JP6258944B2 - アミノシラン修飾ポリマー - Google Patents

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Description

本発明は、特定のアミノシラン重合開始剤化合物および任意に末端修飾鎖化合物を使用することによって得られる修飾高分子化合物に関する。本発明は、また、当該修飾高分子化合物を含む弾性重合体組成物、および加硫処理された(架橋した)弾性重合体組成物および物品を調製するときの当該組成物の使用に関するものでもある。加硫処理された弾性重合体組成物は、ヒステリシス損が比較的小さく、摩擦抵抗、引張り強度、優れた加工性といったバランスのとれたその他の所望の物理的および化学的特性と組み合わせて、低発熱性、小さい転がり抵抗、ウェットグリップ性およびアイスグリップ性に優れたタイヤスレッドを含む多くの物品に有用である。
原油価格の高騰および自動車の二酸化炭素の排出量の減少を要求する国内法令によって、タイヤおよびゴム製造者は「燃料効率のよい」、したがって燃料またはガスを節約するタイヤを製造することを余儀なくされていることは、一般に認められている。燃料効率のよいタイヤを得るための1つの一般的な方法は、ヒステリシス損を減少させたタイヤ配合を製造することである。加硫処理された弾性重合体のヒステリシスの主要源は、遊離ポリマー鎖末端、すなわち最後の架橋とポリマー鎖の末端との間の弾性重合体部分に起因する。ポリマーのこの遊離末端は、効率の良い弾力的に回復可能なプロセスに関与せず、結果として、ポリマーのこの部分に送られるエネルギーが失われる。消失したエネルギーは動力学的変形下で著しいヒステリシスを導く。加硫処理された弾性重合体のヒステリシスの別の源は、加硫処理された弾性重合体組成物中に充填剤の粒子が十分に分布しないことに起因する。架橋弾性重合体組成物中のヒステリシス損は、60℃のtanδ値に関係する(ISO 4664-1:2005;Rubber、Vulcanized or thermoplastic;Determination of dynamic properties - part 1:General guidanceを参照のこと)。一般的に、60℃のtanδ値が比較的小さい加硫処理された弾性重合体組成物が、ヒステリシス損がより小さいものとして好まれる。最終的なタイヤ製品では、このことが、より小さな転がり抵抗、より優れた燃費効率に置き換わる。
一般的に、より小さい転がり抵抗は、ウェットグリップ特性の悪化という犠牲を被って実現することができるは認められている。例えば、ランダム溶液スチレン-ブタジエンゴム(ランダムSSBR)では、ポリスチレン単位濃度が、ポリブタジエンの全単位濃度に対して比較的低下し、1,2-ポリジエン単位濃度は一定を維持し、SSBRガラス遷移温度が低下し、結果として、60℃のtanδ値と0℃のtanδ値の両方が減少し、通常、タイヤの転がり抵抗の向上とウェットグリップ性能の悪化に対応する。同様に、ランダム溶液スチレン-ブタジエンゴム(ランダムSSBR)では、1,2-ポリブタジエン単位濃度が、ポリブタジエンの全単位濃度に対して比較的低下し、ポリスチレン単位濃度は一定を維持し、SSBRガラス遷移温度が低下し、結果として、60℃のtanδ値も0℃のtanδ値も減少し、通常、タイヤの転がり抵抗の向上とウェットグリップ性能の悪化に対応する。従って、ゴムの加硫ゴム性能を正しく評価するとき、60℃のtanδ値に関係する転がり抵抗と、0℃のtanδ値に関係するウェットグリップ性の両方を、タイヤの発熱性向上と共にモニターするべきである。
ヒステリシス損を減少させる一般的に認められている方法は、弾性重合体の遊離鎖末端の数を少なくすることである。文献には様々な手技が記載されており、四塩化スズ等の「カップリング剤」の使用が挙げられ、ポリマー鎖末端を官能化しても、エラストマー組成物を例えば充填剤または、ポリマーの不飽和部分と反応させてもよい。当該手技とカップリング剤の例は以下の特許に記載されている。米国特許第3,281,383号;米国特許第3,244,664号および米国特許第3,692,874号(例えば、テトラクロロシラン);米国特許第3,978,103号;米国特許第4,048,206号;4,474,908号;米国特許第6,777,569号(遮断されたメルカプトシラン)および米国特許第3,078,254号(1,3,5-トリ(ブロモメチル)ベンゼン等の多重ハロゲン置換炭化水素);米国特許第4,616,069号(スズ化合物および有機アミノまたはアミン化合物);並びに米国特許第2005/0124740号。
リビングポリマーとの反応剤として「カップリング剤」を使用することは、たいていの場合、直鎖または共役されていないポリマーの1つの部分およびカップリング点に2つ以上のポリマー手を含む1つ以上の部分を含むポリマーブレンドを形成させる。参考文献「リビングアニオン重合の方法による末端官能性ポリマーの合成(Synthesis of end-functionalized polymer by means of living anionic polymerization)」、Journal of Macromolecular Chemistry and Physics、197,(1996)、3135-3148では、リビングポリマーをシリルエーテルおよびシリルチオエーテル機能を含むハロアルカンと反応させることによって得られるヒドロキシ(-OH)およびメルカプト(-SH)官能性エンドキャップが付いた「ポリスチレン含有」および「ポリイソプレン含有」リビングポリマーの合成を記載している。対応するシリルエーテルおよびチオエーテルは、アニオン性リビングポリマーに安定的であると共に適合性があることが認められているため、第三ブチルジメチルシリル(TBDMS)は、停止反応のときに、-OHおよび-SH機能についての保護基として好まれる。
国際公開第2007/047943号では、鎖末端修飾された弾性重合体を製造するためのシラン-硫化物オメガ鎖末端修飾子の使用を記載し、加硫処理された弾性重合体組成物またはタイヤスレッド中の成分として使用する。硬化したゴムのヒステリシス特性はかなり向上するが、記載の修飾化合物を使用することによってたった1つのポリマー鎖しか官能化することができないため、その効果は限定的である。
国際公開第9706192号では、保護された機能的有機金属開始剤でアルケニル置換芳香族炭化水素および共役ジエンをコポリマー化することによって製造されるコポリマーを記載している。国際公開第9706192号は、硬化したポリマーまたはコポリマーを提供しておらず、(コ)ポリマーの有機金属開始剤から生じる部分が硬化したゴムのヒステリシス特性に与える影響は知られていない。
国際公開第2011031943号では、少なくとも2つの保護された第1級アミン基および少なくとも1つのアルカリまたはアルカリ土類金属、並びに特定の重合開始剤を使用することによって作製されるポリマーを含む重合開始剤を記載している。
国際公開第2011082277号では、(1)少なくとも1つの金属酸化剤および(2)少なくとも1つの特定のアルキルアミノシラン化合物の反応物を含む「アニオン性ポリマー化を開始するための金属酸アミノシラン化合物」を報告している。成分(1)と(2)を詳細に記載しているものの、「アニオン性ポリマー化を開始するための金属酸アミノシラン化合物」に関する構造的な情報がほとんど提供されておらず、使用される開始剤系に由来するポリマー構造要素について何も提供されていない。
手段を修正し、タイヤの高いウェットグリップ性および小さい転がり抵抗特性に対応する低いヒステリシス特性を含むシリカおよびカーボンブラックの動的加硫特性をさらに最適化するために使用することができる修飾高分子化合物を得ることが必要である。さらに、熱曝露の間や機械的ストレス下で、発熱した加硫ゴムをさらに減少させる必要がある。これを以下の発明によって満足する必要がある。具体的には、単独または鎖末端修飾因子と組み合わせて使用するときに、硬化した修飾ポリマーのヒステリシス特性を向上させる効率のよい有機金属開始剤を必要とし、1つにまとめた実施形態によって性能がかなり向上する。
本発明は、以下の式Aの修飾高分子化合物(修飾エラストマー高分子化合物とも呼ばれる)を提供する。
Figure 0006258944
式中、R3およびR4はそれぞれ独立して-OH、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
5およびR6はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
Pは以下の少なくとも1つのモノマー:ブタジエン、イソプレン、スチレンおよびα-メチルスチレンに由来するモノマー単位を含むエラストマージエンポリマー鎖であり、
Kは水素原子または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、R1は独立して水素原子および(C1-C4)アルキルから選択され、
2は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
Yは少なくとも二価であり、(C1-C18)アルキルであり、1つ以上の以下の基:第3級アミン基、シリル基、(C7-C18)アラルキル基および(C6-C18)アリール基で置換されてもよく、ならびに
Zは水素または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、M1はケイ素原子またはスズ原子であり、R7およびR8は独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、TはR11または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、Yは上に定義される通りであり、
9は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
10は独立して水素原子および(C1-C4)アルキルから選択され、
11は(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、ならびに
DはOR1または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、R1、P、R3、R4、R5およびR6は、上に定義される通りであり、ならびに
pおよびoはそれぞれ独立して整数1、2および3から選択され、m、n、tおよびuはそれぞれ独立して整数0、1および2から選択され、KがHである場合pは1であり、さもなければ、p+m+n=3およびt+u+o=3である。
本発明はさらに、式Aの修飾高分子化合物の作製方法も提供し、以下のステップを含む。以下ステップ、
(i)溶液中、式4または式5の少なくとも1つのアミノシラン重合開始剤化合物またはそのルイス塩基付加物で、少なくとも1つのエラストマージエンモノマーをポリマー化し、
Figure 0006258944
Figure 0006258944
3aは独立して-N(R28)R29、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
4aは独立して-N(R30)R31、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
5およびR6は上に定義される通りであり、
2はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
qは整数1、2、3、4および5から選択され、ならびに
rは整数1、2および3から選択される。
(ii)溶液中、ステップ(i)から得られるポリマーを、式6の鎖末端修飾化合物で反応させてもよく、
Figure 0006258944
式中、M1、Y、R2、R7、R8およびnは上に定義される通りであり、
1aは独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
sは整数1、2または3であり、ならびにn+s=3であり、
TはR11または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、Y、R9、R11およびtは上の通りに定義され、
10aは、(C1-C4)アルキルから独立して選択され、
vは整数1、2または3であり、ならびにt+v=3である。ならびに
(iii)ステップ(i)または(ii)から得られるポリマーをプロトン化剤に接触されてもよい。
本発明に従い、式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物は本発明の別の態様を構成し、式9の化合物、
Figure 0006258944
式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、および
3a、R4a、R5、R6、R26およびR27は上に定義される通りの化合物、
リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、ならびに
式10および式11から選択される化合物を反応させることによってステップ(ia)で得ることができる。
Figure 0006258944
Figure 0006258944
式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25、qおよびrは上に定義される通りである。
本発明の式Aの修飾高分子化合物は、たいてい、式Aの少なくとも1つの修飾高分子化合物、および(i)修飾高分子化合物を作製するのに使用されるポリマー化の結果として加えられ、または形成される成分、および(ii)溶媒を取り除いた後に残る成分から選択されるさらに1つ以上の成分を含むポリマー組成物の形態で得られる。当該成分として、限定されないが、例えば、安定化剤化合物、さらに修飾または非修飾ポリマー、加工助剤、軟化剤および抗粘着剤が挙げられる。
本発明の式Aの修飾高分子化合物は、さらに、式Aの少なくとも1つの修飾高分子化合物を含むポリマー組成物の形態、例えば、第一ポリマー組成物および少なくとも1つの充填剤の形態(「第二ポリマー組成物」)で提供することができる。
本発明は、また、少なくとも以下の反応物を含む加硫処理されたポリマー組成物も提供する。
1)少なくとも1つの加硫剤、及び
2)本明細書に記載の第一または第二ポリマー組成物。
本発明は、また、少なくとも以下の成分を反応することを含む加硫処理されたポリマー組成物の作成方法も提供する。
1)少なくとも1つの加硫剤、及び
2)本明細書に記載の第一または第二ポリマー組成物。
本発明の詳細な説明
本発明は、通常、上に定義されるように式Aの修飾高分子化合物を提供する。
好ましい実施形態では、修飾高分子化合物は以下の式1を有し、
Figure 0006258944
式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、Y、PおよびZならびにn、mおよびpは、通常、上に定義される通りである。
好ましい実施形態では、Yは二価であり(C1−C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、R3、R4、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
「実施形態1」として示されるある実施形態では、修飾高分子化合物は通常上に定義されるように式1によって表され、ここで、R1、R2、R4、R5、R6、Y、Pならびにn、mおよびpは通常、上に定義される通りであり、R3は-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、Zは-M1(R7)(R8)(T)によって表され、M1は、ケイ素原子またはスズ原子であり、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびにTは以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、Y、R9、R10およびD、ならびにt、uおよびoは、通常上に定義される通りである。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、R3およびR4はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
「実施形態2」に示される別の実施形態では、修飾高分子化合物は、通常上に定義されるように式1によって表され、R1、R2、R4、R5、R6、Y、Pならびにn、mおよびpは通常上に定義される通りであり、R3は-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、TはR11によって表され、ここでR11は(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、R3およびR4はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、pは整数1および2から選択され、mは整数2および3から選択され、nはそれぞれ整数0または1である。
本発明はさらに式Aの修飾高分子化合物の作製方法を提供し、ステップ(i)を含み、通常上に定義されるステップ(ii)および(iii)の1つまたは両方を含んでもよい。
ある実施形態では、ステップ(ii)は本質的なステップであり、式Aは式1の形式を取る。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、R28およびR29は通常上に定義される通りである。
好ましい実施形態では、R3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1であり、rは2である。
好ましい実施形態では、sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
好ましい実施形態では、本発明は実施形態1に従って定義される式1の修飾高分子化合物の作製方法を提供し、上に定義されるステップ(i)および(ii)および任意にステップ(iii)を含み、式6の鎖末端修飾化合物は以下の式7を有する。
Figure 0006258944
式中、M1、Y、R1a、R2、nおよびsは式6について通常定義される通りであり、
7、R8およびR9はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
10aは(C1-C4)アルキルから独立して選択され、
tは整数0、1および2から選択され、vは整数1、2および3から選択され、ならびにt+v=である。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、R28およびR29は、通常上に定義される通りである。
好ましい実施形態では、R3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1でありrは2である。
好ましい実施形態では、sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
別の好ましい実施形態では、本発明は実施形態2に従って定義される式1の修飾高分子化合物の作製方法を提供し、上に定義されるステップ(i)および(ii)および任意にステップ(iii)を含み、式6の鎖末端修飾化合物は以下の式8を有する。
Figure 0006258944
式中、M1、Y、R1a、R2、nおよびsは式6について通常定義される通りであり、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
11は(C1-C18)アルキル;(C7-C18)アラルキルおよび(C6-C18)アリールから選択される。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、R3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15;R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1でありrは2である。
好ましい実施形態では、sは整数2および3から選択され、nは整数0および1から選択される。
本発明の特に好ましい態様に従って、上述の方法のステップ(i)に使用される式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物は、通常上に定義される式9の化合物、リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、およびそれぞれ通常上に定義される式10または式11の化合物の化合物を反応させることによって、ステップ(ia)で得られる。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3、R4、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、ステップ(ia)のアルカリ金属はリチウムである。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1であり、rは2である。
好ましい実施形態では、sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
式4および式5のアミノシラン重合開始剤は、通常上に定義されるように、好ましい実施形態では、本発明の追加の態様を構成する。
好ましい実施形態では、本発明は、より好ましくは、実施形態1に従い定義される式1の修飾高分子化合物の作製方法を提供し、上に定義されるように、ステップ(ia)、(i)および(ii)を含み、ステップ(iii)を含んでもよく、上に定義される式7の化合物は、鎖末端修飾化合物として使用される。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3、R4、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15;R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、ステップ(ia)のアルカリ金属はリチウムである。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1−C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1であり、rは2である。
好ましい実施形態では、sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
別の好ましい実施形態では、本発明は、より好ましくは、実施形態2に従い定義される式1の修飾高分子化合物の作製方法を提供し、上に定義されるように、ステップ(ia)、(i)および(ii)を含み、ステップ(iii)を含んでもよく、上に定義される式8の化合物は、鎖末端修飾化合物として使用される。
好ましい実施形態では、M2はリチウムである。
好ましい実施形態では、R3、R4、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される。
好ましい実施形態では、ステップ(ia)のアルカリ金属はリチウムである。
好ましい実施形態では、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
好ましい実施形態では、qは1であり、rは2である。
好ましい実施形態では、sは整数2および3から選択され、nは整数0および1から選択される。
本発明はさらに、好ましい実施形態では、通常上に定義される式A、好ましくは式1の少なくとも1つの修飾高分子化合物を含むポリマー組成物を提供する(「第一ポリマー組成物」)。ある実施形態では、修飾高分子化合物は実施形態1に従って定義される。別の実施形態では、修飾高分子化合物は実施形態2に従い定義される。
別の実施形態では、第一ポリマー組成物は、反応溶媒を取り除いた後に、式A、好ましくは式1の修飾高分子化合物の作製方法から得られる製造物を構成する。ある実施形態では、ポリマー組成物はさらに反応溶媒ではない油を含む。
ある実施形態では、第一ポリマー組成物はポリマー製造工程の無溶媒結果物を構成することができる。このような場合に、ポリマー組成物は、式A、通常上に定義されるように、好ましくは式1の少なくとも1つの修飾高分子化合物を含み、より好ましい実施形態では、典型的には、(i)溶媒を取り除く前に、修飾高分子化合物を作製するのに使用されるポリマー化の結果として加えられ、または形成される成分、および(ii)溶媒を取り除いた後に残る成分をから選択されるさらに1つ以上の成分を含むポリマー組成物の形態で得られる。例えば、特定の成分として、含まれる必要はなく、これに限定されないが、安定化剤化合物、代わりの修飾または非修飾ポリマー、加工助剤、軟化剤および抗粘着剤から選択される1つ以上が挙げられる。
ある実施形態では、本発明のポリマー組成物は式A、通常上に定義されるように、好ましくは式1の少なくとも1つの修飾高分子化合物を含み、より好ましい実施形態では、少なくとも1つの充填剤を含む(「第二ポリマー組成物」)。
好ましい実施形態では、少なくとも1つの充填剤はシリカを含む。
好ましい実施形態では、少なくとも1つの充填剤はカーボンブラックを含む。
ある実施形態では、第二ポリマー組成物はさらに油を含む。
さらにある実施形態では、第二ポリマー組成物は加硫剤を含む。
ある実施形態では、第二ポリマー組成物は第一ポリマー組成物および少なくとも1つの充填剤を伴う機械的混合工程の結果である。第二ポリマー組成物は典型的に(無溶媒)第一ポリマー組成物に加えられ、機械的混合工程の完了後に組成物に残る成分を含む。したがって、第二ポリマー組成物に含まれる特定の成分として、少なくとも1つの充填剤が挙げられ、含む必要はなく、これに限定されないが、代わりの(無溶媒)修飾または非修飾ポリマー安定剤および軟化剤を含んでもよい。
本発明は少なくとも以下の反応物を含む加硫処理されたポリマー組成物も提供する。以下、
1)少なくとも1つの加硫剤および
2)本明細書に記載の第一ポリマー組成物または第二ポリマー組成物
加硫処理されたポリマー組成物の好ましい実施形態では、成分2)は本明細書に記載の第二ポリマー組成物である。
加硫処理されたポリマー組成物は、少なくとも1つの加硫剤を含む第一または第二ポリマー組成物上で実施される反応性ポリマー−ポリマー架橋形成工程の結果を意味すると理解される。反応工程は、本質的に架橋されていない弾性重合体組成物を架橋した弾性重合体組成物に転換し、加硫処理されたポリマー組成物として意味される。
本発明は、少なくとも以下の成分を反応させることを含む加硫処理されたポリマー組成物を作製する方法も提供する。以下、
1)少なくとも1つの加硫剤および
2)本明細書に記載の第一ポリマー組成物または第二ポリマー組成物
加硫処理されたポリマー組成物の作製方法の好ましい実施形態では、成分2)は本明細書に記載の第二ポリマー組成物である。
本発明のポリマー組成物および加硫処理されたポリマー組成物では、2つ以上の本発明の異なる修飾高分子化合物を使用してよい。
本発明は、本発明に従って加硫処理されたポリマー組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品も提供する。ある実施形態では、物品はタイヤまたはタイヤスレッドである。
以下の実施形態は、本明細書に記載の全ての適用できる態様および実施形態に適用する。
一般的に、修飾高分子化合物のエラストマージエンポリマー鎖は、修飾スチレンブタジエン共重合体、修飾ポリブタジエン、修飾ブタジエン-イソプレンコポリマー、修飾ポリイソプレンおよび修飾ブタジエン-スチレン-イソプレンターポリマーから成る群から選択してよい。
本発明に記載のポリマー組成物および加硫処理されたポリマー組成物は、さらに、限定されないが、溶液スチレン-ブタジエンゴム(SSBR)および乳化液スチレン-ブタジエンゴム(ESBR)を含むスチレンブタジエン共重合体;重量に基づいて、90〜99パーセント、30〜70パーセント、または2〜25パーセントの範囲の濃度の1,4-シス-ポリブタジエンを伴うポリブタジエンを含むポリブタジエン;ブタジエン-イソプレンコポリマー;ポリイソプレン;ブタジエン-スチレン-イソプレンターポリマーならびにその組み合わせから成る群から選択される少なくとも1つのポリマーを含んでよい。
アミノシラン重合開始剤化合物
本発明の式4および式5のアミノシラン重合開始剤化合物は、その範囲に、式4a、式4b、式4c、式5a、式5bおよび式5cによって表される以下の化合物およびそのルイス塩基付加物を含み:
Figure 0006258944
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Figure 0006258944
Figure 0006258944
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式中、M2はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
5、R6、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
rは整数1、2および3から選択され、qは整数1、2、3、4および5から選択される。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は1つの第3級アミン基を含み、式4a、またはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R3a、R4a、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18およびR19はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、qは1である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は2つの第3級アミン基を含み、式4bまたはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R4a、R26、R27、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18およびR19はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、qは1である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は3つの第3級アミン基を含み、式4cまたはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5、R6、R18およびR19はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、qは1である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は1つの共有結合的に単結合の第3級アミン基および2つの配位的に結合される第2級アミン基を含み、式5aまたはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R5、R6、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、rは2である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は2つの共有結合的に単結合の第3級アミン基および2つの配位的に結合される第2級アミン基を含み、式5bまたはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R5、R6、R20およびR21はそれぞれ独立して水素(C1-C18)アルキルから選択され、R4a、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、rは2である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤化合物は3つの共有結合的に単結合の第3級アミン基および2つの配位的に結合される第2級アミン基を含み、式5cまたはそのルイス塩基付加物によって表され、M2はリチウムであり、R5、R6、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、rは12である。
ある実施形態では、式4a、4b、4c、5a、5bおよび5cのR5およびR6はそれぞれ水素である。
ある実施形態では、式4a、4bおよび4cのR12、R13、R14、R15、R16、R17、R18およびR19はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、およびi-プロピルから選択され、qは1である。
ある実施形態では、式5a、5bおよび5cのR22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立してメチル、エチル、およびi-プロピルから選択され、R20およびR21はそれぞれ独立して水素およびメチルから選択され、rは2である。
式4a、4b、4c、5a、5bおよび5cによって表されるアミノシラン重合開始剤化合物のうち、式4a、4b、5aおよび5bが好ましく、式4aおよび5bが最も好ましい。
2つ以上のアミノシラン重合開始剤化合物は組み合わせて使用してもよい。
式4および式5アミノシラン重合開始剤化合物の実施形態および式9および式10または11のルイス塩基から同化合物を作製する方法では、Xは塩素または臭素原子であり、R3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、R4aは-N(R30)R31および(C1-C18)アルキルから選択され、R26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、qは1であり、rは2である。
式4および式5アミノシラン重合開始剤化合物の好ましい実施形態および式9および式10または11のルイス塩基から同化合物を作製する方法では、Xは塩素または臭素原子であり、R3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、R4aは(C1-C18)アルキルから選択され、R26、R27、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、qは1であり、rは2である。
式4および式5アミノシラン重合開始剤化合物の好ましい実施形態および式9および式10または11のルイス塩基から同化合物を作製する方法では、Xは塩素原子であり、R3aおよびR4aは(C1-C18)アルキルから選択され、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C4)アルキルから選択され、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C4)アルキルから選択され、qは1であり、rは2であり、アルカリ金属はリチウムである。
式9の有用なアミノハロゲン化アミノシラン重合開始剤前駆体化合物として、以下が挙げられる。
Figure 0006258944
式4または5のアミノシラン重合開始剤化合物の合成のステップ(ia)では、式9のアミノシラン重合開始剤前駆体化合物とアルカリ金属の間の反応は、好ましくは無極性溶媒で実施し、炭化水素溶媒、脂肪族および芳香族溶媒、好ましくはヘキサン、ヘプタン、ペンタン、アイソパー、シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等の脂肪族溶媒が挙げられ、5秒〜3日間、好ましくは1分〜2日、より好ましくは、10分〜18時間の範囲で、温度は-60℃〜130℃、好ましくは0℃〜100℃、より好ましくは20℃〜70℃の範囲、式9の「アミノシラン重合開始剤前駆体化合物」とアルカリ金属の分子比は、通常1:16、好ましくは1.5:8、より好ましくは1.8:4.0で実施する。
式10または式11のルイス塩基の次の添加は、好ましくは、無極性溶媒で行い、炭化水素溶媒、脂肪族および芳香族溶媒、好ましくはヘキサン、ヘプタン、ペンタン、アイソパー、シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等の脂肪族溶媒が挙げられ、1秒〜5時間、好ましくは2秒〜1時間、より好ましくは5秒〜15分の範囲で、温度は、例えば、-80℃〜130℃、好ましくは-10℃〜100℃、より好ましくは、20℃〜80℃の範囲、「アミノシラン重合開始剤前駆体化合物」と「キレート化ルイス塩基」の分子比は、通常0.1:30、好ましくは0.5:10、より好ましくは0.8:4.0で実施する。
式4および5の有用なアミノシラン重合開始剤化合物として以下が挙げられる。
Figure 0006258944
好ましい実施形態では、(本明細書に記載の)アミノシラン重合開始剤化合物を最初に、モノマーと反応させ、α-修飾リビング高分子化合物とも呼ばれるモノマーを形成する。リビングポリマーをその後、式6の鎖末端修飾化合物と反応させ、本明細書では修飾高分子化合物として意味されるα、ω-修飾ポリマーを形成する。
本発明のいくつかのアミノシラン重合開始剤化合物を(本明細書に記載の)カップリング剤と共に使用して分岐鎖修飾高分子化合物を形成してもよい。
ランダマイザー剤
それぞれ式4および5のアミノシラン重合開始剤化合物を形成するのに必要とされる式10または11のルイス塩基の他に、追加のルイス塩基を、ジオレフィンタイプ、ホモ−、コ−、またはターポリマーの共役ジオレフィン部分の微小構造(ビニル結合の中身)を調製するために、または、共役ジエンモノマー含有コ−、またはターポリマーに芳香族ビニル化合物の組成分布を調製するために、ポリマー化混合物を加えて、したがって、例えばランダマイザー成分を提供してもよい。追加のルイス塩基として、例えば、限定されないが、メチルテトラヒドロフリルエーテル、エチルテトラヒドロフリルエーテル、プロピルテトラヒドロフリルエーテル、ブチルテトラヒドロフリルエーテル、ヘキシルテトラヒドロフリルエーテル、オクチルテトラヒドロフリルエーテル、テトラヒドロフラン、2,2-(ビステトラヒドロフルフリル)プロパン、ビステトラヒドロフルフリルホルマール、テトラヒドロフルフリルアルコールのメチルエーテル、テトラヒドロフルフリルアルコールのエチルエーテル、テトラヒドロフルフリルアルコールのブチルエーテル、α-メメトキシテトラヒドロフラン、ジメトキシベンゼンおよびジメトキシエタン等のジエチルエーテル、ジ-n-ブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、アルキルテトラヒドロホリルエーテル、ならびにトリエチルアミンのブチルエーテル、ピリジン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、ジピペリジノエタン、N,N-ジエチルエタノールアミンのメチルエーテル、N,N-ジエチルエタノールアミンのメチルエーテルエチルエーテルおよびN,N-ジエチルエタノールアミン等の第3級アミン化合物が挙げられる。
上述の任意のルイス塩基は、式4および5のアミノシラン重合開始剤化合物を定義付けるのに示されるルイス塩基付加物を形成するために使用する。
カップリング剤
カップリング剤として四塩化スズ、四臭化スズ、四フッ化スズ、四ヨウ化スズ、四塩化ケイ素、四臭化ケイ素、四フッ化ケイ素、四ヨウ化ケイ素、アルキルスズおよび三ハロゲン化ケイ素アルキルまたはジアルキルスズおよび二ハロゲン化ケイ素ジアルキルが挙げられる。スズまたは四ハロゲン化ケイ素と結合されるポリマー(高分子化合物)は、最大3つの手を有し、ジアルキルスズおよび二ハロゲン化ケイ素ジアルキルと結合されるポリマーは、最大2つの手を有する。ヘキサハロジシランまたはヘキサハロジシロキサンをカップリング剤として使用して、最大6つの手のポリマーを生じさせることもできる。有用なスズおよびハロゲン化ケイ素カップリング剤として、SnCl4、(R12SnCl2、R1SnCl3、SiCl4、(R12SiCl2、R1SiCl3、Cl3Si-SiCl3、Cl3Si-O-SiCl3、Cl3Sn-SnCl3およびCl3Sn-O-SnCl3が挙げられ、R1はヒドロカルビル基であり、好ましくはアルキル基である。スズおよびケイ素アルコキシドカップリング剤として、さらに、Sn(OMe)4、Si(OMe)4、Sn(OEt)4およびSi(OEt)4が挙げられる。最も好ましいカップリング剤は、SnCl4、SiCl4、Sn(OMe)4およびSi(OMe)4である。
カップリング剤は、間隔をおいて(規則的または不規則な間隔で)加えてもよいし、ポリマー化の間に連続して加えてもよいが、ポリマー化の転換率が80%以上、より好ましくは90%以上で加えるのが好ましい。
例えば、非対称カップリングが望ましい場合、カップリング剤をポリマー化の間に連続して加えることができる。ポリマー化の大部分が生じる領域から分離した反応域で、連続的な添加は通常行われる。炭化水素溶液、例えば、シクロヘキサン中で、カップリング剤を、分布および反応について適切な混合で、ポリマー化混合物に加えることができる。典型的には、カップリング剤を高度の転換後だけに加える。例えば、カップリング剤は、通常、80%超のモノマー転換後だけに加える。典型的には、カップリング剤を加える前にモノマー転換が少なくとも約90%に達することが好ましい。カップリング剤と結合するポリマーは最小でも2つのポリマー鎖の手を有する。
好ましくは、相当量のポリマー鎖末端はカップリング剤との反応の前に終結しない。すなわち、リビングポリマー鎖末端は存在し、ポリマー鎖カップリング反応ではカップリング剤と反応することができる。カップリング反応は、式6の鎖末端修飾化合物の添加前、添加後、添加中に発生する。好ましくは、カップリング反応は鎖末端修飾化合物を添加する前に完了させる。ある実施形態では、カップリング反応の結果として、リビングポリマー鎖の80%未満がカップリング剤と反応する。好ましくは、リビングポリマー鎖の65%未満がカップリング剤と反応し、より好ましくは、リビングポリマー鎖の50%未満がカップリング剤と反応する。
いくつかの実施形態では、GPCによって決定されるとき、リビングポリマー鎖末端の10〜30%が、鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。他の実施形態では、リビングポリマー鎖末端の20〜35%が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。他の実施形態では、リビングポリマー鎖末端の35〜50%が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。カップリング剤は希釈することなくポリマー溶液に直接添加してもよいが、不活溶媒(例えば、シクロヘキサン)等の溶液カップリング剤を添加することが有益になり得る。例えば、異なる種類のカップリング剤を使用する場合、0.01〜2.0mol、好ましくは0.02〜1.5mol、より好ましくは0.04〜0.6molのカップリング剤を、リビングおよびしたがってポリマー鎖末端の4.0モルごとに使用する。
以前に示したようにスズまたはケイ素を含むカップリング剤の組み合わせを、ポリマーを結合するために任意に使用することができる。Bu2SnCl2およびSnCl4;Me2SiCl2およびSi(OMe)4;Me2SiCl2およびSiCl4;SnCl4およびSi(OMe)4;SnCl4およびSiCl4の異なるカップリング剤の組み合わせを、ポリマー鎖を結合するために使用することもできる。特に、シリカとカーボンブラックの両方を含有するタイヤスレッドに、スズおよびケイ素のカップリング剤の組み合わせを使用することが望ましい。この場合、弾性重合体の結合に適用されるスズとケイ素化合物の分子比は、20:80〜95:5、より典型的には40:60〜90:10、好ましくは60:40〜85:15である。最も典型的には、100グラムの弾性重合体につき、約0.001〜4.5mmolの範囲のカップリング剤(スズおよびケイ素化合物、ケイ素カップリング剤)を適用する。通常は、100グラムのポリマーにつき約0.05〜約0.5mmolのカップリング剤を使用し、所望のムーニー粘度を得て、残っているリビングポリマー画分の次の鎖末端官能化を可能にする。より多くの量では、末端反応基または不十分なカップリングを含むポリマーを製造する傾向があり、不十分な鎖末端修飾しかできない。
ある実施形態では、0.01〜5.0mol未満、好ましくは0.05〜2.5mol、より好ましくは0.1〜1.5molのカップリング剤を、リビングリチウムポリマー末端鎖の10.0モルごとに使用する。炭化水素溶液(例えば、シクロヘキサン中)に、適切な分布および反応で、反応槽のポリマー化混合物に加えることができる。
ポリマーカップリング反応を0℃〜150℃、好ましくは15℃〜120℃、およびさらに好ましくは40℃〜100℃の温度範囲で実施してよい。カップリング反応の継続に制限はない。しかしながら、経済的なポリマー化工程の観点から、例えば、バッチポリマー化工程の場合では、カップリング反応は、カップリング剤を添加してから約5〜60分で通常停止する。
カップリング剤を、例えば、ヘキサン中の炭化水素溶液中、適切な分布および反応で、反応槽のポリマー化混合物に加えることができる。
鎖末端修飾化合物
ポリマー特性をさらに制御するために、式6の鎖末端修飾化合物を本発明に使用することができる。用語「鎖末端修飾化合物」は、上述式7および式8を含む式6に参照され、以下に詳細を記載する本明細書に記載の本発明の化合物を意味する。
鎖末端化合物は、通常上述のように式7の化合物を含む。
ある実施形態では、Yは(C1-C16)二価アルキル基または(C1-C16)二価アラルキル基である。
ある実施形態では、Yはアルキレンである。さらなる実施形態では、アルキレンは-CH2-(メチレン)、-(CH22-(エチリデン)、-(CH23-(プロピリデン)および-(CH24-(ブチリデン)から選択される。
ある実施形態では、Yは二価アラルキレン基である。さらなる実施形態では、アラルキレン基は-CH2-C64-CH2-(キシリデン)および-C64-C(CH32-C64-から選択される。
ある実施形態では、R2、R7、R8およびR9はそれぞれ独立して(C1-C16)アルキルである。さらなる実施形態では、アルキルはCH3-(メチル)、CH3-CH2-(エチル)、CH3-(CH22-(プロピル)、CH3-(CH23(n-ブチル)およびCH3-C(CH32(tert-ブチル)から選択される。
式7のある実施形態では、Yは直鎖C1-C10アルキル(二価)、環式C6-C12アルキル(二価)、C6-C15アリール(二価)およびC7-C12アルキルアリール(二価)から選択される。
式7のある実施形態では、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択され、sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択される。
ある実施形態では、鎖末端修飾化合物は式7の化合物であり、M1はケイ素原子であり、sおよびvはそれぞれ整数2および3から選択され、nおよびtはそれぞれ0および1から選択される。式7の鎖末端修飾化合物の特に好ましい種類を以下に挙げる。
(MeO)3Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(PrO)3Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OPr)、
(PrO)3Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OPr)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Me)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Et)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Si(Bu)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Me)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Et)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Si(Bu)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Si(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)3Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OMe)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OEt)3
(PrO)3Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OPr)、
(PrO)3Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OPr)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(MeO)3Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OMe)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(EtO)3Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OEt)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(PrO)3Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)3
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Me)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Et)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-Sn(Bu)2-S-(CH23-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Me)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Et)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-Sn(Bu)2-S-(CH22-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-CMe2-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OMe)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OEt)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Me)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Et)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me)、
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-Sn(Bu)2-S-CH2-C(H)Me-CH2-Si(OPr)2(Me).
鎖末端修飾化合物は、上に定義される式8の化合物を含む。
ある実施形態では、sは整数2および3から選択され、nは整数0および1から選択され、R1aは(C1-C4)アルキルから選択され、R2は独立して(C1-C10)アルキルから選択され、Yは(C1-C12)アルキルであり、さらに好ましくは(C1-C8)アルキルであり、最も好ましくは(C1-C5)アルキルである。別の実施形態では、Yは(C7-C25)アルキルアリールであり、より好ましくは(C7-C16)アルキルアリールであり、最も好ましくは(C7-C12)アルキルアリールである。
別の実施形態では、R7、R8およびR11は好ましくは独立して(C1-C5)アルキルから選択される。
ある実施形態では、R11は(C1-C16)アルキルから選択され、R1aは(C1-C4)アルキルから選択され、R2、R7およびR8は同じであっても異なっていてもよく、それぞれ独立して水素(H)および(C1-C16)アルキルから選択され、アルキルとして特にMe、Et、PrおよびBuが挙げられる。
ある実施形態では、Yは(C1-C16)二価アルキル基および(C1-C16)二価アラルキル基から選択される。
ある実施形態では、Yはアルキレンである。さらなる実施形態では、アルキレンは-CH2-(メチレン)、-(CH22-(エチリデン)、-(CH23-(プロピリデン)および-(CH24-(ブチリデン)から選択される。
ある実施形態では、Yは二価アラルキレン基である。更なる実施形態では、アラルキレン基は-CH2-C64-CH2-(キシリデン)および-C64-C(CH32-C64-から選択される。
ある実施形態では、R1a、R2、R7、R8およびR11はそれぞれ独立してアルキルである。さらなる実施形態では、アルキルはCH3-(メチル)、CH3-CH2-(エチル)、CH3-(CH22-(プロピル)、CH3-(CH23(n-ブチル)およびCH3-C(CH32(tert-ブチル)から選択される。
式8のある実施形態では、Yは直鎖C1-C10アルキル(二価)、環式C6-C12アルキル(二価)、C6-C15アリール(二価)およびC7-C12アルキルアリール(二価)から成る群から選択される。
式8のある実施形態では、nは整数0または1であり、sは整数2または3である。
式8の鎖末端修飾化合物のある実施形態では、M1はケイ素原子であり、sは2および3から選択される整数であり、nは0および1から選択される整数である。式8の鎖末端修飾化合物の特定の好ましい種類として、以下の化合物および対応するルイス塩基付加物を以下に挙げる。
(MeO)3Si-(CH23-S-SiMe3、(EtO)3Si-(CH23-S-SiMe3、(PrO)3Si-(CH23-S-SiMe3
(BuO)3Si-(CH23-S-SiMe3、(MeO)3Si-(CH22-S-SiMe3、(EtO)3Si-(CH22-S-SiMe3
(PrO)3Si-(CH22-S-SiMe3、(BuO)3Si-(CH22-S-SiMe3、(MeO)3Si-CH2-S-SiMe3
(EtO)3Si-CH2-S-SiMe3、(PrO)3Si-CH2-S-SiMe3、(BuO)3Si-CH2-S-SiMe3
(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、(BuO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
((MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(BuO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-SiMe3、(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-SiMe3
(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-SiMe3、(BuO)2(Me)Si-(CH23-S-SiMe3
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-SiMe3、(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-SiMe3
(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-SiMe3、(BuO)2(Me)Si-(CH22-S-SiMe3、(MeO)2(Me)Si-CH2-S-SiMe3、(EtO)2(Me)Si-CH2-S-SiMe3、(PrO)2(Me)Si-CH2-S-SiMe3、(BuO)2(Me)Si-CH2-S-SiMe3、(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、(BuO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
((MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(BuO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(MeO)(Me)2Si-(CH23-S-SiMe3、(EtO)(Me)2Si-(CH23-S-SiMe3
(PrO)Me)2Si-(CH23-S-SiMe3、(BuO)(Me)2Si-(CH23-S-SiMe3
(MeO)(Me)2Si-(CH22-S-SiMe3、(EtO)(Me)2Si-(CH22-S-SiMe3
(PrO)(Me)2Si-(CH22-S-SiMe3、(BuO)(Me)2Si-(CH22-S-SiMe3
(MeO)(Me)2Si-CH2-S-SiMe3、(EtO)(Me)2Si-CH2-S-SiMe3、(PrO)(Me)2Si-CH2-S-SiMe3
(BuO)(Me)2Si-CH2-S-SiMe3、(MeO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
(EtO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、(PrO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3
(BuO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiMe3、((MeO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(EtO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(PrO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3
(BuO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiMe3、(MeO)3Si-(CH23-S-SiEt3
(EtO)3Si-(CH23-S-SiEt3、(PrO)3Si-(CH23-S-SiEt3、(BuO)3Si-(CH23-S-SiEt3
(MeO)3Si-(CH22-S-SiEt3、(EtO)3Si-(CH22-S-SiEt3、(PrO)3Si-(CH22-S-SiEt3
(BuO)3Si-(CH22-S-SiEt3、(MeO)3Si-CH2-S-SiEt3、(EtO)3Si-CH2-S-SiEt3
(PrO)3Si-CH2-S-SiEt3、(BuO)3Si-CH2-S-SiEt3、(MeO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
(EtO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、(PrO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
(BuO)3Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、((MeO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3
(EtO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(PrO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3
(BuO)3Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(MeO)2(Me)Si-(CH23-S-SiEt3
(EtO)2(Me)Si-(CH23-S-SiEt3、(PrO)2(Me)Si-(CH23-S-SiEt3、(BuO)2(Me)Si-(CH23-S-SiEt3
(MeO)2(Me)Si-(CH22-S-SiEt3、(EtO)2(Me)Si-(CH22-S-SiEt3、(PrO)2(Me)Si-(CH22-S-SiEt3、(BuO)2(Me)Si-(CH22-S-SiEt3、(MeO)2(Me)Si-CH2-S-SiEt3、(EtO)2(Me)Si-CH2-S-SiEt3
(PrO)2(Me)Si-CH2-S-SiEt3、(BuO)2(Me)Si-CH2-S-SiEt3
(MeO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、(EtO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
(PrO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、(BuO)2(Me)Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
((MeO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(EtO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(PrO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(BuO)2(Me)Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3
(MeO)(Me)2Si-(CH23-S-SiEt3、(EtO)(Me)2Si-(CH23-S-SiEt3、(PrO)Me)2Si-(CH23-S-SiEt3、(BuO)(Me)2Si-(CH23-S-SiEt3、(MeO)(Me)2Si-(CH22-S-SiEt3
(EtO)(Me)2Si-(CH22-S-SiEt3、(PrO)(Me)2Si-(CH22-S-SiEt3
(BuO)(Me)2Si-(CH22-S-SiEt3、(MeO)(Me)2Si-CH2-S-SiEt3、(EtO)(Me)2Si-CH2-S-SiEt3
(PrO)(Me)2Si-CH2-S-SiEt3、(BuO)(Me)2Si-CH2-S-SiEt3
(MeO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、(EtO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
(PrO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3、(BuO)(Me)2Si-CH2-CMe2-CH2-S-SiEt3
((MeO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、(EtO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3
(PrO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3、および(BuO)(Me)2Si-CH2-C(H)Me-CH2-S-SiEt3
式8の化合物は鎖末端修飾化合物を国際公開第2007/047943号および国際公開第2009/148932号に記載の通りに調製してもよい。
式7および8の化合物はまた対応するルイス塩基付加物(例えば、溶媒分子テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ケイ素原子と配位されるジメトキシエタン)も含む。
鎖末端修飾化合物は、米国特許第6,229,036号、国際公開第2007/047943号および国際公開第2009/148932号(それぞれ、参照により本明細書にその全体が取り込まれ、スルファニルシラン化合物を調製する方法を含む)に記載のスルファニルシラン化合物を含む。
鎖末端修飾化合物は、間隔をおいて(規則的または不規則な間隔で)加えてもよいし、ポリマー化の間に連続して加えてもよいが、ポリマー化の転換率が80%以上、より好ましくは90%以上で加えるのが好ましい。好ましくは、相当量のポリマー鎖末端は、鎖末端修飾化合物と反応する前に終結しない。すなわち、リビングポリマー鎖端は存在し、鎖末端修飾化合物と反応することができる。鎖末端修飾反応はカップリング剤の添加前、添加後、または添加中に発生し得る。好ましくは、鎖末端修飾反応はカップリング剤を添加後に完了する。例えば、国際公開第2009/148932号を参照のこと、参照により本明細書に取り込まれる。
ある実施形態では、GPCによって決定されるとき、ポリマー鎖の20%以上、好ましくは35%以上、さらに好ましくは50%以上が、ポリマー化工程の過程で形成され、ポリマー鎖末端修飾の工程で鎖末端修飾化合物と結合される。
ある実施形態では、GPCによって決定されるとき、ポリマー末端鎖に20%以上が、鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。その他の実施形態では、ポリマー鎖末端の35%以上が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。
ある実施形態では、GPCによって決定されるとき、リビングポリマー鎖末端の20〜35%が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。他の実施形態では、GPCによって決定されるとき、リビングポリマー鎖末端の35〜50%が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。他の実施形態では、リビングポリマー鎖末端の50〜80%が鎖末端修飾化合物を添加する前に、カップリング剤と反応する。
ある実施形態では、GPCによって決定されるとき、α-修飾リビング高分子化合物(カップリング反応の後も残っている)の50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは75%以上が末端修飾剤と反応する。本発明に記載の鎖末端修飾された高分子化合物は、アミン重合開始剤化合物に由来する官能性、および末端修飾化合物に由来する官能性を含む。
鎖末端修飾の工程
鎖末端修飾化合物は希釈することなくポリマー溶液に直接添加してもよいが、不活溶媒(例えば、シクロヘキサン)中等の溶解された形態に化合物を加えることは有益になり得る。ポリマー化に加えられる鎖末端修飾化合物の量は、モノマーの種類、カップリング剤、鎖末端修飾化合物、反応条件、所望の末端特性に依存するが、開始剤化合物中のアルカリ金属のモル当量あたり、通常0.05〜5モル当量、好ましくは0.1〜2.0モル当量、および最も好ましくは0.2〜1.5モル当量である。ポリマー鎖末端修飾反応は0℃〜150℃、好ましくは15℃〜120℃、およびさらに好ましくは40℃〜100℃の温度範囲で実施してよい。鎖末端修飾反応の継続に制限はない。しかしながら、経済的なポリマー化工程の観点から、例えば、バッチポリマー化工程の場合では、鎖末端修飾反応は、修飾剤を添加してから約5〜60分で通常停止する。
本発明に記載の修飾高分子化合物の作製方法は、少なくとも以下のステップ(i)を含み、ステップ(ii)および/または(iii)を含んでよい。ステップ(i):式4、4a、4b、4c、5、5a、5bまたは5c(各式は上に記載)、好ましくは式4aまたは5aによって表されるようにアミノシラン重合開始剤化合物を反応させ、R3、R4、R5、R6、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26およびR27は、ポリマー溶媒中、1つ以上のモノマーの種類と共に、好ましくはブタジエン、スチレン、イソプレン、αメチル-スチレンおよびその組み合わせから選択されるモノマーと共に、それぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、qは1であり、rは2であり、組成物Aを形成する。適切なポリマー化溶媒として、非極性脂肪族および非極性芳香族溶媒、好ましくはヘキサン、ヘプタン、ブタン、ペンタン、アイソパー、シクロヘキサン、トルエンおよびベンゼンが挙げられる。任意のステップ(iia):組成物Aを、SnCl4、(R13SnCl、(R12SnCl2、R1SnCl3、SiCl4、(R13SiCl、(R12SiCl2、R1SiCl3、Cl3Si-SiCl3、Cl3Si-O-SiCl3、Cl3Sn-SnCl3、Cl3Sn-O-SnCl3.Sn(OMe)4、Si(OMe)4、Sn(OEt)4およびSi(OEt)4から成る群から選択される少なくとも1種類のカップリング剤と反応させる。任意のステップ(ii):得られるポリマー、すなわち組成物AおよびBの1つを、式7および式8を含む式6の鎖末端修飾化合物の少なくとも1種類と反応させ、鎖末端修飾ポリマー、すなわち修飾高分子化合物を形成する。任意のステップ(iii)では、プロトン化剤の添加によってポリマー化反応を停止する。本発明のプロトン化剤として、プロトンを移動し、リビングポリマー鎖末端を不活化させることのできる、水、有機酸(例えば、カルボン酸)、不活酸(例えば、塩酸、硫酸)、およびアルコール(例えば、メタノール)等の1つ以上の化合物を使用することができる。好ましくは、メタノールをプロトン化剤として使用する。プロトン化剤は、その他に、重合開始剤化合物、鎖末端修飾剤化合物、または金属化ポリマー鎖末端に由来する有機金属残基の反応を少なくし、危険性を少なくする。
好ましい実施形態では、アミノシラン重合開始剤を最初にモノマーと反応させ、α-修飾リビングポリマーを形成する(ステップ(i))。これらの高分子化合物のいくつかをカップリング剤と反応させ、分岐鎖修飾高分子化合物を形成してよい(任意のステップ(iia))。ステップ(ii)では、α-修飾リビングポリマーのいくつかまたは全てを鎖末端修飾化合物と反応させ、直鎖修飾高分子化合物を形成する。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤は式4a、4bまたは4cの化合物である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤は式5a、5bまたは5cの化合物である。
ある実施形態では、アミノシラン重合開始剤は式4aまたは5aの化合物である。
別の実施形態では、カップリング剤は、SnCl4、(R13SnCl、(R12SnCl2、R1SnCl3、SiCl4、(R13SiCl、(R12SiCl2、R1SiCl3、Cl3Si-SiCl3、Cl3Si-O-SiCl3、Cl3Sn-SnCl3、Cl3Sn-O-SnCl3およびその組み合わせから選択される。スズおよびケイ素アルコキシドカップリング剤として、Sn(OMe)4、Si(OMe)4、Sn(OEt)4およびSi(OEt)4が挙げられる。
さらなる実施形態では、鎖末端修飾化合物は式7の化合物であり、M1はケイ素原子であり、R2、R7、R8およびR9はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
さらなる実施形態では、鎖末端修飾化合物は式7の化合物であり、M1はスズ原子であり、R2、R7、R8およびR9はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
さらなる実施形態では、鎖末端修飾化合物は式8の化合物であり、M1はケイ素原子であり、R2、R7、R8およびR11はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
さらなる実施形態では、鎖末端修飾化合物は式8の化合物であり、M1はスズ原子であり、R2、R7、R8およびR11はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。
モノマー
上述のように、エラストマージエンポリマー鎖Pは、ブタジエン、イソプレン、スチレンおよびα-メチルスチレンの少なくとも1つに由来するモノマー単位を含む。それにも関わらず、修飾高分子化合物の調製に有用なモノマーは通常、共役オレフィンならびにα-オレフィン、内部オレフィン、環式オレフィン、極性オレフィンおよび非共役ジオレフィンから選択されるオレフィンを含み、エラストマージエンポリマー鎖Pは、当該モノマーに由来するモノマー単位を含んでよい。当該モノマーは、本発明の第一および第二ポリマー組成物に存在してもよいさらに修飾されたまたは非修飾ポリマーになり得る。適切な共役飽和モノマーは、好ましくは、1,3-ブタジエン、2-アルキル-1,3-ブタジエン、好ましくはイソプレン(2-メチル-1,3-ブタジエン)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンンタジエン、2,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、1,3-ヘプタジエン、1,3-オクタジエン、2-メチル-2,4-ペンタジエン、シクロペンタジエン、2,4-ヘキサジエン、1,3-シクロオクタジエン等の共役ジエンである。好ましいオレフィンは、限定されないが、長鎖高分子α-オレフィン、より好ましくは芳香族ビニル化合物を含むC2-20α-オレフィンである。好ましい芳香族ビニル化合物は、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、α-メチルスチレンおよびスチルベン、2,4-ジイソプロピルスチレン,4-tert-ブチルスチレン、ビニルベンジルジメチルアミン、(4-ビニルベンジル)ジメチルアミノエチルエーテル、N,N-ジメチルアミノエチルスチレン、tert-ブトキシスチレン、ビニルピリジン、およびその組み合わせ等のC1-4アルキル置換スチレン-を含むスチレン-である。適切な極性オレフィンとしてアクリロニトリル、メタクリル酸、メチルメタクリル酸が挙げられた。適切な非共役オレフィンとして、C4-20ジオレフィン、特にノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、1,7-オクタジエン、4-ビニルシクロヘキセン、1,2-ジビニルベンゼン、1,3-ジビニルベンゼンを含むジビニルベンゼンおよび1,4-ジビニルベンゼンおよびその組み合わせが挙げられる。好ましい共役ジエンとして、ブタジエン、イソプレンおよびシクロペンタジエンが挙げられ、好ましい芳香族α-オレフィンとして、スチレン-および4-メチルスチレンが挙げられる。
ポリマー化
重合開始剤化合物を含むポリマー化手技についての一般的情報として、極性配位化合物および促進剤が挙げられ、それぞれ、開始剤の反応性を増加させ、ランダムに芳香族ビニル化合物を整列し、ポリマー鎖に導入される1,2-ポリブタジエンまたは1,2-ポリイソプレンまたは3,4-ポリイソプレン単位をランダムに整列する。各化合物の量、モノマーおよび適切な工程条件は国際公開第2009/148932号に記載されており、参照により本明細書に取り込まれる。溶液のポリマー化は、通常、低圧、好ましくは10Mpa以下、好ましくは0〜120℃の温度範囲で行われる。ポリマー化は通常バッチ毎に、連続または半連続ポリマー化条件で実施される。ポリマー化工程は好ましくは溶液ポリマー化として実施され、形成されるポリマーは反応混合物に実質的に可溶性であり、または懸濁液/スラリーポリマー化として実施され、形成されるポリマーは反応媒体に実質的に不溶性である。好ましい極性配位化合物および促進剤の例は、国際公開第2009/148932号に挙げられる。
修飾高分子化合物
例示的な修飾高分子化合物(すなわちα-修飾/ω-修飾高分子化合物)は、以下の式P1〜P6およびそのルイス塩基付加物によって表される。
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上述の式では、Pは、ブタジエン、イソプレン、スチレンおよびα-メチルスチレンのモノマー基の少なくとも1つに由来するモノマー単位を含むポリマー鎖であり、分子当りのモノマー単位数は10〜50.000、好ましくは20〜40.000であり、置換基は通常、上の式1に定義される通りである。
好ましい実施形態では、M1はスズ原子であり、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択される。pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
好ましい実施形態では、M1はケイ素原子であり、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
好ましい実施形態では、M1はスズ原子であり、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルであり、R5は水素およびR6は水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3、R4、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
好ましい実施形態では、M1はケイ素原子であり、Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである。R5は水素であり、R6は水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3、R4、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、nおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される。
上に挙げる式P1〜P6のうち、P1、P2およびP3が好ましい。
特定の好ましい修飾高分子化合物として、以下(およびその対応するルイス塩基付加物)が挙げられる。
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理論によって縛られることを望むものでないが、式P1、P2、P3、P4、P5およびP6のトリアルキルシリル、トリアラルキルシリルおよびトリアリールシリルを含むトリヒドロカルビルシリル;トリアルキルスタンニル、トリアラルキルスタンニルおよびトリアリールスタンニルを含むトリヒドロカルビルスタンニル;ジアルキルシレンデイル、ジアラルキルシレンジイルおよびジアリールシレンジイルを含むジヒドロカルビルシレンジイル、ジアルキルスタンネンジイル、ジアラルキルスタンネンジイルおよびジアリールスタンネンジイルを含むジヒドロカルビルスタンネンジイル基は、それぞれ保護基として機能すると考えられ、意図しないその後の反応を防ぐ。これらの「保護」基(-Si’R7811)、(-Sn’R7811)、(-Si’R78-)および(-Sn’R78-)は、水、アルコール、アニオン性の酸または有機酸(例えば塩酸、硫酸またはカルボン酸)等の-OH基を含む化合物に曝露することによって取り除き、「非保護」チオール(-SH)基を形成してよい。当該条件は、加硫の間に典型的に存在する。ポリマー「ワークアップ」条件に依存して、非保護および/または保護修飾ポリマーが存在してよい。例えば、式P1、P2、P3、P4、P5およびP6の修飾高分子を含むポリマー溶液の水蒸気ストリッピングは、特定の割合のトリアルキル、トリアラルキル、またはトリアリールシリル基を取り除き、非保護チオール(-SH)基になり、特定の割合の式P7(ルイス塩基付加物を含む)を形成し、
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式中、置換基は、通常、上の式1について定義される通りであり、高分子当りのモノマー単位数は、通常、10〜50,000g/mol、好ましくは20〜40,000g/molの範囲にある。
好ましい実施形態では、Yは二価で(C1-C18)アルキルであり、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、pは整数1および2から選択され、mは整数1および2から選択され、nは整数0および1から選択される。
好ましい実施形態では、Yは二価で(C1-C18)アルキルであり、R5は水素から選択され、R6は水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R3およびR4はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、pは整数1および2から選択され、mは整数1および2から選択され、nは0および1から選択される。
チオール基の割合は、式1、実施例1および2および式P1〜P6の高分子化合物の(-Si’R7811)、(-Sn’R7811)、(-Si’R78-)および(-Sn’R78-)部分のR-基の構造に依存してかなり異なる可能性がある。あるいは、無水ワークアップ手順を修飾高分子化合物の調製に使用することができる。
式7に基づく特定の好ましい修飾高分子化合物として以下(および対応するルイス塩基付加物)が挙げられる。
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得られるα-修飾高分子化合物は、1つ以上のシラノール基を含み、典型的にポリマー(ポリマー化反応で得られるポリマーの総量)の0.0001〜1.50mmol/グラム、好ましくは0.0005〜0.9mmol/グラム、より好ましくは0.0010〜0.5mmol/グラム、さらに好ましくは0.0020〜0.1mmol/グラムである。
得られるα-修飾高分子化合物は、好ましくはスルフィド基を含み、スルフィド基は、典型的にトリヒドロカルビルシリルまたはジヒドロカルビル保護基およびチオール基を含み、その総量はポリマー(ポリマー化反応で得られるポリマーの総量)の0.0001〜0.50mmol/グラム、好ましくは0.0005〜0.30mmol/グラム、より好ましくは0.0010〜0.20mmol/グラム、さらに好ましくは0.0020〜0.10mmol/グラムである。別の実施形態では、スルフィド基は、ポリマーの0.0001〜0.50mmol/グラム、好ましくは0.0005〜0.30mmol/グラム、より好ましくは0.0010〜0.20mmol/グラム、さらに好ましくは、0.0020〜0.10mmol/グラムの範囲の量で存在する。別の実施形態では、チオール基は、ポリマーの0.0001〜0.50mmol/グラム、好ましくは0.0005〜0.30mmol/グラム、より好ましくは0.0010〜0.20mmol/グラム、さらに好ましくは0.0020〜0.10mmol/グラムの範囲で存在する。
大部分の適用について、修飾高分子化合物は好ましくは、共役ジオレフィンに由来するホモポリマー、芳香族ビニルモノマーを伴う共役ジオレフィンモノマーに由来するコポリマー、および/または1つまたは2種類の芳香族ビニル化合物を伴う1つまたは2種類の共役ジオレフィンに由来するターポリマーである。
弾性重合体の共役ジオレフィン部分の1,2-結合および/または3,4-結合(本明細書ではビニル結合と呼ぶ)の含有量について特に制限がないが、大部分の適用についてビニル結合含有量は、好ましくは10〜90重量%、特に好ましくは15〜80重量%(ポリマー化反応で得られるポリマーの総量に基づく)である。ポリマーのビニル結合含有量が10重量%未満の場合、得られる製造物はウェットスキッド抵抗に劣る。弾性重合体のビニル結合含有量が90重量%を超える場合、製造物は引張り強度および摩擦抵抗が損なわれ、ヒステリシス損が比較的大きくなり得る。
修飾高分子化合物に使用される芳香族ビニルモノマーの量について特に制限はないが、大部分の適用について、芳香族ビニルモノマーは全モノマー量の5〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%(ポリマーの総重量に基づく)を構成する。5重量%未満の値ではウェットスキッド抵抗摩擦抵抗、および引張り強度が低下し得るが、60重量%以上の値ではヒステリシス損が増加し得る。修飾高分子化合物はブロックまたはランダムコポリマーであってよく、好ましくは、芳香族ビニル化合物ユニットの40重量%が単独で結合し、10重量%未満が8個以降の芳香族ビニル化合物が連続して結合される「ブロック」である。この範囲外のコポリマーはヒステリシスが増加することが多い。連続して結合される芳香族ビニル単位の長さは、Tanakaら(Polymer、Vol.22、Pages 1721-1723(1981))によって開発されたオゾン分解ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定することができる。
このことは特定のポリマーおよび所望の最終使用に依存するが、ポリマー化反応から得られる形態の本発明の修飾高分子化合物は、好ましくは、Monsanto MV2000装置を使用して決定するときに、ASTM D 1646(2004)に従って測定されるときに、ムーニー粘度(ML1+4、100℃)が0〜150、好ましくは0〜100、より好ましくは20〜100の範囲にある。ポリマーのムーニー粘度(ML1+4、100℃)が150MU以上の場合、タイヤ製造によって使用される配合機械が非常に高いムーニーゴム等級を制御するように設計されていないため、加工性(インターナルミキサーの充填剤の組込みおよび発熱、ロールミルのバンディング、押出速度、押出ダイスウェル、平滑性等)が負に影響する可能性があり、加工コストが増加する。いくつかの場合では、20未満のムーニー粘度(ML1+4、100℃)は、タックの増加および非架橋弾性重合体のコールドフローのために、好ましくなく、制御が難しく、生強度に乏しく、保管中の寸法安定性に乏しい。いくつかの場合ではさらに、ポリマー形成に修飾ポリマーを軟化剤、相溶化剤または加工助剤加工助剤として使用するときは20未満のムーニー粘度(ML1+4、100℃)が好まれ得る。
ポリマー化反応から得られる修飾高分子化合物の好ましい分子重量分布は、数平均分子量に対する量平均分子量の比(Mw/Mn)によって表され、1.0〜10.0、好ましくは1.1〜8.0、より好ましくは1.2〜4.5の範囲にある。
反応性配合
好ましい実施形態では、少なくとも1つの本発明の修飾高分子化合物を含む第一ポリマー組成物をシリカ、カーボン-シリカ二相充填剤、カーボンブラック、カーボンナノチューブ充填剤、リグニン、ガラス充填剤、マガディアイト等の層状ケイ酸塩と組み合わせ、反応させる。いくつかの好ましい実施形態では、主要な充填剤としてシリカを含み、加硫剤、任意に、限定されないが、加工助剤、油類、加硫剤、シランカップリング剤、および非修飾非架橋した弾性重合体を含む追加の成分を含み、充填剤を含む第二ポリマー組成物を形成する。
第一ポリマー組成物は少なくとも1つの修飾高分子化合物、および(i)油(油展ポリマーとして呼ばれることが多い)および(ii)本発明に記載の修飾高分子化合物と同一でないポリマーの1つもしくは両方を含んでよい。修飾高分子化合物と同一でないポリマーは、修飾高分子化合物(上参照)の調製工程で副生産されてもよく、本発明の高分子化合物を含まない別のポリマー溶液と、溶液中、修飾高分子化合物(例えば、ポリマー化の後で得られる形態で)を混合し、次に溶媒を取り除くことから生じ得る。第一ポリマー組成物は、組成物中に含まれる全ポリマーに基づいて、好ましくは、本発明の修飾高分子化合物の20重量%、より好ましくは少なくとも30重量%、さらに好ましくは少なくとも45重量%を含む。ポリマー組成物中のポリマーの残余部分は、非修飾ポリマーまたは本発明に記載されていない修飾ポリマーである。好ましい非修飾ポリマーの例は国際公開第2009/148932号に挙げられ、好ましくは、スチレンブタジエンコポリマー、天然ゴム、ポリイソプレンおよびポリブタジエンが挙げられる。被修飾ポリマーは、20〜200、好ましくは25〜150の範囲のムーニー粘度(上述のように、ASTM D 1646(2004)に従って測定したときにML1+4、100℃)を有する。
油類
油類を非架橋修飾高分子化合物と組み合わせて使用し、年齢またはムーニー値を減少させ、または第一ポリマー組成物の加工性および(加硫処理された)第二ポリマー組成物の性能特性を向上させてもよい。
修飾高分子化合物についての調製の最終工程の前に、および/または第一または第二ポリマー組成物の分離した成分として、1つ以上の油をポリマーに加えることができる。油類の代表的な例および分類については、国際公開第2009/148932号および米国特許第2005/0159513号を参照のこと、それぞれ参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。
代表的な油類として、限定されないが、MES(軽度抽出溶媒和物)、TDAE(処理留出物芳香族系抽出物)、限定されないがT-RAEおよびS-RAEを含むRAE(残留芳香族抽出物)、T-DAEおよびNAP(軽および重ナフテン油)、限定されないが、Nytex 4700、Nytex 8450、Nytex 5450、Nytex 832、Tufflo 2000、およびTufflo 1200を含むDAEが挙げられる。さらに、限定されないが植物油を含む天然油をエクステンダー油として使用することができる。代表的な油類として、前述の油類、とりわけエポキシ化またはヒドロキシ化油の官能化変形例も挙げられる。前述の油は、様々な濃度の多環芳香族化合物、パラフィン、ナフテン酸および芳香族を含み、異なるガラス遷移温度を有する。上述の種類の油類は特徴付けされている(Kautschuk Gummi Kunststoffe、vol.52、pages 799-805)。いくつかの実施形態では、MES、RAEおよびTDAEがゴムについてのエクステンダー油である。
加工助剤
加工助剤を任意に本発明の第一ポリマー組成物に加えることができる。加工助剤を通常加えて第一ポリマー組成物の粘度を減少させる。結果として、混合物期間が減少し、および/または混合ステップの回数が減少し、結果として消費されるエネルギーが少なくなり、および/またはゴム化合物押出工程のより高いスループットが達成される。本発明の教示に記載の第一ポリマー組成物中の成分として任意に使用することができる代表的な加工助剤は、Rubber Hおよびbook、SGF、The Swedish Institution of Rubber Technology 2000およびin Werner Kleemann、Kurt Weber、Elastverarbeitung-Kennwerte und Berechnungsmethoden、Deutscher Verlag fuer Grundstoffindustrie(Leipzig、1990)に記載され、それぞれ参照によりその全体が本明細書に記載される。第一ポリマー組成物中の成分として任意に使用することができる代表的な加工助剤は以下である。
(A)限定されないがオレイン酸、プリオレン、プリステレンおよびステアリン酸を含む脂肪酸塩
(B)限定されないが、Aktiplast GT、PP、ST、T、T-60、8、F;Deoflow S;Kettlitz Dispergator FL、FL Plus;Dispergum 18、C、E、K、L、N、T、R;Polyplastol 6、15、19、21、23;Struktol A50P、A60、EF44、EF66、EM16、EM50、WA48、WB16、WB42、WS180、WS280およびZEHDLを含む脂肪酸塩
(C)限定されないが、Aflux 12、16、42、54、25;Deoflow A、D;Deogum 80;Deosol H;Kettlitz Dispergator DS、KB、OX;Kettlitz-Mediaplast 40、50、Pertac/GR;Kettlitz-Dispergator SI;Struktol FLおよびWB 212を含む分散剤および加工助剤、ならびに
(D)限定されないがStruktol W33およびWB42を含む高活性白色充填剤についての分散剤
S
二官能化シランおよび単官能化シラン(本明細書では「シランカップリング剤」とも呼ぶ)を場合によっては加工助剤を意味するが、下に別途記載する。
シランカップリング剤
いくつかの実施形態では、シランカップリング剤(ポリマーおよび指示される充填剤の溶化に使用される)を、充填剤成分として使用してもよい本明細書に記載の修飾高分子化合物、層状ケイ酸塩(限定されないがマガディアイト)または炭素-シリカ二相充填剤を含む組成物に加えられる。シランカップリング剤の典型的な量は、シリカおよび/または炭素-シリカ二相充填剤の総量の100重量部について、約1〜約20重量部、いくつかの実施形態では、約5〜約15重量部である。
シランカップリング剤をFritz Roethemeyer、Franz Sommer:Kautschuk Technologie,(Carl Hanser Verlag 2006)に従って分類することができる。
(A)限定されないが、Si 230(EtO)3Si(CH23Cl、Si225(EtO)3SiCH=CH2、A189(EtO)3Si(CH23SH、Si69[(EtO)3Si(CH2322、Si264(EtO)3Si-(CH23SCNおよびSi363(EtO)Si((CH2-CH2-O)5(CH212CH32(CH2)3SH)(Evonic Industries AG)を含む二官能化シラン
(B)限定されないが、Si203(EtO)3-Si-C37、およびSi208(EtO)3-Si-C817を含む単官能化シラン
シランカップリング剤のさらなる例は、国際公開第2009/148932号にあり、限定されないが、ビス-(3-ヒドロキシ-ジメチルシリル-プロピル)テトラスルフィド、ビス-(3-ヒドロキシ-ジメチルシリル-プロピル)-二硫化物、ビス-(2-ヒドロキシ-ジメチルシリル-エチル)四硫化物、ビス-(2-ヒドロキシ-ジメチルシリル-エチル)二硫化物、3-ヒドロキシ-ジメチルシリル-プロピル-N,N-ジメチルチオ-カルバモイル-四硫化物および3-ヒドロキシ-ジメチルシリル-プロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドが挙げられる。
加硫剤
硫黄供与体、硫黄促進系および過酸化物として作用する硫黄、硫黄を含む化合物は最も広く知られている加硫剤である。硫黄供与体として作用する硫黄を含む化合物として、限定されないが、ジチオジモルホリン(DTDM)、テトラメチルチウラム二硫化物(TMTD)、テトラエチルチウラム二硫化物(TETD)、およびジペンタメチレンチウラム四硫化物(DPTT)が挙げられる。硫黄促進剤の例として、限定されないが、アミン誘導体、グアニジン誘導体、アルデヒデアミン縮合物、チアゾール、チウラムスルフィド、ジチオカルバメートおよびチオリン酸が挙げられる。加硫剤として使用される過酸化物の例として、限定されないが、ジ-tert-ブチル-過酸化物、ジ-(tert-ブチル-ペルオキシ-トリメチル-シクロヘキサン)、ジ-(tert-ブチル-ペルオキシ-イソプロピル-)ベンゼン、ジクロロ-ベンゾイル過酸化物、ジクミル過酸化物、tert-ブチル-クミル-過酸化物、ジメチル-ジ(tert-ブチル-ペルオキシ)ヘキサン、ジメチル-ジ(tert-ブチル-ペルオキシ)ヘキシンおよびブチル-ジ(tert-ブチル-ペルオキシ)吉草酸(Rubber Hおよびbook、SGF、The Swedish Institution of Rubber Technolgy 2000)が挙げられる。
加硫剤についてのさらなる例および追加の情報は、Kirk-Othmer、Encyclopedia of Chemical technology 3rd、Ed.,(Wiley Interscience、N.Y.1982)、volume 20、pp.365-468,(specifically “Vulcanizing Agents and Auxiliary Materials” pp.390-402)に見ることができる。
スルフェンアミドタイプ、グアニジンタイプ、またはチウラムタイプの加硫促進剤を、必要に応じて加硫剤と共に使用することができる。亜鉛白、加硫補助剤、老化防止溶剤、加工助剤等のその他の添加剤を加えてもよい。典型的には、全弾性重合体の100重量部当り、典型的に、0.5〜10重量部、いくつかの実施形態では、1〜6重量部の量で加硫剤をポリマー組成物に加える。全ポリマーに対しての加硫促進剤の例および促進剤の量については、国際公開第2009/148932号に記載がある。
硫黄促進系は酸化亜鉛を含んでいても含まなくてもよい。好ましくは、酸化亜鉛は硫黄促進系の成分として使用される。
充填剤
本発明の第二ポリマー組成物は、密着強化剤の役割をする少なくとも1つの充填剤を含む。カーボンブラック、シリカ、炭素-シリカ二相充填剤、粘土(層状ケイ酸塩)、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リグニン、カーボン・ナノチューブ、アモルファス充填剤、ガラス粒子をベースとする充填剤、でんぷんをベースとする充填剤等およびその組み合わせが、適切な充填剤である。充填剤の例は、国際公開第2009/148932号に記載され、参照により本明細書に取り込まれる。いくつかの実施形態では、カーボンブラックとシリカを組み合わせた使用、カーボンシリカ二相充填剤単独の使用、またはカーボンシリカ二相充填剤およびカーボンブラックおよび/またはシリカを組み合わせた使用が適用される。カーボンブラックは、炉の方法によって製造され、いくつかの実施形態では、窒素吸着比表面積が50〜200m2/g、DBP油吸着が80〜200ml/100グラム、例えば、FEF;HAF、ISAF、またはSAFクラスのカーボンブラックを使用する。いくつかの実施形態では、高い凝集作用タイプのカーボンブラックを使用する。カーボンブラックは、典型的に、100重量部の全ての弾性重合体当り、2〜100重量部の量で加えられ、いくつかの実施形態では、5〜100重量部、いくつかの実施形態では、10〜100重量部、いくつかの実施形態では、10〜95重量部の量で加えられる。
シリカ充填剤の例として、限定されないが、乾式シリカ、合成ケイ素塩タイプのシリカおよびその組み合わせが挙げられる。粒径が小さく、表面積が大きいシリカは、高い強化効果を表す。小さい粒径、高い凝集作用タイプのシリカ(すなわち、広い表面積および高い油吸着性を有する)は、弾性重合体組成物で優れた分散性を表し、望ましい特性および優れた加工性を示す。一次粒子系の観点で、シリカの平均粒径は、いくつかの実施形態では、5〜60nmであり、いくつかの実施形態では、10〜35nmである。さらに、シリカ粒子の比表面積(BET法によって測定)は、いくつかの実施形態では、35〜300m2/gである。シリカ充填剤の直径、粒径、およびBET表面の例については、国際公開第2009/148932号を参照のこと。シリカは、全ての弾性重合体の100重量部について、10〜100重量部、いくつかの実施形態では、30〜100重量部、いくつかの実施形態では、30〜95重量部の量で加えられる。シリカ充填剤は、限定されないが、カーボンブラック、カーボン-シリカ二相充填剤、粘度、炭酸カルシウム、カーボン・ナノチューブ、炭酸マグネシウムおよびその組み合わせを含むその他の充填剤と組み合わせて使用することができる。
全ての弾性重合体の100重量部当り、30〜100重量部、いくつかの実施形態では、30〜95重量部でカーボンブラックとシリカの総重量を加える場合、カーボンブラックとシリカを一緒に加えてもよい。当該充填剤がエラストマー組成物中に均一に分散される限り、(上の範囲内で)量を増加させ、優れたローリングおよび押出加工性を有する組成物、および好ましいヒステリシス損特性、転がり抵抗、向上したウエットスキッド抵抗、摩擦抵抗および引張り強度を示す加硫処理された製造物になる。
カーボン-シリカ二相充填剤を、本発明の教示に従い、独立してまたはカーボンブラックおよび/またはシリカと組み合わせて使用してよい。カーボン-シリカ二相充填剤は、カーボンブラックとシリカを組み合わせて使用することによって、単独で加えても得られるものと同様の効果を表すことができる。カーボン-シリカ二相充填剤は、カーボンブラックの表面にシリカをコーティングすることによって作製されるいわゆるシリカコーティングカーボンブラックであり、商標CRX2000、CRX2002またはCRX2006(Cabot Co.の製造物)で市販されている。カーボン-シリカ二相充填剤を上述のように、シリカに対して同量で加える。カーボン-シリカ二相充填剤を、限定されないが、カーボンブラック、シリカ、粘土、炭酸カルシウム、カーボンナノチューブ、炭酸マグネシウムおよびその組み合わせと組み合わせて使用することができる。いくつかの実施形態では、カーボンブラックとシリカは独立しても組み合わせても使用される。
シリカ、カーボンブラックまたはカーボンブラック-シリカ二相充填剤またはその組み合わせを、限定されないが、スターチまたはリグニンを含む天然の充填剤と組み合わせて使用することができる。
ポリマー組成物
本発明に記載の充填剤を含む第二ポリマー組成物は、上述の第一ポリマー組成物(上に定義される本発明の記載の少なくとも1つの修飾高分子化合物を含み、油を含む第一ポリマー組成物の変形物)、充填剤(カーボンブラック、シリカ、炭素-シリカ二相充填剤等)、任意に加工助剤、油類、シランカップリング剤、およびその他の添加物を、140℃〜180℃で、混練機で混錬することによって調製し、充填剤を含む第二ポリマー組成物を形成することができる。
あるいは、ポリマー製造工程の結果として形成される少なくとも1つの充填剤(例えば、カーボンブラック、シリカ、炭素-シリカ二相充填剤等)、任意に加工助剤、油類、シランカップリング剤、充填剤(例えば、カーボンブラック、シリカ、炭素-シリカ二相充填剤等)およびその他の添加物を、140℃〜180℃で、本発明に記載の第二ポリマー組成物を混錬することによって、充填剤を含む「第一段階」第二ポリマー組成物を形成することができる。「第一段階」第二ポリマー組成物の形成は、1つ以上の混合ステップ、好ましくは2〜7の混合ステップを含んでよい。
冷却後、硫黄、加硫促進剤、任意に酸化亜鉛等の加硫剤を前述の充填剤を含む「第一段階」第二ポリマー組成物に加え、「第二段階」第二ポリマー組成物としても意味される得られる混合物を、Brabenderミキサー、Banburyミキサーまたは開放型ロール機を使用して混合し、混合物を140℃〜180℃で加硫処理し、加硫処理された物品の形態で、「加硫処理されたポリマー組成物」または「加硫処理された弾性重合体組成物」を得る。
あるいは、硫黄、加硫促進剤、任意に酸化亜鉛等の加硫剤を、前述の第一ポリマー組成物に加えることもでき、得られる混合物をBrabenderミキサー、Banburyミキサーまたは開放型ロール機を使用して混合し、所望の形状を形成し、混合物を140℃〜180℃で加硫処理し、加硫処理された物品の形態で、「加硫処理されたポリマー組成物」または「加硫処理された弾性重合体組成物」を得ることもできる。
本発明の加硫処理されたポリマー組成物は転がり抵抗が小さく、動的発熱性が低く、ウエットスキッド性能に優れている。結果として、本発明のポリマー組成物は、タイヤ、タイヤスレッド、タイヤサイドウォール、タイヤカーカス、およびベルト、ホース、振動ダンパー、および履物用部品等のその他の工業製品の調製に使用するのに好適である。
ポリマー鎖Pおよびさらなるポリマー
本発明の修飾高分子化合物は、式4または式5に記載のポリマー化開始剤によって媒介されるモノマーをポリマー化反応することによって調製し、ポリマー鎖Pを製造する。式6の化合物を含むさらなる任意の修飾ステップでは、ポリマー鎖Pをさらに修飾することができる。式4または式5に記載の重合開始剤と、アルキルリチウム、例えば、ブチルリチウム等のさらなる開始剤と組み合わせて使用することによってポリマー化反応を行う場合、得られるポリマー組成物は、本発明の修飾高分子化合物とさらなる非修飾ポリマーの両方を含む。
ポリマー鎖Pおよびさらなるポリマーの例として、少なくとも1つの共役ジエン、または少なくとも1つの芳香族α-オレフィン、およびとりわけスチレンおよび4-メチルスチレン、芳香族ジオレフィン、とりわけジビニルベンゼンを伴う共役ジエン、とりわけブタジエンまたはイソプレンのホモポリマー、および共役ジエンのランダムまたはコ-およびターポリマーが挙げられる。少なくとも1つの芳香族α-オレフィン、任意で少なくとも1つの芳香族ジオレフィンまたは脂肪族α-オレフィン、とりわけスチレン、4-メチルスチレンおよび/またはジビニルベンゼンを伴うブタジエンまたはイソプレンを伴う少なくとも1つの共役ジエンのランダムコポリマー化、任意にターポリマー化が特に好ましい。さらに、イソプレンを伴うブタジエンのランダムコポリマー化が特に好ましい。
ポリマー鎖Pおよびさらなるポリマーの例として、以下が挙げられる。BR-ポリブタジエン;ブタジエン/C1-C4-アルキルアクリレートコポリマー;スチレン含有量が1〜60重量%、好ましくは10〜50重量%で、溶液中でポリマーが調製されるSSIRを含むSBR-スチレン/ブタジエンコポリマー;イソプレン含有量が1〜60重量%、好ましくは10〜50重量%で、溶液中でポリマーが調製されるBRIRを含むBRIR-ブタジエン/イソプレンコポリマー;IIR-イソブチレン/イソプレンコポリマー;IBR-イソプレン/ブタジエンコポリマー;NBR -ブタジエン/アクリロニトリルコポリマー;HNBR-部分的に水素化または完全に水素化されたNBRゴム;これらのゴムの混合物;EPDM。頭字語「EPDM」はエチレン/プロピレン/ジエンコポリマーを表す。
ある実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはポリブタジエンである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはブタジエン/C1-C4-アルキルアクリレートコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはブタジエン/スチレンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは溶液中で調製されるブタジエン/スチレンコポリマー(SSBR)である。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは溶液中で調製されるイソプレン/スチレンコポリマー(SSIR)である。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは溶液中で調製されるブタジエン/イソプレンコポリマー(BRIR)である。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはポリクロロプレンである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、合成ポリイソプレンおよび天然ゴムを含むポリイソプレンである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはポリスチレンである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、コポリマーの総重量に基づいてスチレン単位含有量が1〜60重量%、好ましくは10〜50重量%のスチレン単含有量のスチレン/ブタジエンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、コポリマーのポリブタジエンの単位分数の総重量に基づいて1,2-ポリブタジエン単位含有量が5〜70重量%、好ましくは50〜70または5〜25重量%のスチレン/ブタジエンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、コポリマーの総重量に基づいてスチレン単位含有量が1〜60重量%、好ましくは10〜50重量%のスチレン/イソプレンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、コポリマーのポリブタジエンの単位分数の総重量に基づいて1,2-ポリイソプレン単位含有量が50〜70重量%、または5〜25重量%のスチレン/イソプレンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは、コポリマーの総重量に基づいてイソプレン単位含有量が0.1〜70重量%、好ましくは5〜50重量%のブタジエン/イソプレンコポリマーである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーはイソブチレン/イソプレンコポリマーである。別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは部分的に水素化されたブタジエンである。
別の実施形態では、ポリマー鎖Pまたはさらなるポリマーは部分的に水素化されたスチレンブタジエンコポリマーである。
工業用途
本発明の架橋(加硫処理された)ポリマー組成物は、非架橋弾性重合体(加硫する前の化合物)を含む化合物は良好な加工特徴を維持しながらも、発熱が減少し、tanδ値が60℃で減少し、0℃では高く、-10℃では高く、摩擦抵抗、引張り強度、引張応力、引裂力の1つ以上を含む物理的特性の調和がとれている。非架橋の組成物は、良好な摩耗特性を維持しながらも、転がり抵抗がより低く、ウェットグリップ性がより高く、アイスグリップ性がより高く、発熱性がより低いタイヤスレッドを調製するのに有用である。
本発明は、本発明に従い組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品も提供する。いくつかの実施形態では、物品はタイヤである。いくつかの実施形態では、物品はタイヤスレッドである。いくつかの実施形態では、物品はタイヤサイドウォールである。いくつかの実施形態では、物品は自動車部品である。いくつかの実施形態では、物品は履物用部品である。いくつかの実施形態では、物品はベルト、ガスケット、シール、またはホースである。
自動車のタイヤを製造するために、ポリマー組成物に使用される特に注目されるのが以下のポリマーである。以下、天然ゴム、乳状液SBRおよびガラス遷移温度が-50℃以上の溶液SBRゴム;ニッケル、コバルト、チタニウム、バナジウム、ガドリニウムまたはネオジムに基づく触媒を使用することによって得られるシス-1,4-単位含有量が高い(>90%)ポリブタジエンゴム;およびビニル含有量が0〜75%のポリブタジエンゴム、ならびにその組み合わせ。
さらに、自動車のタイヤを製造するために、以下のポリマーがポリマー組成物に使用される特に注目されるものである。以下、トランス-1,4-単位含有量が高いポリブタジエンゴム、またはコポリマーのポリブタジエン画分(ポリマーの各種類、SBR、またはBRは、アルカリ土類金属化合物を含む1つ以上の開始剤化合物と共に得てもよく、米国特許第6,693,160;6,627,715;6,489,415;6,103,842;5,753,579;5,086,136;および3,629,213号に記載され、それぞれ参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。または米国特許第6310152;5,834,573;5,753,761;5,448,002および5,089,574,号、および米国特許出願公報第20030065114号(それぞれ参照によりその全体が本明細書に取り込まれる)に記載があるように、コバルトに基づく触媒を使用することによって得てもよい。または欧州特許出願第1367069号;日本特許出願第11301794号および米国特許第3951936号(それぞれ参照によりその全体が本明細書に取り込まれる)に記載があるように、バナジウムに基づく触媒を使用することによって得てもよい。または、欧州特許第EP0964008号およびEP0924214号ならびに米国特許第6,184,168;6,018,007;4931376;5,134,199および4,689,368号(それぞれ参照によりその全体が本明細書に取り込まれる)に記載があるように、ネオジムに基づく触媒を使用することによって得てもよい)の5〜45wt%のスチレンおよび高い含有量のトランス-1,4-ポリブタジエン(>75%)を含むSBR。
本発明の組成物を使用して耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)およびブタジエン修飾アクリロニトリル-スチレンコポリマー(ABS)を形成してもよい。例えば、国際公開第2009/148932号を参照のこと、参照により本明細書に取り込まれる。
定義
当該明細書にわたって、化学式の原子は通常の元素シンボルで省略される。例えば、C=炭素、N=窒素、O=酸素、Si=ケイ素、S=硫黄、H=水素。例外として、文字P鎖が本明細書に定義されるようにエラストマーエンポリマー鎖を表す。
用語「直鎖修飾高分子化合物」(またはα-修飾/ω-修飾高分子化合物)は、リビングポリマー分子が鎖末端修飾剤の1つの等価物と反応(終結する)とき、に形成される化合物を意味する。直鎖修飾高分子化合物は、ポリマー分子のα-末端(アミン保護アミノシラン重合開始剤化合物に由来するシラノール基)およびω末端(スルファニルシラン鎖末端修飾剤に由来する基)で、定義された極性基または部分を含む。用語「α-修飾」は本明細書に記載のアミノシラン重合開始剤化合物で、α末端でポリマーを修飾することを意味する。
用語「分岐鎖修飾高分子化合物」(またはα-修飾/分岐鎖修飾高分子化合物)は、少なくとも2つのリビングポリマー分子(α修飾された2つのポリマー分子の少なくとも1つ)が鎖末端修飾剤の1つの等価物と反応(終結する)とき、形成される化合物を意味する。「分岐鎖高分子化合物」は、ω鎖末端位置でカップリングポイント結合された少なくとも2つのポリマー鎖を含むが、少なくとも1つの結合された鎖は、α位置で少なくとも1つのシラノール基(アミノシラン重合開始剤化合物に由来する基)を含む。カップリングポイントは、「中心キャップ位置(central capped position)」としても意味する。分岐鎖修飾高分子化合物では、アミノシラン重合開始剤化合物に由来する極性基は、少なくとも1つのポリマー鎖(または少なくとも1つのポリマー手)末端の「遊離」末端に、したがって中心キャップ位置に結合されるポリマー鎖(またはポリマー手)ではない場所に位置する。極性基(本発明に記載の開始剤化合物に由来する)は、各遊離末端に存在しても、存在しなくてもよい。
式4または5のアミノシラン重合開始剤は、モノマーと反応し、「アミノ−シランα−修飾」リビングポリマーを形成する。少なくとも2つのリビングポリマー分子(高分子化合物のα末端のアミノシラン基を含む分子の少なくとも1つ)を鎖末端修飾剤の等価物と反応させることで、分岐鎖修飾高分子化合物になる。ここで、「α−修飾」高分子化合物(反応したα−修飾高分子化合物)は鎖末端修飾化合物に由来するケイ素原子に結合される。1つの「α−修飾リビングポリマー分子」を、式6の1つの鎖末端修飾化合物と反応させることで、直鎖修飾高分子化合物になる。ここで「α−修飾」高分子化合物(反応したリビングα−修飾高分子化合物)は、それぞれ鎖末端修飾化合物に由来するケイ素原子の一価によって結合される。
上で検討したように、用語「直鎖末端修飾高分子化合物」は、また、高分子化合物がアミノシラン重合開始剤化合物に由来する部分でそのα(第一)末端、および鎖末端修飾化合物に由来する部分でω(最後の)末端でも修飾されることを示すために、「α−修飾/ω−修飾高分子化合物」としても意味される。用語「分岐鎖修飾高分子化合物」は、高分子がアミノシラン重合開始剤化合物に由来する部分でそのα(第一)末端で修飾されることを示すために、「α−修飾/分岐鎖修飾高分子化合物」としても意味され、鎖末端修飾化合物に由来する部分によってその鎖にもあり、分岐する点を形成する。この場合では、鎖末端修飾剤は、リビング「α−修飾」ポリマー鎖と反応することができる1つ以上の反応基を含む。「直鎖修飾高分子化合物」および「α−修飾/分岐鎖修飾高分子化合物」は、ポリマー化反応を停止するためにプロトン化剤と接触する。プロトン化剤の使用によって、アミノシラン重合開始剤および鎖末端修飾化合物に由来する極性基の構造を提供する。例えば、修飾高分子化合物のαアミノシラン基に存在するアミンは取り除かれ、αシラノール修飾高分子化合物を形成する。上で検討したように、鎖末端修飾剤を少なくとも2つのアニオン性リビングポリマー鎖(またはα修飾リビング高分子化合物)と反応させることにより生じるポリマー内の位置は、「中心キャップ(central cap)」または「中心キャップ位置」として意味され、α-修飾分岐鎖修飾高分子化合物内に位置される。
分岐鎖修飾高分子化合物または直鎖修飾高分子化合物の調製に使用される高分子化合物は、既にポリマー鎖分岐を含んでよいことを留意されたい。当該ポリマー鎖分岐は、カップリング反応の前、および鎖末端修飾反応の前に形成してよい。例えば、当該ポリマー分岐鎖は、モノマーポリマー化工程の過程で形成されてもよいし、リビングポリマーをランダム化剤として、またはポリマー化速度の促進剤として使用されるルイス塩基と接触させた後に形成してもよい。当該ポリマー分岐鎖は、アミノシラン重合開始剤、アミノシラン重合開始剤の前駆体分子の存在によって開始される連鎖移動反応の過程で形成することもできる。さらに、UV照射に曝露すること、または高温に曝露した結果として、高分子化合物の1つの位置に基が形成されるとき、「中心キャップ」を含まない高分子化合物中の分岐ポイントを形成することもできることも留意されたい。遊離基を含む高分子は、別のポリマー鎖に反応し、鎖間の炭素-炭素結合を形成する。用語「直鎖修飾高分子化合物」および「分岐鎖修飾高分子化合物」は、検討された時折の副反応によって形成される分岐鎖の存在、および本明細書に記載のカップリング剤の使用によって形成される分岐鎖の存在を除外しない。例えば、ケイ素または四ハロゲン化スズ、テトラアルコキシシラン、ジビニル芳香族またはジビニル脂肪族化合物をポリマー化混合物に加えると、分岐鎖を形成することができる。
十分な量の直鎖修飾高分子化合物および分岐鎖修飾高分子化合物は、少なくとも1つのアミノシラン重合開始剤化合物、および少なくとも1つの鎖末端修飾化合物を使用することによって製造され、増加した量の官能化高分子化合物を有する第一(非架橋)ポリマー組成物を提供する。第二ポリマー組成物に第一ポリマー組成物を使用することは、さらに充填剤粒子を含み、修飾ポリマーと充填剤粒子との相関を増加させ、および修飾ポリマーとポリマー骨格の不飽和との相関を増加させる。ポリマー組成物が加硫処理され加硫処理されたまたは架橋した弾性重合体組成物を製造するときに、これらの相関が特にに望まれる。不飽和ポリマー骨格を有するポリマーは、本発明の修飾ポリマー、または不飽和炭素-炭素結合を含むその他のポリマーを含み、第一ポリマー組成物または第二「充填剤含有」組成物に加えられる。第二ポリマー組成物の充填剤の粒子の分布は向上し、対応する加硫ゴムのヒステリシス損が減少するだろう。
用語「アルキル」は本明細書で使用するとき、少なくとも1つの脂肪族基を意味し、2つ以上の脂肪族基を意味してもよい。アルキル基は直鎖、分岐鎖、環式、またはその組み合わせであってよく、飽和であっても不飽和であってもよい。いくつかの実施形態では、アルキル基は直鎖、分岐鎖、環式またはその組み合わせであり、飽和している。いくつかの実施形態では、アルキル基は直鎖、分岐鎖、および飽和している。用語「アルキル」は、直鎖脂肪族炭化水素基(例えば、メチル(Me)、エチル(Et)、n-プロピル(Pr)、n-ブチル(Bu)、n-ペンチル、n-ヘキシル等)、分岐鎖脂肪族炭化水素基(例えば、イソプロピル、tert-ブチル等)および炭素に基づく非芳香族脂肪族炭化水素基の両方を含むことを理解されたい。いくつかの実施形態では、「アルキル」は飽和直鎖、分岐鎖、または環式(またはその組み合わせ)脂肪族炭化水素基であり、不飽和直鎖、分岐鎖、または環式(またはその組み合わせ)脂肪族炭化水素基を意味する。
用語「アリール」は本明細書で使用するとき、少なくとも1つの芳香族環を意味し、2つ以上の芳香族環を意味してよい。用語「アリール」は、フェニル、ビフェニルおよびその他のベンゼノイド化合物を含み、それぞれが、アルキル、アルコキシまたは酸素-、窒素-、硫黄-および/またはリンを含む部分等のその他のヘテロ原子で置換されてもよいことを理解されたい。
用語「アルコキシ」は、メトキシ(MeO)、エトキシ(EtO)、プロポキシ(PrO)、ブトキシ(BuO)、イソプロポキシ(iPrO)、イソブトキシ(iBuO)、ペントキシ等を含むことを理解されたい。
用語「アラルキル」は本明細書で使用するとき、少なくとも1つの芳香族基および少なくとも1つのアルキル基を含む基を意味する。用語「アラルキル」は、アルキルに結合されるアリール基を意味することを理解されたい。
(Ca-Cb)の方向、例えば、(C1-C12)は本明細書で使用するとき、a〜bの炭素原子の数の範囲を意味することを意図し、全ての個別の値およびa〜bの部分範囲を含む。
用語「炭化水素基」は、飽和、不飽和、直鎖、分岐鎖、環式、および芳香族基を含む基を含み、水素および炭素の要素からのみ構成させることを理解されたい。
以下の実施例は、本発明をさらに説明するために提供し、限定することを意図しない。実施例はアミノシラン重合開始剤の調製、スルファニルシラン鎖末端修飾剤の調製、修飾弾性重合体(すなわち、本発明の修飾高分子化合物を含むポリマー組成物)の調製および試験、ならびに第一ポリマー組成物および第二ポリマー組成物ならびに加硫処理されたポリマー組成物としても意味される架橋または硬化したポリマー組成物の調製および試験を含む。他に示されない限り、全ての部および割合は重量に基づいて表す。用語「一晩」は、約16〜18時間を意味し、「室温」は約20〜25℃を意味する。ポリマー化は、窒素雰囲気中湿気および酸素を排除した条件で実施した。実施例を試験および測定するために様々な手段を使用した。各手技を以下に記載する。
共役ジオレフィン部分のビニル含有量は、さらにIR吸収スペクトル(モレロ法、Bruker Analytic GmbHのIFS 66 FT-IR分光計)によって決定した。IR試料を膨潤剤としてCS2を使用して調製した。
結合スチレンの含有量:検量線をIR吸収スペクトル(モレロ法、Bruker Analytic GmbHのIFS 66 FT-IR分光計)によって調製した。IR試料を膨潤剤としてCS2を使用して調製した。スチレンブタジエン共重合体の結合スチレンのIR決定について、4つのバンドを評価する。a)966cm-1でトランス-1,4-ポリブタジエン単位についてのバンド、b)730cm-1でシス-1,4-ポリブタジエン単位についてのバンド、c)910cm-1で1,2-ポリブタジエン単位についてのバンド、および700cm-1で結合スチレン(スチレン芳香族結合)についてのバンド。バンドの高さを、適切な消衰係数に従い正規化し、全部で100%にまとめる。1H-および13C-NMRによって正規化を行う。あるいは、NMR(NMR(Bruker Analytik GmbHのAvance 400 device(1H=400MHz;13C=l00MHz)))によってスチレン含有量を決定した。
1D NMRスペクトルを、「5mmの二重検出プローブ」を使用してBRUKER Avance 200 NMR分光計(BRUKER BioSpin GmbH)に回収した。重水素ロックシグナルを最大化することによって場の均一度を最適化した。重水素ロックシグナルを最適化することによって試料をシムした。試料を室温で実行した(298K)。以下の重水素化溶媒を使用した。以下、C661Hについて7.16ppm;13C-NMRについて128.06ppm)、CDCl31Hについて7.24ppm;13C-NMRについて77.03ppm)、d8-THF(1.73、1Hについて3.58ppm;13Cについて25.35ppm)。重水素化溶媒の残っているプロトンはそれぞれ内部参照として使用した。
スペクトルの処理に、BRUKER 1D WINNMRソフトウェア(バージョン6.0)を使用した。得られるスペクトルの位相、ベースラインの補正およびスペクトルの積分はマニュアルモードで行った。取得したパラメータを表1に示す。
表1:BRUKER標準パルスシークエンスを用いた1D-NMR取得パラメータ
Figure 0006258944
試料の調製:
a1)オイルフリーポリマーの試料:
約「9〜11mg」の乾燥したポリマー試料(湿潤量<0.6%)を、サイズが10mLの茶色容器を用いて、10mLのテトラヒドロフランに溶解した。容器を200u/分で20分間撹拌することによって、ポリマーを溶解した。
a1)油を含むポリマー試料:
約「12〜14mg」の乾燥したポリマー試料(湿潤量<0.6%)を、サイズが10mLの茶色の容器を用いて、10mLのテトラヒドロフランに溶解した。容器を200u/分で20分間撹拌することによって、ポリマーを溶解した。
b)ポリマー溶液を0.45μmの使い捨てフィルターを使用して2mlの容器に移動した。
c)2mlの容器をGPC分析についてのサンプラーに置いた。
溶離速度:1.00mL/分
注入量:100.00μm(GPC-法B 50.00μm)
測定は40℃、THF中で行った。装置:Agilent Serie 1100/1200;モジュール設定:Isoポンプ、オートサンプラー、サーモスタット、VW-検出器、RI-検出器、脱ガス装置;カラムPL混合B / HP混合B。
各GPC-装置では3つのカラムを接続モードで使用した。各カラムの長さ:300mm;カラムタイプ:79911 GP- MXB、Plgel 10 μm MIXED-B GPC/SECカラム、Fa.Agilent Technologies(eigentlicher Hersteller ist auch Polymer Laboratories)
GPC標準:EasiCal PS-1ポリスチレン標準、スパーテルA+B
スチレン標準製造者:
Polymer Laboratories Polymer Laboratories
Now entity of Varian、Inc.Varian Deutschland GmbH
Website:http://www.polymerlabs.com
分子量の分布の幅の測定値として多分散性(Mw/Mn)を使用した。MwおよびMn(量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn))の計算は2つの手順の1つに基づいた。
Mp1、Mp2、Mp3はそれぞれ、GPC曲線の第一、第二、または第三ピークで測定した(最大ピーク)分子量に対応する[第一ピークMp1(最も低い分子量)は曲線の右側に位置し、最後のピーク(最も高い分子量)は曲線の左側に位置する]。最大ピーク分子量は、最大ピーク強度の位置のピークの分子量を意味する。Mp2およびMp3は、1つの高分子に結合される2または3つのポリマー鎖である。Mp1は1つのポリマー鎖である(ベースの分子量-1つの高分子に2つ以上のポリマー鎖のカップリングがない)。
総カップリング率は、総ポリマー重量に相対して結合ポリマーの重量分率の和を示し、全ての結合ポリマーおよび非結合ポリマーの重量分率の和を含む。総カップリング率はいかに示すように計算する。CR(総)=(全ての結合ピークのΣ面積率[最も高くインデックスを付けられた最大ピークに対する最大Mp2のピーク])/(全ピークのΣ面積率[最も高くインデックスを付けられた最大ピークに対する最大Mp1のピーク])。
個別のカップリング率(例えば、ピーク最大Mp2のピークに対応して結合される2つのポリマー手)は以下の記載のように計算する。
CR(2つの手)=(Mp2ピーク最大Mp2のピークの面積率)/(全ピークのΣ面積率[最も高くインデックスを付けられた最大ピークに対する最大Mp1のピーク])。
2つの混合工程に従い、「380ccのBanburyミキサー(Brabender Gmb H&Co KGのLabstation 350S)」で、表6および7の以下に挙げる成分を組み合わせることによってゴム化合物を調製した。ステージ1−加硫パッケージの成分を除く、すべての成分を一緒に混合し、ステージ1の配合物を形成する。ステージ2−加硫パッケージの成分をステージ1の配合物に混合し、ステージ2の配合物を形成する。
1分の予熱時間、Alpha Technologies UKのMV 2000Eで100℃[ML1+4(100℃)]の温度で4分のローター操作時間で、ASTM D 1646(2004)に従いムーニー粘度を測定した。ゴムムーニー粘度測定を、乾式(無溶媒)生のポリマー(加硫処理されていないゴム)で行う。生のポリマーのムーニー値を表5に挙げる。
加硫処理されていないレオロジー特性の測定を、少ないローターの剪断レオメーター(MDR 2000 E from Alpha Technologies UK)を使用してASTM D 5289-95(2001に再承認)に従い実施して、硬化時間(TC)を測定した。レオメーターの測定は、表8および10に記載の加硫処理されていない第二段階のポリマー配合物で、160℃の一定温度で行った。ポリマー試料の量は約4.5gである。測定装置(Alpha Technologies UKのMDR 2000 E)によって、試料の形状および形状調製を標準化し、定める。
「TC50」および「TC90」値は加硫反応の50%および90%を達成するのに必要とされる個々の時間である。反応時間の関数としてトルクを測定する。加硫転換は、生成されたトルク対時間曲線から自動的に計算する。
300%の伸長(係数300)で引張り強度、破断伸びおよび係数を、Zwick Z010のダンベル抜き型Cテストピースを使用してASTM D 412-98A(2002年再承認)に従い測定した。標準化されたダンベル抜き型Cテストピースのうち、「2mm厚」のものを使用した。引張り強度の測定は、硬化(加硫処理された)第二段階ポリマー試料で、室温で実施し、表9および表11に従い実施した。段階2の配合物はTC95(95%の加硫転換)に、160℃で16〜25分以内に加硫処置した(表8および10の硬化データを参照のこと)。
発熱性はDoli'Goodrich'-フレクソメーターで、ASTM D 623方法Aに従い測定した。表8および10に記載の第二段階のポリマー試料で発熱性を測定した。第二段階の配合物はTC95(95%の加硫転換)に、160℃で加硫処理した(表8および10の硬化データを参照のこと)。
Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH(ドイツ)社製の動的機械的・熱的分光計「Eplexor 150N」を使用して、周波数2Hz、それぞれの温度で、0.2%の動的圧縮ひずみを与えることによって、円柱形供試体で、60℃のtanδ値、0℃のtanδ値、-10℃のtanδ値を測定した。60℃の温度で指数が小さいほど、転がり抵抗が小さくなる(より低い=より良い)。tanδ(0℃)を0℃で同じ装置および負荷条件を使用して測定した。当該温度で指数が大きいほど、ウェットスキッド抵抗が良好になる(より大きい=より良い)。60℃のtanδ値、0℃のtanδ値、-10℃のtanδ値を決定した(表9および表11を参照のこと)。段階2の配合物を、160℃でTC95(95%の加硫転換)に加硫処理した(表8および10の硬化データを参照のこと)。工程により、視覚的に「無気泡」、「直径60mm」および「直径10mm」の均一な硬化ゴムディスクを形成する。試体を前述の皿の外側に穴をあけ、「直径10mm」、「高さ10mm」にする。
DIN摩耗はDIN53516(1987-06-01)に従って測定した。指数が大きいほど、耐摩耗性が小さくなる(より小さい=より良い)。摩耗測定は表8および10に記載の加硫処理された第二段階ポリマー配合物で行った。一般的に、0℃の破断伸び、引張り強度、係数300およびtanδ値が大きいほど、試料の性能は良くなり、60℃のtanδ値、発熱性および摩耗が低いほど、試料の性能は良くなる。
修飾剤の調製:6つのアミノシランポリマー化開始剤前駆体化合物(Pr1〜Pr6)、9つのアミノシランポリマー化開始剤化合物(I2a、I2b、I3〜I9)、1つのカップリング修飾剤および3つの鎖末端修飾剤をそれぞれ実施例として調製した。2つのアミノシランポリマー化開始剤前駆体化合物Pr5およびPr6ならびに4つのアミノシランポリマー化開始剤化合物、I6、I7、I8およびI9を比較のポリマー例を提供するために作製し、アミノシランポリマー化開始剤前駆体化合物Pr1〜Pr4、およびアミノシランポリマー化開始剤化合物I2a、I2b、I3、I4およびI5を対象の発明のための例を提供するために作製した。調製(または得るための源)の構造式および方法は以下に提供する。I2(I2aおよびI2bを含む)〜I6から選択される対象のアミノシランポリマー重合開始剤化合物と任意のカップリング剤C1およびC2、鎖末端修飾剤E1〜E4、とりわけ新しい鎖末端修飾剤E3およびE4を組み合わせて使用することは本発明の代表的なものであり、(i)開始剤化合物(アルキルリチウム開始剤化合物等、例えば、n-ブチルリチウム)のアニオン性部分の極性ヘテロ原子を欠いた開始剤化合物とカップリング剤、鎖末端修飾剤をまとめて使用すること、ならびにアミノシラン開始剤化合物とカップリング剤を組み合わせて使用することは、カップリング修飾剤または鎖末端修飾剤を含まないが、比較するためである。
比較例I8およびI9ならびにそこから生じるポリマーを作製して、(a)修飾リチウム化合物が、国際公開第2011/082277号の実施例19Aおよび21に従って形成されないこと、ならびに(b)国際公開第2011/082277号の表6の実施例28の特性が再現できないことを証明する。
アミノシランポリマー化開始剤前駆体化合物の調製
アミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr1を以下のように調製した。
Figure 0006258944
500mLの丸底フラスコに250mLのシクロヘキサンおよび0.23molのジエチルアミンを負荷した。(クロロメチル)ジメチルクロロシラン(0.10mol)を室温で強く撹拌しながら滴下した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。混合物を濾過し、沈殿したアンモニウム塩を取り除き、シクロヘキサン(20mL)で2回洗浄した。全揮発物を減圧下(10mbar)で取り除き、粗生成物を真空下で蒸留し、13.7gの無色の油を得た。Pr1の沸点:15Torrで43℃;単離収率76%;純度>95%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.64(q、4H、NCH2)、2.52(s、2H、ClCH2)、0.86(t、6H、NCH2CH3)、0.10(s、6H、SiMe2)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=40.30(NCH2)、30.98(ClCH2)、16.15(NCH2CH3)、-3.55(SiMe2)ppm。
アミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr2を以下のように調製した。
Figure 0006258944
N-メチルオクタデシルアミン(0.018 mol)および0.025 molのトリエチルアミンを100 mLのシクロヘキサンに溶解した。当該溶液に、(クロロメチル)ジメチルクロロシラン(0.018 mol)を強く撹拌しながら滴下した。混合物を一晩撹拌し、濾過し、沈殿したアンモニウム塩を取り除き、シクロヘキサン(10 mL)で2回洗浄した。全揮発物を減圧下(10mbar)で取り除き、5.85 gの無色油と得た。収率:85%;純度:約90%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.65(t、2H、NCH2)、2.57(s、2H、ClCH2)、2.35(s、3H、NCH3)、1.42-1.18(m、32H、NCH2(CH216CH3)、0.92(s、3H、NCH2(CH216CH3)0.13(s、6H、SiMe2)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=50.69(NCH2)、34.53(NCH3)、32.40(ClCH2)、30.63、30.36-30.17、29.90、29.52、27.39(CH2基について16個のシグナル)、14.43(CH2CH3)、-3.78(SiMe2)ppm。
アミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr3を以下のように調製した。
Figure 0006258944
ジブチルアミン(0.025 mol)および0.035 molのトリエチルアミンを100 mLのシクロヘキサンに溶解した。当該溶液に、(クロロメチル)ジメチルクロロシラン(0.025 mol)を強く撹拌しながら滴下した。混合物を一晩撹拌し、濾過し、沈殿したアンモニウム塩を取り除き、シクロヘキサン(10 mL)で2回洗浄した。全揮発物を減圧下(10mbar)で取り除き、3.40gの無色油を得た。収率:85%;純度>90%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.63(t、4H、NCH2)、2.58(s、2H、ClCH2)、1.34-1.27(m、4H、NCH2CH2)、1.15(sext.、4H、N(CH22CH2)、0.87(t、6H、N(CH23CH3)、0.15(s、6H、SiMe2)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=46.51(ブチル-C)、32.79(ブチル-C)、31.04(ClCH2)、20.62(ブチル-C)、14.36(ブチル-C)、-3.41(SiMe2)ppm。
アミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr4を以下のように調製した。
Figure 0006258944
(クロロメチル)メチルジクロロシラン(0.025mol)を60mLのジエチルエーテルに溶解し、ジエチルアミン(0.11mol)を室温で強く撹拌しながら滴下した。反応混合物を室温で2日間撹拌した。混合物を濾過し、沈殿したアンモニウム塩を取り除き、ジエチルエーテル(15mL)で2回洗浄した。全揮発物を減圧下(10mbar)で取り除き、5.05gの無色油を得て、さらに精製せずに使用した。収率:85%;純度>90%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.73(dq、8H、NCH2)、2.67(s、2H、ClCH2)、0.93(t、12H、NCH2CH3)、0.20(s、3H、SiMe)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=39.43(NCH2)、29.71(ClCH2)、16.59(NCH2CH3)、-4.09(SiMe)ppm。
国際公開第2011/031943号に記載のアミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr5を以下のように調製した。
Figure 0006258944
4,4'-ジアミノジフェニルメタン(0.040mol)および0.10molのトリエチルアミンを100mLのジクロロメタンに溶解し、0.10molのクロロトリメチルシランを0℃で加えた。全揮発物を真空下で取り除いた。残査を約80mLのシクロヘキサンに溶解し、濾過し、アンモニウム塩を取り除いた。真空下の溶媒を取り除いた後、淡茶色の油を得て、NMRによってN,N’-(ビストリメチルシリル)-4,4’-ジアミノジフェニルメタンとして同定した。油分を含んだ中間体を60 mLのテトラヒドロフランに溶解し、0.088molのn-ブチルリチウムを0℃で滴下した。0℃で1.5時間0.092molのクロロトリメチルシランを加えた後、混合物を室温に温め、一晩撹拌した。全揮発物を真空下で取り除き、残査を60mLのシクロヘキサンで抽出した。溶媒を取り除き、19gの淡黄色の結晶質固体を得た。収率:98%;純度>95%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=6.97(m、4H、Aryl-H)、6.83(m、4H、Aryl-H)、3.79(s、2H、CH2)、0.11(s、36H、SiMe3)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=145.94(Aryl-C)、136.94(Aryl-C)、130.42(Aryl-C)、129.48(Aryl-C)、40.94(CH2)、2.26(SiMe3)ppm。
国際公開第97/06192号に記載のアミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr6を以下のように調製した。
Figure 0006258944
3-クロロプロピルアミン塩酸塩(0.020mmol)を40ジクロロメタンに溶解し、トリエチルアミン0.070molのトリエチルアミンを加えた。当該溶液に、10mLのジクロロメタン中に溶解した0.020molの1,2-ビス(クロロジメチルシリル)エタンを撹拌しながら加えた。混合物を室温で一晩撹拌した。全揮発物を真空下で取り除き、残査を40mLのシクロヘキサンで抽出した。溶媒を取り除いた後、3.60gの黄色油を得た。収率:74%;純度:>95%(NMR)。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=3.19(t、2H、NCH2)、2.79(t、2H、ClCH2)、1.62(m、2H、CH2CH2CH2)、0.73(s、4H、Si(CH22Si)、0.05(s、12H、SiMe2)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=42.60(CH2)、39.55(CH2)、37.04(CH2)、8.39(Si(CH2)2Si)、0.02(SiMe2)ppm。
国際公開第2011/082277号に記載のアミノシラン重合開始剤前駆体化合物Pr7およびPr8をABCRで購入した。
Figure 0006258944
Figure 0006258944
アミノシランポリマー化開始剤化合物
シクロヘキサン中の20重量%としてAldrichからn-ブチルリチウムを購入し、「開始剤I1」として表した。
アミノシランポリマー化開始剤化合物の調製
リチウムメチルアミノシラン*TMEDA化合物I2aおよびI2bの調製
調製ステップ1-リチウムメチルアミノシランLi1
アミノシランアルキルリチウムLi1を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr1とリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(4.00mg、0.60mmol)および化合物Pr1(0.20mmol、36.0mg)を2mLのシクロヘキサン中、一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、白色固体を得た。固体をC66に溶解し、NMR分析でリチウム化化合物Li1の形成を明らかにし、さらに出発材料Pr1の共鳴を検出することができなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.86(q、4H、NCH2)、0.99(t、6H、NCH2CH3)、0.37(s、6H、SiMe2)、-1.71.(s、2H、LiCH2)、ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=39.22(NCH2)、12.79(NCH2CH3)、3.04(br、LiCH2)、0.23(SiMe2)ppm。
調製ステップ2−リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI2a
リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI2aを、リチウムメチルアミノシランLi1をTMEDAと反応させることによって以下のように調製した。
Figure 0006258944
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(4.00mg、0.60mmol)および化合物Pr1(0.20mmol、36.0mg)を2mLのシクロヘキサン中、一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、白色固体を得た。固体をC66に溶解し、TMEDA(0.60mmol、70mg)を加え、NMR分析で化合物I2aの形成を示す。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.97(q、4H、NCH2)、1.12(t、6H、NCH2CH3)、0.35(s、6H、SiMe2)、-1.75.(s、2H、LiCH2)ppm、さらに、2.25(s)および2.10(s)ppmでTMEDAについてのシグナルを検出することができた;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=39.93(NCH2CH3)、14.68(NCH2CH3)、3.37(SiMe2)、-7.20(br、LiCH2)ppm、さらに、58.21および46.13ppmでTMEDAについてのシグナルを検出することができた。
調製ステップ2−リチウムメチルアミノシラン*DTHFPI2b
リチウムメチルアミノシランLi1をDTHFPと反応させることによって、リチウムメチルアミノシラン*DTHFPI2bを以下のように調製した。
Figure 0006258944
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(4.00mg、0.60mmol)および化合物Pr1(0.20mmol、36.0mg)を2mLのシクロヘキサン中、一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、白色固体を得た。固体をC66に溶解し、DTHFP(0.60mmol、111mg)を加え、NMR分析で化合物I2bの形成を示す。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=3.20(q、4H、NCH2)、1.21(t、6H、NCH2CH3)、0.32(s、6H、SiMe2)、-1.69.(s、2H、LiCH2)、ppm、さらに3.54-3.86(m)、1.57-1.42(m)、1.02(s)、0.88(s)および0.76ppmでDTHFPについてのシグナルを検知することができた;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=40.78(NCH2)、16.46(NCH2CH3)、3.84(SiMe2)、-8.08(br、LiCH2)ppm、さらに、85.15、84.26、68.28、67.94、40.42、39.82、26.79、26.72、26.36、26.09、19.91および18.21ppmでDTHFPについてのシグナルを検知することができた。
リチウムメチルアミノシランI3の調製
調製ステップ1−リチウムアミノシランLi2
リチウムアミノシランLi2を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr2とリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(395mg、56.9mmol)および化合物Pr2(5.59g、14.3 mmol)を80mLのシクロヘキサンに溶解し、50℃で一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、淡黄色油性個体を得た。残渣のNMR分析でリチウム化化合物Li2の形成を明らかにし、さらに出発材料Pr2について共鳴は検出できなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.71(t、2H、NCH2)、2.42(s、3H、NCH3)、1.40-1.32(m、32H、NCH2(CH216CH3)、0.92(t、3H、NCH2(CH216CH3)0.32(s、6H、SiMe2)、-1.67(s、2H、CH2Li)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=50.76(NCH2)、35.97(NCH3)、32.47、30.32-30.26、29.96、29.61、28.27、27.58、23.23(CH2基について16個のシグナル)、14.49(CH2CH3)、-0.35(SiMe2)、-8.88(CH2Li)ppm。
調製ステップ2-リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI3
リチウムメチルアミノシランLi2とTMEDAの反応を、スチレンおよびブタジエン(下参照)のコポリマー化についての一般的な手順に従ってin situで行った。したがって、既にテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、シクロヘキサン溶媒;ブタジエンモノマーおよびスチレンモノマーを含んでいるポリマー化容器に、リチウムメチルアミノシランLi2を加えると、リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI3が形成された。リチウムメチルアミノシランLi2およびモノマーの量を表4に挙げる。
リチウムメチルアミノシランI4の調製
調製ステップ1−リチウムメチルアミノシランLi3の調製
リチウムメチルアミノシランLi3を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr3とリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(12.0mg、1.60mmol)および化合物Pr3(0.41mmol、96.0mg)を4mLのシクロヘキサン中で一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、淡黄色の油性個体を得た。残査をC66に溶解し、NMR分析で、リチウム化化合物Li3の形成を明らかにし、さらに、出発材料Pr3についての共鳴を検出することができなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.93(t、4H、NCH2)、1.61(br、4H、NCH2CH2)、1.29(sext.、4H、N(CH22CH2)、0.96(t、6H、N(CH23CH3)、0.42(s、6H、SiMe2)、-1.59(s、2H、CH2Li)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=46.81(ブチル-C)、30.51(ブチル-C)、21.36(ブチル-C)、14.39(ブチル-C)、0.32(SiMe2)、-8.75(br、CH2Li)ppm。
調製ステップ2−リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI4
リチウムメチルアミノシランLi3とTMEDAの反応を、スチレンおよびブタジエン(下参照)のコポリマー化についての一般的な手順に従ってin situで行った。したがって、既にテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、シクロヘキサン溶媒;ブタジエンモノマーおよびスチレンモノマーを含んでいるポリマー化容器に、リチウムメチルアミノシランLi2を加えると、リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI3が形成された。リチウムメチルアミノシランLi3、TMEDAおよびモノマーの量を表4に挙げる。
リチウムメチルアミノシランI5の調製
調製ステップ1−リチウムメチルアミノシランLi4
リチウムメチルアミノシランLi4を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr4とリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(6.00mg、0.86mmol)および化合物Pr4(0.20mmol、47.0mg)を2mLのシクロヘキサン中で一晩撹拌した。混合物を濾過し、リチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を取り除き、白色個体を得た。個体をC66に溶解し、NMR分析で、Pr4の75%がリチウム化化合物Li4に転換したことを明らかにし、さらに、出発材料Pr4についての共鳴を検出することができなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=3.02(m、8H、NCH2)、1.09(t、12H、NCH2CH3)、0.39(s、3H、SiMe)、-1.65.(s、2H、LiCH2)、ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=39.85(NCH2)、14.98(NCH2CH3)、0.53(SiMe2)、-10.96(br、LiCH2)、ppm。
調製ステップ2−リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI5
リチウムメチルアミノシランLi4とTMEDAの反応を、スチレンおよびブタジエン(下参照)のコポリマー化についての一般的な手順に従ってin situで行った。したがって、既にテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、シクロヘキサン溶媒;ブタジエンモノマーおよびスチレンモノマーを含んでいるポリマー化容器に、リチウムメチルアミノシランLi4を加えると、リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI5が形成された。リチウムメチルアミノシランLi4、TMEDAおよびモノマーの量を表4に挙げる。
ビス(ビス(トリメチルシリル)フェニル)メチルリチウム*TMEDAI6の調製
ビス(ビス(トリメチルシリル)フェニル)メチルリチウム*TMEDAI6を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr5とn-ブチルリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。0.10mmol、50mgのPr5をC66に溶解し、0.20mmol、23.0mgのTMEDAおよび0.15mmol、9.60mgのn-BuLiを加えた。混合物を60℃で2日間加熱し、NMR測定でPr5がリチウム化重合開始剤化合物I6に完全に転換したことを示した。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=6.83(m、4H、Aryl-H)、6.70(m、4H、Aryl-H)、4.39(s、1H、CH2)、0.27(s、36H、SiMe3)ppm、さらに、1.94および1.90ppmで共役TMEDAについてのシグナルを検出することができた;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=142.04(Aryl-C)、131.66(Aryl-C)、130.26(Aryl-C)、116.67(Aryl-C)、66.46(CHLi)、2.65(SiMe3)ppm、さらに、57.17および45.57ppmで共役TMEDAについてのシグナルを検出することができた。
リチウムプロピルアミノジシランI7の調製
調製ステップ1−リチウムプロピルアミノジシランLi5の調製
リチウムプロピルアミノジシランLi5を以下のように調製した。
Figure 0006258944
アミノメチルシランPr6とリチウムの反応
不活雰囲気下で反応を行った。リチウム粉末(9.00mg、1.30mmol)および化合物Pr6(0.21mmol、50mg)を3mLのシクロヘキサン中で一晩撹拌した。混合物を濾過しリチウムを取り除き、塩化リチウムを形成し、溶媒を真空下で取り除いた。残査をC66に溶解し、NMR分析でリチウム化化合物Li5の形成を明らかにし、さらに出発材料Pr6についての共鳴を検出することができなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=2.70-2.65(m、2H、NCH2)、1.47-1.41(m、2H、CH2CH2CH2)、0.77-0.73(m、2H、LiCH2)、0.69-0.65(m、4H、Si(CH22Si)、0.05(s、6H、SiMe2)、0.03(s、6H、SiMe2)ppm;13C-NMR(101MHz、23°C、C66)δ=43.24(NCH2)、28.31(CH2)、12.35(Si-CH2)、11.11(LiCH2)、9.89(Si-CH2)、-1.24(SiMe2)、-1.82(SiMe2)ppm。
調製ステップ2−リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI7
リチウムメチルアミノシランLi5とTMEDAの反応を、スチレンおよびブタジエン(下参照)のコポリマー化についての一般的な手順に従ってin situで行った。したがって、既にテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、シクロヘキサン溶媒;ブタジエンモノマーおよびスチレンモノマーを含んでいるポリマー化容器に、リチウムメチルアミノシランLi5を加えると、リチウムメチルアミノシラン*TMEDAI7が形成された。リチウムメチルアミノシランLi5、TMEDAおよびモノマーの量を表4に挙げる。
開始剤系I8の調製
国際公開第2011/082277号に記載の開始剤系を調製するために使用される成分メチルトリスジメチルアミノシランPr7、sec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンを、以下の式I8に表し、当該明細書に与えられる指示に従い開始剤系を調製した。
Figure 0006258944
トリアミノメチルシランPr7とsec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンの反応
不活雰囲気下で反応を行った。Sec.-BuLi(シクロヘキサン/ヘキサン(92/8)、0.20 mmol)中の160μL、1.3Mの溶液をトリス(ジメチルアミノ)メチルシラン(41μL、0.20 mmol)およびトリエチルアミン(80μL、0.59 mmol)の溶液に加えた。混合物を50℃で2時間加熱した。シクロヘキサンを減圧下で取り除き、液体残査をC66に溶解し、NMR分析を直ぐに行った。1H-NMRおよび13C-NMR分析では、何の反応も起こらず、したがってトリス(ジメチルアミノ)メチルシラン、トリエチルアミン、sec.-BuLiおよびシクロヘキサンだけを検出することができた。
開始剤系I9の調製
国際公開第2011/082277号に記載の開始剤系を調製するために使用される成分トリメチルジメチルアミノシランPr8、sec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンを、以下の式I9に表し、当該明細書に与えられる指示に従い開始剤系を調製した。
Figure 0006258944
トリアミノメチルシランPr8とsec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンの反応
不活雰囲気下で反応を行った。sec.-BuLi(シクロヘキサン/ヘキサン(92/8)、0.20mmol中の160μL、1.3Mの溶液)をN,N-(ジエチルアミノ)トリメチルシラン(38 μL、0.20 mmol)およびトリエチルアミン(80μL、0.59 mmol)の溶液に加えた。混合物を50℃で2時間加熱した。シクロヘキサンを減圧下で取り除き、液体残査をC66に溶解し、NMR分析を直ぐに行った。1H-NMRおよび13C-NMR分析では、何の反応も起こらず、したがってN,N-(ジエチルアミノ)トリメチルシラン、トリエチルアミン、sec.-BuLiおよびシクロヘキサンだけを検出することができた。
カップリング剤
カップリング剤C1(四塩化スズ)をAldrichから購入した。
SnCl4(式C1)
カップリング剤C2(テトラメトキシシラン)をAldrichから購入した。
Si(OMe)4(式C2)
カップリング剤C3(四塩化ケイ素)をAldrichから購入した。
Si(Cl)4(式C3)
鎖末端修飾化合物
鎖末端修飾化合物E1を以下のように2つの調製経路によって調製した。
Figure 0006258944
調製経路1(E1)
100mLのシュレンクフラスコに25mlのテトラヒドロフラン(THF)、79.5mg(10mmol)の水素化リチウムを負荷し、次にABCR GmbHの1.18g(10mmol)γ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランを負荷した。反応混合物を室温で24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。その後、tert-ブチルジメチルクロロシラン(1.51g(10mmol))を10gのTHFに溶解し、得られる溶液をシュレンクフラスコに滴下した。塩化リチウムが沈殿した。懸濁液を室温で約24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。THF溶媒を真空下で取り除いた。その後、シクロヘキサン(30ml)を加えた。白色懸濁液を次に濾過によって分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り99%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。収率が3.1g(9.3mmol)の鎖末端修飾化合物E1を得た。
調製経路2(E2)
100mLのシュレンクフラスコにABCR GmbHの1.18g(10mmol)γ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシラン、25mlのテトラヒドロフラン(THF)を負荷し、次に10mLのTHFに溶解した0.594g(11mmol)のナトリウムメタノラート(NaOMe)を負荷した。反応混合物を室温で18時間撹拌した。その後、tert-ブチルジメチルクロロシラン(1.51g(10mmol))を10gのTHFに溶解し、得られる溶液をシュレンクフラスコに滴下した。塩化ナトリウムが沈殿した。懸濁液を室温で24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。THF溶媒を真空下で取り除いた。その後、シクロヘキサン(30ml)を加えた。白色懸濁液を次に濾過によって分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り89%の純度であることが証明された。分取した蒸留にさらなる精製を構成し、収率2.6g(7.9mmol)の鎖末端修飾化合物E1を得た。
γ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランPr9をABCR GmbHから購入した。
Figure 0006258944
鎖末端修飾化合物E2を以下のように調製した。
Figure 0006258944
調製経路1(E2):
100mLのシュレンクフラスコに25mlのテトラヒドロフラン(THF)、79.5mg(10mmol)水素化リチウムを負荷し、次に、Cromton GmbHの1.96g(10mmol)のγ-メルカプトプロピルトリメトキシ[Silquest A-189]シランを負荷した。反応混合物を室温で24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。その後、tert-ブチルジメチルクロロシラン(1.51g(10mmol))を10gのTHFに溶解し、得られる溶液をシュレンクフラスコに滴下した。塩化ナトリウムが沈殿した。懸濁液を室温で24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。THF溶媒を真空下で取り除いた。その後、シクロヘキサン(30ml)を加えた。白色懸濁液を次に濾過によって分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り99%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。収率が2.9g(9.2mmol)の鎖末端修飾化合物(E2)を得た。
代替の調製経路2(E2)
100mLのシュレンクフラスコに、Cromton GmbHの1.96g(10mmol)γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン[Silquest A-189]、テトラヒドロフラン(THF)を負荷し、次に0.594g(11mmol)のナトリウムメタノラート(NaOMe)を10mLのTHFに溶解した。反応混合物を室温で18時間撹拌した。その後、tert-ブチルジメチルクロロシラン(1.51g(10mmol))を10gのTHFに溶解し、得られる溶液をシュレンクフラスコに滴下した。塩化ナトリウムが沈殿した。懸濁液を室温で約24時間撹拌し、別に2時間50℃で撹拌した。THF溶媒を真空下で取り除いた。シクロヘキサン(30ml)を加えた。白色懸濁液を次に濾過によって分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り89%の純度であることが証明された。分取した蒸留にさらなる精製を構成し、収率2.2g(7.2mmol)の鎖末端修飾化合物E2を得た。
γ-メルカプトプロピルトリメトキシシランPr10をCromton GmbHから購入した。
Figure 0006258944
鎖末端修飾化合物E3を2つの調製経路によって以下のように調製した。
Figure 0006258944
調製経路1:
100mLのシュレンクフラスコに、50mlのテトラヒドロフラン(THF)、159mg(20mmol)の水素化リチウムを負荷し、次にABCR GmbHの3.6g(20mmol)のγ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランを負荷した。反応混合物を65℃で2時間撹拌した。反応混合物を室温に放冷した。その後、10gのTHF中のジメチルジクロロシラン(1.30g(10mmol))の溶液をシュレンクフラスコに滴下した。反応混合物を65℃に温め、当該温度で2時間放置した。次に、THF溶媒を得られる混合物から室温、真空下(減圧下)で取り除き、残査を50mLのシクロヘキサンに溶解した。沈殿した塩化リチウムを濾過によってシクロヘキサンに溶解した反応物から分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り95%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。収率3.9g(9.3mmol)の鎖末端修飾化合物E3を得た。
調製経路2:
250mLのシュレンクフラスコに、150mLのシクロヘキサン、9.02g(50mmol)のABCR GmbHのγ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランを負荷し、次にSigma-Aldrichの3.23g(25mmol)のジクロロジメチルシランを負荷した。反応混合物を65℃で一晩撹拌した。反応混合物を室温に放冷した。混合物を濾過し、全揮発物を減圧下で取り除き、収率9.20g(88%)の化合物E3を得た。得られる無色の液体溶液はNMR当り95%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=3.32(s、12H、SiOCH3)、2.57(t、4H、S-CH2)、1.70(m、4H、CH2CH2CH2)、0.66(m、4H、CH2SiMe(OMe)2)、0.43(s、6H、Si(OMe)CH3)、0.01(s、6H、Si(OCH3)2CH3)ppm;13C(101MHz、23°C、C66):δ=49.96(OCH3)、30.90(S-CH2)、26.67(CH2CH2CH2)、13.15(CH2SiMe(OMe)2)、2.06(SiCH3)、-5.48(SiCH3)ppm。
鎖末端修飾化合物E4を以下のように2つの調製経路によって調製した。
Figure 0006258944
調製経路1:
100mLのシュレンクフラスコに、50mlのテトラヒドロフラン(THF)、159mg(20mmol)の水素化リチウムを負荷し、次に3.6g(20mmol)のABCR GmbHのγ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランを負荷した。反応混合物を65℃で2時間撹拌した。反応混合物を室温に放冷した。その後、10gのTHF中のジ-n-ブチルジクロロシラン(3.3g(10mmol))をシュレンクフラスコに滴下した。反応混合物を最大65℃まで温め、当該温度で2時間放置した。次にTHF溶媒を得られる混合物から室温、真空下(減圧下)で取り除き、残査を50mLのシクロヘキサンに溶解した。沈殿した塩化リチウムを濾過によってシクロヘキサンに溶解した反応物から分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り89%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。収率5.5g(8.9mmol)の鎖末端修飾化合物E4を得た。
調製経路2:
100mLのシュレンクフラスコに、100mlのシクロヘキサン、2.02g(20mmol)トリエチルアミン、およびABCR GmbHのγ-メルカプトプロピル(メチル)ジメトキシシランを負荷した。反応混合物を室温で5分間撹拌した。その後、20gのシクロヘキサン中のジ-n-ブチルジクロロシラン(3.30g(10mmol))をシュレンクフラスコに滴下した。反応混合物を最大65℃まで温め、当該温度で2時間放置した。沈殿したトリエチル塩化アンモニウムを濾過によりシクロヘキサン中に溶解した反応物から分離した。シクロヘキサン溶媒を真空下(減圧下)で取り除いた。得られる無色の液体溶液はGC当り95%の純度であることが証明され、したがってさらに精製を必要としなかった。収率5.9g(9.5mmol)の鎖末端修飾化合物E4を得た。1H-NMR(400MHz、23°C、C66):δ=3.35(s、12H、SiOCH3)、2.82(t、4H、S-CH2CH2CH2-Si)、1.87(m、4H、CH2CH2CH2-Si)、1.61(m、4H、SnCH2CH2CH2CH3)、1,30(m、8H、SnCH2CH2CH2CH3)、0.83(t、6H、SnCH2CH2CH2CH3)、0.78(t、4H、S-CH2CH2CH2-Si)、0.06(s、6H、Si(OMe)2CH3)ppm;13C(101MHz、23°C、C66):δ=49.95(OCH3)、31.01(S-CH2CH2CH2-Si)、28.70(SCH2CH2CH2)&(SnCH2CH2CH2CH3)、27.06(SnCH2CH2CH2CH3)、17.90(SnCH2CH2CH2CH3)、13.76(SnCH2CH2CH2CH3)、13.21(S-CH2CH2CH2-Si)、-5.47(SiCH3)ppm。
ランダム化剤
TMEDA(N,N,N’,N’-テトラメチル-エチレン-1,2-ジアミン)をAldrichから購入し、使用前にモレキュラーシーブで乾燥させた。
DTHFP(DTHFP(2,2-ジ(2-テトラヒドロフリル)プロパン)をPennakemから購入し、使用前に孔径が4Åのモレキュラーシーブで乾燥させた。
1,3-ブタジエンの単独重合(実施例A、B、およびC、D):
実施例A、B、およびC、Dについての単独重合を、有機溶媒、モノマー、極性共役化合物、開始剤化合物またはその他の成分を加える前に、窒素でパージした二重壁2リットルのスチール製反応槽で実施した。単独重合の反応槽の温度は他に指示がない限り50℃である。以下の成分:シクロヘキサン溶媒(500グラム);極性共役化合物としてテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)(45.0mmol)、ブタジエンモノマーを順番に加え、混合物を1時間撹拌した。N-ブチルリチウム(50.0mmol)を加え、ポリマー化反応を開始した。ポリマー化を約2時間50℃で実施し、その後、ポリマー溶液(66.6wt%または50wt%)の一部を反応槽から取り除き、以下のように別々にワークアップした。次に、鎖末端修飾化合物E2またはE1を加えた。次に、ポリマー化溶液を50℃でさらに45分間撹拌した。実施例BおよびDについては、修飾剤を加えなかった。ポリマー化反応の停止については、ポリマー溶液を1時間後に、50mLのメタノール、ポリマーのための安定化剤としてIrganox 1520(2グラムのIrganoxを含む1リットルのメタノール)を含む別の二重壁スチール製反応槽に移した。当該混合物を15分間撹拌した。ポリマー化溶媒およびその他の揮発物を真空によって取り除いた。
実施例A&B:54.1g(1.00mol)のブタジエンを使用してポリマー化反応(実施例Aについて)を実施した。66.6wt%のポリマー溶液を取り除いた後、5.91グラム(25.0mmol)の鎖末端修飾化合物E2をポリマー化反応槽に加えた。同調製を、修飾剤を加えなかったことを除き実施例Bについても使用した。最終ポリマーの特徴を表2に示す。
実施例C&D:10.0g(0.185mol)のブタジエンを使用してポリマー化反応を実施した。50wt%のポリマー溶液を取り除いた後、12.5mmolの鎖末端修飾化合物E1をポリマー化反応槽に加えた。同調製を、修飾剤を加えなかったことを除き実施例Dについても使用した。最終ポリマーの特徴を表2に示す。
表2:SEC特徴付け、1H NMR特徴付け、および最終ポリマー***の元素分析
Figure 0006258944
実施例AのGC-MS観察は、保持時間はそれぞれ13.17分、13.25分および22.04分の3つのポリマー画分の例示的なトリメチルシリル基(-SiMe3)(m/e=73)の存在を確認した。(-SiMe3)断片を、大部分のポリマー画分に認め、このことは大部分のポリマー鎖の少なくとも1つの(-SiMe3)基の存在を示す。
別の試験では、(-SiMe3)保護基の効果的な除去が、最初に調製したヘキサデシル-トリメチルシリル-硫化物によって証明され、次に、HClを伴う(-SiMe3)基を取り除くことによって証明された。とりわけ、5.1g(20mmol)のヘキサデシルチオールが25mLのシクロヘキサンに溶解した。トリエチルアミン(2.15g(21.25mmol))を加え、次に25mLのシクロヘキサン中の4.47g(41.25mmol)のクロロ-トリメチル-シランを加えた。得られる反応混合物を24時間撹拌し、その後60℃で3時間加熱した。得られる溶液を濾過し、シクロヘキサン溶媒を真空によって取り除いた。ヘキサデシル-トリメチルシリル-硫化物を形成した(収率:6.6g(20.0mmol))。NMR分光計によって(-SiMe3)基を確認した(0.23ppmで1H-NMRスペクトルに現れたシグナル)。ヘキサデシル-トリメチルシリル-硫化物(1グラム(mmol))を15mLのシクロヘキサンに溶解し、10mLのエタノール中の塩酸(2グラム、36%)を加え、混合物を室温で15時間撹拌した。相分離および抽出によって有機層を取り除いた後、硫酸マグネシウムを用いて有機相を乾燥し、濾過した。有機溶媒を取り除き、真空によって、形成されたヘキサクロロジシロキサン副産物の大部分は、真空によって、ヘキサデシルチオールの単離を導いた。予想した通り、0.23ppmの1H-NMRスペクトルの(-SiMe3)シグナルは消失し、0.13ppmで極めて低い強度の新しい(-SiMe3)シグナルが表れ、このことはヘキサクロロジシロキサン副産物の存在を示す。
イソプレン−アミノシラン修飾ポリイソプレンの単独重合
(A)水による処理の前のアミノシラン修飾低分子量ポリイソプレン(PI)の調製
一般化構造Et2N-Si(Me2)-CH2-PIの低分子量ポリイソプレンの調製手順
乾燥箱内で、不活雰囲気下で反応を行った。シクロヘキサン(30mL)中リチウムメチルアミノシランLi1(1mmol)およびTMEDA(300μL、2 mmol)から形成されたアミノシラン重合開始剤にイソプレン(5 mL、50 mmol)を加え、イソプレンポリマー化を開始した。室温で3時間後、メタノールl(50μL、1.25 mmol)を加えることによって、ポリマー化をクエンチした。少量のポリマー溶液(5ml)を分離し、全揮発物を真空下で取り除いた。得られるポリマーを1H-NMR、29Si-NMRおよびGPC分析によって特徴付けた。
(B)水による処理後のシラノール低分子量ポリイソプレンの調製
一般化構造HO-Si(Me2)-CH2-PIのシラノール低分子量ポリイソプレンを導く一般化構造Et2N-Si(Me2)-CH2-PIのアミノシラン修飾低分子量ポリイソプレンの加水分解手順
オリゴマー(A)の主要な画分に5mLの水を加えた。混合物を30分間還流した。有機層を分離し、NMR分光計によって分析した。
(C)TMEDAおよびDTHFP等のルイス塩基の非存在下の重合イソプレンに対する試み
乾燥箱内で、不活雰囲気下で反応を行った。イソプレン(5mL、50mmol)をシクロヘキサン(30mL)中のリチウムメチルアミノシランLi1(1mmol)の溶液に加え、イソプレンポリマー化を開始した。室温で3時間後、100mLのメタノールを加えることによってポリマー化溶液をクエンチした。ポリマーの沈殿または分離は観察されなかった。したがって、イソプレンのポリマー化は、TMEDAおよびDTHFP等のルイス塩基が存在しないとイソプレンのポリマー化を開始することができなかった。
(A)および(B)に従い調製された低分子量ポリマーを1H-NMR、29Si-NMRおよびGPC分析によって特徴付けた。
アミノシラン修飾ポリイソプレン(A):
1H-NMR(400MHz、23°C、CDCl3):δ=2.76(q、NCH2)、0.94(t、NCH2CH3)0.02(br、SiCH3)ppm;さらにイソプレン単位から特徴的な共鳴を検出した。29Si-NMR(79MHz、23°C、CDCl3):δ=3.0(Si-NEt2)ppm。
シラノール修飾ポリイソプレン(B):
1H-NMR(400MHz、23°C、CDCl3):δ=2.67(q、NCH2)、1.13(t、NCH2CH3)0.12-0.07(m、SiCH3)ppm;さらにイソプレン単位から特徴的な共鳴を検出した。29Si-NMR(79MHz、23°C、CDCl3):δ=15.9(Si-OH)ppm。
表3:ポリマーの特徴
Figure 0006258944
アミノシラン修飾ポリイソプレン(A)の29Si-NMRスペクトルは、3.0ppmでシグナルを表す。化学シフトは、アミンおよび3つのアルキル鎖によって置換されるケイ素原子に特徴的であり、例えば、N,N-(ジエチルアミノ)トリメチルシランのケイ素原子は、4.8ppmの化学シフトを有する(Wiley Subscription Servicesのスペクトルデータ源からの比較対照表:スペクトルID cc-01-SI_NMR-873)。ポリマー(A)の加水分解はポリマー(B)を導く。29Si-NMRスペクトルは、3.0ppmでポリマー(A)の特徴的シグナルを完全に消失することを示し、15.9ppmで新しいシグナルが化学シフトと共に現れた。このシグナルは、ヒドロキシ基および3つのアルキル鎖によって置換されるケイ素原子に特徴的であり、例えば、トリメチルシラノールのケイ素原子が15.1ppmの化学シフトを有する(Sigma Aldricから購入したトリメチルシラノールで測定された比較対照表)。さらに1H−NMRスペクトルに著しい変化を観察することができた。Et2N-Si(Me2)-CH2-ポリマー鎖末端部分のプロトンに典型的な2.76および0.94ppmでのシグナルは、修飾ポリイソプレン(B)の場合では存在せず、したがって、ジエチルアミンに割り付けることができなかった2.67および1.13ppmでの2つのシグナルが観察され、アミノシラン修飾ポリイソプレン(A)および水の加水分解産物であり、(A)からの加水分解はさらにHO-Si(Me2)-CH2-鎖末端修飾ポリイソプレン(B)を生み出した。
1,3-ブタジエンとスチレンのバッチ式コポリマー化(実施例1〜21)
有機溶媒、モノマー極性共役剤化合物、開始剤化合物またはその他の成分を加える前に、二重壁、10リットルの反応槽にコポリマー化を実施した。ポリマー化反応槽の温度は特に示されない限り、60℃である。以下の成分:シクロヘキサン溶媒(4600グラム;ブタジエンモノマー、スチレンモノマー、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)をこの順序で加え、混合物を1時間撹拌し、次にn-ブチルリチウムで滴定し、湿潤またはその他の不純物のトレースを取り除いた。重合開始剤前駆体化合物(Li1-Li4)またはアミノシラン重合開始剤化合物(I1、I6-I9)をポリマー化反応槽に加え、ポリマー化反応を開始した。ポリマー化温度が60℃を超えないように、ポリマー化を80分間行った。その後、他に示されない限り、0.5%の総ブタジエンモノマー量を加え、次に、カップリング剤を加えた(表4参照)。混合物を20分間撹拌した。次に、他に示されない限り、1.8%の総ブタジエンモノマー量を加え、次に鎖末端修飾剤を加えた。ポリマー化工程を停止するために、45分後に、100mLのエタノール、1.4gの濃縮HCl(濃度36%)、およびポリマーの安定化剤として5gのIRGANOX 1520を含む分離二重壁、スチール製反応槽にポリマー溶液を移した。混合物を15分間撹拌した。得られるポリマー溶液を1時間蒸気で取り除き、溶媒およびその他の揮発物を取り除き、オーブンで70℃、30分間乾燥させ、さらに、1〜3日間室温で乾燥させた。
得られる第二および加硫処理されたポリマー組成物、ならびにその特性のいくつかを以下の表8〜11にまとめる。他に示されない限り、量はmmolで表す。同一のポリマー化条件(同じポリマー化反応槽、同じ日、同じ操作者)下で調製した実施例を実施例番号に隣り合う同一の文字で示す(例えば1A、2A)。他に示されない限り、99重量%以上のモノマー転換が、表4に挙げられる全実験について達成された。モノマー転換は、ポリマー化溶媒および潜在的に利用可能な揮発性成分を取り除いた後のポリマーの重量を表すポリマー固体の含有量として測定された。対応するポリマー溶液試料をポリマー化工程が停止する前に短い期間にポリマー化反応槽から取り出した。
以下の表中ダッシュ「-」に使用は、何の成分も加えられなかったことを示す。
表4:実施例の成分−ポリマー化のための試薬の量
Figure 0006258944
表5:ポリマーの特徴
Figure 0006258944
スチレンを伴う1,3-ブタジエンの連続的コポリマー化
反応槽の条件
以下の実施例は、一続きに接続された3つの連続した撹拌タンク反応槽(CSTR)の手段によって実施した。各反応槽の用量は5.8リットルであり、螺旋状の撹拌器を備え、粘度の高い溶液を撹拌するのに適しており、全試行中の撹拌器の速度は200rpmである。反応槽の壁内の外部水の循環は所望の温度で制御した。ポリマー化に必要な試薬(スチレン、ブタジエン、シクロヘキサン、DTHFPおよびリチウム開始剤前駆体Li1)を、質量流量計を備えた最初の反応槽の頂部に供給した。各流量計は所望の供給を制御し、試薬の一定した流量を保証した。シクロヘキサンをアルミナのカラムを通過させることによって精製した。シクロヘキサン溶液中の総モノマー含有量は12%であった。
実験の記載の中で、用語「活性開始剤」(in situのLi1およびDTHFPから形成されるI2b)は、ポリマー化反応の役割を担う開始剤の量を意味し、反応媒体に含まれる不純物によって不活性になることはない。用語「余剰開始剤」(in situのLi1およびDTHFPから形成されるI2b)は、系に存在する不純物を不活性にするように負荷される開始剤の量のである。
連続的コポリマー化実施理例1(CCE1)
試薬
シクロヘキサン(蒸留された)を溶媒として使用した。1,3-ブタジエン(蒸留された)およびスチレン(CaH2によって乾燥した)をモノマーとして使用した。DTHFPおよび1,2-ブタジエンをシクロヘキサンに希釈した。ポリマー化反応槽(1)の内部のDTHFPを伴う開始剤前駆体Li1の反応から生じる開始剤I2bをアニオン性開始剤として使用した。修正剤E2を鎖末端修飾剤として使用した。
CCE1の記載:
一続きに接続された3つの反応槽を使用してスチレン/ブタジエンコポリマー化を行った。第一および第二の反応槽は両方ともポリマー化に使用した。鎖末端修飾剤E2を第三の反応槽に加えた。ポリマー化の最中、E2/Li1のモル比は0.580であり、DTHFP/Li1(ポリマー化活性成分の比)は2.610であった。第一ポリマー化反応槽に以下の量を加えた:1.827g/分のスチレン、6.873g/分のブタジエン、63.8g/分のシクロヘキサン、0.0588mmol/分のLi1(活性開始剤I2bの成分)、0,02642mmol/分のLi1(不純物を不活性にするために使用される開始剤の成分);0.1535mmol/分のDTHFP。
修飾剤E2を第三ポリマー化反応槽に0.03410mmol/分の流速(修飾E2溶液0.003501mol/lの濃縮)で加えた。第一反応槽の温度は68℃であり、第二および第三反応槽の温度は70℃であった。各反応槽の滞留時間は60分であった。
97.78%の全転換は、第一反応槽の出口で得られ、完全なモノマー転換(ポリマー溶液にGC分析によってモノマーが検出することができない)は、第二および第三反応槽の両方の出口で得られた。
停止剤としてのメタノールおよび抗酸化剤としてのIRGANOX 1520(0.15phr)を、第三反応槽から出ているライン中の重合体溶液に加えた。第一および第二反応槽から出てくるポリマーをGPC(ポリスチレン較正と共に)によって分析した。第一ポリマー化反応槽から取り除かれたコポリマーについて以下の結果を決定した:Mn=221,204g/mol、Mw=412,572g/mol,(Mw/Mn)=1.870。第二ポリマー化反応槽から取り除かれたコポリマーについて以下の結果を決定した:Mn=219,913g/mol、Mw=406,230g/mol,(Mw/Mn)=1.900。第三ポリマー化反応槽から取り除かれたコポリマーについて以下の結果を決定した:Mn=251,372g/mol、Mw=479,133g/mol,(Mw/Mn)=1.910。
微小構造を1H-NMRによって決定した。第一ポリマー化反応槽の出口のポリマーについて以下の結果を決定した:20.5wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.5wt%のビニル(1,2-ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。第二ポリマー化反応槽の出口のポリマーについて以下の結果を決定した:20.4wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.5wt%のビニル(1,2-ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。
第三ポリマー化反応のポリマーについて以下の結果を決定した:20.3wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.5wt%のvinyl(1,2-ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。
最終のコポリマーのムーニー粘度(ML1+4)(エタノール中のBHT安定化ポリマー溶液の凝集後に測定し、ミル上でゴム粉末を120℃で5分間乾燥させた)は42.1MUであった。
連続的コポリマー化実施例2(CCE2)
試薬
シクロヘキサン(蒸留された)を溶媒として使用した。1,3-ブタジエン(蒸留された)およびスチレン(CaH2によって乾燥した)をモノマーとして使用した。DTHFPをシクロヘキサンに希釈した。開始剤前駆体Li1をDTHFPと反応させることから生じる開始剤I2bをアニオン性開始剤として使用した。カップリング剤C3をポリマー鎖カップリングのために使用した。
CCE2の記載
一続きに接続された3つの反応槽を使用してスチレン/ブタジエンコポリマー化を行った。第一および第二反応槽は両方ともモノマーポリマー化に使用した。カップリング剤C3を第三反応槽に加えた。ポリマー化の最中、C3/Li1モル比は0.381であり、DTHFP/Li1モル比(ポリマー化活性成分の比)は2.540であった。第一ポリマーか反応槽に以下の量を加えた:1.827g/分のスチレン、6.873g/分のブタジエン、63.8g/分のシクロヘキサン、0.0604mmol/分のLi1(活性開始剤I2bの成分);0,02485mmol/分のLi1((不純物を不活性にするために使用される開始剤の成分);0.1535mmol/分のDTHFP。
C3を流速0.02302mmol/分で第三ポリマー化反応槽に加えた(C3溶液の濃度:0.002709mol/l)。第一反応槽の温度は68℃であり、第二および第三反応槽の温度は70℃であった。それぞれの反応槽の滞留時間は60分であった。
全転換の97.55%を第一反応槽の出口で得て、完全なモノマー転換(ポリマー溶液にGC分析によってモノマーが検出することができない)を、第二および第三反応槽の両方の出口で得た。
停止剤としてのメタノールおよび抗酸化剤としてのIRGANOX 1520(0.15phr)を、第三反応槽から出ているライン中の重合体溶液に加えた。第一および第二および第三反応槽から出てくるポリマーをGPC(ポリスチレン較正と共に)によって分析した。第一ポリマー化反応槽の出口で得られるポリマーについて、以下の結果を得た:Mn=214,931g/mol、Mw=401,196g/mol,(Mw/Mn)=1.870。第二ポリマー化反応槽の出口で得られるポリマーについて、以下の結果を得た:Mn=217,945g/mol、Mw=411,600g/mol,(Mw/Mn)=1.890。第三ポリマー化反応槽の出口で得られるポリマーについて、以下の結果を得た:Mn=276,246g/mol、Mw=600,799g/mol,(Mw/Mn)=2.170。
微小構造を1H-NMRによって決定した。第一ポリマー化反応槽の出口のポリマーについて以下の結果を決定した:20.4wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.5wt%のビニル(1,2- ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。
第二ポリマー化反応槽のポリマーについて以下の結果を得た:20.4wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.5wt%のビニル(1,2-ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。
第三ポリマー化反応槽のポリマーについて以下の結果を得た:20.3wt%のスチレン(コポリマーの総モノマー濃度に基づく)、66.4wt%のビニル(1,2-ポリブタジエン、コポリマーのブタジエン画分で計算)。
最終コポリマーのムーニー粘度(ML1+4)(エタノール中のBHT安定化ポリマー溶液の凝集後に測定し、ミル上でゴム粉末を120℃で5分間乾燥させた)は63.8であった。
ポリマー組成物
ポリマー組成物を、350ccのBanburyミキサーで表6に挙げる成分を組み合わせ、配合することによって調製し、160℃で20分間加硫処理した。各組成物の例についての加硫工程データおよび物理的特性を表8および9に提供する。
表6:ポリマー1-5B、1C、2C、6-13D、6E、14E、15Eおよび18-20Jを使用したポリマー組成物
Figure 0006258944
350ccのBanburyミキサーで、表7に挙げる成分を組み合わせ、配合することによって追加のポリマー組成物を調製し、160℃で20分間加硫処理した。各組成物の例についての加硫工程データおよび物理的特性を表10および11に提供する。
表7:ポリマー16Fおよび17Fを使用したポリマー組成物
Figure 0006258944
表8:加硫工程データとシリカ含有ポリマー加硫組成物の特性
Figure 0006258944
表9:シリカ含有ポリマー加硫組成物の特性
Figure 0006258944
表10:加硫工程データとシリカ含有ポリマー加硫組成物の特性(オイルグレード)
Figure 0006258944
表11:シリカ含有ポリマー加硫組成物の特性
Figure 0006258944
結果
リチウムアミノシラン重合開始剤前駆体化合物ではなく、アミノシラン重合開始剤だけがイソプレンのポリマー化反応を開始するのに十分に活性であることがわかった。例えば、リチウムアミノシラン重合開始剤前駆体化合物Li1(アミノシラン修飾低分子量ポリイソプレンの調製のための上記手順(C)を参照)ではなく、アミノシラン重合開始剤I2a(アミノシラン収束低分子量ポリイソプレンの調製のための上記手順(A)を参照)は、イソプレンのポリマー化反応を開始するのに十分に活性であった。α-修飾/ω-修飾直鎖高分子化合物の「α位置」の部分の構造、またはα-修飾/分岐鎖修飾高分子化合物のポリマー手末端は、アミノシラン開始剤化合物の構造に由来し、本発明の式1に対応する。
本発明のアミノシラン重合開始剤に由来するポリマー鎖末端の部分の形成を説明するために、例として修飾低分子量ポリイソプレンを作製した。製造物として、アミノシラン末端修飾ポリイソプレンを最初に形成し、ジヒドロカルビルアミン保護基の加水分解性の除去を行うときにシラノール鎖末端修飾ポリイソプレンに転換する。式6の鎖末端修飾化合物の場合では、リビングアニオン性ポリマー鎖末端を鎖末端修飾剤アルコキシシリル基に反応させることによって、ポリマー鎖末端ケイ素修飾剤結合が導かれる。加水分解のときに、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルスタンニル、ジヒドロカルビルシランジイルおよびジヒドロカルビルスタンナンジイル保護基は、部分的または量的に取り除かれ、チオール鎖末端基を含むポリマーを形成する。
本発明の重要な適用は、発熱性が低く、「60℃のtanδ」値が低く、DIN摩擦抵抗値が小さく、「0℃のtanδ」および「-10℃のtanδ」値が高いか同様のレベルである加硫処理された(エラストマー)ポリマー組成物の製造である。タイヤ転がり抵抗または摩擦抵抗に関係する3つの値の1つが向上する場合、ウェットグリップ性能およびタイヤアイスグリップ性能に関係するその他2つの値は、主要なタイヤの性能特性を向上させるために負に影響するはずがない。発熱性が低く、「60℃のtanδ」値が低いポリマー組成物から作製されるタイヤスレッドは、対応する転がり抵抗がより低く、低いDIN摩耗値を有するものは摩擦抵抗がより低く、「0℃のtanδ」値が高いものは対応するウェットスキッド特性がより良好で、「-10℃のtanδ」値が高いものは対応するアイスグリップ性特性がより良好である。
本発明の開始剤化合物(表8および9の実施例9Dを参照)を使用することによって作製されるポリマーに基づく加硫処理された弾性重合体は、その他のポリマーに基づいた加硫処理された弾性重合体(表8および9の実施例6D、10および11Dを参照)と比較して、60℃のtanδ値が比較的低く(または減少する);0℃のtanδ値が比較的高く(または増加する);タイヤ発熱性が比較的減少し、DIN摩耗が比較的減少する。本発明のアミノシラン開始剤I2aで修飾され、in situでLi1リチウムアミノシラン重合開始剤前駆体およびTMEDAから形成される修飾ポリマー9に基づく例示的な加硫処理された組成物9Dは、発熱性が値109.2℃、60℃のtanδ値が0.0792であり、n-ブチルリチウム開始剤I1から形成され、非修飾ポリマー6に基づく加硫処理された組成物6Dは、126.8℃の比較的高い発熱性、60℃のtanδ値が0.1286である。さらに、修飾ポリマー10および11に基づき、本発明のアミノシラン開始剤I8およびI9で修飾され、アミノシラン重合開始剤前駆体Pr7、sec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンから形成され、シラン重合開始剤前駆体Pr8、sec.ブチルリチウムおよびトリエチルアミンから形成される例示的な比較のための加硫処理された組成物10Dおよび11Dは、加硫処理された組成物9Dの上述の値と比較すると、それぞれ、発熱性は127.7℃と122.8℃の比較的高い値を有し、60℃のtanδ値は0.1266と0.1097の比較的低い値を有する。
アミノシラン開始重合剤と鎖末端修飾剤および任意のカップリング剤の組み合わせは、それぞれ本明細書に記載されるように、60℃のtanδの低い値;向上した摩擦抵抗;および機械的ストレスが掛けられたときの低い加硫ゴム発熱性によって反映されるように、優れた低いヒステリシスエネルギー損を伴う修飾ポリマー加硫ゴムを形成し、0℃のtanδによって反映されるように濡れた表面でのグリップ性能、および-10℃のtanδによって反映されるように氷表面でのグリップ特性が向上するか、同様の範囲にある。伝統的なポリマー調製と比較すると、A)アミノシラン重合開始剤化合物とB)スルファニルシラン鎖末端修飾剤化合物と任意のC)カップリング剤を組み合わせることによって、ポリマー修飾の程度が増加し、対応するポリマー加硫ゴムの性能が向上する。
表8および10に示されるように、本発明の修飾ポリマーを含む加硫処理されたポリマー組成物の動力学的変形およびDIN摩耗中の「発熱性」が減少し、「60℃のtanδ」は減少する(表9および11)。ポリマーの「発熱性」の減少によって得られる加硫処理されたポリマー組成物の耐久性が向上し、加硫ゴムヒステリシスエネルギー損が減少し、転がり抵抗の減少および全体的な弾性を減少させることにつながると考えられる。「引張り強度」および「係数300」は、参照のポリマーに比べ、悪化することがないか、それほど悪化することはなく、機械的ストレス下での抵抗性がより高い安定的なポリマー網の形成を示唆する。「破断伸び」は、tanδ、発熱性および摩擦抵抗値の向上の程度を考慮すると、極めて許容可能な値である。
本開示は以下も包含する。
[1] 以下の式Aの修飾高分子化合物であって、
Figure 0006258944
式中、R 3 およびR 4 はそれぞれ独立して-OH、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
Pは、少なくとも1つの以下のモノマー:ブタジエン、イソプレン、スチレンおよびα-メチルスチレンに由来するモノマー単位を含むエラストマージエンポリマー鎖であり、ならびに
Kは水素原子であり、または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、R 1 は独立して水素原子および(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
2 は独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
Yは少なくとも二価であり、(C 1 -C 18 )アルキルであり、以下の基:第3級アミン基、シリル基、(C 7 -C 18 )アラルキル基および(C 6 -C 18 )アリール基の1つ以上で置換されてもよく、ならびに
Zは水素であり、または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、M 1 はケイ素原子またはスズ原子であり、R 7 およびR 8 は独立して(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、並びにTはR 11 または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、Yは上に定義される通りであり、
9 は独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
10 は独立して水素原子および(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
11 は(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、ならびにDはOR 1 または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、R 1 、P、R 3 、R 4 、R 5 およびR 6 は上に定義される通りであり、ならびにpおよびoはそれぞれ独立して整数1、2および3から選択され、m、n、tおよびuはそれぞれ独立して整数0、1および2から選択され、ならびにKがHである場合、pは1であり、さもなければp+m+n=3およびt+u+o=3である、前記化合物。
[2] 以下の式1を有する上記態様1に記載の修飾高分子化合物であって、
Figure 0006258944
式中、R 1 、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 、Y、PおよびZならびにn、mおよびpは、上記態様1に定義される通りの化合物。
[3] 上記態様2に記載の修飾高分子化合物であって、R 3 は-OHおよび(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、Zは-M 1 (R 7 )(R 8 )(T)によって表され、M 1 はケイ素原子またはスズ原子であり、R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、Tは以下の式によって表され、
Figure 0006258944
式中、Y、R 9 、R 10 およびD、ならびにt、uおよびoは上記態様1に定義される化合物。
[4] 上記態様2に記載の修飾高分子化合物であって、R 3 は-OHおよび(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、Zは-M 1 (R 7 )(R 8 )(T)によって表され、M 1 はケイ素原子またはスズ原子であり、R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、ならびにTはR 11 によって表され、R 11 は(C 1 -C 18 )アルキルから選択される化合物。
[5] M 1 はケイ素原子である上記態様1〜4のいずれかに記載の修飾高分子化合物。
[6] M 1 はスズ素原子である上記態様1〜4のいずれかに記載の修飾高分子化合物。
[7] Yは二価であり、(C 1 -C 18 )アルキルである上記態様1〜6のいずれかに記載の修飾高分子化合物。
[8] R 3 およびR 4 はそれぞれ独立して-OHおよび(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、R 5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択される、上記態様1〜7のいずれかに記載の修飾高分子化合物。
[9] R 3 、R 4 、R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、R 5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択される上記態様8に記載の修飾高分子化合物。
[10] pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、ならびにnおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される、上記態様1〜9のいずれかに記載の修飾高分子化合物。
[11] 以下のステップを含む上記態様1〜10のいずれかに記載の修飾高分子化合物を作製する方法であって、以下ステップ、
(i)溶液中、式4または式5の少なくとも1つのアミノシラン重合開始剤化合物またはそのルイス塩基付加物で、少なくとも1つのエラストマージエンモノマーをポリマー化し、
Figure 0006258944
Figure 0006258944
式中、R 3a は独立して-N(R 28 )R 29 、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
4a は独立して-N(R 30 )R 31 、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
5 およびR 6 は上記態様1に定義され、
2 はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 、R 20 、R 21 、R 22 、R 23 、R 24 およびR 25 はそれぞれ独立して水素、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
26 、R 27 、R 28 、R 29 、R 30 およびR 31 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
qは整数1、2、3、4および5から選択され、並びに
rは整数1、2および3から選択され、
(ii)溶液中、ステップ(i)から得られるポリマーを式6の鎖末端修飾化合物と反応させてもよく、
Figure 0006258944
式中、R 1a は独立して(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
2 は独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
7 およびR 8 は独立して(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
Yは少なくとも二価であり、(C 1 -C 18 )アルキルであり、1つ以上の以下の基:第3級アミン基、シリル基、(C 7 -C 18 )アラルキル基および(C 6 -C 18 )アリール基で置換されてもよく、R 2 、R 7 、R 8 およびnは上に定義され、
1 はケイ素原子またはスズ原子であり、
nは0、1および2から選択される整数であり、sは1、2および3から選択される整数であり、ならびにn+s=3であり、ならびにTはR 11 または以下の式であり、
Figure 0006258944
式中、Yは上に定義される通りであり、
9 は独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
10a は独立して(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
tは0、1および2から選択される整数であり、vは1、2および3から選択される整数であり、ならびにt+v=3であり、ならびに
(iii)ステップ(i)または(ii)から得られるポリマーをプロトン化剤に接触させてもよい、前記方法。
[12] さらに以下のステップを含む式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物を作製する上記態様11に記載の方法であって、以下ステップ、
(ia)以下の式9の化合物、
Figure 0006258944
式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、ならびに
3a 、R 4a 、R 5 、R 6 、R 26 およびR 27 は上記態様11に定義される前記化合物、
リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、ならびに
式10および式11から選択される化合物を反応させることを含み、
Figure 0006258944
Figure 0006258944
式中、R 12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 、R 20 、R 21 、R 22 、R 23 、R 24 およびR 25 、qおよびrは上記態様11に定義される通りである、前記方法。
[13] ステップ(ii)に使用される鎖末端修飾化合物は以下の式7を有する、上記態様11または12に記載の方法であって、
Figure 0006258944
式中、M 1 、Y、R 1a 、R 2 、nおよびsは、式6について通常定義されている通りであり、
7 、R 8 およびR 9 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
10a は独立して(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
tは整数0、1および2から選択され、vは整数1、2および3から選択され、ならびにt+v=3である、前記方法。
[14] M 2 はリチウムである上記態様13に記載の方法。
[15] R 3a は-N(R 28 )R 29 および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、R 28 およびR 29 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択される、上記態様13または14に記載の方法。
[16] R 3a 、R 4a 、R 22 、R 23 、R 24 、R 25 、R 26 およびR 27 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、ならびにR 5 、R 6 、R 18 、R 19 、R 20 およびR 21 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、ならびにR 12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 およびR 17 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 6 )アルキルから選択される、上記態様13〜15のいずれかに記載の方法。
[17] Yは二価であり、(C 1 -C 18 )アルキルである、上記態様13〜16のいずれかに記載の方法。
[18] qは1であり、rは2である上記態様13〜17のいずれかに記載の方法。
[19] sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、ならびにnおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される、上記態様13〜18のいずれかに記載の方法。
[20] 上記態様1〜10のいずれかに定義される少なくとも1つの修飾高分子化合物、および修飾高分子化合物を作製するのに使用されるポリマー化の結果として加えられ、または形成される成分、およびポリマー化工程から溶媒を取り除いた後に残る成分を含むポリマー組成物。
[21] 油を含む上記態様20に記載のポリマー組成物。
[22] 少なくとも1つの充填剤を含む上記態様20または21に記載のポリマー組成物。
[23] 充填剤はカーボンブラック、シリカ、カーボン-シリカ二相充填剤、粘土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リグニン、およびガラス粒子から選択される1つ以上である、上記態様22に記載のポリマー組成物。
[24] 充填剤はシリカを含む上記態様23に記載のポリマー組成物。
[25] 加硫剤を含む上記態様20〜24のいずれかに記載のポリマー組成物。
[26] ポリブタジエン、ブタジエン-スチレンコポリマー、ブタジエン-イソプレンコポリマー、ポリイソプレンおよびブタジエン-スチレン-イソプレンターポリマーから成る群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む、上記態様20〜25のいずれかに記載のポリマー組成物。
[27] 以下の少なくとも1つの反応物を含む加硫処理されたポリマー組成物:
1)少なくとも1つの加硫剤および
2)上記態様20〜26のいずれかに定義されるポリマー組成物。
[28] 以下の少なくとも1つの成分を反応させることを含む加硫処理されたポリマー組成物の作製方法:
1)少なくとも1つの加硫剤および
2)上記態様20〜26のいずれかに定義されるポリマー組成物。
[29] 上記態様27に定義される加硫処理されたポリマー組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品。
[30] タイヤ、タイヤスレッド、タイヤサイドウォール、タイヤカーカス、ベルト、ホース、振動ダンパー、および履物用部品から成る群から選択される、上記態様29に記載の物品。
[31] 以下の式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物またはそのルイス塩基付加物であって、
Figure 0006258944
Figure 0006258944
式中、R 3a は独立して-N(R 28 )R 29 、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
4a は独立して-N(R 30 )R 31 、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
5 およびR 6 は上記態様1に定義される通りであり、
2 はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 、R 20 、R 21 、R 22 、R 23 、R 24 およびR 25 はそれぞれ独立して水素、(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
26 、R 27 、R 28 、R 29 、R 30 およびR 31 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキル、(C 6 -C 18 )アリールおよび(C 7 -C 18 )アラルキルから選択され、
qは整数1、2、3、4および5から選択され、ならびに
rは整数1、2および3から選択される、化合物。
[32] 上記態様31に記載の式4または式5のアミノシランポリマー化開始剤の作製方法であって、当該方法は以下のステップを含み、
以下の式9の化合物、
Figure 0006258944
式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、および
3a 、R 4a 、R 5 、R 6 、R 26 およびR 27 は上記態様31に定義される通りである前記化合物、
リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、ならびに
以下の式10および以下の式11から選択される化合物を反応させることを含み、
Figure 0006258944
Figure 0006258944
式中、R 12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 、R 20 、R 21 、R 22 、R 23 、R 24 およびR 25 、qおよびrは上記態様31に記載の通りである、前記方法。
[33] 上記態様31に記載のアミノシラン重合開始剤化合物または上記態様32に記載の方法であって、式中、
Xは塩素または臭素原子であり、
3a は-N(R 28 )R 29 および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
4a は-N(R 30 )R 31 および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 およびR 17 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 6 )アルキルから選択され、
18 、R 19 、R 20 およびR 21 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
22 、R 23 、R 24 およびR 25 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
26 、R 27 、R 28 、R 29 、R 30 およびR 31 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、ならびに
qは1であり、rは2である、前記化合物または方法。
[34] 上記態様33に記載のアミノシラン重合開始剤化合物または方法であって、式中、
Xは塩素または臭素原子であり、
3a は-N(R 28 )R 29 および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
4a は(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 およびR 17 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 6 )アルキルから選択され、
18 、R 19 、R 20 、R 21 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
22 、R 23 、R 24 およびR 25 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
26 、R 27 、R 28 およびR 29 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、ならびに
qは1であり、rは2である、前記化合物または方法。
[35] 上記態様34に記載のアミノシラン重合開始剤化合物または方法であって、式中、
Xは塩素原子であり、
3a およびR 4a は(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
5 およびR 6 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
12 、R 13 、R 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、R 19 、R 20 およびR 21 はそれぞれ独立して水素および(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
22 、R 23 、R 24 およびR 25 はそれぞれ独立して(C 1 -C 4 )アルキルから選択され、
26 およびR 27 はそれぞれ独立して(C 1 -C 18 )アルキルから選択され、
qは1であり、rは2であり、ならびに
アルカリ金属はリチウムである、前記化合物または方法。

Claims (38)

  1. 以下の式Aの修飾高分子化合物であって、
    Figure 0006258944
    式中、R3およびR4はそれぞれ独立して-OH、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    Pは、少なくとも1つの以下のモノマー:ブタジエン、イソプレン、スチレンおよびα-メチルスチレンに由来するモノマー単位を含むエラストマージエンポリマー鎖であり、ならびに
    Kは水素原子であり、または以下の式であり、
    Figure 0006258944
    式中、R1は独立して水素原子および(C1-C4)アルキルから選択され、
    2は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    Yは少なくとも二価であり、(C1-C18)アルキルであり、以下の基:第3級アミン基、シリル基、(C7-C18)アラルキル基および(C6-C18)アリール基の1つ以上で置換されてもよく、ならびに
    Zは水素であり、または以下の式であり、
    Figure 0006258944
    式中、M1はケイ素原子またはスズ原子であり、R7およびR8は独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、並びにTはR11または以下の式であり、
    Figure 0006258944
    式中、Yは上に定義される通りであり、
    9は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    10は独立して水素原子および(C1-C4)アルキルから選択され、
    11は(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、ならびにDはOR1または以下の式であり、
    Figure 0006258944
    式中、R1、P、R3、R4、R5およびR6は上に定義される通りであり、ならびにpおよびoはそれぞれ独立して整数1、2および3から選択され、m、n、tおよびuはそれぞれ独立して整数0、1および2から選択され、ならびにKがHである場合、pは1であり、さもなければp+m+n=3およびt+u+o=3である、前記化合物。
  2. 以下の式1を有する請求項1に記載の修飾高分子化合物であって、
    Figure 0006258944
    式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、Y、PおよびZならびにn、mおよびpは、請求項1に定義される通りの化合物。
  3. 請求項2に記載の修飾高分子化合物であって、R3は-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、Zは-M1(R7)(R8)(T)によって表され、M1はケイ素原子またはスズ原子であり、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、Tは以下の式によって表され、
    Figure 0006258944
    式中、Y、R9、R10およびD、ならびにt、uおよびoは請求項1に定義される化合物。
  4. 請求項2に記載の修飾高分子化合物であって、R3は-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、Zは-M1(R7)(R8)(T)によって表され、M1はケイ素原子またはスズ原子であり、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびにTはR11によって表され、R11は(C1-C18)アルキルから選択される化合物。
  5. 1はケイ素原子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物。
  6. 1はスズ素原子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物。
  7. Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである請求項1〜6のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物。
  8. 3およびR4はそれぞれ独立して-OHおよび(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物。
  9. 3、R4、R7およびR8はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、R5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択される請求項8に記載の修飾高分子化合物。
  10. pおよびoはそれぞれ独立して整数1および2から選択され、mおよびuはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、ならびにnおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物。
  11. 以下のステップを含む請求項1〜10のいずれか1項に記載の修飾高分子化合物を作製する方法であって、以下ステップ、
    (i)溶液中、式4または式5の少なくとも1つのアミノシラン重合開始剤化合物またはそのルイス塩基付加物で、少なくとも1つのエラストマージエンモノマーをポリマー化し、
    Figure 0006258944
    Figure 0006258944
    式中、R3aは独立して-N(R28)R29、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    4aは独立して-N(R30)R31、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    5およびR6は請求項1に定義され、
    2はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
    12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    qは整数1、2、3、4および5から選択され、並びに
    rは整数1、2および3から選択され、
    (ii)溶液中、ステップ(i)から得られるポリマーを式6の鎖末端修飾化合物と反応させてもよく、
    Figure 0006258944
    式中、R1aは独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
    2は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    7およびR8は独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    Yは少なくとも二価であり、(C1-C18)アルキルであり、1つ以上の以下の基:第3級アミン基、シリル基、(C7-C18)アラルキル基および(C6-C18)アリール基で置換されてもよく、R2、R7、R8およびnは上に定義され、
    1はケイ素原子またはスズ原子であり、
    nは0、1および2から選択される整数であり、sは1、2および3から選択される整数であり、ならびにn+s=3であり、ならびにTはR11または以下の式であり、
    Figure 0006258944
    式中、Yは上に定義される通りであり、
    9は独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    10aは独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
    tは0、1および2から選択される整数であり、vは1、2および3から選択される整数であり、ならびにt+v=3であり、ならびに
    (iii)ステップ(i)または(ii)から得られるポリマーをプロトン化剤に接触させてもよい、前記方法。
  12. さらに以下のステップを含む式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物を作製する請求項11に記載の方法であって、以下ステップ、
    (ia)以下の式9の化合物、
    Figure 0006258944
    式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、ならびに
    3a、R4a、R5、R6、R26およびR27は請求項11に定義される前記化合物、
    リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、ならびに
    式10および式11から選択される化合物を反応させることを含み、
    Figure 0006258944
    Figure 0006258944
    式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25、qおよびrは請求項11に定義される通りである、前記方法。
  13. ステップ(ii)に使用される鎖末端修飾化合物は以下の式7を有する、請求項11または12に記載の方法であって、
    Figure 0006258944
    式中、M1、Y、R1a、R2、nおよびsは、式6について通常定義されている通りであり、
    7、R8およびR9はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    10aは独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
    tは整数0、1および2から選択され、vは整数1、2および3から選択され、ならびにt+v=3である、前記方法。
  14. 2はリチウムである請求項13に記載の方法。
  15. 3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択される、請求項13または14に記載の方法。
  16. 3a、R4a、R22、R23、R24、R25、R26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびにR5、R6、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、ならびにR12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択される、請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. Yは二価であり、(C1-C18)アルキルである、請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. qは1であり、rは2である請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. sおよびvはそれぞれ独立して整数2および3から選択され、ならびにnおよびtはそれぞれ独立して整数0および1から選択される、請求項13〜18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 請求項1〜10のいずれか1項に定義される少なくとも1つの修飾高分子化合物、ならびに、安定化剤化合物、前記修飾高分子化合物と異なるポリマー、加工助剤、エクステンダー油、軟化剤および抗粘着剤から選択される1種以上の更なる成分を含むポリマー組成物。
  21. 前記エクステンダー油を含む請求項20に記載のポリマー組成物。
  22. 少なくとも1つの充填剤を含む請求項20または21に記載のポリマー組成物。
  23. 充填剤はカーボンブラック、シリカ、カーボン-シリカ二相充填剤、粘土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リグニン、およびガラス粒子から選択される1つ以上である、請求項22に記載のポリマー組成物。
  24. 充填剤はシリカを含む請求項23に記載のポリマー組成物。
  25. 加硫剤を含む請求項20〜24のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  26. ポリブタジエン、ブタジエン-スチレンコポリマー、ブタジエン-イソプレンコポリマー、ポリイソプレンおよびブタジエン-スチレン-イソプレンターポリマーから成る群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む、請求項20〜25のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  27. 以下の少なくとも1つの反応物を含む加硫処理されたポリマー組成物:
    1)少なくとも1つの加硫剤および
    2)請求項20〜26のいずれか1項に定義されるポリマー組成物。
  28. 以下の少なくとも1つの成分を反応させることを含む加硫処理されたポリマー組成物の作製方法:
    1)少なくとも1つの加硫剤および
    2)請求項20〜26のいずれか1項に定義されるポリマー組成物。
  29. 請求項27に定義される加硫処理されたポリマー組成物から形成される少なくとも1つの成分を含む物品。
  30. タイヤ、タイヤスレッド、タイヤサイドウォール、タイヤカーカス、ベルト、ホース、振動ダンパー、および履物用部品から成る群から選択される、請求項29に記載の物品。
  31. 以下の式4または式5のアミノシラン重合開始剤化合物またはそのルイス塩基付加物であって、
    Figure 0006258944
    Figure 0006258944
    式中、R3aは独立して-N(R28)R29、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    4aは独立して-N(R30)R31、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    5およびR6は請求項1に定義される通りであり、
    2はリチウム、ナトリウムまたはカリウムであり、
    12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して水素、(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキル、(C6-C18)アリールおよび(C7-C18)アラルキルから選択され、
    qは整数1、2、3、4および5から選択され、ならびに
    rは整数1、2および3から選択される、化合物。
  32. 請求項31に記載の式4または式5のアミノシランポリマー化開始剤の作製方法であって、当該方法は以下のステップを含み、
    以下の式9の化合物、
    Figure 0006258944
    式中、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子であり、および
    3a、R4a、R5、R6、R26およびR27は請求項31に定義される通りである前記化合物、
    リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選択されるアルカリ金属、ならびに
    以下の式10および以下の式11から選択される化合物を反応させることを含み、
    Figure 0006258944
    Figure 0006258944
    式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24およびR25、qおよびrは請求項31に記載の通りである、前記方法。
  33. 請求項31に記載のアミノシラン重合開始剤化合物であって、式中、
    Xは塩素または臭素原子であり、
    3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、
    4aは-N(R30)R31および(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、
    18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびに
    qは1であり、rは2である、前記化合物。
  34. 請求項33に記載のアミノシラン重合開始剤化合物であって、式中、
    Xは塩素または臭素原子であり、
    3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、
    4aは(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、
    18、R19、R20、R21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    26、R27、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびに
    qは1であり、rは2である、前記化合物。
  35. 請求項34に記載のアミノシラン重合開始剤化合物であって、式中、
    Xは塩素原子であり、
    3aおよびR4aは(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C4)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
    26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    qは1であり、rは2であり、ならびに
    アルカリ金属はリチウムである、前記化合物。
  36. 請求項32に記載の方法であって、式中、
    Xは塩素または臭素原子であり、
    3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、
    4aは-N(R30)R31および(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、
    18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    26、R27、R28、R29、R30およびR31はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびに
    qは1であり、rは2である、前記方法。
  37. 請求項36に記載の方法であって、式中、
    Xは塩素または臭素原子であり、
    3aは-N(R28)R29および(C1-C18)アルキルから選択され、
    4aは(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16およびR17はそれぞれ独立して水素および(C1-C6)アルキルから選択され、
    18、R19、R20、R21はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    26、R27、R28およびR29はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、ならびに
    qは1であり、rは2である、前記方法。
  38. 請求項37に記載の方法であって、式中、
    Xは塩素原子であり、
    3aおよびR4aは(C1-C18)アルキルから選択され、
    5およびR6はそれぞれ独立して水素および(C1-C18)アルキルから選択され、
    12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20およびR21はそれぞれ独立して水素および(C1-C4)アルキルから選択され、
    22、R23、R24およびR25はそれぞれ独立して(C1-C4)アルキルから選択され、
    26およびR27はそれぞれ独立して(C1-C18)アルキルから選択され、
    qは1であり、rは2であり、ならびに
    アルカリ金属はリチウムである、前記方法。
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