JP5217377B2 - 変性共役ジエン系重合体の製造方法 - Google Patents

変性共役ジエン系重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、変性共役ジエン系重合体の製造方法に関する。更に詳しくは、発熱性及び耐摩耗性に優れた加硫ゴムの材料として好適に用いることができ、コールドフロー特性が良好である、即ち、塑性変形が生じ難い変性共役ジエン系重合体の製造方法に関する。
共役ジエン系重合体は、工業的に極めて重要な役割を有するポリマーであり、共役ジエン系化合物を、重合触媒の存在下で重合させることによって製造されるものである。この重合触媒は、従来、数多くの提案がなされており、例えば、ニッケル、コバルト、チタン等の遷移金属を含む遷移金属化合物を主成分とする複合触媒系の重合触媒が提案されている。そして、これらのうちのいくつかは、ブタジエン、イソプレン等の重合触媒として既に工業的に広く用いられている(例えば、特許文献1、及び非特許文献1参照)。
また、上記複合触媒系の重合触媒以外に、ネオジム化合物とメチルアルモキサンとを使用した重合触媒が提案されており、この重合触媒を用いると、高い重合活性を示し、かつ、狭い分子量分布を有する共役ジエン系重合体を得ることが可能であることが報告されている(例えば、特許文献2〜4参照)。しかしながら、上記ネオジム化合物とメチルアルモキサンとを使用した重合触媒を用いる場合、充分な触媒活性を保持し、かつ、分子量分布の狭い共役ジエン系重合体を得るためには、多量のメチルアルモキサンを使用する必要がある。そのため、共役ジエン系化合物を重合して共役ジエン系重合体を製造した後、重合反応溶液中に残留する多量の金属(主に、アルミニウム)を除去する必要があるという問題があった。
また、メチルアルモキサンの価格は、従来の重合触媒、例えば、有機アルミニウム化合物に比べて高価であるという問題があった。更に、製造される共役ジエン系化合物は、コールドフローが大きく、即ち、保存(貯蔵)安定性が悪いため実用的には問題があった。
これらの問題に対して、ネオジム化合物とメチルアルモキサンとを使用した重合触媒の存在下で重合した共役ジエン系重合体を得、得られた共役ジエン系重合体をヘテロ三員環化合物やハロゲン化金属化合物、金属カルボン酸塩等の化合物によって変性し、コールドフローが大きくなることを抑えることが報告されている(例えば、特許文献5及び6参照)。また、共役ジエン系化合物を、特定の触媒の存在下で重合して共役ジエン系重合体を得、得られた共役ジエン系重合体を、エポキシ基及び/又はイソシアナート基を分子内に少なくとも一個有するアルコキシシラン化合物を必須とする二種以上の特定の化合物と反応させて変性共役ジエン系重合体を製造する変性共役ジエン系重合体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献7参照)。
特公昭37−8198号公報 特開平6−211916号公報 特開平6−306113号公報 特開平8−73515号公報 特開平10−306113号公報 特開平11−35633号公報 特開2001−139633号公報 Ind.Eng.Chem.,48,784(1956)
しかしながら、特許文献5、6に記載された方法によってコールドフローを抑えるためには、触媒レベルが高く、アルモキサンの使用量が実用化レベルまで低減できていないという問題があった。また、特許文献7に記載された製造方法は、得られる変性共役ジエン系重合体のコールドフローを抑える効果が得られるものの、変性共役ジエン系重合体を用いて加硫ゴムを製造した場合、この加硫ゴムの低発熱性及び耐摩耗性が不十分であるという問題があった。なお、低発熱性及び耐摩耗性は、加硫ゴムとして重要な特性である。
本発明は、上述のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、低発熱性及び耐摩耗性に優れた加硫ゴムの材料として好適に用いることができ、コールドフロー特性が良好である、即ち、塑性変形が生じ難いことに加え、コールドフロー特性が良好である、即ち、コールドフローが抑えられた変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供するものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の重合触媒組成物の存在下で共役ジエン系化合物を重合させて共役ジエン系重合体を得、得られた共役ジエン系重合体に変性剤を反応させることによって、上記課題を解決することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明により、以下の変性共役ジエン系重合体の製造方法が提供される。
[1] 共役ジエン系化合物を、少なくとも一つの3族元素を含有するビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体を含む重合触媒組成物の存在下で重合させ、シス−1,4−結合含量が75%以上である共役ジエン系重合体を得、得られた前記共役ジエン系重合体に変性剤を反応させる変性共役ジエン系重合体の製造方法。
[2] 前記変性剤が、下記(a)〜(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含むものである前記[1]に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
(a)成分:その分子構造中に、エポキシ基、及びイソシアナート基からなる群より選択される少なくとも一つの基を含有するアルコキシシラン化合物
(b)成分:一般式(1)R 4−n、一般式(2)M、及び一般式(3)Mで表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
(但し、前記一般式(1)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、前記一般式(1)及び(2)中、Mはそれぞれ、スズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、前記一般式(3)中、Mはリン原子であり、前記一般式(1)〜(3)中、Xはそれぞれハロゲン原子であり、前記一般式(1)中、nはそれぞれ0〜3の整数である)
(c)成分:その分子構造中に、一般式(4)Y=C=Zで表される構造を有する化合物
(但し、前記一般式(4)中、Yは炭素原子、酸素原子、窒素原子、または硫黄原子であり、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)
(d)成分:その分子構造中に、下記一般式(5)で表される構造を有する化合物
(但し、前記一般式(5)中、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)
Figure 0005217377
(e)成分:その分子構造中に、一般式(6)N=C−Xで表される構造を有する化合物
(f)成分:一般式(7)R(COOH)、一般式(8)R(COX)、一般式(9)R(COO−R、一般式(10)R−OCOO−R、一般式(11)R(COOCO−R、下記一般式(12)、及び下記一般式(13)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
(但し、前記一般式(7)〜(12)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜50の炭化水素基であり、前記一般式(8)中、Xはハロゲン原子であり、前記一般式(7)、(8)及び(11)中、mはそれぞれ1〜5の整数であり、前記一般式(13)中、Rは置換基を含んでいてもよいアルキレン基であり、hは1〜50の整数である)
Figure 0005217377
Figure 0005217377
(g)成分:一般式(14)R (OCOR4−l、一般式(15)R (OCO−R−COOR4−l、及び下記一般式(16)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
(但し、前記一般式(14)〜(16)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、Mはスズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、lは0〜2の整数、Jは0または1である)
Figure 0005217377
[3] 前記重合触媒組成物が、助触媒成分として、下記触媒(α)〜(γ)からなる群より選択される少なくとも一つの触媒を更に含むものである前記[1]または[2]に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
触媒(α):非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物
触媒(β):アルミノオキサン
触媒(γ):一般式(17)AlRで表される有機アルミニウム化合物
(但し、前記一般式(17)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、RはRと同一または異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
] 前記共役ジエン系化合物が、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンからなる群より選択される少なくとも一種である前記[1]〜[]のいずれかに記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
] 前記共役ジエン系重合体が、シス−1,4−結合含量が99%以上であり、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(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0以下である前記[1]〜[]のいずれかに記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れた加硫ゴムの材料として好適に用いることができ、コールドフロー特性が良好である変性共役ジエン系重合体を製造することができるという効果を奏するものである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に属することが理解されるべきである。
[1]変性共役ジエン系重合体の製造方法:
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法の一実施形態は、共役ジエン系化合物を、少なくとも一つの3族元素を含有するビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体を含む重合触媒組成物の存在下で重合させ、シス−1,4−結合含量が75%以上である共役ジエン系重合体を得(以下、「(A)工程」と記す場合がある)、得られた前記共役ジエン系重合体に変性剤を反応させる(以下、「(B)工程」と記す場合がある)ものである。
このように、重合触媒組成物の存在下で重合させて得られる共役ジエン系重合体を用い、この共役ジエン系重合体に変性剤を反応させることによって、低発熱性及び耐摩耗性を維持した加硫ゴムを提供可能であることに加え、コールドフロー特性が良好である(塑性変形が生じ難い)変性共役ジエン系重合体を製造することができる。
[1−1](A)工程:
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、まず、共役ジエン系化合物を、少なくとも一つの3族元素を含有するビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体を含む重合触媒組成物の存在下で重合させ、シス−1,4−結合含量が75%以上である共役ジエン系重合体を得る。
このように重合触媒組成物の存在下で上記共役ジエン系化合物を重合させることにより、得られる共役ジエン系重合体は、分子量分布が狭く、シス−1,4−結合含量が高いという利点がある。
[1−1−1]共役ジエン系化合物:
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法に用いられる共役ジエン系化合物は、置換または非置換の共役ジエン化合物であり、例えば、炭素数4〜20の直鎖状または分岐状の共役ジエン化合物を挙げることができる。具体的には、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、ミルセン(7−メチル−3−メチリデンオクタ−1,7−ジエン)、シクロ−1,3−ペンタジエンなどを挙げることができる。これらの中でも、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。
[1−1−2]重合触媒組成物:
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法に用いられる重合触媒組成物は、少なくとも一つの3族元素を含有するメタロセン型錯体または少なくとも一つの3族元素を含有するビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体を含むものである。メタロセン型錯体(以下、「第一の錯体」と記す場合がある)としては、例えば、一般式(18):(RM(X・L、又は一般式(19):(RM(XQ(X(但し、上記一般式(18)、(19)中、Mは3族元素であり、Rはシクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基、フルオレニル基、又は置換フルオレニル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミド基、又は炭素数1〜20の炭化水素基であり、Lはルイス塩基性化合物であり、Qは13族元素である。aは1又は2であり、bは0〜2の整数であり、cは0〜2の整数である。aが2である場合、2個のRは同一でも異なっていてもよい。b又はcが2である場合には、2個のX又はLはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で表される有機金属化合物などが挙げられる。
上記一般式(18)及び(19)において、Mは3族元素である限り特に制限はないが、3族元素の中でも、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、またはルテチウム(Lu)が好ましい。
即ち、メタロセン型錯体としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選択される少なくとも一つの元素を含有するものであることが好ましく、ビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選択される少なくとも一つの元素を含有するものであることが好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Rで示される置換シクロペンタジエニル基、置換インデニル基、及び置換フルオレニル基における置換基の、種類、個数及び置換位置は特に制限はないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、ベンジル基;トリメチルシリル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等を挙げることができる。また、Rはジメチルシリル基、ジメチルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、ジフェニルメチレン基、エチレン基、置換エチレン基等の架橋基で互いに結合されていてもよい。
上記置換シクロペンタジエニル基としては、具体的には、メチルシクロペンタジエニル基、ベンジルシクロペンタジエニル基、ビニルシクロペンタジエニル基、2−メトキシエチルシクロペンタジエニル基、トリメチルシリルシクロペンタジエニル基、tert−ブチルシクロペンタジエニル基、エチルシクロペンタジエニル基、フェニルシクロペンタジエニル基、1,2−ジメチルシクロペンタジエニル基、1,3−ジメチルシクロペンタジエニル基、1,3−ジ(tert−ブチル)シクロペンタジエニル基、1,2,3−トリメチルシクロペンタジエニル基、1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエニル基、ペンタメチルシクロペンタジエニル基、1−エチル−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル基、1−ベンジル−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル基、1−フェニル−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル基、1−トリメチルシリル−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル基、1−トリフルオロメチル−2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル基等が挙げられる。また、上記置換インデニル基としては、具体的には、1,2,3−トリメチルインデニル基、ヘプタメチルインデニル基、1,2,4,5,6,7−ヘキサメチルインデニル基等が挙げられる。Rとしては、ペンタメチルシクロペンタジエニル基が好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Xで示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が挙げられ、これらの中でも、塩素原子、またはヨウ素原子が好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Xで示されるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェノキシ基等のアリールオキシ基等が挙げられ、これらの中でも、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基が好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Xで示されるチオラート基としては、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn−ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec−ブトキシ基、チオtert−ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルチオフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルチオフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルチオフェノキシ基、2,4,6−トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基等が挙げられ、これらの中でも、2,4,6−トリイソプロピルチオフェノキシ基が好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Xで示されるアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジイソプロピルアミド基等の脂肪族アミド基;フェニルアミド基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルアミド基、2,6−ジイソプロピルフェニルアミド基、2,6−ジネオペンチルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2,4,6−tert−ブチルフェニルアミド基等のアリールアミド基等が挙げられ、これらの中でも、2,4,6−tert−ブチルフェニルアミド基が好ましい。
上記一般式(18)及び(19)において、Xで示される炭素数1〜20の炭化水素としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分枝鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基;トリメチルシリルメチル基、ビストリメチルシリルメチル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリメチルシリルメチル基が好ましい。
上記一般式(18)において、Lは3族元素と配位結合が可能なルイス塩基性の化合物であれば特に制限はなく、無機化合物又は有機化合物のいずれであってもよい。ルイス塩基性化合物としては、例えば、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、シリルオキシ化合物等を挙げることができる。
上記一般式(19)において、Qは13族元素を示すが、具体的には、ホウ素、アルミニウム、ガリウム等が挙げられ、これらの中でもアルミニウムが好ましい。
上記一般式(18)で表される有機金属化合物の具体例としては、例えば、ビスペンタメチルシクロペンタジエニルビステトラヒドロフランサマリウム、メチルビスペンタメチルシクロペンタジエニルテトラヒドロフランサマリウム、クロロビスペンタメチルシクロペンタジエニルテトラヒドロフランサマリウム、ヨードビスペンタメチルシクロペンタジエニルテトラヒドロフランサマリウムなどが挙げられ、上記一般式(19)で表わされる有機金属化合物の具体例としては、例えば、ジメチルアルミニウム(μ−ジメチル)ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)サマリウム、ジメチルアルミニウム(μ−ジメチル)ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ガドリニウムなどが挙げられる。
第一の錯体としては、ビスペンタメチルシクロペンタジエニルビステトラヒドロフランサマリウム、ジメチルアルミニウム(μ−ジメチル)ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)サマリウム、ジメチルアルミニウム(μ−ジメチル)ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ガドリニウムが好ましい。
第一の錯体の使用量は、共役ジエン系化合物100gに対して、0.01μmol〜2.0mmolであることが好ましく、0.1μmol〜0.2mmolであることが更に好ましく、1μmol〜0.02mmolであることが特に好ましい。第一の錯体の使用量が0.01μmol未満であると、重合反応が進行しないおそれがある。一方、2.0mmol超であると、触媒濃度が高くなり、脱灰工程が必要となる場合があるため、製造工程が煩雑になるおそれがある。
また、重合触媒組成物に含まれるビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体(以下「第二の錯体」と記す場合がある)としては、例えば、下記一般式(20)で表される有機金属化合物等を挙げることができる。
Figure 0005217377
(但し、上記一般式(20)中、Mは3族元素であり、R10は置換されてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基であり、Xは水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミド基、又は炭素数1から20の炭化水素基であり、Lはルイス塩基性化合物である。dは1又は2であり、eは0〜3の整数である。dが2である場合、2個のXは同一でも異なっていてもよい。eが2または3である場合、Lはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
上記一般式(20)において、Mは3族元素である限り特に制限はないが、3族元素の中でも、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、またはルテチウム(Lu)が好ましい。
上記一般式(20)において、R10で示されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が置換基を有する場合、その置換基の種類、個数及び置換位置は特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、フェニル基、ベンジル基;トリメチルシリル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等を挙げることができる。
上記一般式(20)において、Xで示されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子が挙げられ、これらの中でも、塩素原子、またはヨウ素原子が好ましい。
上記一般式(20)において、Xで示されるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェノキシ基等のアリールオキシ基が挙げられ、これらの中でも、2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ基が好ましい。
上記一般式(20)において、Xで示されるチオラート基としては、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn−ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec−ブトキシ基、チオtert−ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6−ジ−tert−ブチルチオフェノキシ基、2,6−ジイソプロピルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルチオフェノキシ基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルチオフェノキシ基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルチオフェノキシ基、2,4,6−トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基が挙げられ、これらの中でも、2,4,6−トリイソプロピルチオフェノキシ基が好ましい。
上記一般式(20)において、Xで示されるアミド基としては、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジイソプロピルアミド基等の脂肪族アミド基;フェニルアミド基、2,6−ジ−tert−ブチルフェニルアミド基、2,6−ジイソプロピルフェニルアミド基、2,6−ジネオペンチルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−イソプロピルフェニルアミド基、2−tert−ブチル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2−イソプロピル−6−ネオペンチルフェニルアミド基、2,4,6−tert−ブチルフェニルアミド基等のアリールアミド基が挙げられ、これらの中でも、2,4,6−tert−ブチルフェニルアミド基が好ましい。
上記一般式(20)において、Xで示される炭素数1〜20の炭化水素としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分枝鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基等の他;トリメチルシリルメチル基、ビストリメチルシリルメチル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリメチルシリルメチル基が好ましい。
上記一般式(20)において、Lは3族元素と配位結合が可能なルイス塩基性の化合物であれば特に制限はなく、無機化合物又は有機化合物のいずれであってもよい。ルイス塩基性化合物としては、例えば、エーテル化合物、エステル化合物、ケトン化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物、シリルオキシ化合物等を挙げることができる。
上記第二の錯体の具体例としては、式((2−(CP)CN)Y(CHSi(CH(CO)で表される化合物、((2−(CP)CN)Lu(CHSi(CH(CO)、((2−(CP)CN)Sc(CHSi(CHなどを挙げることができる。これらの中でも、式((2−(CP)CN)Y(CHSi(CH(CO)で表される化合物が好ましい。
第二の錯体の使用量は、共役ジエン系化合物100gに対して、0.01μmol〜2.0mmolであることが好ましく、0.1μmol〜0.2mmolであることが更に好ましく、1μmol〜0.02mmolであることが特に好ましい。第二の錯体の使用量が0.01μmol未満であると、重合反応が進行しないおそれがある。一方、2.0mmol超であると、触媒濃度が高くなり、脱灰工程が必要となる場合があるため、製造工程が煩雑になるおそれがある。
[1−1−3]助触媒成分:
重合触媒組成物は、助触媒成分として、下記触媒(α)〜(γ)からなる群より選択される少なくとも一つの化合物を更に含むことが好ましい。
触媒(α):非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物
触媒(β):アルミノオキサン
触媒(γ):一般式(17)AlRで表される有機アルミニウム化合物
(但し、前記一般式(17)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、RはRと同一または異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
触媒(α)は、非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物である。非配位性アニオンとしては、例えば、テトラ(フェニル)ボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル,ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル),フェニル]ボレート、トリデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレートなどを挙げることができる。
カチオンとしては、例えば、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオンなどを挙げることができる。
カルボニウムカチオンとしては、例えば、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ置換フェニルカルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンを挙げることができる。トリ置換フェニルカルボニウムカチオンとしては、例えば、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオンなどを挙げることができる。
アンモニウムカチオンとしては、例えば、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリ(n−ブチル)アンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオン、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン、ジ(イソプロピル)アンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンなどを挙げることができる。
ホスホニウムカチオンとしては、例えば、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリールホスホニウムカチオンなどを挙げることができる。
なお、上記イオン性化合物は、非配位性アニオン及びカチオンの中から、それぞれ任意に選択して組み合わせたものを用いることができる。例えば、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、1,1’−ジメチルフェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどが好ましい。上記イオン性化合物は、単独でまたは二種以上を使用することもできる。
重合触媒組成物において、第一の錯体または第二の錯体とイオン性化合物との配合比(第一の錯体または第二の錯体/イオン性化合物)は、モル比で、1/0.1〜1/10であることが好ましく、1/0.2〜1/5であることが更に好ましく、1/0.5〜1/2であることが特に好ましい。
触媒(β)はアルミノオキサンである。アルミノオキサン(以下、「アルモキサン」と記す場合がある)は、その構造が、下記一般式(21)または(22)で表される化合物である。なお、ファインケミカル,23,(9),5(1994)、J.Am.Chem.Soc.,115,4971(1993)、及びJ.Am.Chem.Soc.,117,6465(1995)で開示されている、アルモキサンの会合体であってもよい。
Figure 0005217377
Figure 0005217377
なお、上記一般式(21)及び(22)中、R11は、炭素数1〜20の炭化水素基であり、上記一般式(21)及び(22)のkは、2以上の整数である。一般式(21)及び(22)中のR11としては、例えば、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、イソヘキシル、オクチル、イソオクチル等の基を挙げることができる。これらのうち、メチル、エチル、イソブチル、t−ブチル等の基が好ましく、メチル基が更に好ましい。また、上記一般式(21)及び(22)のkは、4〜100の整数であることが好ましい。
アルモキサンとしては、例えば、メチルアルモキサン(MAO)、エチルアルモキサン、n−プロピルアルモキサン、n−ブチルアルモキサン、イソブチルアルモキサン、t−ブチルアルモキサン、ヘキシルアルモキサン、イソヘキシルアルモキサン等を挙げることができる。アルモキサンは、公知の方法によって製造することができる。例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の有機溶媒中に、トリアルキルアルミニウム、またはジアルキルアルミニウムモノクロライドを加え、更に水、水蒸気、水蒸気含有窒素ガス、または硫酸銅5水塩や硫酸アルミニウム16水塩等の、結晶水を有する塩を加えて反応させることにより製造することができる。なお、アルモキサンは、単独でまたは二種以上を使用することができる。
重合触媒組成物において、第一の錯体または第二の錯体とアルミノキサンとの配合比(第一の錯体または第二の錯体/アルミノキサン)は、モル比で、1/1〜1/10000であることが好ましく、1/10〜1/5000であることが更に好ましく、1/50〜1/1000であることが特に好ましい。
触媒(γ)は、一般式(17)AlRで表される有機アルミニウム化合物である(但し、上記一般式(17)中、Rは同一または異なり、炭素数1〜10の炭化水素基または水素原子であり、RはRと同一または異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)。
上記有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−t−ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ−n−プロピルアルミニウム、水素化ジ−n−ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム、エチルアルミニウムジハイドライド、n−プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライドなどを挙げることができる。
これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。なお、上記有機アルミニウム化合物は、単独でまたは二種以上を使用することができる。
重合触媒組成物において、第一の錯体または第二の錯体と有機アルミニウム化合物との配合比(第一の錯体または第二の錯体/有機アルミニウム化合物)は、モル比で、1/0.1〜1/100000であることが好ましく、1/0.2〜1/50000であることが更に好ましく、1/0.5〜1/10000であることが特に好ましい。
重合触媒組成物には、第一の錯体、第二の錯体、及び触媒(α)〜(γ)以外に、共役ジエン系化合物、及び非共役ジエン系化合物よりなる群より選択される少なくとも一つの化合物を含有させることができる。これらの化合物を含有させると、触媒活性が一段と向上するために好ましい。この共役ジエン系化合物は、既に上述した共役ジエン系化合物と同じものを用いることができる。また、非共役ジエン系化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、トリイソプロペニルベンゼン、1,4−ビニルヘキサジエン、エチリデンノルボルネン等を挙げることができる。
重合触媒組成物は、その使用の前に予め各成分(第一の錯体、第二の錯体、及び触媒(α)〜(γ)など)を混合して反応させるとともに、熟成させておくことが、重合活性の向上、及び重合開始誘導期間の短縮の点から好ましい。熟成温度は0〜100℃とすることが好ましく、20〜80℃とすることが更に好ましい。熟成温度が0℃未満であると、熟成が不十分となるおそれがある。一方、100℃超であると、触媒活性の低下や、分子量分布の広がりが生じ易くなるおそれがある。なお、熟成時間には、特に制限はなく、30分以上であれば十分である。
共役ジエン系化合物の重合条件は、特に制限はないが、重合反応の温度が−30〜+200℃であることが好ましく、0〜+150℃であることが更に好ましい。また、重合反応の反応形式についても特に制限はなく、バッチ式反応器を用いて行ってもよく、多段連続式反応器等の装置を用いて連続式で行ってもよい。
更に、重合反応に際し、溶媒(重合溶媒)を用いてもよいし、溶媒を用いなくてもよい。重合溶媒を用いる場合、重合溶媒としては、不活性な有機溶媒が好ましく、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭素数4〜10の飽和脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭素数6〜20の飽和脂環式炭化水素、1−ブテン、2−ブテン等のモノオレフィン類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン化炭化水素を挙げることができる。
なお、重合溶媒を用いる場合、共役ジエン系化合物の配合割合は、反応溶液の総量に対して、5〜50質量%であることが好ましく、7〜35質量%であることが更に好ましい。
また、共役ジエン系重合体を製造するために、及び活性末端を有する共役ジエン系重合体を失活させないために、重合系内に酸素、水、または炭酸ガス等の失活作用のある化合物の混入を極力少なくする配慮を行うことが好ましい。
本工程で得られる共役ジエン系重合体は、シス−1,4−結合含量が75%以上であることが必要であり、99%以上であることが好ましく、99.5%以上であることが更に好ましい。シス−1,4−結合含量が99%以上である共役ジエン系重合体を用いると、破壊特性が向上した変性共役ジエン系重合体を製造することができる。なお、共役ジエン系重合体のシス−1,4−結合含量は、重合温度をコントロールすることによって容易に調整することができる。ここで、破壊特性とは、耐摩耗性、耐亀裂生長性、引張り強さ等の総称である。
また、本工程で得られる共役ジエン系重合体は、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(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0以下であることが好ましく、1.8以下であることが更に好ましく、1.5以下であることが特に好ましい。上記比(Mw/Mn)が2.0超であると、製造される変性共役ジエン系重合体を材料にして得られた加硫ゴムの、破壊特性、低発熱性等のゴム物性が低下する傾向にある。ここで、本明細書において「重量平均分子量(Mw)」というときは、ゲルパーミエーションクロマトグラフを使用した標準ポリスチレン換算値をいうものとし、「数平均分子量(Mn)」というときも、ゲルパーミエーションクロマトグラフを使用した標準ポリスチレン換算値をいうものとする。なお、Mw/Mnは、第一の錯体または第二の錯体の使用量と、触媒(α)〜(γ)成分のモル比とをコントロールすることによって容易に調整することができる。
上記共役ジエン系重合体のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、5〜50であることが好ましく、10〜40であることが更に好ましい。5未満であると、加硫後の機械特性、耐摩耗性などが低下するおそれがある。一方、50超であると、得られる変性共役ジエン系重合体の、混練時の加工性が低下するおそれがある。このムーニー粘度は、第一の錯体または第二の錯体の使用量と、触媒(α)〜(γ)成分のモル比とをコントロールすることによって容易に調整することができる。
[1−2](B)工程:
次に、本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、得られた上記共役ジエン系重合体に変性剤を反応させる。
変性剤を反応させることにより、(A)工程で得られる共役ジエン系重合体の活性末端が反応し、制御された分岐構造が導入されるため、良好なコールドフロー特性を有する変性共役ジエン系重合体を得ることができるという利点がある。
変性剤は、上記共役ジエン系重合体と反応することが可能なものであり、この反応によって、低発熱性及び耐摩耗性を維持した加硫ゴムを提供可能であることに加え、コールドフロー特性が良好である(コールドフローが抑えられた)変性共役ジエン系重合体を得ることができるものであれば特に制限はないが、下記(a)〜(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含むものであることが好ましい。以下、各成分について説明する。
(a)成分は、その分子構造中に、エポキシ基、及びイソシアナート基からなる群より選択される少なくとも一つの基を含有するアルコキシシラン化合物である。
(a)成分としては、例えば、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリフェノキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)メチルジフェノキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)メチルジメトキシシランの縮合物、(3−グリシジルオキシプロピル)メチルジエトキシシランの縮合物、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランの縮合物、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランの縮合物等のエポキシ基を含有するアルコキシシラン化合物を挙げることができる。なお、これらは単独でまたは二種以上を使用することもできる。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。
また、(a)成分としては、例えば、3−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリフェノキシシラン、(3−イソシアナートプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−イソシアナートプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−イソシアナートプロピル)メチルジフェノキシシラン、(3−イソシアナートプロピル)メチルジメトキシシランの縮合物、(3−イソシアナートプロピル)メチルジエトキシシランの縮合物、β−(イソシアナートシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、(3−イソシアナートプロピル)トリメトキシシランの縮合物、(3−イソシアナートプロピル)トリエトキシシランの縮合物等のイソシアナート基を含有するアルコキシシラン化合物を挙げることができる。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシランが好ましい。
なお、これらの(a)成分は単独でまたは二種以上を使用することもできる。
(b)成分は、一般式(1)R 4−n、一般式(2)M、及び一般式(3)Mで表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物とすることができる。
(但し、上記一般式(1)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、上記一般式(1)及び(2)中、Mはそれぞれ、スズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、上記一般式(3)中、Mはリン原子であり、上記一般式(1)〜(3)中、Xはそれぞれハロゲン原子であり、上記一般式(1)中、nはそれぞれ0〜3の整数である)
即ち、上記一般式(1)で表される化合物は、ハロゲン化有機金属化合物であり、上記一般式(2)及び(3)で表される化合物は、ハロゲン化金属化合物である。
がスズ原子である場合、一般式(1)で表される化合物としては、例えば、トリフェニルスズクロリド、トリブチルスズクロリド、トリイソプロピルスズクロリド、トリヘキシルスズクロリド、トリオクチルスズクロリド、ジフェニルスズジクロリド、ジブチルスズジクロリド、ジヘキシルスズジクロリド、ジオクチルスズジクロリド、フェニルスズトリクロリド、ブチルスズトリクロリド、オクチルスズトリクロリド等を挙げることができる。また、一般式(2)で表される化合物としては、例えば、四塩化スズ、四臭化スズ等を挙げることができる。
がケイ素原子である場合、一般式(1)で表される化合物としては、例えば、トリフェニルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、トリオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジヘキシルジクロロシラン、ジオクチルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルジクロロシラン、フェニルクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン等を挙げることができる。また、一般式(2)で表される化合物としては、例えば、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素等を挙げることができる。
がゲルマニウム原子である場合、一般式(1)で表される化合物としては、例えば、トリフェニルゲルマニウムクロリド、ジブチルゲルマニウムジクロリド、ジフェニルゲルマニウムジクロリド、ブチルゲルマニウムトリクロリド等を挙げることができる。また、一般式(2)で表される化合物としては、例えば、四塩化ゲルマニウム、四臭化ゲルマニウム等を挙げることができる。
一般式(3)で表される化合物としては、例えば、三塩化リン、三臭化リン等を挙げることができる。
なお、(b)成分中の一般式(1)〜(3)で表される化合物の配合割合は、適宜決定することができる。
(c)成分は、その分子構造中に、一般式(4)Y=C=Zで表される構造を有する化合物である(但し、上記一般式(4)中、Yは炭素原子、酸素原子、窒素原子、または硫黄原子であり、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)。
例えば、一般式(4)中、Yが炭素原子、Zが酸素原子である場合、ケテン化合物であり、Yが炭素原子、Zが硫黄原子の場合、チオケテン化合物であり、Yが窒素原子、Zが酸素原子の場合、イソシアナート化合物であり、Yが窒素原子、Zが硫黄原子の場合、チオイソシアナート化合物であり、Y及びZがともに窒素原子の場合、カルボジイミド化合物であり、Y及びZがともに酸素原子の場合、二酸化炭素であり、Yが酸素原子、Zが硫黄原子の場合、硫化カルボニルであり、Y及びZがともに硫黄原子の場合、二硫化炭素である。なお、(c)成分は、これらの組み合わせに限定されるものではなく任意の組み合わせを選択することができる。
ケテン化合物としては、例えば、エチルケテン、ブチルケテン、フェニルケテン、トルイルケテン等を挙げることができる。チオケテン化合物としては、例えば、エチレンチオケテン、ブチルチオケテン、フェニルチオケテン、トルイルチオケテン等を挙げることができる。イソシアナート化合物としては、例えば、フェニルイソシアナート、2,4−トリレンジイソシアナート、2,6−トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ポリメリックタイプのジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート等を挙げることができる。チオイソシアナート化合物としては、例えば、フェニルチオイソシアナート、2,4−トリレンジチオイソシアナート、ヘキサメチレンジチオイソシアナート等を挙げることができる。カルボジイミド化合物としては、例えば、N,N’−ジフェニルカルボジイミド、N,N’−ジエチルカルボジイミド等を挙げることができる。
これらの中でも、イソシアナート化合物が好ましく、イソシアナート化合物としては、特に、ポリメリックタイプのジフェニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナートが好ましい。
(d)成分は、その分子構造中に、下記一般式(5)で表される構造を有する化合物である(但し、上記一般式(5)中、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)。即ち、(d)成分はヘテロ3員環を含有する化合物である。
Figure 0005217377
例えば、一般式(5)中、Zが酸素原子の場合、エポキシ化合物であり、窒素原子の場合、エチレンイミン誘導体であり、硫黄原子の場合、チイラン化合物である。
エポキシ化合物としては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、エポキシ化大豆油、エポキシ化天然ゴム、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N−グリシジルグリシジルオキシアニリン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン等を挙げることができる。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、エポキシ化大豆油、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、またはテトラグリシジルアミノジフェニルメタンが好ましい。
また、エチレンイミン誘導体としては、例えば、エチレンイミン、プロピレンイミン、N−フェニルエチレンイミン、N−(β−シアノエチル)エチレンイミン等を挙げることができる。更に、チイラン化合物としては、例えば、チイラン、メチルチイラン、フェニルチイラン等を挙げることができる。
(e)成分は、その分子構造中に、一般式(6)N=C−Xで表される構造を有する化合物である。即ち、(e)成分はハロゲン化イソシアノ化合物である。
(e)成分としては、例えば、2−アミノ−6−クロロピリジン、2,5−ジブロモピリジン、4−クロロ−2−フェニルキナゾリン、2,4,5−トリブロモイミダゾール、3,6−ジクロロ−4−メチルピリダジン、3,4,5−トリクロロピリダジン、4−アミノ−6−クロロ−2−メルカプトピリミジン、2−アミノ−4−クロロ−6−メチルピリミジン、2−アミノ−4,6−ジクロロピリミジン、6−クロロ−2,4−ジメトキシピリミジン、2−クロロピリミジン、2,4−ジクロロ−6−メチルピリミジン、4,6−ジクロロ−2−(メチルチオ)ピリミジン、2,4,5,6−テトラクロロピリミジン、2,4,6−トリクロロピリミジン、2−アミノ−6−クロロピラジン、2,6−ジクロロピラジン、2,4−ビス(メチルチオ)−6−クロロ−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン、2−ブロモ−5−ニトロチアゾール、2−クロロベンゾチアゾール、2−クロロベンゾオキサゾール等を挙げることができる。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、2,4,5,6−テトラクロロピリミジンが好ましい。
(f)成分は、一般式(7)R(COOH)、一般式(8)R(COX)、一般式(9)R(COO−R、一般式(10)R−OCOO−R、一般式(11)R(COOCO−R、下記一般式(12)、または下記一般式(13)で表される化合物である(但し、前記一般式(7)〜(12)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜50の炭化水素基であり、前記一般式(8)中、Xはハロゲン原子であり、前記一般式(7)、(8)及び(11)中、mはそれぞれ1〜5の整数であり、前記一般式(13)中、Rは置換基を含んでいてもよいアルキレン基であり、hは1〜50の整数である)。
Figure 0005217377
Figure 0005217377
一般式(7)で表される化合物としては、例えば、酢酸、ステアリン酸、アジピン酸、マレイン酸、安息香酸、アクリル酸、メタアクリル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、メリット酸、ポリメタアクリル酸エステル化合物若しくはポリアクリル酸化合物の加水分解物または部分加水分解物等を挙げることができる。
一般式(8)で表される化合物は、酸ハロゲン化物であり、例えば、酢酸クロリド、プロピオン酸クロリド、ブタン酸クロリド、イソブタン酸クロリド、オクタン酸クロリド、アクリル酸クロリド、安息香酸クロリド、ステアリン酸クロリド、フタル酸クロリド、マレイン酸クロリド、オキサリン酸クロリド、ヨウ化アセチル、ヨウ化ベンゾイル、フッ化アセチル、フッ化ベンゾイル等を挙げることができる。
一般式(9)で表される化合物は、エステル化合物であり、例えば、酢酸エチル、ステアリン酸エチル、アジピン酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、安息香酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸エチル、フタル酸ジエチル、テレフタル酸ジメチル、トリメリット酸トリブチル、ピロメリット酸テトラオクチル、メリット酸ヘキサエチル、酢酸フェニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート等を挙げることができる。これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、アジピン酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、ピロメリット酸テトラオクチルが好ましい。
一般式(10)で表される化合物は、炭酸エステル化合物であり、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジヘキシル、炭酸ジフェニル等を挙げることができる。
一般式(11)で表される化合物としては、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水イソ酪酸、無水イソ吉草酸、無水ヘプタン酸、無水安息香酸、無水ケイ皮酸等を挙げることができる。
一般式(12)で表される化合物としては、例えば、無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸等を挙げることができる。
なお、一般式(7)〜(12)、Rは炭素数1〜50の炭化水素基であり、炭素数1〜12の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜8の炭化水素基であることが更に好ましい。上記炭素数が50超であると、混合性が十分でなく均一に反応しないおそれがある。また、一般式(7)、(8)及び(11)中のmは1〜5の整数であり、1〜3の整数であることが好ましく、1〜2の整数であることが更に好ましい。mが5超であると、混合性が十分でなく均一に反応しないおそれがある。
一般式(13)で表される化合物としては、例えば、スチレン−無水マレイン酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、プロピレン−無水マレイン酸共重合体等を挙げることができる。
なお、一般式(13)中、Rは置換基を含んでいてもよいアルキレン基であり、アルキレン基は、炭素数1〜12であることが好ましく、炭素数1〜8であることが更に好ましい。また、hは1〜50の整数であり、1〜40の整数であることが好ましく、2〜30の整数であることが更に好ましい。Rの置換基としては、アリール基、アルキル基等を挙げることができる。
また、(f)成分は、単独でまたは二種以上を使用してもよい。
(g)成分は、一般式(14)R (OCOR4−l、一般式(15)R (OCO−R−COOR4−l、または下記一般式(16)で表される化合物である(但し、上記一般式(14)〜(16)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、Mはスズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、lは0〜2の整数、Jは0または1である)。
Figure 0005217377
一般式(14)で表される化合物としては、例えば、トリフェニルスズラウレート、トリフェニルスズ−2−エチルヘキサテート、トリフェニルスズナフテート、トリフェニルスズアセテート、トリフェニルスズアクリレート、トリ−n−ブチルスズラウレート、トリ−n−ブチルスズ−2−エチルヘキサテート、トリ−n−ブチルスズナフテート、トリ−n−ブチルスズアセテート、トリ−n−ブチルスズアクリレート、トリ−t−ブチルスズラウレート、トリ−t−ブチルスズ−2−エチルヘキサテート、トリ−t−ブチルスズナフテート、トリ−t−ブチルスズアセテート、
トリ−t−ブチルスズアクリレート、トリイソブチルスズラウレート、トリイソブチルスズ−2−エチルヘキサテート、トリイソブチルスズナフテート、トリイソブチルスズアセテート、トリイソブチルスズアクリレート、トリイソプロピルスズラウレート、トリイソプロピルスズ−2−エチルヘキサテート、トリイソプロピルスズナフテート、トリイソプロピルスズアセテート、トリイソプロピルスズアクリレート、トリヘキシルスズラウレート、トリヘキシルスズ−2−エチルヘキサテート、トリヘキシルスズアセテート、トリヘキシルスズアクリレート、トリオクチルスズラウレート、トリオクチルスズ−2−エチルヘキサテート、トリオクチルスズナフテート、トリオクチルスズアセテート、トリオクチルスズアクリレート、トリ−2−エチルヘキシルスズラウレート、トリ−2−エチルヘキシルスズ−2−エチルヘキサテート、トリ−2−エチルヘキシルスズナフテート、トリ−2−エチルヘキシルスズアセテート、トリ−2−エチルヘキシルスズアクリレート、
トリステアリルスズラウレート、トリステアリルスズ−2−エチルヘキサテート、トリステアリルスズナフテート、トリステアリルスズアセテート、トリステアリルスズアクリレート、トリベンジルスズラウレート、トリベンジルスズ−2−エチルヘキサテート、トリベンジルスズナフテート、トリベンジルスズアセテート、トリベンジルスズアクリレート、ジフェニルスズジラウレート、ジフェニルスズ−ジ−2−エチルヘキサテート、ジフェニルスズジステアレート、ジフェニルスズジナフテート、ジフェニルスズジアセテート、ジフェニルスズジアクリレート、
ジ−n−ブチルスズジラウレート、ジ−n−ブチルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジ−n−ブチルスズジステアレート、ジ−n−ブチルスズジナフテート、ジ−n−ブチルスズジアセテート、ジ−n−ブチルスズジアクリレート、ジ−t−ブチルスズジラウレート、ジ−t−ブチルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジ−t−ブチルスズジステアレート、ジ−t−ブチルスズジナフテート、ジ−t−ブチルスズジアセテート、ジ−t−ブチルスズジアクリレート、ジイソブチルスズジラウレート、ジイソブチルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジイソブチルスズジステアレート、ジイソブチルスズジナフテート、ジイソブチルスズジアセテート、ジイソブチルスズジアクリレート、ジイソプロピルスズジラウレート、
ジイソプロピルスズ−ジ−2−エチルヘキサテート、ジイソプロピルスズジステアレート、ジイソプロピルスズジナフテート、ジイソプロピルスズジアセテート、ジイソプロピルスズジアクリレート、ジヘキシルスズジラウレート、ジヘキシルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジヘキシルスズジステアレート、ジヘキシルスズジナフテート、ジヘキシルスズジアセテート、ジヘキシルスズジアクリレート、ジ−2−エチルヘキシルスズジラウレート、ジ−2−エチルヘキシルスズ−ジ−2−エチルヘキサテート、ジ−2−エチルヘキシルスズジステアレート、ジ−2−エチルヘキシルスズジナフテート、ジ−2−エチルヘキシルスズジアセテート、ジ−2−エチルヘキシルスズジアクリレート、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジオクチルスズジステアレート、ジオクチルスズジナフテート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクチルスズジアクリレート、
ジステアリルスズジラウレート、ジステアリルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジステアリルスズジステアレート、ジステアリルスズジナフテート、ジステアリルスズジアセテート、ジステアリルスズジアクリレート、ジベンジルスズジラウレート、ジベンジルスズジ−2−エチルヘキサテート、ジベンジルスズジステアレート、ジベンジルスズジナフテート、ジベンジルスズジアセテート、ジベンジルスズジアクリレート、フェニルスズトリラウレート、フェニルスズトリ−2−エチルヘキサテート、フェニルスズトリナフテート、フェニルスズトリアセテート、フェニルスズトリアクリレート、
n−ブチルスズトリラウレート、n−ブチルスズトリ−2−エチルヘキサテート、n−ブチルスズトリナフテート、n−ブチルスズトリアセテート、n−ブチルスズトリアクリレート、t−ブチルスズトリラウレート、t−ブチルスズトリ−2−エチルヘキサテート、t−ブチルスズトリナフテート、t−ブチルスズトリアセテート、t−ブチルスズトリアクリレート、イソブチルスズトリラウレート、イソブチルスズトリ−2−エチルヘキサテート、イソブチルスズトリナフテート、イソブチルスズトリアセテート、イソブチルスズトリアクリレート、イソプロピルスズトリラウレート、イソプロピルスズトリ−2−エチルヘキサテート、イソプロピルスズトリナフテート、イソプロピルスズトリアセテート、イソプロピルスズトリアクリレート、ヘキシルスズトリラウレート、ヘキシルスズトリ−2−エチルヘキサテート、ヘキシルスズトリナフテート、ヘキシルスズトリアセテート、ヘキシルスズトリアクリレート、オクチルスズトリラウレート、オクチルスズトリ−2−エチルヘキサテート、オクチルスズトリナフテート、オクチルスズトリアセテート、オクチルスズトリアクリレート、2−エチルヘキシルスズトリラウレート、2−エチルヘキシルスズトリ−2−エチルヘキサテート、2−エチルヘキシルスズトリナフテート、2−エチルヘキシルスズトリアセテート、2−エチルヘキシルスズトリアクリレート、ステアリルスズトリラウレート、ステアリルスズトリ−2−エチルヘキサテート、ステアリルスズトリナフテート、ステアリルスズトリアセテート、ステアリルスズトリアクリレート、ベンジルスズトリラウレート、ベンジルスズトリ−2−エチルヘキサテート、ベンジルスズトリナフテート、ベンジルスズトリアセテート、ベンジルスズトリアクリレート等を挙げることができる。
一般式(15)で表される化合物としては、例えば、ジフェニルスズビスメチルマレート、ジフェニルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジフェニルスズビスオクチルマレート、ジフェニルスズビスベンジルマレート、ジ−n−ブチルスズビスメチルマレート、ジ−n−ブチルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジ−n−ブチルスズビスオクチルマレート、ジ−n−ブチルスズビスベンジルマレート、ジ−t−ブチルスズビスメチルマレート、ジ−t−ブチルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジ−t−ブチルスズビスオクチルマレート、ジ−t−ブチルスズビスベンジルマレート、ジイソブチルスズビスメチルマレート、ジイソブチルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジイソブチルスズビスオクチルマレート、ジイソブチルスズビスベンジルマレート、ジイソプロピルスズビスメチルマレート、ジイソプロピルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジイソプロピルスズビスオクチルマレート、ジイソプロピルスズビスベンジルマレート、
ジヘキシルスズビスメチルマレート、ジヘキシルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジヘキシルスズビスオクチルマレート、ジヘキシルスズビスベンジルマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスメチルマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスオクチルマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスベンジルマレート、ジオクチルスズビスメチルマレート、ジオクチルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジオクチルスズビスオクチルマレート、ジオクチルスズビスベンジルマレート、
ジステアリルスズビスメチルマレート、ジステアリルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジステアリルスズビスオクチルマレート、ジステアリルスズビスベンジルマレート、ジベンジルスズビスメチルマレート、ジベンジルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジベンジルスズビスオクチルマレート、ジベンジルスズビスベンジルマレート、ジフェニルスズビスメチルアジペート、ジフェニルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジフェニルスズビスオクチルアジペート、ジフェニルスズビスベンジルアジペート、
ジ−n−ブチルスズビスメチルアジペート、ジ−n−ブチルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジ−n−ブチルスズビスオクチルアジペート、ジ−n−ブチルスズビスベンジルアジペート、ジ−t−ブチルスズビスメチルアジペート、ジ−t−ブチルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジ−t−ブチルスズビスオクチルアジペート、ジ−t−ブチルスズビスベンジルアジペート、ジイソブチルスズビスメチルアジペート、ジイソブチルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジイソブチルスズビスオクチルアジペート、ジイソブチルスズビスベンジルアジペート、ジイソプロピルスズビスメチルアジペート、ジイソプロピルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジイソプロピルスズビスオクチルアジペート、ジイソプロピルスズビスベンジルアジペート、ジヘキシルスズビスメチルアジペート、
ジヘキシルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジヘキシルスズビスメチルアジペート、ジヘキシルスズビスベンジルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスメチルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスオクチルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルスズビスベンジルアジペート、ジオクチルスズビスメチルアジペート、ジオクチルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジオクチルスズビスオクチルアジペート、ジオクチルスズビスベンジルアジペート、ジステアリルスズビスメチルアジペート、ジステアリルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジステアリルスズビスオクチルアジペート、ジステアリルスズビスベンジルアジペート、ジベンジルスズビスメチルアジペート、ジベンジルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジベンジルスズビスオクチルアジペート、ジベンジルスズビスベンジルアジペート等を挙げることができる。
更に、上記一般式(15)で表される化合物としては、例えば、上記マレイン酸骨格やアジピン酸骨格を含有する化合物に代えて、マロン酸、リンゴ酸、コハク酸等の二つのカルボン酸骨格を含有する化合物であってもよい。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、ジオクチルスズビス−2−エチルヘキシルマレート、ジオクチルスズビスオクチルマレート、ジオクチルスズビスベンジルマレート、ジオクチルスズビス−2−エチルヘキシルアジペート、ジオクチルスズビスオクチルアジペート、ジオクチルスズビスベンジルアジペートが好ましい。
一般式(16)で表される化合物としては、例えば、ジフェニルスズマレート、ジ−n−ブチルスズマレート、ジ−t−ブチルスズマレート、ジイソブチルスズマレート、ジイソプロピルスズマレート、ジヘキシルスズマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズマレート、ジオクチルスズマレート、ジステアリルスズマレート、ジベンジルスズマレート、ジフェニルスズアジペート、ジ−n−ブチルスズアジペート、ジ−t−ブチルスズアジペート、ジイソブチルスズアジペート、ジイソプロピルスズアジペート、ジヘキシルスズジアジペート、ジ−2−エチルヘキシルスズアジペート、ジオクチルスズアジペート、ジステアリルスズアジペート、ジベンジルスズアジペート等を挙げることができる。
更に、上記一般式(16)で表される化合物としては、例えば、上記マレイン酸骨格やアジピン酸骨格を含有する化合物に代えて、マロン酸、リンゴ酸、コハク酸等の二つのカルボン酸骨格を含有する化合物であってもよい。
これらの中でも、コールドフロー特性を改良することができるという観点から、ジ−2−エチルヘキシルスズマレート、ジオクチルスズマレート、ジ−2−エチルヘキシルスズアジペート、またはジオクチルスズアジペートが好ましい。
なお、Rは炭素数1〜20の炭化水素基であり、炭素数1〜12の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜8の炭化水素基であることが更に好ましい。上記炭素数が20超であると、混合性が十分でなく均一に反応しないおそれがある。また、(g)成分は、単独でまたは二種以上を使用してもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法に用いられる変性剤は、上述した(a)〜(g)成分を単独でまたは二種以上を使用することもできる。
なお、本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、(a)成分と、(b)〜(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物と、を使用することが更に好ましく、(a)成分と、(c)成分または(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物とを、使用することが特に好ましい。このような組み合わせによって、更に良好なコールドフロー特性を有する変性共役ジエン系重合体を得ることができる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法に用いる変性剤の使用量は、共役ジエン系重合体1molに対して、0.02〜20mmolであることが好ましく、0.1〜10mmolであることが更に好ましく、0.2〜5mmolであることが特に好ましい。変性剤の使用量が0.02mmol未満では、変性反応の進行が十分でなくコールドフロー特性の改良効果が発現されないおそれがある。一方、20mmolを超えて使用しても、コールドフロー特性の改良効果は飽和しており、コストに対して得られる効果が十分でない傾向がある。また、トルエン不溶分、即ちゲルが生成するおそれがある。
また、変性剤が、(a)成分と、(b)〜(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、「他の成分」と記す場合がある)と、を含有する場合、(a)成分と他の成分の総量との含有割合は、(a)成分が5〜90モル%(他の成分が95〜10モル%)であることが好ましく、(a)成分が10〜80モル%(他の成分が90〜20モル%)であることが更に好ましい。(a)成分が上記範囲外(5モル%未満、または90モル%超)であると、コールドフロー特性の改良効果が十分に得られなくなるおそれがある。
共役ジエン系重合体と変性剤との反応条件は、特に制限はないが、溶液反応で行うことが好ましい。この溶液反応は、例えば、共役ジエン系重合体を重合する際に使用した未反応モノマーを含んだ溶液でもよい。また、反応形式も特に制限はなく、バッチ式反応器を用いて行ってもよく、多段連続式反応器やインラインミキサ等の装置を用いて連続式で行ってもよい。また、(a)〜(g)成分のうち二種以上を使用する場合、(a)〜(g)成分を反応溶液に添加する順序は特に制限はない。
また、本工程の反応温度は、上記(A)工程で共役ジエン系重合体を重合した際の重合温度をそのまま用いることができる。具体的には、0〜120℃が好ましく、10〜100℃が更に好ましい。重合温度が0℃未満になると、得られる変性共役ジエン系重合体の粘度が上昇するおそれがある。一方、120℃超であると、重合活性末端が失活し易くなるおそれがある。反応時間は、5分〜5時間であることが好ましく、15分〜1時間であることが更に好ましい。
目的の変性共役ジエン系重合体は、必要に応じて、重合停止剤や重合安定剤を反応系に加え、変性共役ジエン系重合体の製造における従来公知の脱溶媒、乾燥操作を行うことによって回収することができる。
[2]変性共役ジエン系重合体:
性共役ジエン系重合体の一実施形態は、これまでに説明した変性共役ジエン系重合体の製造方法によって製造されるものである。このような変性共役ジエン系重合体は、低発熱性及び耐摩耗性が優れた加硫ゴムを得ることができるという利点がある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、10〜100であることが好ましく、20〜80であることが更に好ましい。ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が10未満であると、破壊特性などのゴム物性が低下するおそれがある。一方、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が100超であると、配合剤とともに混練する際の作業性が悪くなるおそれがある。
また、変性共役ジエン系重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、3.5以下であることが好ましく、3.0以下であることが更に好ましく、2.5以下であることが特に好ましい。
更に、変性共役ジエン系重合体は、コールドフロー値が、1.5mg/分以下であることが好ましく、1.0mg/分以下であることが更に好ましく、0.5mg/分以下であることが特に好ましい。コールドフロー値が1.5mg/分超であると、保管時の形状安定性が悪化するおそれがある。
ここで、本明細書において「コールドフロー値」とは、変性共役ジエン系重合体を温度50℃に保持し、圧力3.5lb/in(24.1kPa)で変性共役ジエン系重合体を1/4インチ(6.35mm)オリフィスから押し出し、押し出された時点から10分後(押し出し速度が一定になった後)に、90分間、変性共役ジエン系重合体を30分毎に押し出し量(mg)を測定し、その平均値として得られる値(mg/分)を意味する。
[3]ゴム組成物:
ム組成物の一実施形態は、上述した変性共役ジエン共重合体を含むものである。このような構成により、低発熱性及び耐摩耗性が優れた加硫ゴムを提供することができるゴム組成物を得ることができる。以下、その詳細について説明する。
本実施形態のゴム組成物中の変性共役ジエン共重合体の含有割合は、特に制限はないが、ゴム組成物の総量に対して、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以上であることが特に好ましい。上記含有割合が20質量%未満であると、得られるゴム組成物の機械的特性、耐亀裂成長性、及び耐摩耗性が不十分となるおそれがある。
なお、本実施形態のゴム組成物は、一種の変性共役ジエン共重合体を含有するものであってもよいし、二種類以上の変性共役ジエン共重合体を含有するものであってもよい。
また、本実施形態のゴム組成物は、変性共役ジエン共重合体以外に、その他の重合体成分を含有するものであってもよい。その他の重合体成分としては、例えば、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム、これらの混合物等を挙げることができる。なお、その他の重合体成分は、例えば、四塩化スズ、四塩化珪素等の変性剤で処理されて分岐構造を有しているものなどのように、その一部が多官能型であるものでもよい。
上記ゴム組成物は、更に、カーボンブラックを含有するものであることが好ましい。カーボンブラックを含有することにより、ゴム組成物のグリップ性能、及び耐破壊特性の改良効果が大きくなるという利点がある。カーボンブラックとしては、例えば、SRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等の各グレードのカーボンブラックを挙げることができる。これらの中でも、耐摩耗性に優れるという観点から、HAF、ISAF、SAFなどが好ましい。なお、上記カーボンブラックは、単独でまたは二種以上を使用することができる。更に、カーボンブラックは、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上であり、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が80ml/100g以上であるものが好ましい。
上記ゴム組成物が、変性共役ジエン共重合体とその他の重合体成分(以下「ゴム成分」と記す場合がある)との合計量100質量部に対して、変性共役ジエン共重合体を20質量%以上含有する場合、このゴム組成物中のカーボンブラックの含有割合は、ゴム成分100質量部に対して、20〜120質量部であることが好ましく、補強性とそれによる諸物性の改良効果の観点から、25〜100質量部であることが更に好ましい。カーボンブラックの含有割合が20質量部未満であると、耐破壊特性等の改良効果が不十分となるおそれがある。一方、カーボンブラックの含有割合が120質量部超であると、ゴム組成物の加工性が低下するおそれがある。
更に、上記ゴム組成物は、カーボンブラックに加えて、シリカを含有させることもできる。シリカを含有させることにより、シリカが補強用充填剤として作用し、補強効果をより向上させることができる。シリカとしては、例えば、シランカップリッグ剤を含有するものであることが好ましい。
シランカップリング剤としては、例えば、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、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等を挙げることができる。これらの中でも、補強性改善効果等の観点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、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などが好ましい。なお、上記シランカップリング剤は、単独でまたは二種以上を使用することができる。
シランカップリング剤の使用量は、シランカップリング剤の種類等により異なるが、シリカ100質量%に対して、1〜20質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることが更に好ましい。上記使用量が1質量%未満であると、カップリング剤としての効果が十分に発揮され難くなるおそれがある。一方、20質量%超であると、ゴム成分がゲル化し易くなるおそれがある。
なお、本実施形態のゴム組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて、ゴム工業界で通常用いられている各種の薬品や添加剤等を加えることができる。本実施形態のゴム組成物に加えることのできる各種薬品や添加剤等としては、例えば、加硫剤、加硫助剤、加工助剤、加硫促進剤、プロセス油、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等を挙げることができる。
加硫剤としては、例えば、硫黄を使用することができる。この硫黄の使用量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜3質量部であることが好ましく、0.5〜2質量部であることが更に好ましい。加硫助剤及び加工助剤としては、例えば、ステアリン酸を使用することができる。このステアリン酸の使用量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5〜5質量部であることが好ましい。また、加硫促進剤は、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジサルファイド、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加硫促進剤を挙げることができる。加硫促進剤の使用量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜5質量部であることが好ましく、0.2〜3質量部であることが更に好ましい。
本実施形態明のゴム組成物は、ゴム成分、必要に応じて、カーボンブラック、またはシリカを、ロールなどの開放式混練機、バンバリーミキサーなどの密閉式混練機等の混練機を使用して、混練することによって製造することができる。このようにして製造されるゴム組成物は、成形加工し、その後、加硫することによって、例えば、低燃費用タイヤ、大型タイヤ、高性能タイヤのトレッド用材料、高性能タイヤのサイドウォール用材料などの各種ゴム製品として使用することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、実施例、比較例中の各種の測定は、下記の方法により行った。
[ムーニー粘度(ML1+4,100℃)]:
JIS K6300に従って、Lローターを使用し、予熱1分、ローター作動時間4分、温度100℃の条件で測定した。
[分子量分布(Mw/Mn)]:
ゲルパーミエーションクロマトグラフ(商品名「HLC−8120GPC」(東ソー社製))を使用し、検知器として、示差屈折計を用いて、以下の条件で測定し、標準ポリスチレン換算値として算出した。
カラム;商品名「GMHHXL」(東ソー社製)2本
カラム温度;40℃
移動相;テトラヒドロフラン
流速;1.0ml/分
サンプル濃度;10mg/20ml
[シス−1,4−結合含量]:
NMR(商品名「EX−270」(日本電子社製))使用し、測定を行った。
共役ジエン系化合物としてブタジエンを用いた実施例及び比較例により製造される共役ジエン系重合体のシス−1,4−結合含量は、次のように測定した。H−NMR分析における1,4−結合:5.30〜5.50ppm、1,2−結合:4.94〜5.03ppmのシグナルの強度比から、重合体中の1,4−結合と1,2−結合の比を算出した後、13C−NMR分析におけるシス−1,4−結合:25.5ppm、1,4−トランス結合:32.8ppmのシグナルの強度比から、シス−1,4−結合含量を算出して測定値とした。
共役ジエン系化合物としてイソプレンを用いた実施例及び比較例により製造される共役ジエン系重合体のシス−1,4−結合含量は、次のように測定した。13C−NMR分析における1,4−トランス結合:15.5〜16.5ppm、3,4−結合:18.0〜19.0ppm、シス−1,4−結合:23.0〜24.0ppmのシグナルの強度比から、シス−1,4−結合含量を算出して測定値とした。
[コールドフロー値]:
変性共役ジエン系重合体を温度50℃に保持し、圧力24.1kPaで、変性共役ジエン系重合体を6.35mmオリフィスから押し出した。押し出された時点から10分後(押し出し速度が一定になった後)に、90分間、変性共役ジエン系重合体を30分毎に押し出し量(mg)を測定し、その平均値をコールドフロー値(mg/分)とした。
[低発熱性(3%tanδ)]:
動的スペクトロメーター(米国レオメトリックス社製)を使用し、引張動歪3%、周波数15Hz、50℃の条件で測定した。この測定値は、比較例9の加硫ゴムの測定値を「100」として指数換算し、換算値を低発熱性(3%tanδ)の評価値とした。指数が大きいほど、発熱性が小さく、良好であることを示す。なお、表4中、「低発熱性」と示す。
[耐摩耗性]:
ランボーン型摩耗試験機(島田技研社製)を使用し、スリップ比60%、室温下で測定した。比較例9の加硫ゴムの測定値(摩耗量(g))を「100」として指数換算し、換算値を耐摩耗性の評価値とした。指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
参考例3
[変性共役ジエン系重合体の製造]:
まず、第一の錯体として、式(C(CH)Sm(CO)(以下「Cp・Sm」と記す場合がある)で表される化合物を含有するトルエン溶液(3.5mmol/L)と、助触媒成分としてトルエン可溶性アルミノキサン(商品名「MMAO3」、東ソー・ファインケム社製)を含有するトルエン溶液(0.7mol/L)とを1:1の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物として1,3−ブタジエン(表1,2中「BD」と示す)300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で60分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、2,4−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール(以下「BHT」と記す場合がある)を含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が21であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.1であり、シス−1,4−結合含量は99.3%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
Figure 0005217377
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤として3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(以下「GPMOS」と記す場合がある)を0.37mmol添加して15分間反応させた。その後、変性剤としてジオクチルスズビスオクチルマレート(以下「DOTBOM」と記す場合がある)を0.18mmol更に添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体A」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が52であり、分子量分布(Mw/Mn)あ2.2であり、コールドフロー値が0.2mg/分であった。
参考例4
まず、第一の錯体として、Cp・Smを含有するトルエン溶液(1.8mmol/L)と、助触媒成分として、トリイソブチルアルミニウム(以下「TIBA」と記す場合がある)を含有するトルエン溶液(18mmol/L)及びトリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下「PCFB」と記す場合がある)を含有するトルエン溶液(1.8mmol/L)とを1:1(第一の錯体:助触媒成分)の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物として1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で120分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が19であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.4であり、シス−1,4−結合含量が96.9%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤としてGPMOSを含有するトルエン溶液(0.37mmol/L)を1L添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体B」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が47であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.7であり、コールドフロー値が0.4mg/分であった。
参考例5
まず、第一の錯体として、式(C(CH)Gd(μ−CHAl(CH(以下「Cp・Gd」と記す場合がある)で表される化合物を含有するトルエン溶液(11mmol/L)と、助触媒成分として、TIBAを含有するトルエン溶液(55mmol/L)及びPCFBを含有するトルエン溶液(11mmol/L)とを1:1の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物として1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で30分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が23であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.9であり、シス−1,4−結合含量が98.5%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤として3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(以下「IPEOS」と記す場合がある)を含有するトルエン溶液(0.37mmol/L)を1L添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体C」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が45であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.2であり、コールドフロー値が0.4mg/分であった。
(実施例
まず、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物として1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。次に、助触媒成分としてTIBAを含有するトルエン溶液(40mmol/L)を添加し、室温で10分間攪拌した。その後、第二の錯体として、式((2−(CP)CN)Y(CHSi(CH(CO)(以下「PNPY」記す場合がある)で表される化合物を含有するトルエン溶液(3.8mmol/L)を添加し、更に、PCFBを含有するトルエン溶液(3.8mmol/L)を添加し、室温で20分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が24であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.1であり、シス−1,4−結合含量が99.0%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤としてポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名「PAPI135」、ダウ・ケミカル日本社製、以下「CMDI」と記す場合がある)を含有するトルエン溶液(0.72mmol(イソシアネート基換算)/L)を1L添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体D」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が56であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.3であり、コールドフロー値が0.2mg/分であった。
参考例6
まず、第一の錯体としてCp・Smを含有するトルエン溶液(3.5mmol/L)と、助触媒成分としてMMAOを含有するトルエン溶液(0.7mol/L)とを1:1の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物として1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で60分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が21であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.1であり、シス−1,4−結合含量が99.1%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤としてトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(以下「TMPPGE」と記す場合がある)を0.37mmolを添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、110℃に加熱したロールによって乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体E」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が44であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.2であり、コールドフロー値が0.5mg/分であった。
参考例7
TMPPGEの代わりに、四塩化ケイ素(以下「TCS」と記す場合がある)0.37mmolを添加したこと以外は、前述の参考例6と同様にして変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体F」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が54であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.2であり、コールドフロー値が0.2mg/分であった。
参考例8
TMPPGEの代わりに、2,4,5,6−テトラクロロピリミジン(以下「TCP」と記す場合がある)0.37mmolを添加したこと以外は、前述の参考例6と同様にして変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体G」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が42であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.3であり、コールドフロー値が0.4mg/分であった。
参考例9
TMPPGEの代わりに、無水マレイン酸(以下「MAUHT」と記す場合がある)0.18mmolを添加したこと以外は、前述の参考例6と同様にして変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体H」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が48であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.4であり、コールドフロー値が0.3mg/分であった。
参考例10
GPMOSの代わりに、TCS(0.18mmol)を、DOTBOMを添加せず、TCP(0.18mmol)を添加したこと以外は、前述の参考例3と同様にして変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体I」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が46であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.2であり、コールドフロー値が0.4mg/分であった。
参考例11
GPMOSの代わりに、TMPPGE(0.18mmol)を、DOTBOMを添加せず、MAUH(0.09mmol)を添加したこと以外は、前述の参考例3と同様にして変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体J」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が45であり、分子量分布(Mw/Mn)が2.3であり、コールドフロー値が0.3mg/分であった。
参考例12
まず、第一の錯体としてCp・Gdを含有するトルエン溶液(0.14mol/L)と、助触媒成分として、TIBAを含有するトルエン溶液(0.7mol/L)及びPCFBを含有するトルエン溶液(0.14mol/L)とを1:1の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、トルエン2.4kg、共役ジエン系化合物としてイソプレン(表1,2中「IP」と示す)300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で30分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、イソプレンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、熱風乾燥機で110℃、12時間乾燥させることによって共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は34であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.4であり、シス−1,4−結合含量が98.4%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤としてアジピン酸ジエチル(以下「AADE」と記す場合がある)を含有するトルエン溶液(0.37mmol/L)を1L添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、熱風乾燥機で110℃、12時間乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体K」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が75であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.6であり、コールドフロー値が0.2mg/分であった。
(実施例
まず、第二の錯体としてPNPYを含有するクロロベンゼン溶液(7.5mmol/L)と、助触媒成分としてN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下「PNFB」と記す場合がある)を含有するクロロベンゼン溶液(7.5mmol/L)とを1:1(第二の錯体:助触媒成分)の割合で混合し、室温で30分間反応させ、熟成させて触媒溶液を得た。次に、窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、窒素下で、クロロベンゼン2.4kg、共役ジエン系化合物としてイソプレン300gを仕込んだ。その後、上記触媒溶液を2L仕込み、室温で30分間重合反応を行い、重合溶液を得た。なお、イソプレンの反応転化率は、ほぼ100%であった。次に、得られた重合体溶液200gを、BHTを含有するメタノール溶液(0.2g/L)に加え、重合体溶液の重合を停止させた。
なお、この重合体溶液中の共役ジエン系重合体の各種評価を行うため、重合体溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、熱風乾燥機で110℃、12時間乾燥させることによって共役ジエン系重合体(変性前の共役ジエン系重合体)を得た。この共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が33であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.1であり、シス−1,4−結合含量が99.4%であった。表1には配合処方及び評価結果を示す。
次に、上記重合体溶液を室温に保ち、この重合体溶液に、変性剤としてGPMOSを含有するトルエン溶液(0.37mmol/L)を1L添加して15分間反応させた。反応後、この反応溶液をBHTを含有するメタノール溶液(1.5g/L)に加え、重合反応を停止させた。この反応溶液を、スチームストリッピングにより脱溶媒し、その後、熱風乾燥機で110℃、12時間乾燥させて、変性共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体L」と示す)を得た。この変性共役ジエン系重合体は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が86であり、分子量分布(Mw/Mn)が1.3であり、コールドフロー値が0.1mg/分であった。
(比較例1)
TIBAを含有するトルエン溶液の濃度を28mmol/Lに代え、変性剤であるIPEOSを添加しないこと以外は、参考例5と同様にして、共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体M」と示す)を得た。共役ジエン系重合体の各種評価結果を表2に示す。
Figure 0005217377
(比較例2)
TIBAを含有するトルエン溶液の濃度を0.35mol/Lに代え、変性剤であるAADEを添加しないこと以外は、参考例7と同様にして、共役ジエン系重合体(表3,4中「重合体N」と示す)を得た。共役ジエン系重合体の各種評価結果を表2に示す。
(参考例1)
市販のポリブタジエンゴム(商品名「ポリブタジエンゴムBR01」、JSR社製)について、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)、分子量分布(Mw/Mn)、シス−1,4−結合含量を測定した。測定結果は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が45であり、分子量分布(Mw/Mn)が4.0であり、シス−1,4−結合含量が95.0%であった。なお、表3,4中「重合体O」と示す。
(参考例2)
市販のポリイソプレンゴム(商品名「ポリイソプレンゴムイR2200」、JSR社製)について、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)、分子量分布(Mw/Mn)、シス−1,4−結合含量を測定した。測定結果は、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が82であり、分子量分布(Mw/Mn)が3.5であり、シス−1,4−結合含量が98.0%であった。なお、表3,4中「重合体P」と示す。
参考例13
[ゴム組成物の調製]:
参考例3によって得られた重合体Aを50部、天然ゴム50部、カーボンブラック(商品名:シーストKH、東海カーボン社製)50部、酸化亜鉛3.5部、ステアリン酸2部、老化防止剤としてN−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン(商品名:ノクラック6C、大内新興化学工業社製)1.5部、加硫促進剤としてN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(商品名:ノクセラーCZ、大内新興化学工業社製)1.5部、及び硫黄1部を混練してゴム組成物を得た。
得られたゴム組成物を145℃、33分の条件で加硫して加硫ゴムを得、この加硫ゴムの低発熱性(3%tanδ)及び耐摩耗性を上述した方法により評価した。評価結果は、低発熱性(3%tanδ)が106であり、耐摩耗性が126であった。
(実施例4,5、参考例14〜22、比較例3〜6)
表3に示す配合処方(配合1または配合2)によってゴム組成物を調製し、得られたゴム組成物を145℃、33分の条件で加硫して加硫ゴムを得、この加硫ゴムの低発熱性(3%tanδ)及び耐摩耗性を上述した方法により評価した。評価結果を表4に示す。
Figure 0005217377
Figure 0005217377
表1,2から明らかなように、共役ジエン系化合物を、重合触媒組成物の存在下で重合させて共役ジエン系重合体を得、得られる共役ジエン系重合体に変性剤を反応(変性反応)させて得られた実施例1,2の変性共役ジエン系重合体は、上述した変性反応を行わずに得られた比較例1,2、及び参考例1,2の重合体(共役ジエン系重合体)に比べて、コールドフローが低く(塑性変形が生じ難く)良好であり、貯蔵時の安定性に優れることが確認できた。即ち、本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法により得られる変性共役ジエン系重合体は、貯蔵時の安定性に優れることが分かる。
また、表4から明らかなように、実施例1,2の変性共役ジエン系重合体は、比較例1,2、及び参考例1,2(共役ジエン系重合体)と同程度の低発熱性及び耐摩耗性を維持していることが確認できた。
また、表4から明らかなように、実施例3,4のゴム組成物によって形成した加硫ゴムは、比較例3〜6のゴム組成物によって形成した加硫ゴムに比べて、低発熱性及び耐摩耗性が優れていることが確認できた。
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法によれば、発熱性及び耐摩耗性に優れた加硫ゴムの材料として好適に用いることができ、コールドフロー特性が良好である変性共役ジエン系重合体を製造することができ、得られる変性共役ジエン系重合体は、例えば、低燃費用タイヤの材料として好適に用いることができる。
本発明の変性共役ジエン系重合体は、例えば、低燃費用タイヤの材料として好適に用いることができる。
本発明のゴム組成物は、例えば、低燃費用タイヤの材料として好適に用いることができる。

Claims (5)

  1. 共役ジエン系化合物を、少なくとも一つの3族元素を含有するビス(フォスフィノフェニル)アミド型錯体を含む重合触媒組成物の存在下で重合させ、シス−1,4−結合含量が75%以上である共役ジエン系重合体を得、
    得られた前記共役ジエン系重合体に変性剤を反応させる変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  2. 前記変性剤が、下記(a)〜(g)成分からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含むものである請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
    (a)成分:その分子構造中に、エポキシ基、及びイソシアナート基からなる群より選択される少なくとも一つの基を含有するアルコキシシラン化合物
    (b)成分:一般式(1)R 4−n、一般式(2)M、及び一般式(3)Mで表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
    (但し、前記一般式(1)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、前記一般式(1)及び(2)中、Mはそれぞれ、スズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、前記一般式(3)中、Mはリン原子であり、前記一般式(1)〜(3)中、Xはそれぞれハロゲン原子であり、前記一般式(1)中、nはそれぞれ0〜3の整数である)
    (c)成分:その分子構造中に、一般式(4)Y=C=Zで表される構造を有する化合物
    (但し、前記一般式(4)中、Yは炭素原子、酸素原子、窒素原子、または硫黄原子であり、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)
    (d)成分:その分子構造中に、下記一般式(5)で表される構造を有する化合物
    (但し、前記一般式(5)中、Zは酸素原子、窒素原子、または硫黄原子である)
    Figure 0005217377
    (e)成分:その分子構造中に、一般式(6)N=C−Xで表される構造を有する化合物
    (f)成分:一般式(7)R(COOH)、一般式(8)R(COX)、一般式(9)R(COO−R、一般式(10)R−OCOO−R、一般式(11)R(COOCO−R、下記一般式(12)、及び下記一般式(13)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
    (但し、前記一般式(7)〜(12)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜50の炭化水素基であり、前記一般式(8)中、Xはハロゲン原子であり、前記一般式(7)、(8)及び(11)中、mはそれぞれ1〜5の整数であり、前記一般式(13)中、Rは置換基を含んでいてもよいアルキレン基であり、hは1〜50の整数である)
    Figure 0005217377
    Figure 0005217377
    (g)成分:一般式(14)R (OCOR4−l、一般式(15)R (OCO−R−COOR4−l、及び下記一般式(16)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物
    (但し、前記一般式(14)〜(16)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、炭素数1〜20の炭化水素基であり、Mはスズ原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であり、lは0〜2の整数、Jは0または1である)
    Figure 0005217377
  3. 前記重合触媒組成物が、助触媒成分として、下記触媒(α)〜(γ)からなる群より選択される少なくとも一つの触媒を更に含むものである請求項1または2に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
    触媒(α):非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物
    触媒(β):アルミノオキサン
    触媒(γ):一般式(17)AlRで表される有機アルミニウム化合物
    (但し、前記一般式(17)中、Rはそれぞれ同一又は異なり、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基であり、RはRと同一または異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
  4. 前記共役ジエン系化合物が、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンからなる群より選択される少なくとも一種である請求項1〜のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
  5. 前記共役ジエン系重合体が、シス−1,4−結合含量が99%以上であり、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(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
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