結合と縮合可能な化合物を反応させる縮合反応が適用されることがあった。しかし、このように縮合反応を用いる場合、追加官能基を有する物質と変性活性重合体との結合が-Si-O-Si-に形成され、後続のスチームストリッピングステップや洗浄ステップ、または保管中に加水分解が起こる可能性があるため、縮合結合部位で結合が分離されてしまう問題があり、結果として、官能基が損失されるという問題が発生する。
これに対し、本発明に係る製造方法により製造された変性共役ジエン系重合体は、マクロモノマーのリビング末端が変性剤のSi-O-R基と反応してSi-C結合を形成し、この結合は、縮合結合のように加水分解反応が起こらない結合であるという点から、分離される恐れがない。したがって、貯蔵安定性が向上し、最初に導入した官能基が損失される問題が全くないという利点がある。
ゴム組成物
尚、本発明は、上記の変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物を提供する。
前記ゴム組成物は、前記変性共役ジエン系重合体を10重量%以上、10重量%~100重量%、または20重量%~90重量%の量で含んでもよく、この範囲内である場合、引張強度、耐磨耗性などの機械的物性に優れるとともに、各物性間のバランスに優れる効果がある。
また、前記ゴム組成物は、前記変性共役ジエン系重合体以外に、必要に応じて、他のゴム成分をさらに含んでもよく、この際、前記ゴム成分は、ゴム組成物の総重量に対して90重量%以下の含量で含まれてもよい。具体的な例として、前記他のゴム成分は、前記変性共役ジエン系重合体100重量部に対して1重量部~900重量部で含まれてもよい。
前記ゴム成分は、一例として、天然ゴムまたは合成ゴムであってもよく、具体的な例として、シス-1,4-ポリイソプレンを含む天然ゴム(NR);前記一般的な天然ゴムを変性または精製した、エポキシ化天然ゴム(ENR)、脱蛋白天然ゴム(DPNR)、水素化天然ゴムなどの変性天然ゴム;スチレン-ブタジエン共重合体(SBR)、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン-プロピレン共重合体、ポリイソブチレン-コ-イソプレン、ネオプレン、ポリ(エチレン-コ-プロピレン)、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)、ポリ(スチレン-コ-イソプレン)、ポリ(スチレン-コ-イソプレン-コ-ブタジエン)、ポリ(イソプレン-コ-ブタジエン)、ポリ(エチレン-コ-プロピレン-コ-ジエン)、ポリスルフィドゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ハロゲン化ブチルゴムなどのような合成ゴムであってもよく、これらのうち何れか1つまたは2つ以上の混合物が使用可能である。
前記ゴム組成物は、一例として、本発明の変性共役ジエン系重合体100重量部に対して、0.1重量部~200重量部、または10重量部~120重量部の充填剤を含んでもよい。前記充填剤は、一例として、シリカ系充填剤であってもよく、具体的な例として、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、またはコロイドシリカなどであってもよく、好ましくは、破壊特性の改良効果およびウェットグリップ性(wet grip)の両立効果が最も高い湿式シリカであってもよい。また、前記ゴム組成物は、必要に応じて、カーボンブラック系充填剤をさらに含んでもよい。
他の例として、前記充填剤としてシリカが用いられる場合、補強性および低発熱性を改善するためのシランカップリング剤がともに用いられてもよい。具体的な例として、前記シランカップリング剤は、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、またはジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどであってもよく、これらのうち何れか1つまたは2つ以上の混合物が使用可能である。好ましくは、補強性の改善効果を考慮すると、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドまたは3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドであってもよい。
また、本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、ゴム成分として、活性部位にシリカとの親和性が高い官能基が導入された変性共役ジエン系重合体が用いられているため、シランカップリング剤の配合量が通常の場合よりも低減されることができる。したがって、前記シランカップリング剤は、シリカ100重量部に対して、1重量部~20重量部、または5重量部~15重量部で用いられてもよい。この範囲内である場合、カップリング剤としての効果が十分に発揮されながらも、ゴム成分のゲル化が防止される効果がある。
本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、硫黄架橋性であってもよく、加硫剤をさらに含んでもよい。前記加硫剤は、具体的に、硫黄粉末であってもよく、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部~10重量部で含まれてもよい。この範囲内である場合、加硫ゴム組成物が必要とする弾性率および強度を確保するとともに、低燃費性に優れる効果がある。
本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、上記の成分の他に、ゴム工業界で通常用いられる各種添加剤、具体的には、加硫促進剤、プロセス油、酸化防止剤、可塑剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華(zinc white)、ステアリン酸、熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂などをさらに含んでもよい。
前記加硫促進剤としては、一例として、M(2-メルカプトベンゾチアゾール)、DM(ジベンゾチアジルジスルフィド)、CZ(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド)などのチアゾール系化合物、もしくはDPG(ジフェニルグアニジン)などのグアニジン系化合物が使用可能であり、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部~5重量部で含まれてもよい。
前記プロセス油は、ゴム組成物中で軟化剤として作用するものであって、一例として、パラフィン系、ナフテン系、または芳香族系化合物であってもよく、引張強度および耐磨耗性を考慮すると芳香族系プロセス油が、ヒステリシス損および低温特性を考慮するとナフテン系またはパラフィン系プロセス油が使用できる。前記プロセス油は、一例として、ゴム成分100重量部に対して100重量部以下の含量で含まれてもよく、この範囲内である場合、加硫ゴムの引張強度、低発熱性(低燃費性)の低下を防止する効果がある。
前記酸化防止剤は、一例として、2,6-ジ-t-ブチルパラクレゾール、ジブチルヒドロキシトルエニル、2,6-ビス((ドデシルチオ)メチル)-4-ノニルフェノール(2,6-bis((dodecylthio)methyl)-4-nonylphenol)、または2-メチル-4,6-ビス((オクチルチオ)メチル)フェノール(2-methyl-4,6-bis((octylthio)methyl)phenol)であってもよく、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部~6重量部で用いられてもよい。
前記老化防止剤は、一例として、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン、またはジフェニルアミンとアセトンの高温縮合物などであってもよく、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部~6重量部で用いられてもよい。
本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、前記配合処方に応じて、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサーなどの混練機を用いて混練することで得られ、成形加工後、加硫工程により、低発熱性および耐磨耗性に優れたゴム組成物が得られる。
これにより、前記ゴム組成物は、タイヤトレッド、アンダトレッド、サイドウォール、カーカスコーティングゴム、ベルトコーティングゴム、ビードフィラー、チェーファー、またはビードコーティングゴムなどのタイヤの各部材や、防塵ゴム、ベルトコンベア、ホースなどの各種工業用ゴム製品の製造において有用である。
尚、本発明は、前記ゴム組成物を用いて製造されたタイヤを提供する。
前記タイヤは、タイヤまたはタイヤトレッドを含んでもよい。
実施例
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は、種々の形態に変形可能であり、本発明の範囲が、以下で詳述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界で平均的な知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
[製造例1]
500mlの丸底フラスコに、テトラヒドロフラン100mlおよびn-ブチルリチウム1g(10wt% in n-hexane)を入れ、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミン(N,N-dimethyl-1-(4-vinylphenyl)methanamine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加した後、10℃で30分間反応させ、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後にN,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[製造例2]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりに2-ビニルピリジン(2-vinylpyridine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後に2-ビニルピリジンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[製造例3]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりに1-(4-ビニルペンチル)ピロリジン(1-(4-vinylpentyl)pyrrolidine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後に1-(4-ビニルペンチル)ピロリジンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[製造例4]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりに1-ビニルピロリジン(1-vinylpyrrolidine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.4mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後に1-ビニルピロリジンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[製造例5]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりにN,N,N’,N’-テトラエチル-1-メチル-1-ビニルシランジアミン(N,N,N’,N’-tetraethyl-1-methyl-1-vinylsilanediamine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後にN,N,N’,N’-テトラエチル-1-メチル-1-ビニルシランジアミンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[製造例6]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりにN,N’-ジメチル-4-メチレンヘキセン-1-アミン(N,N’-dimethyl-4-methylenehex-5-en-1-amine)([act.Li]1モルに対して3モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後にN,N’-ジメチル-4-メチレンヘキセン-1-アミンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[比較製造例]
製造例1において、N,N-ジメチル-1-(4-ビニルフェニル)メタンアミンの代わりに1,3-ブタジエン([act.Li]1モルに対して15モル比)を添加して反応させたことを除き、前記製造例1と同様の方法により、マクロモノマーを含有する溶液(15.6mmol/l)を製造した。GC分析により、反応後に1,3-ブタジエンが検出されなかったことから、反応がなされたことを確認した。
[実施例1]
20Lのオートクレーブ反応器に、n-ヘキサン3kg、スチレン215g、1,3-ブタジエン745g、および極性添加剤として2,2-ビス(2-オキソラニル)プロパン1.29gを投入した後、n-ブチルリチウム3.2g(10wt% in n-ヘキサン)を投入し、反応器の内部温度を60℃に調整して断熱昇温反応を進行させた。30分程度経過した後、1,3-ブタジエン39gを投入して重合体の末端をブタジエンでキャッピング(capping)した。10分程度経過した後、変性剤としてN-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン(N-methyl-3-(trimethoxysilyl)-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)を投入し、15分間反応させた([DTP]:[act.Li]=1.5:1モル比、[変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。その後、製造例1で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加して15分間反応させ([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)、エタノールを用いて反応を停止させ、酸化防止剤であるWingstay Kがヘキサンに30重量%で溶解されている溶液33gを添加した。その結果として得られた重合物をスチームで加熱された温水に入れ、撹拌して溶媒を除去した後、ロール乾燥して残量の溶媒と水を除去し、変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[実施例2]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりにN-(3-(1H-イミダゾール-1-イル)プロピル)-3-(トリエトキシシリル)-N-(3-(トリエトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン(N-(3-(1H-imidazol-1-yl)propyl)-3-(triethoxysilyl)-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)を使用したことを除き、前記実施例1と同様に行って、変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
[実施例3]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりにN,N’-(シクロヘキサン-1,3-ジイルビス(メチレン))ビス(3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン)(N,N’-(cyclohexane-1,3-diyl(methylene))bis(3-(trimethoxysilyl)-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)を投入し([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)、マクロモノマーとして、製造例2で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)したことを除き、前記実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[実施例4]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりに3,3’-(1,1,3,3-テトラメトキシジシロキサン-1,3-ジイル)ビス(N,N-ジエチルプロパン-1-アミン)(3,3’-(1,1,3,3-tetramethoxydisiloxane-1,3-diyl)bis(N,N-diethylpropan-1-amine)を投入し([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)、マクロモノマーとして、製造例3で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)したことを除き、前記実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[実施例5]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりに3,3’-(ピペラジン-1,4-ジイル)ビス(N,N-ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン)(3,3’-(piperazine-1,4-diyl)bis(N,N-bis(3-(triethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)を投入し([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)、マクロモノマーとして、製造例4で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)したことを除き、前記実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[実施例6]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりにトリス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミン)(tris(3-(trimethoxysilyl)propyl)amine)を投入し([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)、マクロモノマーとして、製造例5で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)したことを除き、前記実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[実施例7]
実施例1において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりに3,3,7,7-テトラメトキシ-5,5-ビス((トリメトキシシリル)メチル)-2,8-ジオキサ-3,7-ジシラノナン(3,3,7,7-tetramethoxy-5,5-bis((trimethoxysilyl)methyl)-2,8-dioxa-3,7-disilanonane)を投入し([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)、マクロモノマーとして、製造例6で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)したことを除き、前記実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[比較例1]
実施例1において、n-ブチルリチウムの代わりに、製造例1で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を実施例1のn-ブチルリチウムと前記マクロモノマーが同モルになる量で投入して断熱昇温反応を進行させ、その後、変性剤およびマクロモノマーを添加して反応させるステップを行わず、ブタジエンキャッピング後に反応を停止させたことを除き、実施例1と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[比較例2]
20Lのオートクレーブ反応器に、n-ヘキサン3kg、スチレン215g、1,3-ブタジエン745g、および極性添加剤として2,2-ビス(2-オキソラニル)プロパン1.29gを投入した後、n-ブチルリチウム3.2g(10wt% in n-ヘキサン)を投入し、反応器の内部温度を60℃に調整して断熱昇温反応を進行させた。30分程度経過した後、1,3-ブタジエン39gを投入して重合体の末端をブタジエンでキャッピング(capping)した。10分程度経過した後、変性剤としてN-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミン(N-methyl-3-(trimethoxysilyl)-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl)propan-1-amine)を投入し、15分間反応させた([DTP]:[act.Li]=1.5:1モル比、[変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。その後、エタノールを用いて反応を停止させ、酸化防止剤であるWingstay Kがヘキサンに30重量%で溶解されている溶液33gを添加した。その結果として得られた重合物をスチームで加熱された温水に入れ、撹拌して溶媒を除去した後、ロール乾燥して残量の溶媒と水を除去し、変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[比較例3]
比較例2において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりにトリス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミンを投入したことを除き、比較例2と同様の方法により変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([DTP]:[act.Li]=1.5:1モル比、[変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
[比較例4]
比較例2において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりに1,1,1-トリメチル-N-(3-(トリエトキシシリル)プロピル)-N-(トリメチルシリル)シランアミン(1,1,1-trimethyl-N-(3-(triethoxysilyl)propyl)-N-(trimethylsilyl)silanamine)を投入したことを除き、比較例2と同様の方法により変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([DTP]:[act.Li]=1.5:1モル比、[変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
[比較例5]
比較例2において、変性剤として、N-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンの代わりに2,2-ジメトキシ-1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-1,2-アザシロリジン(2,2-dimethoxy-1-(3-(trimethoxysilyl)propyl)-1,2-azasilolidine)を投入したことを除き、比較例2と同様の方法により変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([DTP]:[act.Li]=1.5:1モル比、[変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
[比較例6]
実施例3において、n-ブチルリチウムの代わりに、製造例1で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を実施例3のn-ブチルリチウムと前記マクロモノマーが同モルになる量で投入して断熱昇温反応を進行させ、変性反応後に、マクロモノマーを添加して反応させるステップを行わず、反応を停止させたことを除き、実施例3と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[比較例7]
実施例6において、n-ブチルリチウムの代わりに、製造例5で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を実施例6のn-ブチルリチウムと前記マクロモノマーが同モルになる量で投入して断熱昇温反応を進行させ、変性反応後に、マクロモノマーを添加して反応させるステップを行わず、反応を停止させたことを除き、実施例6と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
[比較例8]
比較例6において、変性剤として、トリス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)アミンの代わりにN-メチル-3-(トリメトキシシリル)-N-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1-アミンを投入したことを除き、比較例6と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
[比較例9]
比較例2において、変性反応後に、比較製造例で製造されたマクロモノマーを含有する溶液を添加([act.Li]:[マクロモノマー]=1:2モル比)し、15分間さらに反応させてから反応を停止したことを除き、比較例2と同様に行って変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した([変性剤]:[act.Li]=1:1モル比)。
<実験例1>
前記実施例、比較例で製造された各変性または未変性の共役ジエン系重合体に対して、重合体中のスチレン単位の含量およびビニルの含量、重量平均分子量(Mw、X103g/mol)、数平均分子量(Mn、X103g/mol)、分子量分布(PDI、MWD)、ムーニー粘度(MV)、ムーニー粘度変化率、SiおよびNの含量をそれぞれ測定した。結果を下記表1に示した。
1)スチレン単位およびビニルの含量(重量%)
前記各重合体中のスチレン単位(SM)およびビニル(Vinyl)の含量は、Varian VNMRS 500MHz NMRを用いて測定および分析した。
NMR測定時に、溶媒としては1,1,2,2-テトラクロロエタンを使用し、溶媒ピーク(solvent peak)は5.97ppmで計算し、7.2~6.9ppmはランダムスチレン、6.9~6.2ppmはブロックスチレン、5.8~5.1ppmは1,4-ビニル、5.1~4.5ppmは1,2-ビニルのピークとしてスチレン単位およびビニルの含量を計算した。
2)重量平均分子量(Mw、X10 3 g/mol)、数平均分子量(Mn、X10 3 g/mol)、分子量分布(PDI、MWD)
GPC(Gel permeation Chromatography)分析により前記重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布曲線を得た。また、分子量分布(PDI、MWD、Mw/Mn)は、測定された前記各分子量から計算して得た。具体的に、前記GPCは、PLgel Olexis(Polymer Laboratories社)カラム2本とPLgel mixed-C(Polymer Laboratories社)カラム1本を組み合わせて使用し、分子量の計算時に、GPC基準物質(Standard material)としてPS(polystyrene)を使用して実施した。GPC測定溶媒は、テトラヒドロフランに2重量%のアミン化合物を交ぜて製造した。
3)ムーニー粘度およびムーニー粘度変化率
前記ムーニー粘度(MV、(ML1+4、@100℃)MU)は、MV-2000(ALPHA Technologies社)により、100℃で、Rotor Speed 2±0.02rpm、Large Rotorを用いて測定した。この際、使用された試料は、室温(23±3℃)で30分以上放置した後、27±3gを採取してダイキャビティの内部に満たしておき、プラテン(Platen)を作動させて4分間測定した。
また、ムーニー粘度変化率は、それぞれ同一の試料を室温で30日間放置した後、ムーニー粘度を上記の方法により測定し、下記数式1により計算した。
Figure 2022518540000024
前記数式1中、MVRはムーニー粘度変化率であり、MVfは前記重合体を25℃で30日間放置した後の100℃でのムーニー粘度であり、MViは前記重合体の初期の100℃でのムーニー粘度である。
4)Siの含量
前記Siの含量は、ICP分析方法により、誘導結合プラズマ発光分析器(ICP-OES;Optima 7300DV)を用いて測定した。具体的に、試料約0.7gを白金るつぼ(Pt crucible)に入れ、濃硫酸(98重量%、Electronic grade)約1mLを入れて、300℃で3時間加熱し、試料を電気炉(Thermo Scientific、Lindberg Blue M)にて、下記ステップ(step)1~3のプログラムで灰化を進行した後、
1)ステップ1:initial temp 0℃、rate(temp/hr)180℃/hr、temp(holdtime)180℃(1hr)
2)ステップ2:initial temp 180℃、rate(temp/hr)85℃/hr、temp(holdtime)370℃(2hr)
3)ステップ3:initial temp 370℃、rate(temp/hr)47℃/hr、temp(holdtime)510℃(3hr)。
残留物に、濃硝酸(48重量%)1mL、濃フッ酸(50重量%)20μlを加え、白金るつぼを密封して30分以上振った(shaking)後、試料にホウ酸(boric acid)1mLを入れて0℃で2時間以上保管してから、超純水(ultrapure water)30mLに希釈し、灰化を進行して測定した。
5)Nの含量
Nの含量は、NSX分析方法により、極微量窒素定量分析器(NSX-2100H)を用いて測定した。具体的に、極微量窒素定量分析器(Auto sampler、Horizontal furnace、PMT&Nitrogen detector)をオンにし、Arを250ml/min、O2を350ml/min、オゾナイザ(ozonizer)300ml/minにキャリアガス流量を設定し、ヒータ(heater)を800℃に設定した後、約3時間待機して分析器を安定化させた。分析器が安定化された後、Nitrogen standard(AccuStandard S-22750-01-5ml)を用いて、検量線範囲5ppm、10ppm、50ppm、100ppm、および500ppmの検量線を作成し、各濃度に該当するAreaを得た後、濃度とAreaとの割合を用いて直線を作成した。その後、試料20mgが入ったセラミックボートを前記分析器のAuto samplerに置いて測定し、areaを得た。得られた試料のareaと前記検量線を用いてNの含量を計算した。
Figure 2022518540000025
前記表1に示されたように、実施例1~7は、N原子の含量が150ppm以上、Si原子の含量が50ppm以上、そしてムーニー粘度変化率が20%以下であって、本発明で提示する条件a)およびb)を何れも満たすことを確認した。
これに対し、比較例1~比較例9は、N原子の含量が150ppm未満であるか、ムーニー粘度変化率が20%を超えて、本発明で提示する条件a)およびb)を同時に満たすことができなかった。この際、比較例1は、本発明で提示するマクロモノマーを変性重合開始剤として使用し、重合反応後に変性反応およびマクロモノマーとの反応を行わずに製造された重合体であり、比較例2~比較例5は、本発明で提示するマクロモノマーを使用せずに製造された重合体であり、比較例6~比較例8は、本発明で提示するマクロモノマーを変性重合開始剤として使用し、変性反応後にマクロモノマーと反応させるステップを行わずに製造された重合体であり、そして比較例9は、マクロモノマーとしてN-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含まないものを使用して製造された重合体である。
前記表1に示された結果から、本発明の一実施形態に係る変性共役ジエン系重合体は、本発明で提示するような、変性反応後に、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーを、変性された活性第1鎖と反応させるステップを含む製造方法により製造されることで、条件a)およびb)を同時に満たす特性を有することを確認することができる。
<実験例2>
前記実施例、比較例で製造された各変性スチレン-ブタジエン共重合体を含むゴム組成物、およびそれから製造された成形品の物性を比較分析するために、引張特性、粘弾性特性をそれぞれ測定し、その結果を下記表3に示した。
1)ゴム試験片の製造
実施例、比較例、および参照例の各変性または未変性の共役ジエン系重合体を原料ゴムとして、下記表2に示した配合条件で配合した。表2中の原料の含量は、原料ゴム100重量部を基準とした各重量部である。
Figure 2022518540000026
具体的に、前記ゴム試験片は、第1段混練および第2段混練を経て混練される。第1段混練では、温度制御装置付きのバンバリーミキサーを用いて、原料ゴム、シリカ(充填剤)、有機シランカップリング剤(X50S、Evonik)、プロセス油(TDAE oil)、亜鉛華(ZnO)、ステアリン酸、酸化防止剤(TMQ(RD)(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンポリマー)、老化防止剤(6PPD((ジメチルブチル)-N-フェニル-フェニレンジアミン)、およびワックス(Microcrystaline Wax)を混練した。この際、混練機の初期温度を70℃に制御し、配合完了後、145℃~155℃の排出温度で1次配合物を得た。第2段混練では、前記1次配合物を室温まで冷却した後、混練機に1次配合物、硫黄、ゴム促進剤(DPD(ジフェニルグアニジン))、および加硫促進剤(CZ(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド))を加え、100℃以下の温度で混合して2次配合物を得た。その後、160℃で20分間キュアリング工程を経てゴム試験片を製造した。
2)引張特性
引張特性は、ASTM412の引張試験法に準じて各試験片を製造し、前記試験片の300%伸び時の引張応力(300%モジュラス)を測定した。具体的に、引張特性は、Universal Test Machin 4204(Instron社)引張試験機を用いて、室温で50cm/minの速度で測定した。
3)粘弾性特性
粘弾性特性は、動的機械分析機(GABO社)を用いて、Film Tensionモードで、周波数10Hz、各測定温度(-60℃~60℃)で動的変形に対する粘弾性挙動を測定し、tanδ値を確認した。測定結果値において、低温0℃でのtanδ値が高いほど、ウェットスキッド抵抗性に優れることを意味し、高温60℃でのtanδ値が低いほど、ヒステリシス損が少なく、回転抵抗性(燃費性)に優れることを意味する。下記表3における結果値は、比較例1の結果値を基準としてIndex(%)で示したものであるため、その数値が高いほど優れることを意味する。
4)加工性特性
前記1)ゴム試験片の製造時に得られた1次配合物のムーニー粘度(MV、(ML1+4、@100℃)MU)を測定し、各重合体の加工性特性を比較分析した。この際、ムーニー粘度の測定値が低いほど、加工性特性に優れることを意味する。下記表3では、比較例3の結果値を基準としてIndex(%)で表記したため、その数値が高いほど優れることを意味する。
具体的に、MV-2000(ALPHA Technologies社)により、100℃で、Rotor Speed 2±0.02rpm、Large Rotorを使用し、各1次配合物は、室温(23±3℃)で30分以上放置した後、27±3gを採取してダイキャビティの内部に満たしておき、プラテン(Platen)を作動させて4分間測定した。
Figure 2022518540000027
前記表3に示されたように、実施例1~7は、比較例1~9に比べて優れた加工性特性を示すとともに、引張特性および粘弾性特性にも優れていることを確認した。特に、実施例1~7は、比較例6~9に比べて同等以上の引張特性を示しながら、向上した粘弾性特性および著しく改善された加工性特性を示した。ここで、比較例1~比較例9は、本発明で提示する条件a)およびb)を同時に満たさない重合体である。
前記表1および表3を参照すると、本発明の変性共役ジエン系重合体は、変性反応後にマクロモノマーと反応させるステップを含む製造方法により製造されることで、条件a)およびb)を同時に満たすことができ、これにより、比較例1~9、特に、比較例6~8では発現されない顕著な効果を達成できることを確認することができる。このような効果の違いにより、本発明の変性共役ジエン系重合体は、比較例6~8とは異なる構造の共重合体、例えば、マクロモノマーに由来の、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含む第2鎖が、変性された重合体第1鎖に変性剤由来の官能基によりカップリングされ、グラフト共重合体のような構造で結合していることを予測することができる。

Claims (17)

  1. Si原子およびN原子を含み、下記a)およびb)の条件を満たす、変性共役ジエン系重合体。
    a)NSX分析による重合体中のN原子の含量が、重量基準で150ppm以上;および
    b)下記数式1によるムーニー粘度変化率(MVR)が20%以下。
    [数式1]
    MVR=[(MVf-MVi)/MVi]x100
    (前記数式1中、
    MVRはムーニー粘度変化率であり、
    MVfは前記重合体を25℃で30日間放置した後の100℃でのムーニー粘度であり、
    MViは前記重合体の初期の100℃でのムーニー粘度である。)
  2. d)N原子とSi原子のモル比(N/Si)が0.75以上である、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  3. N原子の含量が重量基準で170ppm以上である、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  4. 数式1によるムーニー粘度変化率(MVR)が15%以下である、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  5. ICP分析による重合体中のSi原子の含量が、重量基準で50ppm以上である、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  6. 共役ジエン系単量体由来の繰り返し単位を含む第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含む第2鎖と、アルコキシシラン系化合物由来の単位と、を含む、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  7. 前記アルコキシシラン系化合物は、アミン含有アルコキシシラン系化合物またはアミン非含有アルコキシシラン系化合物である、請求項6に記載の変性共役ジエン系重合体。
  8. 前記第1鎖は、芳香族ビニル系単量体由来の繰り返し単位をさらに含む、請求項6に記載の変性共役ジエン系重合体。
  9. 前記第2鎖は、共役ジエン系単量体由来の単位をさらに含む、請求項6に記載の変性共役ジエン系重合体。
  10. 数平均分子量(Mn)が1,000g/mol~2,000,000g/molであり、
    重量平均分子量(Mw)が1,000g/mol~3,000,000g/molであり、
    ピーク平均分子量(Mp)が1,000g/mol~3,000,000g/molである、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体。
  11. 炭素溶媒中で、重合開始剤の存在下で、共役ジエン系単量体、または共役ジエン系単量体および芳香族ビニル系単量体を重合することで、活性第1鎖を製造するステップ(S1)と、
    前記活性第1鎖とアルコキシシラン系化合物を反応させ、変性された活性第1鎖を製造するステップ(S2)と、
    前記変性された活性第1鎖と、N-官能基含有単量体由来の繰り返し単位を含むマクロモノマーとを反応させるステップ(S3)と、を含む、請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  12. 前記マクロモノマーは、共役ジエン系単量体由来の単位をさらに含む、請求項11に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  13. 前記マクロモノマーは、炭化水素溶媒中で、有機リチウム化合物の存在下で、N-官能基含有単量体、またはN-官能基含有単量体と共役ジエン系単量体を低重合反応させることで製造される、請求項11に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  14. 前記アルコキシシラン系化合物は、重合開始剤1モルに対して0.1モル~10モルで用いられる、請求項11に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  15. 前記マクロモノマーは、重合開始剤1モルに対して0.1~4.0モルで用いられる、請求項11に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  16. 請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体および充填剤を含む、ゴム組成物。
  17. 前記変性共役ジエン系重合体100重量部を基準として0.1重量部~200重量部の充填剤を含む、請求項16に記載のゴム組成物。
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