JP3457379B2 - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ジエン系ゴムに特定の
低分子量ジエン系ポリマーとシリカとを配合してなる、
シリカの分散性が良好で加工性に優れたゴム組成物に関
する。 【0002】 【従来の技術】従来、シリカはホワイトカーボンとも称
され極めて補強性に優れるため、白色ないしは明色が要
求されるゴム製品に用いられてきた。また近年、自動車
の燃費改善の目的でタイヤにシリカを配合する試みも広
くなされている。 【0003】ところがこのシリカは高度の物性を発現さ
せるためその粒子が極めて小さいものに設計されてい
る。このことから、通常のシリカは充填比重が小さく嵩
高であり、ゴムに配合する際にその混練に極めて長時間
を要する、ゴム中への分散が十分に達成されない等の欠
点を有している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリカの分
散性を改良して、加工性に優れたゴム組成物を提供する
ことを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者によれば、上
記目的は、ジエン系ゴム100重量部に対して、分子の
末端に一分子当り少なくとも平均0.7個以上のカルボ
キシレート、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基お
よび水酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官
能基を有する数平均分子量が7000〜80000の変
性低分子量ジエン系ポリマーを2〜40重量部と、シリ
カを4〜75重量部配合してなるゴム組成物により達成
されることが見出された。 【0006】以下に本発明を詳細に説明する。 【0007】本発明において使用される変性低分子量ジ
エン系ポリマーにおける変性前の低分子量ジエン系ポリ
マーは、ジエン系モノマーの重合により、あるいはジエ
ン系モノマーと芳香族ビニル系モノマーとの共重合によ
り得られる。かかるジエン系モノマーとしてはブタジエ
ン、イソプレンがその代表例としてあげられる。芳香族
ビニル系モノマーとしてはスチレン、α−メチルスチレ
ン等がその例としてあげられるが、スチレンが最も好ま
しく用いられる。そして低分子量ジエン系ポリマーとし
ては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、イソプレン−
ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、
スチレン−イソプレン共重合体が適当な例としてあげら
れる。 【0008】変性低分子量ジエン系ポリマーはその分子
末端にカルボキシレート、カルボキシル基、エポキシ
基、アミノ基および水酸基からなる群から選ばれる少な
くとも1種の官能基を有する。カルボキシレートとは、
カルボン酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属もしくは
各種金属との塩を包含する。これらの塩のうちアルカリ
金属との塩が製造、および後に述べるシリカの分散効果
に鑑み最も好ましく用いられる。エポキシ基は一置換
たは二置換のエポキサイドである。またアミノ基は1
級、2級もしくは3級アミノ基、さらには四級化アミン
塩を含む。 【0009】変性低分子量ジエン系ポリマーの分子末端
の官能基は一分子当り平均0.7個以上存在することが
必要である。官能基の数がこれよりも少ない場合には、
シリカの分散改良効果が不十分であり好ましくない。 【0010】かかる変性低分子量ジエン系ポリマーは、
公知のアニオンリビング重合の手法により、低分子量ジ
エン系ポリマーを得たのち、その活性末端に官能基を付
加導入させることにより得られる。例えば分子鎖の片末
端にカルボキシレート(例えばCOOLiをもつポリ
マーは、重合活性末端と炭酸ガスを反応させることによ
り得られる。また、分子鎖の片末端にカルボキシル基
COOHをもつポリマーは、上記の方法により分子
鎖の片末端にCOOLiをもつ重合体を製造した後、酸
などで洗浄してCOOLiをCOOHに変換することに
より得ることができる。分子鎖の片末端に水酸基をもつ
ポリマーは、重合活性末端にエチレンオキシドやプロピ
レンオキシドなどを反応させて得ることができる。末端
にエポキシ基をもつポリマーは、重合活性末端をエピク
ロルヒドリン等の化合物と反応させることにより得られ
る。さらに分子鎖の片末端にアミノ基をもつポリマー
は、例えば上記の方法により片末端にCOOHをもつ重
合体を製造した後、ヒドラジンを反応させることにより
得ることができる。 【0011】この変性低分子量ジエン系ポリマーは数平
均分子量が7000〜80000の範囲内にあることが
必要である。分子量が上記範囲より小さい場合には、そ
のポリマーを使用して得られるゴム組成物の力学物性の
低下が大きく好ましくない。逆に大きすぎる場合には、
目的とするシリカの分散改良効果が不十分であり好まし
くない。かかる観点から数平均分子量は15000〜6
5000の範囲内にあるのがより好ましい。 【0012】本発明において使用されるジエン系ゴム
は、通常のゴム製品に使用されているものであり、ブタ
ジエン、イソプレン等のジエン系モノマーを構成モノマ
ー成分とする固形のゴム材料である。その例としては、
天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン
−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴムがあげられる。 【0013】また、本発明において使用されるシリカは
ケイ酸及びケイ酸塩であり、湿式法および乾式法による
いずれのシリカも用い得る。これらのうち粒子の小さ
いシリカを用いた方がその効果の発現が顕著である。 【0014】本発明のゴム組成物は、以上に記した変性
低分子量ジエン系ポリマー、ジエン系ゴム、シリカをロ
ールミキサー、ニーダー、バンバリーなどの各種混練機
を用いて混練することにより調製される。その際の添加
順序としては、ジエン系ゴムに変性低分子量ジエン系ポ
リマーを混練した後、シリカを添加する方法、シリカに
変性低分子量ジエン系を添加した後、これをジエン系ゴ
ムに添加する方法などがあげられる。 【0015】本発明のゴム組成物には、必要に応じてカ
ーボンブラック、クレー、炭酸カルシウムなどの充填
剤、さらには増量剤、難燃剤、可塑剤、酸化防止剤、老
化防止剤などを任意に添加することができる。 【0016】本発明のゴム組成物はシリカの分散性が良
好であり、そのうえ加工性に優れているので調製も容易
である。 【0017】本発明の組成物はタイヤのトレッド、サイ
ドウォール、ベルト、ホース等の工業用品、履物等に好
適に使用し得る。 【0018】 【実施例】以下に実施例にて本発明をさらに詳細に説明
する。参考例1(官能基含有ポリマー(I)の合成)イ
ソプレンモノマーをn−ブチルリチウムを開始剤として
n−ヘキサン中で重合させることにより、リビングポリ
マーを製造した後、重合活性末端に対して、10倍モル
炭酸ガスを添加することにより、分子鎖の片末端にC
OOLiを有するポリイソプレン[官能基含有ポリマー
(I)]を得た。 【0019】塩酸で洗浄することによりCOOLiをC
OOHに変換した後の酸価の測定とオスモメーターから
求めた分子量(Mn)が22,000であることから
官能基含有ポリマー(I)は、1分子当りのCOOLi
の数が0.94個と求められた。 参考例2(官能基含有ポリマー(II)の合成) 参考例1で得た官能基含有ポリマー(I)(分子鎖の片
末端にCOOLiを有するポリイソプレン)を塩酸で洗
浄して、片末端にCOOHを有するポリイソプレン[官
能基含有ポリマー(II)]を得た。 参考例3(官能基含有ポリマー(III)の合成) イソプレンモノマーをn−ブチルリチウムを開始剤とし
てn−ヘキサン中で重合させることにより、リビングポ
リマーを製造した後、重合活性末端に対して10倍モル
のエチレンオキシドを添加することにより、分子鎖の片
末端に水酸基を有するポリイソプレン[官能基含有ポリ
マー(III)]を得た。 【0020】アセチル化法により求めた水酸基価とオス
モメーターから求めた分子量(Mn)が24,000で
あることから官能基含有ポリマー(III)は、1分子当
りの水酸基の数が0.91個と求められた。 参考例4(官能基含有ポリマー(IV)の合成) スチレンモノマーとブタジエンモノマーの混合物をn−
ブチルリチウムを開始剤としてシクロヘキサン中で重合
させスチレンブタジエンランダムコポリマーを製造した
後、重合活性末端に対して10倍モルのエピクロルヒド
リンを添加することにより、分子鎖の片末端にエポキシ
基を有するスチレンブタジエンランダムコポリマー[官
能基含有ポリマー(IV)]を得た。 【0021】オスモメーターから求めた官能基含有ポリ
マー(IV)の分子量(Mnは38,000、NMRか
ら求めたスチレン/ブタジエンの比は25/75(モル
/モル)であった。 【0022】ASTM D−1652の方法により求め
たエポキシ価と分子量(38,000)から官能基含有
ポリマー(IV)は、1分子当りのエポキシ基の数が0.
89個と求められた。 参考例6(液状ポリイソプレン(V)の合成) イソプレンモノマーをn−ブチルリチウムを開始剤とし
てn−ヘキサン中でアニオン重合させることにより液状
ポリイソプレン(V)を得た。 【0023】オスモメーターから求めた液状ポリイソプ
レン(V)の分子量(Mn)は20,000であった。 実施例1〜5および比較例1〜3 表1に示す配合により、各参考例で合成した低分子量ジ
エン系ポリマー、ジエン系ゴムであるNRまたはSB
R、シリカ(ニプシ−ルVN3;日本シリカ製)および
加硫剤等を、8インチロールにより混練して配合物を作
製した。 【0024】得られた配合物の評価は、混練時のシリカ
の混入速度を計測し、入り具合の良い方から◎、○、
△、×とした。 【0025】配合物のムーニー粘度を測定し、加工性の
指標に用いた。配合物中のシリカの分散性を光学顕微鏡
で観察した。ここで、シリカの分散状態を、シリカの凝
集塊の数が少ない順にA,B,C,Dとし、凝集したシ
リカの粒径が小さい順に1,2,3,4として判断し
た。これによればシリカの分散が良好な場合はA−1、
不良の場合はD−4などとして表現される。 【0026】これらの評価結果を表1に示す。表1に示
される結果から、変性低分子量ジエン系ポリマーを使用
することにより混練時のシリカの混入速度が速くなり、
かつシリカの分散状態も向上することがわかる。 【0027】さらにそれぞれの配合物についてその加硫
物の物性を測定した。その結果を表2に示す。表2に示
される結果から、変性低分子量ジエン系ポリマーを使用
した組成物では力学性能の点でも優れることがわかる。 【0028】 【表1】【0029】 【表2】 【0030】 【発明の効果】本発明は、加工性に優れかつシリカの分
散性が改良されるだけでなく、力学性能にも優れるゴム
組成物を与える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−140385(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 9/00 - 21/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ジエン系ゴム100重量部に対して、分
    子の末端に一分子当り少なくとも平均0.7個以上のカ
    ルボキシレート、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ
    基および水酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種
    の官能基を有する数平均分子量が7000〜80000
    の変性低分子量ジエン系ポリマーを2〜40重量部と、
    シリカを4〜75重量部配合してなるゴム組成物。
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