JP5604786B2 - 変性共役ジエン系重合体の製造方法 - Google Patents
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Description
(i)成分:アルモキサン、及び一般式(17):AlR20R21R22で表される有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物(但し、前記一般式(17)中、R20及びR21は同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基、又は水素原子であり、R22はR20及びR21と同一又は異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
(j)成分:一般式(22):R26 nSiI4−n(前記一般式(22)中、R26は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化ケイ素化合物、一般式(23):R27 n CI4−n(前記一般式(23)中、R27は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化炭化水素化合物、又は、ヨウ素
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法の一の実施形態について説明する。本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、下記(h)〜(j)成分を主成分とする触媒を用いて重合して、シス−1,4−結合含量が98.5%以上の活性末端を有する共役ジエン系重合体を得る工程と、得られた前記共役ジエン系重合体に、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変性剤を反応させて、前記共役ジエン系重合体の前記活性末端に前記変性剤を導入させる変性反応を行って変性共役ジエン系重合体を得る工程と、を有する変性共役ジエン系重合体の製造方法である。このように構成することによって、耐摩耗性、機械的特性に優れるとともに、コールドフローが改良された変性共役ジエン系重合体を得ることができる。
(i)成分:アルモキサン、及び一般式(17):AlR20R21R22で表される有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物(但し、前記一般式(17)中、R20及びR21は同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基、又は水素原子であり、R22はR20及びR21と同一又は異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
(j)成分:一般式(22):R26 nSiI4−n(前記一般式(22)中、R26は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化ケイ素化合物、一般式(23):R27 n CI4−n(前記一般式(23)中、R27は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化炭化水素化合物、又は、ヨウ素
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重合体は、シス−1,4−結合含量が98.5%以上の活性末端を有する重合体である。上記シス−1,4−結合含量は、99.0%以上であることが好ましく、99.2%以上であることが更に好ましい。なお、シス−1,4−結合含量が98.5%未満であると、変性共役ジエン系重合体を含有するゴム組成物に加硫処理を施して加硫ゴムとした場合に、この加硫ゴムは十分な低発熱性及び耐摩耗性が得られなくなる。
(i)成分:アルモキサン、及び一般式(17):AlR20R21R22で表される有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物(但し、前記一般式(17)中、R20及びR21は同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基、又は水素原子であり、R22はR20及びR21と同一又は異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
(j)成分:その分子構造中に少なくとも一つのヨウ素原子を含有するヨウ素含有化合物
(h)成分は、ランタノイド元素(周期律表の原子番号57〜71にあたる希土類元素)の少なくともいずれかを含有するランタノイド元素含有化合物、又はこのランタノイド元素含有化合物とルイス塩基との反応により得られる反応生成物である。
(i)成分は、アルモキサン、及び一般式(17):AlR20R21R22で表される有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物である(但し、前記一般式(17)中、R20及びR21は同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基、又は水素原子であり、R22はR20及びR21と同一又は異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)。
(j)成分は、その分子構造中に少なくとも一個のヨウ素原子を含有するヨウ素含有化合物である。ヨウ素含有化合物を用いることにより、シス−1,4−結合含量が98.5%以上である共役ジエン系重合体を容易に得ることができるという利点がある。
本実施形態の共役ジエン系重合体の製造方法で用いられる触媒(触媒組成物)は、例えば、溶媒に溶解した(h)〜(j)成分、更に必要に応じて添加される共役ジエン系化合物及び非共役ジエン系化合物のうちの少なくとも一方を反応させることにより、調製することができる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、シス−1,4−結合含量が98.5%以上の活性末端を有する共役ジエン系重合体に、上記した(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変性剤を用いて変性反応を行う。これにより、耐摩耗性、機械的特性、コールドフロー、特にコールドフローが一段と改良された変性共役ジエン系重合体を得ることができる。以下、変性剤としての(a)〜(g)成分について更に具体的に説明する。
(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を含有するアルコキシシラン化合物である。
(b)成分は、一般式(1):R1 nM1X4−n、一般式(2):M1X4、一般式(3):M1X3、一般式(4):R1 nM1(R2−COOR3)4−n、又は一般式(5):R1 nM1(R2−COR3)4−nで表される化合物である。
(c)成分は、その分子構造中に、一般式(6):Y=C=Zで表される構造を有する化合物である(但し、前記一般式(6)中、Yは炭素原子、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子、Zは酸素原子、窒素原子又は硫黄原子である)。このような化合物としては、ヘテロクムレン化合物を挙げることができる。
(d)成分は、その分子構造中に、下記一般式(7)で表される構造を有する前記(a)成分を除く化合物である(但し、一般式(7)中、Yは酸素原子、窒素原子又は硫黄原子である)。このような化合物としては、ヘテロ3員環化合物を挙げることができる。
(e)成分としては、ハロゲン化イソシアノ化合物を挙げることができる。このハロゲン化イソシアノ化合物としては、一般式(24):N=C−Xで表される構造を有する化合物である(但し、一般式(24)中、Xはハロゲン原子である)。
(f)成分としては、一般式(8):R4(COOH)m、一般式(9):R5(COX)m、一般式(10):R6COO−R7、一般式(11):R8−OCOO−R9、一般式(12):R10(COOCO−R11)m、又は下記一般式(13)で表される化合物である。
(g)成分は、一般式(14):R13 lM2(OCOR14)4−l、一般式(15):R15 lM2(OCO−R16−COOR17)4−l、又は下記一般式(16)で表される化合物である。
本発明の変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たものであり、共役ジエン系重合体の活性末端に、変性剤として用いた上記(a)〜(g)成分のうちのいずれかの化合物が導入されたものである。
本発明のゴム組成物の一実施形態は、ゴム成分として前述の変性共役ジエン系重合体を含むものである。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に含有されているゴム成分は、本発明の一実施形態である、前述の変性共役ジエン系重合体を含むものである。このゴム成分中の変性共役ジエン系重合体の含有割合は、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。ゴム成分中の変性共役ジエン系重合体の含有割合が20質量%未満であると、ゴム組成物の引張強さ・引張伸び等の機械的特性、耐亀裂成長性、及び耐摩耗性が不十分となる傾向にある。
本実施形態のゴム組成物は、カーボンブラック及びシリカの少なくとも一方を更に含有するものであることが好ましい。カーボンブラックの具体例としては、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。また、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以上のカーボンブラックが好ましい。
本発明のタイヤ部材は、これまでに説明した本発明のゴム組成物を含有するものである。具体的には、例えば、上述した、タイヤトレッド、アンダートレッド、カーカス、サイドウォール、ビード部等を挙げることができる。また、本発明のタイヤは、このような本発明のタイヤ部材を備えたものである。このような本発明のタイヤ部材及びタイヤ部材を備えたタイヤは、低発熱性及び耐摩耗性に優れている。
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/min
サンプル濃度;10mg/20ml
核磁気共鳴装置(NMR)(商品名「JNM−EX−270」(日本電子社製))を用いて、1H−NMR分析を行い、5.30〜5.50ppm(1,4−結合)、及び4.80〜5.01ppm(1,2−結合)におけるシグナル強度から、重合体中の1,4−結合と1,2−結合の比を算出した。また、13C−NMR分析を行い、27.5ppm(シス−1,4−結合)、及び32.8ppm(トランス−1,4−結合)におけるシグナル強度から、重合体中のシス−1,4−結合とトランス−1,4−結合の比を算出した。算出したこれらの比から、シス−1,4−結合含量(%)、及び1,2−ビニル結合含量(%)を算出した。
良好であることを示す。
窒素置換された5Lオートクレーブに、シクロヘキサン2.4kg、1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。バーサチック酸ネオジム(以下「Nd(ver)3」ともいう)(0.18mmol)のシクロヘキサン溶液、メチルアルモキサン(以下「MAO」ともいう)(1.8mmol)のトルエン溶液、水素化ジイソブチルアルミニウム(以下「AliBu2H」ともいう)(6.7mmol)のトルエン溶液、及びトリメチルシリルアイオダイド(以下「Me3SiI」ともいう)(0.36mmol)のトルエン溶液を、ネオジムの5倍モル量の1,3−ブタジエンと30℃で60分間反応熟成させて得られた触媒組成物(ヨウ素原子/ランタノイド元素含有化合物(モル比)=2.0)を更に仕込み、30℃で2時間重合反応を行った。
実施例1におけるGPMOSを添加せず、DOTBOM(0.55mmol)を添加する以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体B(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるDOTBOMを添加せず、GPMOS(0.55mmol)を添加する以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体C(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるGPMOSとDOTBOMとを予め混合した溶液として使用した以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体D(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるGPMOSを3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(以下「IPEOS」ともいう)に代えた以外は、実施例1の場合にして変性重合体E(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるDOTBOMをジオクチルスズジクロリド(以下「DOTDC」ともいう)に代えた以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体F(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるDOTBOMをポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(商品名「PAPI*135」(ダウ・ケミカル日本製))(以下「CMDI」ともいう)(NCO換算で0.72mmol)に代えた以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体G(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるDOTBOMを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」ともいう)に代えた以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体H(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
実施例1におけるDOTBOMをアジピン酸ジエチル(以下「AADE」ともいう)に代えた以外は、実施例1の場合と同様にして変性重合体I(変性共役ジエン系重合体)を得た。重合条件、及び重合体と変性重合体のそれぞれの物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
窒素置換された5Lオートクレーブに、シクロヘキサン2.4kg、1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。Nd(ver)3(0.18mmol)のシクロヘキサン溶液、MAO(1.8mmol)のトルエン溶液、AliBu2H(5.3mmol)のトルエン溶液、及びMe3SiI(0.36mmol)のトルエン溶液を、ネオジムの5倍モル量の1,3−ブタジエンと30℃で60分間反応熟成させて得られた触媒組成物(ヨウ素原子/ランタノイド元素含有化合物(モル比)=2.0)を更に仕込み、30℃で2時間重合反応を行った。1,3−ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。
窒素置換された5Lオートクレーブに、シクロヘキサン2.4kg、1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。Nd(ver)3(0.18mmol)のシクロヘキサン溶液、MAO(9.0mmol)のトルエン溶液、AliBu2H(3.7mmol)のトルエン溶液、及びトリメチルシリルクロライド(以下「Me3SiCl」ともいう)(0.36mmol)のトルエン溶液を、ネオジムの5倍モル量の1,3−ブタジエンと30℃で60分間反応熟成させて得られた触媒組成物(塩素原子/ランタノイド元素含有化合物(モル比)=2.0)を更に仕込み、30℃で2時間重合反応を行った。
窒素置換された5Lオートクレーブに、シクロヘキサン2.4kg、1,3−ブタジエン300gを仕込んだ。Nd(ver)3(0.18mmol)のシクロヘキサン溶液、MAO(9.0mmol)のトルエン溶液、AliBu2H(4.9mmol)のトルエン溶液、及びMe3SiCl(0.36mmol)のトルエン溶液を、ネオジムの5倍モル量の1,3−ブタジエンと30℃で60分間反応熟成させて得られた触媒組成物(塩素原子/ランタノイド元素含有化合物(モル比)=2.0)を更に仕込み、30℃で2時間重合反応を行った。
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))の物性を評価した結果を表1及び表2に示す。
Claims (4)
- 下記(h)〜(j)成分を主成分とする触媒を用いて重合して、シス−1,4−結合含量が98.5%以上の活性末端を有する共役ジエン系重合体を得る工程と、得られた前記共役ジエン系重合体に、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変性剤を反応させて、前記共役ジエン系重合体の前記活性末端に前記変性剤を導入させる変性反応を行って変性共役ジエン系重合体を得る工程と、を有する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を含有するアルコキシシラン化合物
(b)成分:一般式(1):R1 nM1X4−n、一般式(2):M1X4、一般式(3):M1X3、一般式(4):R1 nM1(R2−COOR3)4−n、又は一般式(5):R1 nM1(R2−COR3)4−nで表される化合物(但し、前記一般式(1)、(4)及び(5)中、R1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、nは0〜3の整数である。前記一般式(4)及び(5)中、R2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、R3は側鎖にカルボニル基又はエステル基を含んでいてもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。前記一般式(1)〜(5)中、M1はスズ原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子又はリン原子であり、前記一般式(1)〜(3)中、Xはハロゲン原子である)
(c)成分:その分子構造中に、一般式(6):Y=C=Zで表される構造を有する化合物(但し、前記一般式(6)中、Yは炭素原子、酸素原子、窒素原子又は硫黄原子、Zは酸素原子、窒素原子又は硫黄原子である)
(d)成分:その分子構造中に、下記一般式(7)で表される構造を有する前記(a)成分を除く化合物(但し、前記一般式(7)中、Yは酸素原子、窒素原子又は硫黄原子である)
(f)成分:一般式(8):R4(COOH)m、一般式(9):R5(COX)m、一般式(10):R6COO−R7、一般式(11):R8−OCOO−R9、一般式(12):R10(COOCO−R11)m、又は下記一般式(13)で表される化合物(但し、前記一般式(8)〜(13)中、R4〜R12は同一又は異なり、炭素数1〜50の炭化水素基であり、前記一般式(9)中、Xはハロゲン原子であり、前記一般式(8)、(9)、(12)、及び(13)中、mはR4〜R12の炭化水素基に結合する基に対応する1〜5の整数である)
(i)成分:アルモキサン、及び一般式(17):AlR20R21R22で表される有機アルミニウム化合物からなる群より選択される少なくとも一つの化合物(但し、前記一般式(17)中、R20及びR21は同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基、又は水素原子であり、R22はR20及びR21と同一又は異なる炭素数1〜10の炭化水素基である)
(j)成分:一般式(22):R26 nSiI4−n(前記一般式(22)中、R26は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化ケイ素化合物、一般式(23):R27 n CI4−n(前記一般式(23)中、R27は、炭素数1〜20の炭化水素基、又は水素原子であり、nは0〜3の整数である)で表されるヨウ化炭化水素化合物、又は、ヨウ素 - 前記活性末端を有する共役ジエン系重合体として、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)が、3.5以下のものを用いる請求項1に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
- 前記活性末端を有する共役ジエン系重合体として、1,2−ビニル結合含量が、0.5%以下のものを用いる請求項1又は2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として、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モノマーに由来する繰り返し単位を有する重合体を用いる請求項1〜3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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JP2008551157A JP5604786B2 (ja) | 2006-12-27 | 2007-12-27 | 変性共役ジエン系重合体の製造方法 |
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