JP4559403B2 - Process for producing modified diene rubber - Google Patents
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Description
本発明は、特に自動車タイヤ用として有用な、弾性率とウエットスキッド抵抗が共に高い変性ゴムに関するものである。 The present invention relates to a modified rubber that is particularly useful for automobile tires and has both high elastic modulus and high wet skid resistance.
従来、自動車タイヤゴムとしては、ポリブタジエンゴム(BR)、あるいはスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を主成分とし、他に天然ゴムなどを配合したゴム組成物が用いられている。 Conventionally, as an automobile tire rubber, a rubber composition containing polybutadiene rubber (BR) or styrene-butadiene rubber (SBR) as a main component, and other natural rubber is used.
近年、自動車の低燃費化の要求と雪上及び氷上における走行安全性の要求が高まり、自動車タイヤトレッドゴムとして、転がり抵抗が小さく(すなわち、反発弾性の大きく)、かつ雪上及び氷上における路面グリップ(すなわち、ウエットスキッド抵抗)の大きなゴム材料の開発が望まれている。ところが、ポリブタジエンゴム(BR)のように反発弾性の大きなゴムはウエットスキッド抵抗が低い傾向があり、一方、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)には、ウエットスキッド抵抗は大きいが、転がり抵抗も大きいという問題があった。 In recent years, demands for lower fuel consumption of automobiles and driving safety requirements on snow and ice have increased, and automobile tire tread rubber has low rolling resistance (ie, high rebound resilience) and road surface grip on snow and ice (ie, Development of a rubber material having a large wet skid resistance) is desired. However, a rubber having high impact resilience such as polybutadiene rubber (BR) tends to have low wet skid resistance, whereas styrene-butadiene rubber (SBR) has high wet skid resistance but also high rolling resistance. was there.
従来から、上記のような課題を解決する方法として、リチウム系触媒の存在下で、低シスジエン系ゴムを変性剤によって化学変性させる方法が数多く提案されている。例えば、低シスBRをベンゾフェノン化合物で変性する方法が、特許文献1及び特許文献2に提案されており、自動車タイヤの転がり抵抗が小さく、ウエットスキッド抵抗が大きく、また反発弾性も改善されると報告されている。 Conventionally, many methods for chemically modifying a low cisdiene rubber with a modifier in the presence of a lithium catalyst have been proposed as a method for solving the above problems. For example, a method of modifying low cis BR with a benzophenone compound has been proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2, and it has been reported that rolling resistance of automobile tires is small, wet skid resistance is large, and impact resilience is also improved. Has been.
特許文献3、特許文献4、そして特許文献5には、活性なアルカリ金属末端を有するジエン系ゴムを、ニトロアミノ化合物、ニトロ化合物、ニトロアルキル化合物などと反応させることにより、反発弾性に優れ、低温硬度が低いゴムが得られる旨記載されている。 In Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5, by reacting a diene rubber having an active alkali metal terminal with a nitroamino compound, a nitro compound, a nitroalkyl compound, etc., it has excellent rebound resilience, low temperature It is stated that a rubber with low hardness can be obtained.
しかしながら、低シスBRは耐摩耗性が不十分であり、変性によってもこの問題点は解決されない。また、SBRでも反発弾性が低く、変性後もこの欠点の充分な解決には至らない。
本発明は、高シス−1、4−構造含有率のジエン系ゴムを変性することによって、耐摩耗性が高く、転がり抵抗が低く、かつウエットスキッド性が良好で、特に自動車タイヤトレッド用ゴムとして好適なジエン系ゴムを提供することを目的とするものである。 The present invention has a high abrasion resistance, a low rolling resistance and a good wet skid property by modifying a diene rubber having a high cis-1,4-structure content, and particularly as a rubber for automobile tire treads. An object of the present invention is to provide a suitable diene rubber.
本発明は、繰り返しジエン単位の80%以上がシス−1,4構造であって、ムーニー粘度(ML1+4 ,100℃)が20〜80の範囲にあり、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量が200,000〜1,000,000の範囲にあるジエン系ゴムを、ハロゲン化アルミニウムおよびハロゲン化アルキルからなる群より選ばれる触媒の存在下にて、アミノ基とアルコキシ基とを有する珪素化合物により変性することを特徴とする、ムーニー粘度が変性前と比較して1以上増加(好ましくは、2〜10増加、さらに好ましくは3〜8増加)している変性ジエン系ゴムの製造法にある。 In the present invention, 80% or more of the repeating diene units have a cis-1,4 structure, a Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C.) is in the range of 20 to 80, and measured by gel permeation chromatography. The diene rubber having a weight average molecular weight in the range of 200,000 to 1,000,000 is reacted with an amino group and an alkoxy group in the presence of a catalyst selected from the group consisting of aluminum halides and alkyl halides. Production of modified diene rubber having Mooney viscosity increased by 1 or more (preferably increased by 2 to 10, more preferably increased by 3 to 8) compared with that before modification, characterized by being modified by a silicon compound having Is in the law.
本発明の変性対象のジエン系ゴムとして好ましいのはポリブタジエンゴムである。 Polybutadiene rubber is preferred as the diene rubber to be modified in the present invention.
本発明の製造法で得られる変性ジエン系ゴムは、アミノ基とアルコキシ基とを有する珪素化合物により変性し、かつその変性物のムーニー粘度を変性前と比較して1以上増加させることによって、ゲル分率の増加、引張強度の増加、反発弾性率の向上、そしてウエットスキッド抵抗の向上を実現したもので、特に自動車タイヤ材料として有用である。 The modified diene rubber obtained by the production method of the present invention is modified by a silicon compound having an amino group and an alkoxy group, and the Mooney viscosity of the modified product is increased by 1 or more as compared with that before modification. It has achieved an increase in fraction, an increase in tensile strength, an improvement in impact resilience, and an improvement in wet skid resistance, and is particularly useful as an automobile tire material.
本発明において変性対象とされるジエン系ゴムは、繰り返しジエン単位の80%以上(好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上)がシス−1,4構造であって、ムーニー粘度(ML1+4 ,100℃)が20〜80の範囲にあり、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量が200,000〜1,000,000の範囲にあるジエン系ゴム(共役ジエンの単独重合体ゴムまたは共重合体ゴム)であり、コバルト、ニッケル、チタン、又はネオジム系触媒系を利用して共役ジエンを単独重合または共重合して得られるジエン系ゴムであることが好ましい。繰り返しジエン構造が80%未満のシス−1,4−構造であるジエン系ゴムは反発弾性が低く、本発明の目的を達成できないので好ましくない。 In the diene rubber to be modified in the present invention, 80% or more (preferably 90% or more, more preferably 95% or more) of repeating diene units has a cis-1,4 structure, and Mooney viscosity (ML 1 + 4,100 ° C.) in the range of 20-80, and diene rubber having a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography in the range of 200,000-1,000,000 (single weight of conjugated diene) It is preferably a diene rubber obtained by homopolymerizing or copolymerizing a conjugated diene using a cobalt, nickel, titanium, or neodymium catalyst system. A diene rubber having a cis-1,4-structure with a repetitive diene structure of less than 80% is not preferred because it has low impact resilience and the object of the present invention cannot be achieved.
上記のジエン系ゴムの具体例としては、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、イソプレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)などが挙げられる。好ましくはBRである。一般的に商業生産された物を用いてもよいし、また適宜重合もしくは共重合したものを用いてもよい。 Specific examples of the diene rubber include polybutadiene (BR), polyisoprene (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene-butadiene rubber, and nitrile-butadiene rubber (NBR). BR is preferred. In general, a commercially produced product may be used, or a polymerized or copolymerized product as appropriate.
本発明で用いるジエン系ゴムの変性剤は、アミノ基(好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基と結合したアミノアルキル基)とアルコキシ基(好ましくは、炭素原子数が1〜6のアルコキシ基)とを有する珪素化合物(好ましくはシラン化合物)であり、アミノアルキルアルコキシシラン化合物が好ましい。その具体的化合物の例としては、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルブトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジブトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシエチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシプロピルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシブチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)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、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリブトキシシラン等が挙げられる。これらの化合物の中で、特に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)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシランが好ましい。これらの変性剤は、単独で使用しても、あるいは二種類以上組合せて用いてもよい。 The diene rubber modifier used in the present invention includes an amino group (preferably an aminoalkyl group bonded to an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) and an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms). ), And an aminoalkylalkoxysilane compound is preferable. Examples of specific compounds include 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3 -Aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethylbutoxysilane, 3-aminopropylmethyldibutoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxymethylsilane, 3- ( 2-aminoethylaminopropyl) dimethoxyethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxypropylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxybutylsilane, 3- (2-amino Tilaminopropyl) diethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) triethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) tributoxysilane Etc. Among these compounds, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxymethylsilane, and 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane are particularly preferable. These modifiers may be used alone or in combination of two or more.
本発明に於ける変性剤によるジエン系ゴムの変性方法としては、変性剤とジエン系ゴムとを有機溶媒中で、触媒の存在下にて接触させて変性反応を発生させてもよく、あるいは、ジエン系ゴムの重合溶液に直接、触媒と変性剤を添加して行うことができる。 As a method for modifying the diene rubber with the modifier in the present invention, the modifier and the diene rubber may be brought into contact with each other in the presence of a catalyst in an organic solvent to generate a modification reaction, or It can be carried out by directly adding a catalyst and a modifier to the polymerization solution of the diene rubber.
触媒としては、ハロゲン化アルミニウムやハロゲン化アルキルを使用する。ハロゲン化アルミニウムの例としては、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウムなどが挙げられる。ハロゲン化アルキルの例としては、臭化エチル、ヨウ化エチル、塩化ブチル、臭化ブチル、ヨウ化ブチルなどの炭素原子数1〜6のアルキルのハロゲン化物が挙げられる。 As the catalyst, aluminum halide or alkyl halide is used. Examples of the aluminum halide include aluminum chloride, aluminum bromide, and aluminum iodide. Examples of alkyl halides include alkyl halides having 1 to 6 carbon atoms, such as ethyl bromide, ethyl iodide, butyl chloride, butyl bromide, and butyl iodide.
変性反応に使用する有機溶媒としては、それ自身がジエン系ゴムと反応しないものであれば、自由に使用できる。通常は、ジエン系ゴムの製造に用いた溶媒と同じものが用いられる。その具体例としては、ベンゼン、クロルベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、n−ヘプタン、n−ヘキサン、n−ペンタン、n−オクタンなどの炭素原子数5〜10の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、テトラリン、デカリンなどの脂環族炭化水素系溶媒などを挙げることができる。また、塩化メチレンやテトラヒドロフランなども使用することができる。 The organic solvent used for the modification reaction can be freely used as long as it does not react with the diene rubber. Usually, the same solvent as used for the production of the diene rubber is used. Specific examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, chlorobenzene, toluene and xylene, and aliphatic carbonization of 5 to 10 carbon atoms such as n-heptane, n-hexane, n-pentane and n-octane. Examples thereof include hydrogen solvents, cycloaliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane, methylcyclohexane, tetralin, and decalin. Further, methylene chloride, tetrahydrofuran and the like can also be used.
変性反応の反応溶液の温度は、0〜100℃の範囲にあることが好ましく、特に室温〜70℃の範囲にあることが好ましい。温度が低すぎると変性反応の進行が遅く、温度が高すぎると重合体がゲル化しやすくなる。変性反応の時間には特に制限はないが、通常は0.5〜6時間の範囲にあることが好ましい。変性反応時間が短かすぎると反応が充分進行せず、時間が長すぎると重合体がゲル化しやすくなる。 The temperature of the reaction solution for the modification reaction is preferably in the range of 0 to 100 ° C, and particularly preferably in the range of room temperature to 70 ° C. If the temperature is too low, the modification reaction proceeds slowly, and if the temperature is too high, the polymer is easily gelled. There is no particular limitation on the time for the modification reaction, but it is usually preferably in the range of 0.5 to 6 hours. If the modification reaction time is too short, the reaction does not proceed sufficiently, and if the time is too long, the polymer tends to gel.
変性反応溶液におけるジエン系ゴムの量は、溶媒1リットル当り、通常は5〜500g、好ましくは20〜200g、更に好ましくは30〜100gの範囲にある。 The amount of diene rubber in the modification reaction solution is usually in the range of 5 to 500 g, preferably 20 to 200 g, more preferably 30 to 100 g per liter of the solvent.
変性反応における変性剤の使用量は、ジエン系ゴム100gに対して、通常は0.01〜150ミリモル、好ましくは1〜100ミリモル、更に好ましくは3〜50ミリモルの範囲にある。使用量が少な過ぎると、変性ジエン系ゴム中に導入される窒素元素の量が少なくなり、変性効果が少ない。使用量が多すぎると、変性ジエン系ゴム中に未反応変性剤が残存することになるため、その除去に手間がかかることになるので好ましくない。 The amount of the modifier used in the modification reaction is usually in the range of 0.01 to 150 mmol, preferably 1 to 100 mmol, and more preferably 3 to 50 mmol with respect to 100 g of the diene rubber. If the amount used is too small, the amount of nitrogen element introduced into the modified diene rubber will be small, and the modification effect will be small. If the amount used is too large, unreacted modifier remains in the modified diene rubber, which is not preferable because it takes time to remove it.
変性反応の実施に際しては、変性剤の種類によっては、触媒を使用することが好ましい。この反応における触媒の使用量は、ジエン系ゴム100gに対して、通常は0.01〜100ミリモル、好ましくは0.05〜50ミリモル、更に好ましくは0.08〜20ミリモルである。 In carrying out the modification reaction, it is preferable to use a catalyst depending on the type of the modifying agent. The amount of the catalyst used in this reaction is usually 0.01 to 100 mmol, preferably 0.05 to 50 mmol, more preferably 0.08 to 20 mmol, with respect to 100 g of the diene rubber.
本発明の製法で得られる変性ジエン系ゴムは、単独でまたは他の合成ゴム若しくは天然ゴムとブレンドして配合し、必要ならばプロセス油で油展し、次いでカーボンブラックなどの充填剤、加硫剤、加硫促進剤その他の通常の配合剤を加えて加硫し、タイヤ、ホース、ベルト、その他の、各種工業用品等の機械的特性及び耐摩耗性が要求されるゴム用途に使用される。また、プラスチック材料の改質剤として使用することもできる。 The modified diene rubber obtained by the production method of the present invention is blended alone or blended with other synthetic rubber or natural rubber, and if necessary, is oil-extended with process oil, and then a filler such as carbon black, vulcanized Vulcanized with additives, vulcanization accelerators and other conventional compounding agents, used for rubber applications that require mechanical properties and wear resistance such as tires, hoses, belts, and other various industrial products . It can also be used as a modifier for plastic materials.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではない。
なお、下記の実施例および比較例において得られたゴム状ポリマーのムーニー粘度(ML1+4 、100℃)、シス−1,4−構造量、分子量及び分子量分布、窒素含有量、およびゲル分率は下記の方法により測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, these do not limit the objective of this invention.
The Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C.), cis-1,4-structure amount, molecular weight and molecular weight distribution, nitrogen content, and gel content of the rubber-like polymers obtained in the following Examples and Comparative Examples The rate was measured by the following method.
(1)ムーニー粘度(ML1+4 、100℃):JIS−K6300に従い株式会社島津製作所製のムーニー粘度計(SMV−200)を使用して100℃で1分予熱したのち、4分間測定してゴムのムーニー粘度(ML1+4 、100℃)として表示した。
(2)シス−1,4−構造量:赤外吸収スペクトル分析法により0.4重量%の二硫化炭素溶液を用いてポリマーのミクロ構造を測定してシス−1,4−構造量を算出した。
(1) Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C.): Measured for 4 minutes after preheating at 100 ° C. for 1 minute using a Mooney viscometer (SMV-200) manufactured by Shimadzu Corporation according to JIS-K6300. And expressed as the Mooney viscosity of the rubber (ML 1 + 4 , 100 ° C.).
(2) cis-1,4-structure: cis-1,4-structure is calculated by measuring the microstructure of the polymer using a 0.4% by weight carbon disulfide solution by infrared absorption spectrum analysis. did.
(3)分子量及び分子量分布:ポリスチレンを標準物質としてテトラヒドロフランを溶媒として温度40℃でゲルパーミエーション(透過)クロマトグラフィー(東ソー株式会社製、GPC)の分子量分布曲線から求めた検量線を用いて計算して重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を求めて重量平均分子量(Mw)と分子量分布の広がりの大きさとしてMw/Mnを示した。
(4)窒素含有量:JIS−K0102に従い、ケルダール法で定量した。
(3) Molecular weight and molecular weight distribution: Calculated using a calibration curve obtained from a molecular weight distribution curve of gel permeation (permeation) chromatography (GPC, manufactured by Tosoh Corporation) at a temperature of 40 ° C. using polystyrene as a standard substance and polystyrene as a solvent. Thus, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) were determined, and the weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight distribution spread were indicated as Mw / Mn.
(4) Nitrogen content: quantified by Kjeldahl method according to JIS-K0102.
(5)ゲル分率の測定方法:未加硫ゴム試料を約0.5g採り、細かく切断し、正確に重量を測定する(Rg)。100メッシュのステンレス製かごの重量を精秤し(Kg)、秤量した試料をかごに全量移し重量を測定する(Rg+Kg)。これをトルエン100mLの入った栓付きびんの中に浸漬し、23℃で24時間放置する。次いで、かごを引き上げ、23℃で24時間乾燥した後、さらに70℃で恒量になるように24時間減圧乾燥を行ない、トルエン不溶分をかごと一緒に正確に秤量し(Gg+Kg)、次式によってゲル分率を求めた。 (5) Method for measuring gel fraction: About 0.5 g of an unvulcanized rubber sample is taken, finely cut, and the weight is accurately measured (Rg). The weight of a 100-mesh stainless steel basket is precisely weighed (Kg), and the weighed sample is transferred to the cage and the weight is measured (Rg + Kg). This is immersed in a bottle with a stopper containing 100 mL of toluene and left at 23 ° C. for 24 hours. Next, the basket is pulled up, dried at 23 ° C. for 24 hours, and then dried under reduced pressure for 24 hours so as to become a constant weight at 70 ° C., and the toluene-insoluble matter is accurately weighed together with the cage (Gg + Kg). The gel fraction was determined.
ゲル分率(%)=100×[G−(R×(フィラー重量部÷ゴム組成物全重量部))]÷[(R×(ゴム重量部÷ゴム組成物全重量部))]
ただし、
フィラー重量部:第1表のカーボンブラックの重量部
ゴム組成物全重量部:第1表の全組成分の合計重量部
ゴム重量部:第1表のゴム成分(NR+BR又は変性BR)の合計重量部
Gel fraction (%) = 100 × [G− (R × (filler part by weight / total rubber composition part by weight))] / [(R × (rubber part by weight / total rubber composition part by weight))]
However,
Part by weight of filler: part by weight of carbon black in Table 1 Total part by weight of rubber composition: Total part by weight of the total composition in Table 1 Part by weight of rubber: Total weight of rubber component (NR + BR or modified BR) in Table 1 Part
また、300%弾性率、転がり抵抗指数、引張強度、およびウエットスキッド抵抗指数を下記の方法により測定した。
(1)300%弾性率(M300 ):JIS−K6301により測定して300%でのモジュラスで示した。
(2)転がり抵抗指数:(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターVESを用い、温度70℃、初期ゆがみ10%、動歪み2%の条件で、tanδを測定し、下記の式により転がり抵抗指数を求めた。指数の値が大きい方が、転がり抵抗が低いことを意味し、転がり抵抗は100以上であればよい。
In addition, 300% elastic modulus, rolling resistance index, tensile strength, and wet skid resistance index were measured by the following methods.
(1) 300% elastic modulus (M 300 ): measured by JIS-K6301 and indicated by a modulus at 300%.
(2) Rolling resistance index: Using a viscoelastic spectrometer VES manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., tan δ was measured under the conditions of a temperature of 70 ° C., an initial distortion of 10%, and a dynamic strain of 2%. The index was determined. A larger index value means lower rolling resistance, and the rolling resistance may be 100 or more.
転がり抵抗指数=100×[(比較例(未変性品)の値)/(実施例(変性品)の値)] Rolling resistance index = 100 × [(value of comparative example (unmodified product)) / (value of example (modified product))]
(3)引張強度:JIS−K6301に従って測定した。
(4)ウエットスキッド抵抗指数:スタンレー社製のポータブルスキッド抵抗計を用いてASTM−E303−83の方法に従って測定した。濡れた路面でのグリップ特性(駆動性能、制動性能及び操縦性能)の指標で数値が大きい程良好であることを示す。
(3) Tensile strength: measured in accordance with JIS-K6301.
(4) Wet skid resistance index: Measured according to the method of ASTM-E303-83 using a portable skid resistance meter manufactured by Stanley. It shows that it is so favorable that a numerical value is large with the parameter | index of the grip characteristic (driving performance, braking performance, and steering performance) on the wet road surface.
[実施例1]
撹拌機及び温度調節器付きの2リットルガラス製セパラブルフラスコに、コバルト触媒系で製造したポリブタジエンゴム(宇部興産(株)製、UBEPOL−340L、ML1+4 ,100℃=33、シス−1,4構造=98%、GPCによる数平均分子量Mn=240,000、重量平均分子量Mw=585,000、Mw/Mn=2.44)130gとトルエン1.2リットルを導入し、その内容物を撹拌しながら、60℃に昇温してポリブタジエンゴムを完全に溶解させた。次に、予めテトラヒドロフランに分散させた変性剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシシラン)10ミリモル、そして触媒(塩化アルミニウム)7.5ミリモルを添加して、60℃にて2時間変性反応を行なった。
[Example 1]
Polybutadiene rubber (Ube Industries, UBEPOL-340L, ML 1 + 4 , 100 ° C. = 33, cis-1) produced by a cobalt catalyst system in a 2 liter glass separable flask equipped with a stirrer and a temperature controller , 4 structure = 98%, number average molecular weight Mn by GPC = 240,000, weight average molecular weight Mw = 585,000, Mw / Mn = 2.44) 130 g and 1.2 liters of toluene were introduced, and the contents were While stirring, the temperature was raised to 60 ° C. to completely dissolve the polybutadiene rubber. Next, 10 mmol of a modifier (3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxysilane) previously dispersed in tetrahydrofuran and 7.5 mmol of a catalyst (aluminum chloride) were added, and the mixture was denatured at 60 ° C. for 2 hours. Reaction was performed.
反応終了後、反応混合物を室温に冷却して、この反応混合物を3リットルフラスコに移して、メタノール1.2リットルを加えて、変性ポリブタジエンゴムを析出させた。この析出変性ポリブタジエンゴムを300メッシュの金網で分離して、トルエン1リットルに変性ポリブタジエンゴムを溶解させ、次いでメタノール1.2リットルを加えて変性ポリブタジエンゴムを再度析出させた。この操作を3回繰り返した後、酸化防止剤[テトラキス−[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(日本チバガイギー社製、Irganox1010)]を変性ポリブタジエンに対して、1000ppmを練り混み、100℃で1時間真空乾燥させて、目的の変性ポリブタジエンゴムを得た。 After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, the reaction mixture was transferred to a 3 liter flask, and 1.2 liters of methanol was added to precipitate the modified polybutadiene rubber. This precipitation-modified polybutadiene rubber was separated with a 300-mesh wire mesh, the modified polybutadiene rubber was dissolved in 1 liter of toluene, and then 1.2 liters of methanol was added to precipitate the modified polybutadiene rubber again. After repeating this operation three times, the antioxidant [tetrakis- [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane (Irganox 1010, manufactured by Ciba Geigy Japan)] was modified. The polybutadiene was kneaded and mixed with 1000 ppm and vacuum-dried at 100 ° C. for 1 hour to obtain the desired modified polybutadiene rubber.
[実施例2]
変性剤として、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシランを同量用い、触媒として臭化エチルを10ミリモル用いた以外は、実施例1と同様にして変性ポリブタジエンゴムを製造した。
[Example 2]
A modified polybutadiene rubber was produced in the same manner as in Example 1, except that the same amount of 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane was used as the modifier and 10 mmol of ethyl bromide was used as the catalyst.
[実施例3]
変性剤として、3−アミノプロピルトリメトキシシランを同量用い、触媒として塩化アルミニウムを2ミリモル用いた以外は、実施例1と同様にして変性ポリブタジエンゴムを製造した。
[Example 3]
A modified polybutadiene rubber was produced in the same manner as in Example 1, except that the same amount of 3-aminopropyltrimethoxysilane was used as the modifier and 2 mmol of aluminum chloride was used as the catalyst.
[実施例4]
変性剤として、3−アミノプロピルトリメトキシシランを同量用い、触媒として塩化アルミニウムを5ミリモル用いた以外は、実施例1と同様にして変性ポリブタジエンゴムを製造した。
[Example 4]
A modified polybutadiene rubber was produced in the same manner as in Example 1 except that the same amount of 3-aminopropyltrimethoxysilane was used as the modifier and 5 mmol of aluminum chloride was used as the catalyst.
[実施例5]
変性剤として、3−アミノプロピルトリメトキシシランを同量用い、触媒として塩化アルミニウムを7.5ミリモル用いた以外は、実施例1と同様にして変性ポリブタジエンゴムを製造した。
[Example 5]
A modified polybutadiene rubber was produced in the same manner as in Example 1 except that the same amount of 3-aminopropyltrimethoxysilane was used as the modifier and 7.5 mmol of aluminum chloride was used as the catalyst.
[比較例1]
未変性のポリブタジエンゴム(宇部興産(株)製、UBEPOL−340L)を比較用のポリブタジエンゴムとして用いた。
[Comparative Example 1]
Unmodified polybutadiene rubber (UBEPOL-340L manufactured by Ube Industries, Ltd.) was used as a comparative polybutadiene rubber.
[比較例2]
変性剤として、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランを同量用いた以外は、実施例1と同様にして変性ポリブタジエンゴムを製造した。
[Comparative Example 2]
A modified polybutadiene rubber was produced in the same manner as in Example 1 except that the same amount of bis (dimethylamino) dimethylsilane was used as the modifier.
[加硫物性]
各実施例及び比較例1で得られたポリブタジエンゴム(変性BRまたは未変性BR)を第1表に記載のように配合してゴム組成物を調製した。次いで、得られた配合物を150℃で30分間プレス加硫して、加硫物の物性として、前記の方法で、反発弾性(300%弾性率)、転がり抵抗指数、引張強度、及びウエットスキッド抵抗を測定して第2表に示した。
[Vulcanized properties]
A rubber composition was prepared by blending the polybutadiene rubber (modified BR or unmodified BR) obtained in each Example and Comparative Example 1 as shown in Table 1. Next, the obtained blend was press vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes, and the physical properties of the vulcanized product were obtained by the above-described methods by the resilience (300% elastic modulus), rolling resistance index, tensile strength, and wet skid. The resistance was measured and shown in Table 2.
第1表
────────────────────
配 合 配合量(重量部)
────────────────────
変性BR又はBR 70
NR 30
カーボンブラック(ISAF) 45
亜鉛華(ZnO) 3
ステアリン酸 1
加硫促進剤* 1
硫黄 1.5
────────────────────
* N-tert.−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
Table 1 ────────────────────
Compounding amount (parts by weight)
────────────────────
Modified BR or BR 70
NR 30
Carbon black (ISAF) 45
Zinc flower (ZnO) 3
Stearic acid 1
Vulcanization accelerator * 1
Sulfur 1.5
────────────────────
* N-tert.-Butyl-2-benzothiazolylsulfenamide
第2表
──────────────────────────────────
実施例 比較例1
1 2 3 4 5 (未変性)
──────────────────────────────────
窒素含有量(ppm) 197 437 42 87 207 未検出
ムーニー粘度 38 42 35 37 38 33
(変性による増加) 5 9 2 4 5 −
ゲル分率(%) 45.0 45.6 35.2 39.1 42.7 33.5
──────────────────────────────────
300%弾性率(MPa) 14.1 13.9 12.0 12.6 13.2 11.6
転がり抵抗指数 108 109 102 104 106 100
引張強度(MPa) 22.8 23.3 20.8 21.07 21.7 20.0
ウエット
スキッド指数 108 109 101 103 107 100
──────────────────────────────────
Table 2 ──────────────────────────────────
Example Comparative Example 1
1 2 3 4 5 (unmodified)
──────────────────────────────────
Nitrogen content (ppm) 197 437 42 87 207 Undetected Mooney viscosity 38 42 35 37 38 33
(Increase due to denaturation) 5 9 2 4 5-
Gel fraction (%) 45.0 45.6 35.2 39.1 42.7 33.5
──────────────────────────────────
300% elastic modulus (MPa) 14.1 13.9 12.0 12.6 13.2 11.6
Rolling resistance index 108 109 102 104 106 100
Tensile strength (MPa) 22.8 23.3 20.8 21.07 21.7 20.0
Wet skid index 108 109 101 103 107 100
──────────────────────────────────
なお、比較例2の変性ポリブタジエンゴムについても同様にして第1表に記載のように配合してゴム組成物を調製し、プレス加硫を行ない、加硫物の物性について、同じ方法で、反発弾性(300%弾性率)、転がり抵抗指数、引張強度、及びウエットスキッド抵抗を測定した。その結果を次に示す。 The modified polybutadiene rubber of Comparative Example 2 was similarly compounded as shown in Table 1 to prepare a rubber composition, press vulcanized, and the physical properties of the vulcanized product were rebounded in the same manner. Elasticity (300% elastic modulus), rolling resistance index, tensile strength, and wet skid resistance were measured. The results are shown below.
窒素含有量(ppm):12、ムーニー粘度(変性による増加):33.5(0.5)、ゲル分率(%):34.0、300%弾性率(MPa):11.7、転がり抵抗指数:101、引張強度(MPa):20.3、ウエットスキッド指数:100 Nitrogen content (ppm): 12, Mooney viscosity (increase by modification): 33.5 (0.5), gel fraction (%): 34.0, 300% elastic modulus (MPa): 11.7, rolling Resistance index: 101, Tensile strength (MPa): 20.3, Wet skid index: 100
すなわち、本発明で変性剤として用いるアミノ基とアルコキシ基とを有する珪素化合物の代りに、アミノ基とアルキル基を有するシラン化合物であるビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランを用いて変性しても、ジエン系ゴムの有意な特性改良を引き起こさないことが分る。 That is, in place of the silicon compound having an amino group and an alkoxy group used as a modifier in the present invention, the diene may be modified with bis (dimethylamino) dimethylsilane, which is a silane compound having an amino group and an alkyl group. It can be seen that it does not cause a significant improvement in the properties of the rubber.
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