JP6375174B2 - Modified farnesene polymer, method for producing the same, rubber composition, and tire - Google Patents
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Description
本発明は、ファルネセン由来の単量体単位を含む変性ファルネセン重合体及びその製造方法、前記変性ファルネセン重合体を含有するゴム組成物、並びに前記ゴム組成物を用いたタイヤに関する。 The present invention relates to a modified farnesene polymer containing monomer units derived from farnesene, a process for producing the same, a rubber composition containing the modified farnesene polymer, and a tire using the rubber composition.
従来、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム等のゴム成分に対してカーボンブラックやシリカ等のフィラーを配合することにより機械強度を向上させたゴム組成物が、耐摩耗性や機械強度を必要とするタイヤ用途に広く使用されている。
前記フィラーは、その粒子表面に前記ゴム成分を物理的又は化学的に吸着することでその補強効果を発現することが知られている。したがって、100〜200nm程度の粒子径が大きいフィラーを使用した場合には、一般的にゴム成分との相互作用が十分に得られないため、ゴム組成物の機械強度を十分に向上させることができない場合があった。また、当該ゴム組成物をタイヤとして用いた場合、硬度が低下し、操縦安定性が不十分となる場合があった。
Conventionally, rubber compositions that have improved mechanical strength by blending fillers such as carbon black and silica with rubber components such as natural rubber and styrene butadiene rubber are used for tires that require wear resistance and mechanical strength. Widely used.
It is known that the filler exerts its reinforcing effect by physically or chemically adsorbing the rubber component on the particle surface. Therefore, when a filler having a large particle size of about 100 to 200 nm is used, the interaction with the rubber component is generally not sufficiently obtained, and therefore the mechanical strength of the rubber composition cannot be sufficiently improved. There was a case. Further, when the rubber composition is used as a tire, the hardness is lowered and the steering stability may be insufficient.
一方、5〜100nm程度の小さい平均粒子径を有し、比表面積が大きいフィラーを使用した場合、フィラーとゴム成分との相互作用が大きくなるためゴム組成物の機械強度及び耐摩耗性等の特性が向上する。また、当該ゴム組成物をタイヤとして用いた場合、硬度が高くなるため、操縦安定性が向上する。
しかしながら、この平均粒径が小さいフィラーを使用した場合にあっては、カーボンブラックあるいはシリカ同士の高い凝集力により、ゴム組成物中のフィラーの分散性が低下することが知られている。このフィラーの分散性の低下は、混練工程の長時間化を招きゴム組成物の生産性に影響することがあった。また、分散性が低下するとゴム組成物が発熱しやすくなるため、転がり抵抗性能の悪化を招き、いわゆる低燃費タイヤの要求特性を満たすことができないことが多かった。また、混練時間を長くしフィラーの分散を向上した場合においても、ゴム組成物中のフィラーによるネットワーク構造が減少することになるため、ゴム組成物としての弾性率が低下することがあった。
このように、タイヤ用ゴム組成物における機械強度及び硬度と、転がり抵抗性能とは二律背反の関係にあり、両者をバランスよく改良することは困難とされている。
On the other hand, when a filler having a small average particle diameter of about 5 to 100 nm and a large specific surface area is used, since the interaction between the filler and the rubber component increases, characteristics such as mechanical strength and wear resistance of the rubber composition Will improve. Moreover, since the hardness becomes high when the rubber composition is used as a tire, steering stability is improved.
However, it is known that when a filler having a small average particle diameter is used, the dispersibility of the filler in the rubber composition is lowered due to the high cohesive force between carbon black or silica. This decrease in the dispersibility of the filler may lead to a longer kneading process and may affect the productivity of the rubber composition. Moreover, since the rubber composition easily generates heat when the dispersibility is lowered, the rolling resistance performance is deteriorated, and the required characteristics of so-called low fuel consumption tires are often not satisfied. Further, even when the kneading time is increased and the dispersion of the filler is improved, the network structure by the filler in the rubber composition is reduced, so that the elastic modulus as the rubber composition may be lowered.
Thus, the mechanical strength and hardness of the tire rubber composition and the rolling resistance performance are in a trade-off relationship, and it is difficult to improve both in a well-balanced manner.
前記特性をバランスよく改良するためのゴム組成物として、特許文献1にはイソプレン系ゴムとスチレンブタジエンゴムとを含有するゴム成分、カーボンブラック、及び軟化点が−20〜20℃の液状レジンを特定の比率で含有するタイヤ用ゴム組成物が記載されている。
また、特許文献2には、変性スチレン−ブタジエン共重合体及び変性共役ジエン系重合体を含有するジエン系ゴムを含有するゴム成分と、カーボンブラック等のフィラーとを所定の割合で配合したタイヤが記載されている。
なお、特許文献3,4には、β−ファルネセンの重合体が記載されているが、実用的な用途については十分に検討されていない。
As a rubber composition for improving the above properties in a well-balanced manner, Patent Document 1 specifies a rubber component containing isoprene-based rubber and styrene-butadiene rubber, carbon black, and a liquid resin having a softening point of -20 to 20 ° C. The rubber composition for tires contained in the ratio is described.
Patent Document 2 discloses a tire in which a rubber component containing a diene rubber containing a modified styrene-butadiene copolymer and a modified conjugated diene polymer and a filler such as carbon black are blended at a predetermined ratio. Have been described.
Although Patent Documents 3 and 4 describe polymers of β-farnesene, practical applications have not been sufficiently studied.
特許文献1,2に記載のタイヤによれば、ある程度前記問題を解決することができるものの、機械強度、硬度、及び硬度に起因する操縦安定性と、転がり抵抗性能とを十分に高い水準で兼ね備えているとはいえず、更なる改善が望まれている。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ゴム組成物の一部に用いた際にカーボンブラックやシリカ等のフィラーと相互作用することで、フィラー間の摩擦に伴う発熱を抑制することができ、また弾性率を向上することができる変性ファルネセン重合体、及びその製造方法を提供する。
また、前記変性ファルネセン重合体を含有するゴム組成物であって、その架橋物(加硫ゴムを含む。以下同じ)が優れた硬度、機械強度、弾性率及び耐摩耗性を示すゴム組成物を提供する。
更に、前記ゴム組成物を少なくとも一部に用い、高硬度に起因する優れた操縦安定性、及び優れた転がり抵抗性能を有するタイヤを提供する。
According to the tires described in Patent Documents 1 and 2, although the above-mentioned problems can be solved to some extent, the mechanical strength, hardness, and handling stability resulting from hardness and rolling resistance performance are combined at a sufficiently high level. However, further improvement is desired.
This invention is made | formed in view of the said situation, and suppresses the heat_generation | fever accompanying friction between fillers by interacting with fillers, such as carbon black and a silica, when it uses for a part of rubber composition. A modified farnesene polymer capable of improving the elastic modulus and a method for producing the same are provided.
A rubber composition containing the modified farnesene polymer, wherein the crosslinked product (including vulcanized rubber; the same applies hereinafter) exhibits excellent hardness, mechanical strength, elastic modulus, and wear resistance. provide.
Further, the present invention provides a tire having at least a part of the rubber composition and having excellent handling stability and excellent rolling resistance performance due to high hardness.
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、ファルネセン由来の単量体単位を含み、更に特定の構造を特定量有する変性ファルネセン重合体をゴム組成物に用いると、当該ゴム組成物の架橋物が、硬度、機械強度、弾性率及び耐摩耗性について優れた性能を示すことを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that when a modified farnesene polymer containing a farnesene-derived monomer unit and having a specific amount of a specific structure is used in a rubber composition, a crosslinked product of the rubber composition is used. Was found to exhibit excellent performance in terms of hardness, mechanical strength, elastic modulus and abrasion resistance, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、下記[1]〜[4]に関する。
[1]ジカルボン酸構造(a1)、ジカルボン酸モノエステル構造(a2)、ジカルボン酸モノアミド構造(a3)及び無水カルボン酸構造(a4)から選ばれる1種以上の官能基を有する変性ファルネセン重合体であって、前記(a1)〜(a3)の全量が前記(a1)〜(a4)の全量に対して80mol%以上である変性ファルネセン重合体。
[2]無水カルボン酸により変性されたファルネセン重合体の無水カルボン酸部分を開環反応させる、前記[1]に記載の変性ファルネセン重合体の製造方法。
[3]合成ゴム及び天然ゴムから選ばれる1種以上のゴム成分(A)100質量部に対し、フィラー(B)を20〜150質量部含有するゴム組成物であって、フィラー(B)100質量部に対して前記[1]に記載の変性ファルネセン重合体(C)を0.1〜30質量部含有するゴム組成物。
[4]前記[3]に記載のゴム組成物を少なくとも一部に用いたタイヤ。
That is, the present invention relates to the following [1] to [4].
[1] A modified farnesene polymer having one or more functional groups selected from a dicarboxylic acid structure (a1), a dicarboxylic acid monoester structure (a2), a dicarboxylic acid monoamide structure (a3), and a carboxylic anhydride structure (a4). And the modified farnesene polymer whose whole quantity of said (a1)-(a3) is 80 mol% or more with respect to the whole quantity of said (a1)-(a4).
[2] The method for producing a modified farnesene polymer according to [1], wherein the carboxylic anhydride portion of the farnesene polymer modified with carboxylic anhydride is subjected to a ring-opening reaction.
[3] A rubber composition containing 20 to 150 parts by mass of filler (B) with respect to 100 parts by mass of one or more rubber components (A) selected from synthetic rubber and natural rubber. A rubber composition containing 0.1 to 30 parts by mass of the modified farnesene polymer (C) according to [1] with respect to parts by mass.
[4] A tire using at least a part of the rubber composition according to [3].
本発明によれば、ゴム組成物の一部に用いた際にカーボンブラックやシリカ等のフィラーと相互作用することで、フィラー間の摩擦に伴う発熱を抑制することができ、また弾性率を向上することができる変性ファルネセン重合体、及びその製造方法を提供することができる。
また、前記変性ファルネセン重合体を含有するゴム組成物であって、その架橋物が優れた硬度、機械強度、弾性率及び耐摩耗性を示すゴム組成物を提供することができる。
更に、前記ゴム組成物を少なくとも一部に用い、高硬度に起因する優れた操縦安定性、及び優れた転がり抵抗性能を有するタイヤを提供することができる。
According to the present invention, when used as a part of a rubber composition, it interacts with fillers such as carbon black and silica, thereby suppressing heat generation due to friction between fillers and improving elastic modulus. It is possible to provide a modified farnesene polymer that can be produced, and a method for producing the same.
Moreover, it is possible to provide a rubber composition containing the modified farnesene polymer, in which the crosslinked product exhibits excellent hardness, mechanical strength, elastic modulus, and wear resistance.
Furthermore, it is possible to provide a tire having excellent steering stability and excellent rolling resistance performance due to high hardness by using the rubber composition at least in part.
[変性ファルネセン重合体]
本発明の変性ファルネセン重合体は、ジカルボン酸構造(a1)、ジカルボン酸モノエステル構造(a2)、ジカルボン酸モノアミド構造(a3)及び無水カルボン酸構造(a4)から選ばれる1種以上の官能基を有する変性ファルネセン重合体であって、前記(a1)〜(a3)の全量が前記(a1)〜(a4)の全量に対して80mol%以上である変性ファルネセン重合体である。
[Modified farnesene polymer]
The modified farnesene polymer of the present invention has one or more functional groups selected from a dicarboxylic acid structure (a1), a dicarboxylic acid monoester structure (a2), a dicarboxylic acid monoamide structure (a3), and a carboxylic anhydride structure (a4). A modified farnesene polymer having a total amount of (a1) to (a3) of 80 mol% or more based on the total amount of (a1) to (a4).
本発明における変性ファルネセン重合体を構成するファルネセンとしては、α−ファルネセン及び式(I)で示されるβ−ファルネセンから選ばれる少なくとも1種を用いることができ、製造容易性の観点から、β−ファルネセンを用いることが好ましい。 As the farnesene constituting the modified farnesene polymer in the present invention, at least one selected from α-farnesene and β-farnesene represented by the formula (I) can be used. From the viewpoint of ease of production, β-farnesene Is preferably used.
ジカルボン酸構造(a1)としては、不飽和ジカルボン酸に由来する構造が好ましく、具体的には、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸及び2,3−ジメチルマレイン酸等に由来する構造が挙げられる。
ジカルボン酸モノエステル構造(a2)としては、不飽和ジカルボン酸モノエステルに由来する構造が好ましく、ジカルボン酸モノメチルエステル、ジカルボン酸モノエチルエステル、ジカルボン酸モノプロピルエステル、又はジカルボン酸モノブチルエステルが好ましい。具体的には、マレイン酸モノエステル、フマル酸モノエステル、シトラコン酸モノエステル、イタコン酸モノエステル及び2,3−ジメチルマレイン酸モノエステル等に由来する構造が挙げられる。
As the dicarboxylic acid structure (a1), a structure derived from an unsaturated dicarboxylic acid is preferable, and specifically, a structure derived from maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, 2,3-dimethylmaleic acid, or the like. Can be mentioned.
As the dicarboxylic acid monoester structure (a2), a structure derived from an unsaturated dicarboxylic acid monoester is preferable, and dicarboxylic acid monomethyl ester, dicarboxylic acid monoethyl ester, dicarboxylic acid monopropyl ester, or dicarboxylic acid monobutyl ester is preferable. Specific examples include structures derived from maleic acid monoester, fumaric acid monoester, citraconic acid monoester, itaconic acid monoester, 2,3-dimethylmaleic acid monoester, and the like.
ジカルボン酸モノアミド構造(a3)としては、不飽和ジカルボン酸モノアミドに由来する構造が好ましく、具体的には、マレイン酸モノアミド、フマル酸モノアミド、シトラコン酸モノアミド、イタコン酸モノアミド及び2,3−ジメチルマレイン酸モノアミド等に由来する構造が挙げられる。 The dicarboxylic acid monoamide structure (a3) is preferably a structure derived from an unsaturated dicarboxylic acid monoamide, specifically, maleic acid monoamide, fumaric acid monoamide, citraconic acid monoamide, itaconic acid monoamide, and 2,3-dimethylmaleic acid. Examples include structures derived from monoamides and the like.
無水カルボン酸構造(a4)としては、不飽和無水カルボン酸に由来する構造が好ましく、具体的には、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水2,3−ジメチルマレイン酸、無水イタコン酸等に由来する構造が挙げられる。 As the carboxylic anhydride structure (a4), a structure derived from an unsaturated carboxylic anhydride is preferable, and specifically, derived from maleic anhydride, citraconic anhydride, 2,3-dimethylmaleic anhydride, itaconic anhydride, or the like. The structure to do is mentioned.
これらの中でも、本発明の変性ファルネセン重合体をゴム組成物の一部に用いた際にカーボンブラックやシリカ等のフィラーとの相互作用を向上させる観点から、前記ジカルボン酸としてはマレイン酸が好ましく、前記ジカルボン酸モノエステルとしてはマレイン酸モノエステルが好ましく、前記ジカルボン酸モノアミドとしてはマレイン酸モノアミドが好ましい。また、前記ジカルボン酸モノエステルとしては、ジカルボン酸モノメチルエステル、ジカルボン酸モノエチルエステル、ジカルボン酸モノプロピルエステル及びジカルボン酸モノブチルエステルが好ましい。 Among these, from the viewpoint of improving the interaction with fillers such as carbon black and silica when the modified farnesene polymer of the present invention is used in a part of the rubber composition, maleic acid is preferable as the dicarboxylic acid, The dicarboxylic acid monoester is preferably a maleic acid monoester, and the dicarboxylic acid monoamide is preferably a maleic acid monoamide. Moreover, as said dicarboxylic acid monoester, dicarboxylic acid monomethyl ester, dicarboxylic acid monoethyl ester, dicarboxylic acid monopropyl ester, and dicarboxylic acid monobutyl ester are preferable.
本発明の変性ファルネセン重合体は、前記(a1)〜(a3)の全量が前記(a1)〜(a4)の全量に対して80mol%以上であることを要する。前記(a1)〜(a4)の全量中の前記(a1)〜(a3)の量が80mol%以上であると、本発明の変性ファルネセン重合体をゴム組成物の一部に用いた際に、カーボンブラックやシリカ等のフィラーとの相互作用が高くなり、弾性率、及び転がり抵抗性能が向上する。
変性ファルネセン重合体とフィラーとの相互作用を向上させる観点から、前記(a1)〜(a4)の全量中の前記(a1)〜(a3)の量は、85mol%以上が好ましく、90mol%以上がより好ましく、95mol%以上が更に好ましく、100mol%であってもよい。なお、変性ファルネセン重合体中の各官能基の合計量及び各官能基の量は、赤外分光法、核磁気共鳴分光法等の分析機器を用いて算出することができる。
In the modified farnesene polymer of the present invention, the total amount of (a1) to (a3) is required to be 80 mol% or more based on the total amount of (a1) to (a4). When the amount of (a1) to (a3) in the total amount of (a1) to (a4) is 80 mol% or more, when the modified farnesene polymer of the present invention is used as a part of the rubber composition, Interaction with fillers such as carbon black and silica is enhanced, and the elastic modulus and rolling resistance performance are improved.
From the viewpoint of improving the interaction between the modified farnesene polymer and the filler, the amount of (a1) to (a3) in the total amount of (a1) to (a4) is preferably 85 mol% or more, and 90 mol% or more. More preferably, it is more preferably 95 mol% or more, and may be 100 mol%. The total amount of each functional group and the amount of each functional group in the modified farnesene polymer can be calculated using an analytical instrument such as infrared spectroscopy or nuclear magnetic resonance spectroscopy.
前記変性ファルネセン重合体中の前記(a1)〜(a4)の全量は0.1〜50質量%が好ましい。変性ファルネセン重合体中の前記(a1)〜(a4)の全量が前記範囲内であると、本発明の変性ファルネセン重合体をゴム組成物の一部に用いた際にカーボンブラックやシリカ等のフィラーとの相互作用が高くなり、弾性率及び転がり抵抗性能が向上する。また、変性ファルネセン重合体中の前記(a1)〜(a4)の全量が50質量%以下であると、粘度が高くなることを防ぐことができるため製造が容易になる。
変性ファルネセン重合体中の前記(a1)〜(a4)の全量は、変性ファルネセン重合体とフィラーとの相互作用を向上させる観点から、0.1〜50質量%が好ましく、0.2〜45質量%がより好ましく、0.5〜40質量%が更に好ましい。なお、変性ファルネセン重合体中の各官能基の合計量は、赤外分光法、核磁気共鳴分光法等の分析機器を用いて算出することができる。また、変性ファルネセン重合体は前記(a1)〜(a4)以外の官能基を発明の効果を損ねない範囲で含有していてもよい。
The total amount of (a1) to (a4) in the modified farnesene polymer is preferably 0.1 to 50% by mass. A filler such as carbon black or silica when the modified farnesene polymer of the present invention is used as part of a rubber composition when the total amount of (a1) to (a4) in the modified farnesene polymer is within the above range. And the elastic modulus and rolling resistance performance are improved. Moreover, since it can prevent that a viscosity becomes high as the whole quantity of said (a1)-(a4) in a modified | denatured farnesene polymer is 50 mass% or less, manufacture becomes easy.
The total amount of the above (a1) to (a4) in the modified farnesene polymer is preferably 0.1 to 50% by mass, and preferably 0.2 to 45% by mass from the viewpoint of improving the interaction between the modified farnesene polymer and the filler. % Is more preferable, and 0.5 to 40% by mass is still more preferable. The total amount of each functional group in the modified farnesene polymer can be calculated using an analytical instrument such as infrared spectroscopy or nuclear magnetic resonance spectroscopy. The modified farnesene polymer may contain a functional group other than the above (a1) to (a4) within a range not impairing the effects of the invention.
変性ファルネセン重合体の重量平均分子量(Mw)は、2000〜50万が好ましく、1.5万〜50万がより好ましく、2万〜45万が更に好ましく、3万〜30万がより更に好ましい。変性ファルネセン重合体のMwが前記範囲内であると、本発明のゴム組成物の加工性が良好となり、該ゴム組成物の架橋物を用いたタイヤの転がり抵抗性能が良好となる。
なお、本明細書において変性ファルネセン重合体のMwは、後述する実施例に記載した方法で求めた値である。本発明においては、Mwが異なる2種類の変性ファルネセン重合体を併用してもよい。
The weight average molecular weight (Mw) of the modified farnesene polymer is preferably 2000 to 500,000, more preferably 150,000 to 500,000, still more preferably 20,000 to 450,000, and still more preferably 30,000 to 300,000. When the Mw of the modified farnesene polymer is within the above range, the processability of the rubber composition of the present invention becomes good, and the rolling resistance performance of a tire using a crosslinked product of the rubber composition becomes good.
In the present specification, Mw of the modified farnesene polymer is a value determined by the method described in the examples described later. In the present invention, two types of modified farnesene polymers having different Mw may be used in combination.
変性ファルネセン重合体の38℃における溶融粘度は、0.1〜3,000Pa・sが好ましく、1.0〜2,000Pa・sがより好ましく、2.5〜1,500Pa・sが更に好ましく、4.0〜1,000Pa・sがより更に好ましい。変性ファルネセン重合体の溶融粘度が前記範囲内であると、得られるゴム組成物の混練が容易になると共に加工性が向上する。なお、本明細書において変性ファルネセン重合体の溶融粘度は、後述する実施例に記載した方法で求めた値である。 The melt viscosity at 38 ° C. of the modified farnesene polymer is preferably 0.1 to 3,000 Pa · s, more preferably 1.0 to 2,000 Pa · s, still more preferably 2.5 to 1,500 Pa · s, 4.0 to 1,000 Pa · s is even more preferable. When the melt viscosity of the modified farnesene polymer is within the above range, kneading of the resulting rubber composition is facilitated and processability is improved. In the present specification, the melt viscosity of the modified farnesene polymer is a value determined by the method described in the examples described later.
変性ファルネセン重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、1.0〜8.0が好ましく、1.0〜5.0がより好ましく、1.0〜3.0がより更に好ましい。Mw/Mnが前記範囲内であると、得られる変性ファルネセン重合体の粘度のばらつきが小さく、より好ましい。 The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the modified farnesene polymer is preferably 1.0 to 8.0, more preferably 1.0 to 5.0, and still more preferably 1.0 to 3.0. It is more preferable that Mw / Mn is within the above-mentioned range because the variation of the viscosity of the resulting modified farnesene polymer is small.
変性ファルネセン重合体のガラス転移温度は、−90〜10℃の範囲が好ましく、−90〜0℃の範囲がより好ましく、−90〜−5℃の範囲が更に好ましい。前記範囲であると、本発明の変性ファルネセン重合体を含むゴム組成物の架橋物を用いたタイヤの転がり抵抗性能が良好となる。また、粘度が高くなるのを抑えることができ取り扱いが容易になる。 The glass transition temperature of the modified farnesene polymer is preferably in the range of -90 to 10 ° C, more preferably in the range of -90 to 0 ° C, and still more preferably in the range of -90 to -5 ° C. Within the above range, the rolling resistance performance of the tire using the crosslinked product of the rubber composition containing the modified farnesene polymer of the present invention is improved. Moreover, it can suppress that a viscosity becomes high and can handle it easily.
(変性ファルネセン重合体の製造方法)
前記変性ファルネセン重合体は、例えば、未変性のファルネセン重合体を製造し、この未変性のファルネセン重合体に対して、ジカルボン酸構造(a1)、ジカルボン酸モノエステル構造(a2)、ジカルボン酸モノアミド構造(a3)及び無水カルボン酸構造(a4)から選ばれる1種以上の官能基を導入することにより製造することができる。
(Method for producing modified farnesene polymer)
The modified farnesene polymer may be, for example, an unmodified farnesene polymer, and a dicarboxylic acid structure (a1), a dicarboxylic acid monoester structure (a2), a dicarboxylic acid monoamide structure with respect to the unmodified farnesene polymer. It can be produced by introducing one or more functional groups selected from (a3) and the carboxylic anhydride structure (a4).
〔未変性のファルネセン重合体の製造方法〕
未変性のファルネセン重合体は、乳化重合法、又は国際公開第2010/027463号、国際公開第2010/027464号に記載の方法等により製造することができる。その中でも、乳化重合法又は溶液重合法が好ましく、溶液重合法が更に好ましい。
[Method for producing unmodified farnesene polymer]
The unmodified farnesene polymer can be produced by an emulsion polymerization method, a method described in International Publication No. 2010/027463, International Publication No. 2010/027464, or the like. Among these, an emulsion polymerization method or a solution polymerization method is preferable, and a solution polymerization method is more preferable.
未変性のファルネセン重合体を得るための乳化重合法としては公知の方法を適用できる。例えば、所定量のファルネセン単量体を乳化剤の存在下に乳化分散し、ラジカル重合開始剤により乳化重合する。
乳化剤としては、例えば、炭素数10以上の長鎖脂肪酸塩又はロジン酸塩が用いられる。具体例としては、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸のカリウム塩又はナトリウム塩が挙げられる。
分散媒としては通常、水が使用され、重合時の安定性が阻害されない範囲で、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウムのような過硫酸塩、有機過酸化物、過酸化水素等が挙げられる。
得られる未変性のファルネセン重合体の分子量を調整するため、連鎖移動剤を使用することもできる。連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、チオグリコール酸、ジテルペン、ターピノーレン、γ−テルピネン、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
乳化重合温度は、使用するラジカル重合開始剤の種類によって適宜選択できるが、通常、0〜100℃の範囲が好ましく、0〜80℃の範囲がより好ましい。重合様式は、連続重合、回分重合のいずれでもよい。重合反応は、重合停止剤の添加により停止できる。
As an emulsion polymerization method for obtaining an unmodified farnesene polymer, a known method can be applied. For example, a predetermined amount of farnesene monomer is emulsified and dispersed in the presence of an emulsifier, and emulsion polymerization is performed using a radical polymerization initiator.
As the emulsifier, for example, a long chain fatty acid salt or rosin acid salt having 10 or more carbon atoms is used. Specific examples include potassium salts or sodium salts of fatty acids such as capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, oleic acid and stearic acid.
As a dispersion medium, water is usually used, and a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol may be contained as long as stability during polymerization is not hindered.
Examples of the radical polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, organic peroxides, and hydrogen peroxide.
In order to adjust the molecular weight of the resulting unmodified farnesene polymer, a chain transfer agent can also be used. Examples of the chain transfer agent include mercaptans such as t-dodecyl mercaptan and n-dodecyl mercaptan; carbon tetrachloride, thioglycolic acid, diterpene, terpinolene, γ-terpinene, α-methylstyrene dimer, and the like.
The emulsion polymerization temperature can be appropriately selected depending on the type of radical polymerization initiator to be used, but is usually preferably in the range of 0 to 100 ° C, more preferably in the range of 0 to 80 ° C. The polymerization mode may be either continuous polymerization or batch polymerization. The polymerization reaction can be stopped by adding a polymerization terminator.
重合停止剤としては、例えば、イソプロピルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン等のアミン化合物、ヒドロキノンやベンゾキノン等のキノン系化合物、亜硝酸ナトリウム等が挙げられる。
重合反応停止後、必要に応じて老化防止剤を添加してもよい。重合反応停止後、得られたラテックスから必要に応じて未反応単量体を除去し、次いで、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム等の塩を凝固剤とし、必要に応じて硝酸、硫酸等の酸を添加して凝固系のpHを所定の値に調整しながら、未変性のファルネセン重合体を凝固させた後、分散溶媒を分離することによって未変性のファルネセン重合体を回収する。次いで水洗、及び脱水後、乾燥することで、未変性のファルネセン重合体が得られる。なお、凝固の際に、必要に応じて予めラテックスと乳化分散液にした伸展油とを混合し、油展の未変性のファルネセン重合体として回収してもよい。
Examples of the polymerization terminator include amine compounds such as isopropylhydroxylamine, diethylhydroxylamine, and hydroxylamine, quinone compounds such as hydroquinone and benzoquinone, and sodium nitrite.
After termination of the polymerization reaction, an antioxidant may be added as necessary. After the polymerization reaction is stopped, unreacted monomers are removed from the obtained latex as necessary, and then a salt such as sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride is used as a coagulant, and nitric acid, sulfuric acid, etc. The unmodified farnesene polymer is coagulated while adjusting the pH of the coagulation system to a predetermined value by adding acid, and then the unmodified farnesene polymer is recovered by separating the dispersion solvent. Subsequently, after washing with water and dehydration, drying is performed to obtain an unmodified farnesene polymer. Note that, during the coagulation, if necessary, latex and an extending oil that has been made into an emulsified dispersion may be mixed and recovered as an oil-extended unmodified farnesene polymer.
未変性のファルネセン重合体を得るための溶液重合法としては、公知の方法を適用できる。例えば、溶媒中で、チーグラー系触媒、メタロセン系触媒、アニオン重合可能な活性金属を使用して、所望により極性化合物の存在下、ファルネセン単量体を重合する。
アニオン重合可能な活性金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;ランタン、ネオジム等のランタノイド系希土類金属等が挙げられる。中でもアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましく、アルカリ金属がより好ましい。アルカリ金属を用いる場合においては、有機アルカリ金属化合物として用いることが好ましい。
As a solution polymerization method for obtaining an unmodified farnesene polymer, a known method can be applied. For example, a farnesene monomer is polymerized in a solvent using a Ziegler catalyst, a metallocene catalyst, and an anion-polymerizable active metal, if desired, in the presence of a polar compound.
Examples of the anion-polymerizable active metal include alkali metals such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metals such as beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium; lanthanoid rare earth metals such as lanthanum and neodymium . Of these, alkali metals and alkaline earth metals are preferable, and alkali metals are more preferable. When an alkali metal is used, it is preferably used as an organic alkali metal compound.
有機アルカリ金属化合物としては、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム等の有機モノリチウム化合物;ジリチオメタン、ジリチオナフタレン、1,4−ジリチオブタン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、1,3,5−トリリチオベンゼン等の多官能性有機リチウム化合物;ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。中でも有機リチウム化合物が好ましく、有機モノリチウム化合物がより好ましい。有機アルカリ金属化合物の使用量は要求されるファルネセン重合体の分子量によって適宜決められるが、ファルネセン100質量部に対して0.01〜3質量部が好ましい。
有機アルカリ金属化合物はまた、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン等の第2級アミンと反応させて、有機アルカリ金属アミドとして使用することもできる。
Examples of the organic alkali metal compound include organic monolithium compounds such as methyllithium, ethyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, stilbenelithium; dilithiomethane, dilithionaphthalene Polyfunctional organolithium compounds such as 1,4-dilithiobutane, 1,4-dilithio-2-ethylcyclohexane, 1,3,5-trilithiobenzene; sodium naphthalene, potassium naphthalene and the like. Among these, an organic lithium compound is preferable, and an organic monolithium compound is more preferable. The amount of the organic alkali metal compound used is appropriately determined according to the required molecular weight of the farnesene polymer, but is preferably 0.01 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of farnesene.
The organic alkali metal compound can also be used as an organic alkali metal amide by reacting with a secondary amine such as dibutylamine, dihexylamine, dibenzylamine and the like.
溶媒としては、例えば、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。 Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as n-butane, n-pentane, isopentane, n-hexane, n-heptane and isooctane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane and methylcyclopentane; benzene, Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene are exemplified.
極性化合物は、アニオン重合において、反応を失活させず、ファルネセン部位のミクロ構造を調整するため用いられ、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン等の3級アミン;アルカリ金属アルコキシド、ホスフィン化合物等が挙げられる。極性化合物は、有機アルカリ金属化合物に対して好ましくは0.01〜1000モル等量の範囲で使用される。
重合反応の温度は、通常、−80〜150℃、好ましくは0〜100℃、更に好ましくは10〜90℃の範囲である。重合様式は回分式あるいは連続式のいずれでもよい。
The polar compound is used to adjust the microstructure of the farnesene moiety in anionic polymerization without deactivating the reaction. For example, ether compounds such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol diethyl ether; tetramethylethylenediamine, trimethylamine, etc. Tertiary amines; alkali metal alkoxides, phosphine compounds and the like. The polar compound is preferably used in an amount of 0.01 to 1000 molar equivalents relative to the organic alkali metal compound.
The temperature of the polymerization reaction is usually in the range of −80 to 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C., more preferably 10 to 90 ° C. The polymerization mode may be either batch or continuous.
未変性のファルネセン重合体は、ファルネセンに由来する単量体単位(c1)のみで構成されてもよく、ファルネセンに由来する単量体単位(c1)とファルネセン以外の単量体に由来する単量体単位(c2)で構成されてもよい。
変性ファルネセン重合体が共重合体である場合、ファルネセン以外の単量体に由来する単量体単位(c2)としては、例えば、炭素数12以下の共役ジエン及び芳香族ビニル化合物を挙げることができる。
炭素数12以下の共役ジエンとしては、例えば、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニルブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、2−メチル−1,3−オクタジエン、1,3,7−オクタトリエン、ミルセン、クロロプレン等が挙げられる。これらの中ではブタジエン、イソプレン、ミルセンがより好ましい。これらの共役ジエンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The unmodified farnesene polymer may be composed only of the monomer unit (c1) derived from farnesene, and the monomer unit derived from farnesene (c1) and a monomer derived from a monomer other than farnesene. It may be composed of body units (c2).
When the modified farnesene polymer is a copolymer, examples of the monomer unit (c2) derived from monomers other than farnesene include conjugated dienes having 12 or less carbon atoms and aromatic vinyl compounds. .
Examples of the conjugated diene having 12 or less carbon atoms include butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-phenylbutadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, Examples include 1,3-octadiene, 1,3-cyclohexadiene, 2-methyl-1,3-octadiene, 1,3,7-octatriene, myrcene, chloroprene and the like. Of these, butadiene, isoprene, and myrcene are more preferable. These conjugated dienes may be used alone or in combination of two or more.
芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4−ジイソプロピルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、N,N−ジエチル−4−アミノエチルスチレン、ビニルピリジン、4−メトキシスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物等が挙げられる。これらの中では、スチレン、α−メチルスチレン、4−メチルスチレンが好ましい。 Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 4-t-butylstyrene, 4-cyclohexylstyrene, 4- Dodecylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 2,4-diisopropylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, 2-ethyl-4-benzylstyrene, 4- (phenylbutyl) styrene, 1-vinylnaphthalene, 2- Aromatic vinyl compounds such as vinylnaphthalene, vinylanthracene, N, N-diethyl-4-aminoethylstyrene, vinylpyridine, 4-methoxystyrene, monochlorostyrene, dichlorostyrene, divinylbenzene, and the like can be given. Among these, styrene, α-methylstyrene, and 4-methylstyrene are preferable.
共重合体中、ファルネセン由来の単量体単位(c1)及びファルネセン以外の単量体に由来する単量体単位(c2)の合計に対する単量体単位(c2)の割合は、得られるゴム組成物の加工性、及び転がり抵抗性能を向上させる観点から、1〜99質量%が好ましく、10〜80質量%がより好ましく、15〜80質量%が更に好ましい。
また、耐摩耗性を向上させる観点からは、40〜80質量%が好ましく、60〜80質量%がより好ましい。加工性を向上させる観点からは、20〜60質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。
また、ファルネセン以外の単量体に由来する単量体単位(c2)としては、転がり抵抗性能、耐摩耗性を向上させる観点から、ブタジエンであることがより好ましい。
In the copolymer, the ratio of the monomer unit (c2) to the total of the monomer unit (c1) derived from farnesene and the monomer unit (c2) derived from a monomer other than farnesene is obtained as a rubber composition. From the viewpoint of improving the workability of the product and the rolling resistance performance, 1 to 99 mass% is preferable, 10 to 80 mass% is more preferable, and 15 to 80 mass% is still more preferable.
Moreover, 40-80 mass% is preferable from a viewpoint of improving abrasion resistance, and 60-80 mass% is more preferable. From a viewpoint of improving workability, 20 to 60% by mass is preferable, and 20 to 40% by mass is more preferable.
Further, the monomer unit (c2) derived from a monomer other than farnesene is more preferably butadiene from the viewpoint of improving rolling resistance performance and wear resistance.
〔未変性のファルネセン重合体の変性方法〕
変性ファルネセン重合体は、前記未変性のファルネセン重合体に対して、重合停止剤を添加した後、未変性のファルネセン重合体に無水マレイン酸等の変性剤をグラフト化する方法等の変性方法により得ることができる。
前記変性剤としては、ジカルボン酸、ジカルボン酸モノエステル、ジカルボン酸モノアミド、及び無水カルボン酸から選ばれる1種以上であって、前記(a1)〜(a4)に対応する化合物を使用することができる。すなわち、本発明の変性ファルネセン重合体は、未変性のファルネセン重合体に対して前記(a1)〜(a4)に対応する化合物をグラフト化することにより製造することができる。
[Modification method of unmodified farnesene polymer]
The modified farnesene polymer is obtained by a modification method such as a method of adding a polymerization terminator to the unmodified farnesene polymer and then grafting a modifying agent such as maleic anhydride onto the unmodified farnesene polymer. be able to.
As said modifier, it is 1 or more types chosen from dicarboxylic acid, dicarboxylic acid monoester, dicarboxylic acid monoamide, and carboxylic anhydride, Comprising: The compound corresponding to said (a1)-(a4) can be used. . That is, the modified farnesene polymer of the present invention can be produced by grafting the compounds corresponding to the above (a1) to (a4) to an unmodified farnesene polymer.
前記方法において用いることができる変性剤としては、例えばマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、2,3−ジメチルマレイン酸等の不飽和ジカルボン酸;マレイン酸モノエステル、フマル酸モノエステル、シトラコン酸モノエステル、イタコン酸モノエステル、2,3−ジメチルマレイン酸モノエステル等の不飽和ジカルボン酸モノエステル;マレイン酸モノアミド、フマル酸モノアミド、シトラコン酸モノアミド、イタコン酸モノアミド、2,3−ジメチルマレイン酸モノアミド等の不飽和ジカルボン酸モノアミド;無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水2,3−ジメチルマレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和無水カルボン酸等が挙げられる。
未変性のファルネセン重合体100質量部に対する前記変性剤の使用量は、好ましくは0.1〜100質量部、より好ましくは0.5〜50質量部である。反応温度は通常0〜200℃の範囲が好ましい。
Examples of the modifying agent that can be used in the above method include unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, and 2,3-dimethylmaleic acid; maleic acid monoester, fumaric acid monoester, and citracone. Unsaturated monocarboxylic acid monoesters such as acid monoester, itaconic acid monoester, 2,3-dimethylmaleic acid monoester; maleic acid monoamide, fumaric acid monoamide, citraconic acid monoamide, itaconic acid monoamide, 2,3-dimethylmaleic acid Unsaturated dicarboxylic acid monoamides such as monoamides; unsaturated carboxylic anhydrides such as maleic anhydride, citraconic anhydride, 2,3-dimethylmaleic anhydride, itaconic anhydride, and the like.
The usage-amount of the said modifier with respect to 100 mass parts of unmodified farnesene polymers becomes like this. Preferably it is 0.1-100 mass parts, More preferably, it is 0.5-50 mass parts. The reaction temperature is preferably in the range of 0 to 200 ° C.
また、本発明の変性ファルネセン重合体は、無水カルボン酸により変性されたファルネセン重合体の無水カルボン酸部分を開環反応させ、前記(a1)〜(a3)から選ばれるいずれかの官能基に変換することによっても、製造することができる。
無水カルボン酸を開環させる開環反応は、無水カルボン酸変性ファルネセン重合体に対して、水、アルコール、アンモニア、アミンから選ばれる1種以上の開環試薬を反応させることにより行うことができる。前記開環試薬の中でも、製造容易性の観点から炭素数1〜20のアルコール、炭素数1〜20のアミンが好ましい。アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプレングリコール等が挙げられる。アミンとしては、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、アニリン、ヒドロキシルアミン等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1〜20のアルコールが好ましく、メタノールがより好ましい。例えば、無水マレイン酸変性ファルネセン重合体に対して、開環試薬としてメタノールを用いた場合、マレイン酸モノメチルエステル基と無水マレイン酸基とを有する変性ファルネセン重合体を得ることができる。
The modified farnesene polymer of the present invention is converted to any functional group selected from the above (a1) to (a3) by ring-opening reaction of the carboxylic anhydride portion of the farnesene polymer modified with carboxylic anhydride. Can also be manufactured.
The ring-opening reaction for ring-opening the carboxylic anhydride can be performed by reacting the carboxylic anhydride-modified farnesene polymer with one or more ring-opening reagents selected from water, alcohol, ammonia, and amine. Among the ring-opening reagents, alcohols having 1 to 20 carbon atoms and amines having 1 to 20 carbon atoms are preferable from the viewpoint of ease of production. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, propanol, butyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, and isoprene glycol. Examples of the amine include methylamine, ethylamine, propylamine, aniline, hydroxylamine and the like. Among these, C1-C20 alcohol is preferable and methanol is more preferable. For example, when methanol is used as a ring-opening reagent for a maleic anhydride-modified farnesene polymer, a modified farnesene polymer having a maleic acid monomethyl ester group and a maleic anhydride group can be obtained.
前記開環反応において開環試薬の量は、無水カルボン酸に対して0.5〜5当量が好ましく、0.8〜5当量がより好ましい。
前記開環反応の反応温度は、反応を速やかに進行させる観点から、0〜100℃が好ましく、25〜100℃がより好ましい。
In the ring-opening reaction, the amount of the ring-opening reagent is preferably 0.5 to 5 equivalents, more preferably 0.8 to 5 equivalents, relative to the carboxylic anhydride.
The reaction temperature of the ring-opening reaction is preferably from 0 to 100 ° C, more preferably from 25 to 100 ° C, from the viewpoint of promptly proceeding the reaction.
本発明においては、未変性のファルネセン重合体に変性剤をグラフト化し、前記各構造を導入した後、更に前記各構造と反応し得る化合物を添加して別の官能基を重合体中に導入してもよい。具体的には、リビングアニオン重合して得られる未変性のファルネセン重合体に対し、無水マレイン酸をグラフト化した後、次いで2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル等を反応させる方法が挙げられる。 In the present invention, a modifier is grafted to an unmodified farnesene polymer, and after introducing each structure, a compound capable of reacting with each structure is further added to introduce another functional group into the polymer. May be. Specifically, a method in which maleic anhydride is grafted to an unmodified farnesene polymer obtained by living anion polymerization, and then reacted with 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl vinyl ether, or the like. .
本発明においては、前記未変性のファルネセン重合体に官能基を導入する反応時、及び変性ファルネセン重合体の保存時に、劣化による分子量の低下や変色及びゲル化を抑制する目的で、未変性のファルネセン重合体又は変性ファルネセン重合体に適当な老化防止剤を配合してもよい。具体的には、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(AO−40)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(AO−80)、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(LA−77Y)(以上、ADEKA製)、2,4−ビス[(オクチルチオ)メチル]−6−メチルフェノール(Irganox 1520L)、2,4−ビス[(ドデシルチオ)メチル]−6−メチルフェノール(Irganox 1726)、ビス(4−t−オクチルフェニル)アミン(Irganox 5057)、亜りん酸トリス(2,4−ジt−ブチルフェニル)(Irgafos 168)、N,N−ジオクタデシルヒドロキシルアミン(Irgastab FS 042)(以上、いずれもBASF製)、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジt−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジt−ペンチルフェニルアクリレート(Sumilizer GS)、2−t−ブチル−6−(3−t−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(Sumilizer GM)、6−t−ブチル−4−[3−(2,4,8,10−テトラt−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イルオキシ)プロピル]−2−メチルフェノール(Sumilizer GP)(以上いずれも住友化学株式会社製)、p−メトキシフェノール、N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン(ノクラック6C)(大内新興化学製)、2,6−ジt−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、ジオクタデシル3,3’−ジチオビスプロピオネート、ヒドロキノン等が挙げられる。また、前記老化防止剤は1種又は2種以上を併用してもよい。
老化防止剤の添加量は、未変性のファルネセン重合体又は変性ファルネセン重合体100質量部に対して0.01〜10質量部が好ましく、0.1〜3質量部がより好ましい。
In the present invention, during the reaction for introducing a functional group into the unmodified farnesene polymer, and during storage of the modified farnesene polymer, the unmodified farnesene is used for the purpose of suppressing a decrease in molecular weight, discoloration, and gelation due to deterioration. You may mix | blend suitable anti-aging agent with a polymer or a modified | denatured farnesene polymer. Specifically, 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol) (AO-40), 3,9-bis [1,1-dimethyl-2- [3- (3-t- Butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy] ethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane (AO-80), bis (2,2,6,6- Tetramethyl-4-piperidyl) sebacate (LA-77Y) (above, manufactured by ADEKA), 2,4-bis [(octylthio) methyl] -6-methylphenol (Irganox 1520L), 2,4-bis [(dodecylthio) Methyl] -6-methylphenol (Irganox 1726), bis (4-t-octylphenyl) amine (Irganox 5057), tris phosphite (2,4-di-t-butylpheny ) (Irgafos 168), N, N-dioctadecylhydroxylamine (Irgastab FS 042) (all of which are manufactured by BASF), 2- [1- (2-hydroxy-3,5-di-t-pentylphenyl) ethyl] -4,6-di-t-pentylphenyl acrylate (Sumilizer GS), 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate (Sumilizer GM) , 6-t-butyl-4- [3- (2,4,8,10-tetra-t-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yloxy) propyl] -2-methylphenol (Sumilizer GP) (all of which are manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), p-methoxyphenol, N-phenyl-N ′-(1,3 Dimethylbutyl) -p-phenylenediamine (NOCRACK 6C) (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical), 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol (BHT), 2,2′-methylenebis (4-methyl-6 t-butylphenol), 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), dioctadecyl 3,3′-dithiobispropionate, hydroquinone and the like. Moreover, the said anti-aging agent may use together 1 type (s) or 2 or more types.
The addition amount of the antioxidant is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the unmodified farnesene polymer or modified farnesene polymer.
[ゴム組成物]
本発明のゴム組成物は、合成ゴム及び天然ゴムから選ばれる1種以上のゴム成分(A)100質量部に対し、フィラー(B)を20〜150質量部含有するゴム組成物であって、フィラー(B)100質量部に対して前記本発明の変性ファルネセン重合体(C)を0.1〜30質量部含有するゴム組成物である。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)、フィラー(B)及び前記変性ファルネセン重合体(C)を併用することで、ゴム組成物の架橋物の機械強度、耐摩耗性が良好になり、また、該架橋物を用いたタイヤの転がり抵抗性能や操縦安定性を改良できる。また、ゴム組成物の配合時、成型時又は加硫時の加工性が良好である。
[Rubber composition]
The rubber composition of the present invention is a rubber composition containing 20 to 150 parts by mass of filler (B) with respect to 100 parts by mass of one or more rubber components (A) selected from synthetic rubber and natural rubber, The rubber composition contains 0.1 to 30 parts by mass of the modified farnesene polymer (C) of the present invention with respect to 100 parts by mass of the filler (B).
In the rubber composition of the present invention, the mechanical strength and wear resistance of the crosslinked product of the rubber composition are improved by using the rubber component (A), the filler (B) and the modified farnesene polymer (C) in combination. Moreover, the rolling resistance performance and steering stability of the tire using the crosslinked product can be improved. Further, the processability at the time of compounding, molding or vulcanization of the rubber composition is good.
ゴム組成物の加工性及び弾性率、転がり抵抗性能を向上させる観点から、本発明のゴム組成物中の前記変性ファルネセン重合体(C)の含有量は、前記フィラー(B)100質量部に対して、0.1〜30質量部であり、0.1〜25質量部が好ましく、1〜20質量部がより好ましく、2〜15質量部が更に好ましい。
なお、本発明のゴム組成物に用いる変性ファルネセン重合体(C)は、単量体単位や分子量及び官能基の種類がそれぞれ異なる2種類以上の変性ファルネセン重合体を混合して用いてもよい。
From the viewpoint of improving processability, elastic modulus, and rolling resistance performance of the rubber composition, the content of the modified farnesene polymer (C) in the rubber composition of the present invention is 100 parts by mass of the filler (B). And 0.1 to 30 parts by weight, preferably 0.1 to 25 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight, and still more preferably 2 to 15 parts by weight.
The modified farnesene polymer (C) used in the rubber composition of the present invention may be a mixture of two or more kinds of modified farnesene polymers having different monomer units, molecular weights and functional groups.
<ゴム成分(A)>
ゴム成分(A)としては、合成ゴム及ぶ天然ゴムから選ばれる1種以上のゴムを用いる。スチレンブタジエンゴム(以下、「SBR」ともいう。)、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンアクリロニトリル共重合体ゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等のゴムを挙げることができる。中でも、SBR、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴムがより好ましく、SBR、天然ゴムが更に好ましい。これらのゴムは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Rubber component (A)>
As the rubber component (A), one or more rubbers selected from synthetic rubber and natural rubber are used. Examples include rubbers such as styrene butadiene rubber (hereinafter also referred to as “SBR”), butadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, ethylene propylene diene rubber, butadiene acrylonitrile copolymer rubber, chloroprene rubber, and natural rubber. it can. Among these, SBR, butadiene rubber, isoprene rubber, and natural rubber are more preferable, and SBR and natural rubber are more preferable. These rubbers may be used alone or in combination of two or more.
〔合成ゴム〕
本発明においてゴム成分(A)として合成ゴムを用いる場合、スチレンブタジエンゴム(以下、「SBR」ともいう。)、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンアクリロニトリル共重合体ゴム、クロロプレンゴム等が好ましく、中でも、SBR、ブタジエンゴム、イソプレンゴムがより好ましく、SBRが更に好ましい。
[Synthetic rubber]
When synthetic rubber is used as the rubber component (A) in the present invention, styrene butadiene rubber (hereinafter also referred to as “SBR”), butadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, ethylene propylene diene rubber, butadiene acrylonitrile copolymer Combined rubber, chloroprene rubber, and the like are preferable. Among them, SBR, butadiene rubber, and isoprene rubber are more preferable, and SBR is more preferable.
(SBR(A−I))
SBRとしては、タイヤ用途に用いられる一般的なものを使用できるが、具体的には、スチレン含量が0.1〜70質量%のものが好ましく、5〜50質量%のものがより好ましく、15〜35質量%のものが更に好ましい。また、ビニル含量が0.1〜60質量%のものが好ましく、0.1〜55質量%のものがより好ましい。
SBRの重量平均分子量(Mw)は、10万〜250万であることが好ましく、15万〜200万であることがより好ましく、20万〜150万であることが更に好ましい。上記の範囲である場合、加工性と機械強度を両立することができる。
なお、本明細書におけるMwは、後述の実施例に記載の方法により測定した値である。
本発明において使用するSBRの示差熱分析法により求めたガラス転移温度(Tg)は、−95〜0℃の範囲内であることが好ましく−95〜−5℃の範囲内であることがより好ましい。Tgを上記範囲にすることによって、粘度が高くなるのを抑えることができ、取り扱いが容易になる。
(SBR (AI))
As the SBR, a general one used for a tire can be used. Specifically, the styrene content is preferably 0.1 to 70% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, and 15 More preferred is ~ 35% by mass. Moreover, the thing whose vinyl content is 0.1-60 mass% is preferable, and a 0.1-55 mass% thing is more preferable.
The weight average molecular weight (Mw) of SBR is preferably 100,000 to 2,500,000, more preferably 150,000 to 2,000,000, and even more preferably 200,000 to 1,500,000. When it is in the above range, both workability and mechanical strength can be achieved.
In addition, Mw in this specification is the value measured by the method as described in the below-mentioned Example.
The glass transition temperature (Tg) obtained by differential thermal analysis of SBR used in the present invention is preferably in the range of −95 to 0 ° C., more preferably in the range of −95 to −5 ° C. . By setting Tg within the above range, it is possible to suppress an increase in viscosity and to facilitate handling.
≪SBRの製造方法≫
本発明において用いることができるSBRは、スチレンとブタジエンとを共重合して得られる。SBRの製造方法について特に制限はなく、乳化重合法、溶液重合法、気相重合法、バルク重合法のいずれも用いることができ、特に乳化重合法、溶液重合法が好ましい。
≪SBR manufacturing method≫
The SBR that can be used in the present invention is obtained by copolymerizing styrene and butadiene. There is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of SBR, and any of an emulsion polymerization method, a solution polymerization method, a gas phase polymerization method, and a bulk polymerization method can be used, and an emulsion polymerization method and a solution polymerization method are especially preferable.
(i)乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)
E−SBRは、通常の乳化重合法により製造でき、例えば、所定量のスチレン及びブタジエン単量体を乳化剤の存在下に乳化分散し、ラジカル重合開始剤により乳化重合する。
乳化剤としては、例えば、炭素数10以上の長鎖脂肪酸塩又はロジン酸塩が用いられる。具体例としては、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸のカリウム塩又はナトリウム塩が挙げられる。
分散媒としては通常、水が使用され、重合時の安定性が阻害されない範囲で、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウム等の過硫酸塩、有機過酸化物、過酸化水素等が挙げられる。
得られるE−SBRの分子量を調整するため、連鎖移動剤を使用することもできる。連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、チオグリコール酸、ジテルペン、ターピノーレン、γ−テルピネン、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
(I) Emulsion polymerization styrene butadiene rubber (E-SBR)
E-SBR can be produced by an ordinary emulsion polymerization method. For example, a predetermined amount of styrene and butadiene monomers are emulsified and dispersed in the presence of an emulsifier, and emulsion polymerization is performed using a radical polymerization initiator.
As the emulsifier, for example, a long chain fatty acid salt or rosin acid salt having 10 or more carbon atoms is used. Specific examples include potassium salts or sodium salts of fatty acids such as capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, oleic acid and stearic acid.
As a dispersion medium, water is usually used, and a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol may be contained as long as stability during polymerization is not hindered.
Examples of the radical polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, organic peroxides, hydrogen peroxide, and the like.
In order to adjust the molecular weight of the obtained E-SBR, a chain transfer agent can also be used. Examples of the chain transfer agent include mercaptans such as t-dodecyl mercaptan and n-dodecyl mercaptan; carbon tetrachloride, thioglycolic acid, diterpene, terpinolene, γ-terpinene, α-methylstyrene dimer, and the like.
乳化重合の温度は、使用するラジカル重合開始剤の種類によって適宜選択できるが、通常、0〜100℃の範囲が好ましく、0〜80℃の範囲がより好ましい。重合様式は、連続重合、回分重合のいずれでもよい。重合反応は、重合停止剤の添加により停止できる。
重合停止剤としては、例えば、イソプロピルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン等のアミン化合物;ヒドロキノンやベンゾキノン等のキノン系化合物、亜硝酸ナトリウム等が挙げられる。
重合反応停止後、必要に応じて老化防止剤を添加してもよい。重合反応停止後、得られたラテックスから必要に応じて未反応単量体を除去し、次いで、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム等の塩を凝固剤とし、必要に応じて硝酸、硫酸等の酸を添加して凝固系のpHを所定の値に調整しながら重合体を凝固させた後、分散溶媒を分離することによって重合体をクラムとして回収できる。クラムを水洗、次いで脱水後、バンドドライヤー等で乾燥することで、E−SBRが得られる。なお、凝固の際に、必要に応じて予めラテックスと乳化分散液にした伸展油とを混合し、油展ゴムとして回収してもよい。
E−SBRの市販品としては、JSR株式会社製、油展スチレンブタジエンゴム「JSR1723」等が挙げられる。
Although the temperature of emulsion polymerization can be suitably selected according to the kind of radical polymerization initiator to be used, the range of 0-100 degreeC is preferable normally and the range of 0-80 degreeC is more preferable. The polymerization mode may be either continuous polymerization or batch polymerization. The polymerization reaction can be stopped by adding a polymerization terminator.
Examples of the polymerization terminator include amine compounds such as isopropylhydroxylamine, diethylhydroxylamine, and hydroxylamine; quinone compounds such as hydroquinone and benzoquinone, and sodium nitrite.
After termination of the polymerization reaction, an antioxidant may be added as necessary. After the polymerization reaction is stopped, unreacted monomers are removed from the obtained latex as necessary, and then a salt such as sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride is used as a coagulant, and nitric acid, sulfuric acid, etc. The polymer can be recovered as crumbs by adding the acid and coagulating the polymer while adjusting the pH of the coagulation system to a predetermined value and then separating the dispersion solvent. E-SBR can be obtained by washing the crumb with water, followed by dehydration and drying with a band dryer or the like. In addition, at the time of coagulation, if necessary, a latex and an extending oil that has been made into an emulsified dispersion may be mixed and recovered as an oil-extended rubber.
Examples of commercially available E-SBR include oil-extended styrene butadiene rubber “JSR1723” manufactured by JSR Corporation.
(ii)溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)
S−SBRは、通常の溶液重合法により製造でき、例えば、溶媒中でアニオン重合可能な活性金属を使用して、所望により極性化合物の存在下、スチレン及びブタジエンを重合する。
アニオン重合可能な活性金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;ランタン、ネオジム等のランタノイド系希土類金属等が挙げられる。中でもアルカリ金属及びアルカリ土類金属が好ましく、アルカリ金属がより好ましい。更にアルカリ金属の中でも、有機アルカリ金属化合物がより好ましく用いられる。
溶媒としては、例えば、n−ブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらの溶媒は、単量体濃度が1〜50質量%となる範囲で用いることが好ましい。
(Ii) Solution-polymerized styrene butadiene rubber (S-SBR)
S-SBR can be produced by an ordinary solution polymerization method. For example, an active metal capable of anion polymerization in a solvent is used, and styrene and butadiene are polymerized in the presence of a polar compound as desired.
Examples of the anion-polymerizable active metal include alkali metals such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metals such as beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium; lanthanoid rare earth metals such as lanthanum and neodymium . Of these, alkali metals and alkaline earth metals are preferable, and alkali metals are more preferable. Further, among alkali metals, organic alkali metal compounds are more preferably used.
Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as n-butane, n-pentane, isopentane, n-hexane, n-heptane and isooctane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane and methylcyclopentane; benzene, And aromatic hydrocarbons such as toluene. These solvents are preferably used in a range where the monomer concentration is 1 to 50% by mass.
有機アルカリ金属化合物としては、例えば、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウム等の有機モノリチウム化合物;ジリチオメタン、1,4−ジリチオブタン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、1,3,5−トリリチオベンゼン等の多官能性有機リチウム化合物;ナトリウムナフタレン、カリウムナフタレン等が挙げられる。中でも有機リチウム化合物が好ましく、有機モノリチウム化合物がより好ましい。有機アルカリ金属化合物の使用量は、要求されるS−SBRの分子量によって適宜決められる。
有機アルカリ金属化合物は、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン等の第2級アミンと反応させて、有機アルカリ金属アミドとして使用することもできる。
極性化合物としては、アニオン重合において、反応を失活させず、ブタジエン部位のミクロ構造やスチレンの共重合体鎖中の分布を調整するために通常用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミン等の3級アミン;アルカリ金属アルコキシド、ホスフィン化合物等が挙げられる。
Examples of the organic alkali metal compound include organic monolithium compounds such as n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, and stilbenelithium; dilithiomethane, 1,4-dilithiobutane, 1,4 -Polyfunctional organic lithium compounds such as dilithio-2-ethylcyclohexane and 1,3,5-trilithiobenzene; sodium naphthalene, potassium naphthalene and the like. Among these, an organic lithium compound is preferable, and an organic monolithium compound is more preferable. The amount of the organic alkali metal compound used is appropriately determined depending on the required molecular weight of S-SBR.
The organic alkali metal compound can also be used as an organic alkali metal amide by reacting with a secondary amine such as dibutylamine, dihexylamine, and dibenzylamine.
The polar compound is not particularly limited as long as it is usually used for adjusting the microstructure of the butadiene site and the distribution in the copolymer chain of styrene without deactivating the reaction in anionic polymerization. Examples include ether compounds such as dibutyl ether, tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; tertiary amines such as tetramethylethylenediamine and trimethylamine; alkali metal alkoxides and phosphine compounds.
重合反応の温度は、通常、−80〜150℃、好ましくは0〜100℃、更に好ましくは30〜90℃の範囲である。重合様式は、回分式あるいは連続式のいずれでもよい。また、スチレン及びブタジエンのランダム共重合性を向上させるため、重合系中のスチレン及びブタジエンの組成比が特定範囲になるように、反応液中にスチレン及びブタジエンを連続的あるいは断続的に供給することが好ましい。
重合反応は、重合停止剤としてメタノール、イソプロパノール等のアルコールを添加して、反応を停止できる。重合停止剤を添加する前に、重合活性末端と反応し得る四塩化錫、テトラクロロシラン、テトラメトキシシラン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、2,4−トリレンジイソシアネート等のカップリング剤や、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、N−ビニルピロリドン等の重合末端変性剤を添加してもよい。重合反応停止後の重合溶液は、直接乾燥やスチームストリッピング等により溶媒を分離して、目的のS−SBRを回収できる。なお、溶媒を除去する前に、予め重合溶液と伸展油とを混合し、油展ゴムとして回収してもよい。
The temperature of the polymerization reaction is usually in the range of −80 to 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C., more preferably 30 to 90 ° C. The polymerization mode may be either a batch type or a continuous type. In order to improve the random copolymerization of styrene and butadiene, styrene and butadiene are continuously or intermittently supplied into the reaction solution so that the composition ratio of styrene and butadiene in the polymerization system falls within a specific range. Is preferred.
The polymerization reaction can be stopped by adding an alcohol such as methanol or isopropanol as a polymerization terminator. Coupling of tin tetrachloride, tetrachlorosilane, tetramethoxysilane, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, 2,4-tolylene diisocyanate, etc. that can react with the polymerization active terminal before adding the polymerization terminator An agent, or a polymerization terminal modifier such as 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone or N-vinylpyrrolidone may be added. The polymerization solution after termination of the polymerization reaction can recover the target S-SBR by separating the solvent by direct drying, steam stripping or the like. In addition, before removing the solvent, the polymerization solution and the extending oil may be mixed in advance and recovered as an oil-extended rubber.
(iii)変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)
本発明においては、SBRに官能基が導入された変性SBRを用いてもよい。官能基としては、例えば、アミノ基、アルコキシシリル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、カルボキシル基等が挙げられる。
変性SBRの製造方法としては、例えば、重合停止剤を添加する前に、重合活性末端と反応し得る四塩化錫、テトラクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、2,4−トリレンジイソシアネート等のカップリング剤や、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、N−ビニルピロリドン等の重合末端変性剤又は、特開2011−132298号公報に記載のその他の変性剤を添加する方法が挙げられる。
この変性SBRにおいて、官能基が導入される重合体の位置については重合末端であってもよく、ポリマー鎖の側鎖であってもよい。
(Iii) Modified styrene butadiene rubber (modified SBR)
In the present invention, modified SBR in which a functional group is introduced into SBR may be used. Examples of the functional group include an amino group, an alkoxysilyl group, a hydroxy group, an epoxy group, and a carboxyl group.
As a method for producing the modified SBR, for example, before adding a polymerization terminator, tin tetrachloride, tetrachlorosilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldiethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, which can react with a polymerization active terminal, Coupling agents such as 3-aminopropyltriethoxysilane, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, 2,4-tolylene diisocyanate, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, N-vinylpyrrolidone, etc. Or a method of adding other modifiers described in JP2011-132298A.
In this modified SBR, the position of the polymer into which the functional group is introduced may be the polymerization terminal or the side chain of the polymer chain.
(イソプレンゴム(A−II))
イソプレンゴムとしては、例えば、四ハロゲン化チタン−トリアルキルアルミニウム系、ジエチルアルミニウムクロライド−コバルト系、トリアルキルアルミニウム−三弗化ホウ素−ニッケル系、ジエチルアルミニウムクロライド−ニッケル系等のチーグラー系触媒;トリエチルアルミニウム−有機酸ネオジウム−ルイス酸系等のランタノイド系希土類金属触媒、又はS−SBRと同様に有機アルカリ金属化合物を用いて重合された、市販のイソプレンゴムを用いることができる。チーグラー系触媒により重合されたイソプレンゴムが、シス体含量が高く好ましい。また、ランタノイド系希土類金属触媒を用いて得られる超高シス体含量のイソプレンゴムを用いてもよい。
(Isoprene rubber (A-II))
Examples of the isoprene rubber include Ziegler catalysts such as titanium tetrahalide-trialkylaluminum, diethylaluminum chloride-cobalt, trialkylaluminum-boron trifluoride-nickel, and diethylaluminum chloride-nickel; -Commercially available isoprene rubber polymerized by using a lanthanoid rare earth metal catalyst such as an organic acid neodymium-Lewis acid type or an organic alkali metal compound in the same manner as S-SBR can be used. Isoprene rubber polymerized with a Ziegler catalyst is preferred because of its high cis isomer content. Further, isoprene rubber having an ultra-high cis body content obtained using a lanthanoid rare earth metal catalyst may be used.
イソプレンゴムのビニル含量は好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。ビニル含量が50質量%を超えると転がり抵抗性能が悪化する傾向にある。ビニル含量の下限は特に限定されない。またガラス転移温度はビニル含量によって変化するが、−20℃以下であることが好ましく、−30℃以下であることがより好ましい。
イソプレンゴムの重量平均分子量(Mw)は9万〜200万であることが好ましく、15万〜150万であることがより好ましい。Mwが上記範囲にある場合、加工性と機械強度が良好となる。
上記イソプレンゴムは、その一部が多官能型変性剤、例えば、四塩化錫、四塩化珪素、エポキシ基を分子内に有するアルコキシシラン、又はアミノ基含有アルコキシシランのような変性剤を用いることにより分岐構造又は極性官能基を有していてもよい。
The vinyl content of the isoprene rubber is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. When the vinyl content exceeds 50% by mass, the rolling resistance performance tends to deteriorate. The lower limit of the vinyl content is not particularly limited. The glass transition temperature varies depending on the vinyl content, but is preferably −20 ° C. or lower, and more preferably −30 ° C. or lower.
The weight average molecular weight (Mw) of isoprene rubber is preferably 90,000 to 2,000,000, and more preferably 150,000 to 1,500,000. When Mw is in the above range, workability and mechanical strength are good.
The isoprene rubber is partly composed of a polyfunctional modifier such as tin tetrachloride, silicon tetrachloride, an alkoxysilane having an epoxy group in the molecule, or an amino group-containing alkoxysilane. It may have a branched structure or a polar functional group.
(ブタジエンゴム(A−III))
ブタジエンゴムとしては、例えば、四ハロゲン化チタン−トリアルキルアルミニウム系、ジエチルアルミニウムクロライド−コバルト系、トリアルキルアルミニウム−三弗化ホウ素−ニッケル系、ジエチルアルミニウムクロライド−ニッケル系等のチーグラー系触媒;トリエチルアルミニウム−有機酸ネオジム−ルイス酸系等のランタノイド系希土類金属触媒、又はS−SBRと同様に有機アルカリ金属化合物を用いて重合された、市販のブタジエンゴムを用いることができる。チーグラー系触媒により重合されたブタジエンゴムが、シス体含量が高く好ましい。また、ランタノイド系希土類金属触媒を用いて得られる超高シス体含量のブタジエンゴムを用いてもよい。
ブタジエンゴムのビニル含量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。ビニル含量が50質量%を超えると転がり抵抗性能が悪化する傾向にある。ビニル含量の下限は特に限定されない。またガラス転移温度はビニル含量によって変化するが、−40℃以下であることが好ましく、−50℃以下であることがより好ましい。
ブタジエンゴムの重量平均分子量(Mw)は9万〜200万であることが好ましく、15万〜150万であることがより好ましい。Mwが上記範囲にある場合、加工性と機械強度が良好となる。
上記ブタジエンゴムは、その一部が多官能型変性剤、例えば、四塩化錫、四塩化珪素、エポキシ基を分子内に有するアルコキシシラン、又はアミノ基含有アルコキシシランのような変性剤を用いることにより分岐構造又は極性官能基を有していてもよい。
(Butadiene rubber (A-III))
Examples of the butadiene rubber include Ziegler catalysts such as titanium tetrahalide-trialkylaluminum, diethylaluminum chloride-cobalt, trialkylaluminum-boron trifluoride-nickel, and diethylaluminum chloride-nickel; -Commercially available butadiene rubber polymerized using a lanthanoid rare earth metal catalyst such as organic acid neodymium-Lewis acid or the like, or an organic alkali metal compound in the same manner as S-SBR can be used. Butadiene rubber polymerized with a Ziegler catalyst is preferred because of its high cis isomer content. Moreover, you may use the butadiene rubber of the ultra high cis body content obtained using a lanthanoid type rare earth metal catalyst.
The vinyl content of the butadiene rubber is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. When the vinyl content exceeds 50% by mass, the rolling resistance performance tends to deteriorate. The lower limit of the vinyl content is not particularly limited. The glass transition temperature varies depending on the vinyl content, but is preferably −40 ° C. or lower, and more preferably −50 ° C. or lower.
The weight average molecular weight (Mw) of the butadiene rubber is preferably 90,000 to 2,000,000, and more preferably 150,000 to 1,500,000. When Mw is in the above range, workability and mechanical strength are good.
A part of the butadiene rubber is a polyfunctional type modifier such as tin tetrachloride, silicon tetrachloride, an alkoxysilane having an epoxy group in the molecule, or an amino group-containing alkoxysilane. It may have a branched structure or a polar functional group.
SBR、イソプレンゴム、及びブタジエンゴムの少なくとも1種と共に、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンアクリロニトリル共重合体ゴム、クロロプレンゴム等を1種又は2種以上を使用することができる。また、これらの製造方法は特に限定されず、市販されているものを使用できる。
本発明において、SBR、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びその他の合成ゴムと後述するフィラー(B)、ファルネセンの変性ファルネセン重合体(C)を併用することで、転がり抵抗性能や操縦安定性、機械強度、耐摩耗性を改良できる。
2種以上の合成ゴムを混合して用いる場合、その組み合わせは本発明の効果を損なわない範囲で任意に選択でき、またその組み合わせによって、転がり抵抗性能や耐摩耗性等の物性値を調整できる。
Along with at least one of SBR, isoprene rubber, and butadiene rubber, one or more of butyl rubber, halogenated butyl rubber, ethylene propylene diene rubber, butadiene acrylonitrile copolymer rubber, chloroprene rubber and the like can be used. Moreover, these manufacturing methods are not specifically limited, What is marketed can be used.
In the present invention, the combined use of SBR, isoprene rubber, butadiene rubber and other synthetic rubbers with filler (B) and farnesene modified farnesene polymer (C) described later, rolling resistance performance, steering stability, mechanical strength, Abrasion resistance can be improved.
When two or more kinds of synthetic rubbers are mixed and used, the combination can be arbitrarily selected within a range not impairing the effects of the present invention, and the physical properties such as rolling resistance performance and wear resistance can be adjusted by the combination.
〔天然ゴム〕
ゴム成分(A)で用いる天然ゴムとしては、例えば、SMR、SIR、STR等のTSRや、RSS等のタイヤ工業において一般的に用いられる天然ゴム、高純度天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、水酸基化天然ゴム、水素添加天然ゴム、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴムが挙げられる。中でも、品質のばらつきが少ない点、及び入手容易性の点から、SMR20、STR20やRSS#3が好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、ゴム成分(A)に用いるゴムの製造方法に特に制限はなく、市販のものを用いてもよい。
[Natural rubber]
Examples of the natural rubber used in the rubber component (A) include TSR such as SMR, SIR, and STR, natural rubber generally used in the tire industry such as RSS, high-purity natural rubber, epoxidized natural rubber, and hydroxylation. Examples thereof include modified natural rubber such as natural rubber, hydrogenated natural rubber, and grafted natural rubber. Among these, SMR20, STR20, and RSS # 3 are preferable from the viewpoint of little variation in quality and easy availability. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition, there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the rubber | gum used for a rubber component (A), You may use a commercially available thing.
<フィラー(B)>
本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分(A)100質量部に対し、フィラー(B)を20〜150質量部含有する。フィラー(B)を用いることにより、ゴム組成物の架橋物における機械強度等の物性が改善される。
本発明におけるフィラー(B)としては、カーボンブラック及びシリカの少なくとも1種を用いることが好ましい。
〔カーボンブラック〕
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック等のカーボンブラックを用いることができる。これらの中では、ゴム組成物の加硫速度やその加硫物の機械強度を向上させる観点から、ファーネスブラックが好ましい。これらカーボンブラックは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記カーボンブラックの平均粒径としては、分散性、機械強度、及び硬度を向上させる観点から、5〜100nmが好ましく、5〜80nmがより好ましく、5〜70nmが更に好ましい。
ファーネスブラックの市販品としては、例えば、三菱化学株式会社「ダイヤブラック」、東海カーボン株式会社製「シースト」等が挙げられる。アセチレンブラックの市販品としては、例えば、電気化学工業株式会社製「デンカブラック」が挙げられる。ケッチェンブラックの市販品としては、例えば、ライオン株式会社製「ECP600JD」が挙げられる。
<Filler (B)>
The rubber composition of the present invention contains 20 to 150 parts by mass of filler (B) with respect to 100 parts by mass of the rubber component (A). By using the filler (B), physical properties such as mechanical strength in the crosslinked product of the rubber composition are improved.
As the filler (B) in the present invention, it is preferable to use at least one of carbon black and silica.
〔Carbon black〕
As the carbon black, for example, carbon black such as furnace black, channel black, thermal black, acetylene black, and ketjen black can be used. Among these, furnace black is preferable from the viewpoint of improving the vulcanization speed of the rubber composition and the mechanical strength of the vulcanized product. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more.
The average particle size of the carbon black is preferably 5 to 100 nm, more preferably 5 to 80 nm, and still more preferably 5 to 70 nm, from the viewpoint of improving dispersibility, mechanical strength, and hardness.
As a commercial product of furnace black, Mitsubishi Chemical Corporation "Dia Black", Tokai Carbon Co., Ltd. "Seast" etc. are mentioned, for example. Examples of commercially available acetylene black include “DENKA BLACK” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. Examples of commercially available ketjen black include “ECP600JD” manufactured by Lion Corporation.
前記カーボンブラックは、ゴム成分(A)及び変性ファルネセン重合体(C)への濡れ性や分散性を向上させる観点から、硝酸、硫酸、塩酸又はこれらの混合酸等による酸処理や、空気存在下での熱処理による表面酸化処理を行ってもよい。また、本発明のゴム組成物の機械強度向上の観点から、黒鉛化触媒の存在下に2,000〜3,000℃で熱処理を行ってもよい。なお、黒鉛化触媒としては、ホウ素、ホウ素酸化物(例えば、B2O2、B2O3、B4O3、B4O5等)、ホウ素オキソ酸(例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸等)及びその塩、ホウ素炭化物(例えば、B4C、B6C等)、窒化ホウ素(BN)、その他のホウ素化合物が好適に用いられる。 From the viewpoint of improving wettability and dispersibility in the rubber component (A) and the modified farnesene polymer (C), the carbon black is acid-treated with nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, or a mixed acid thereof, or in the presence of air. Surface oxidation treatment by heat treatment in may be performed. Moreover, you may heat-process at 2,000-3,000 degreeC in presence of a graphitization catalyst from a viewpoint of the mechanical strength improvement of the rubber composition of this invention. Examples of the graphitization catalyst include boron, boron oxide (for example, B 2 O 2 , B 2 O 3 , B 4 O 3 , B 4 O 5 ), boron oxoacid (for example, orthoboric acid, metaboric acid, Tetraboric acid etc.) and salts thereof, boron carbide (eg B 4 C, B 6 C etc.), boron nitride (BN), and other boron compounds are preferably used.
カーボンブラックは、粉砕等により粒度を調整することができる。カーボンブラックの粉砕には、高速回転粉砕機(ハンマーミル、ピンミル、ケージミル)や各種ボールミル(転動ミル、振動ミル、遊星ミル)、撹拌ミル(ビーズミル、アトライター、流通管型ミル、アニュラーミル)等が使用できる。
なお、カーボンブラックの平均粒径は、透過型電子顕微鏡により粒子の直径を測定してその平均値を算出することにより求めることができる。
The particle size of carbon black can be adjusted by pulverization or the like. For carbon black pulverization, high-speed rotary pulverizer (hammer mill, pin mill, cage mill), various ball mills (rolling mill, vibration mill, planetary mill), stirring mill (bead mill, attritor, distribution pipe mill, annular mill) Etc. can be used.
The average particle size of carbon black can be determined by measuring the particle diameter with a transmission electron microscope and calculating the average value.
〔シリカ〕
シリカとしては、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等を挙げることができる。中でも、加工性、機械強度及び耐摩耗性を一層向上させる観点から、湿式シリカが好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカの平均粒径は、得られるゴム組成物の加工性、その架橋物の機械強度及び耐摩耗性、架橋物を用いたタイヤ等の転がり抵抗性能を向上する観点から、0.5〜200nmが好ましく、5〜150nmがより好ましく、10〜100nmが更に好ましい。
なお、シリカの平均粒径は、透過型電子顕微鏡により粒子の直径を測定して、その平均値を算出することにより求めることができる。
〔silica〕
Examples of silica include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, and aluminum silicate. Among these, wet silica is preferable from the viewpoint of further improving workability, mechanical strength, and wear resistance. These may be used alone or in combination of two or more.
The average particle diameter of the silica is 0.5 to 200 nm from the viewpoint of improving the processability of the resulting rubber composition, the mechanical strength and wear resistance of the crosslinked product, and the rolling resistance performance of tires and the like using the crosslinked product. Preferably, 5-150 nm is more preferable, and 10-100 nm is still more preferable.
The average particle diameter of silica can be determined by measuring the diameter of the particles with a transmission electron microscope and calculating the average value.
ゴム成分(A)100質量部に対するフィラー(B)の含有量は、20〜150質量部であり、25〜130質量部が好ましく、25〜100質量部がより好ましい。フィラー(B)の含有量が前記範囲内であると、ゴム組成物の加工性、その架橋物の機械強度及び耐摩耗性、架橋物を用いたタイヤ等の転がり抵抗性能が向上する。 Content of the filler (B) with respect to 100 mass parts of rubber components (A) is 20-150 mass parts, 25-130 mass parts is preferable and 25-100 mass parts is more preferable. When the content of the filler (B) is within the above range, the processability of the rubber composition, the mechanical strength and wear resistance of the crosslinked product, and the rolling resistance performance of a tire or the like using the crosslinked product are improved.
〔その他のフィラー〕
本発明のゴム組成物は、その架橋物の機械強度の向上、耐熱性や耐候性等の物性の改良、硬度調整、増量剤を配合することによる経済性の改善等を目的として、必要に応じてカーボンブラック及びシリカ以外のフィラーを更に含有していてもよい。
[Other fillers]
The rubber composition of the present invention is used for the purpose of improving the mechanical strength of the cross-linked product, improving physical properties such as heat resistance and weather resistance, adjusting the hardness, and improving the economic efficiency by adding an extender, as necessary. In addition, fillers other than carbon black and silica may be further contained.
前記カーボンブラック及びシリカ以外のフィラーとしては、用途に応じて適宜選択されるが、例えば、有機充填剤や、クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス繊維、繊維状フィラー、ガラスバルーン等の無機充填剤から選ばれる1種以上を使用することができる。
本発明のゴム組成物が前記カーボンブラック及びシリカ以外のフィラーを含有する場合、その含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して、0.1〜120質量部が好ましく、5〜90質量部がより好ましく、10〜80質量部が更に好ましい。前記フィラーの含有量が前記範囲内であると、その架橋物の機械強度がより一層向上する。
The filler other than the carbon black and silica is appropriately selected depending on the application. For example, an organic filler, clay, talc, mica, calcium carbonate, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, barium sulfate, titanium oxide. One or more selected from inorganic fillers such as glass fiber, fibrous filler, and glass balloon can be used.
When the rubber composition of this invention contains fillers other than the said carbon black and a silica, the content is 0.1-120 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components (A), 5-90 is preferable. A mass part is more preferable, and 10-80 mass parts is still more preferable. When the content of the filler is within the range, the mechanical strength of the crosslinked product is further improved.
<加硫剤>
本発明のゴム組成物は、加硫剤を含有することが好ましい。加硫剤としては、例えば、硫黄及び硫黄化合物が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記加硫剤を含有する場合、その含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましく、0.8〜5質量部が更に好ましい。
<Vulcanizing agent>
The rubber composition of the present invention preferably contains a vulcanizing agent. Examples of the vulcanizing agent include sulfur and sulfur compounds. These may be used alone or in combination of two or more. When the vulcanizing agent is contained, the content thereof is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component (A), and 0.8 -5 mass parts is still more preferable.
<加硫促進剤>
本発明のゴム組成物は、加硫促進剤を含有してもよい。加硫促進剤としては、例えば、グアニジン系化合物、スルフェンアミド系化合物、チアゾール系化合物、チウラム系化合物、チオウレア系化合物、ジチオカルバミン酸系化合物、アルデヒド−アミン系化合物又はアルデヒド−アンモニア系化合物、イミダゾリン系化合物、キサンテート系化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記加硫促進剤を含有する場合、その含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して、0.1〜15質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましい。
<Vulcanization accelerator>
The rubber composition of the present invention may contain a vulcanization accelerator. Examples of the vulcanization accelerator include guanidine compounds, sulfenamide compounds, thiazole compounds, thiuram compounds, thiourea compounds, dithiocarbamic acid compounds, aldehyde-amine compounds or aldehyde-ammonia compounds, imidazoline compounds. Compounds, xanthate compounds, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. When it contains the said vulcanization accelerator, 0.1-15 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of rubber components (A), and 0.1-10 mass parts is more preferable.
<加硫助剤>
本発明のゴム組成物は、加硫助剤を含有してもよい。加硫助剤としては、例えば、ステアリン酸等の脂肪酸、亜鉛華等の金属酸化物、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記加硫助剤を含有する場合、その含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して、0.1〜15質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましい。
<Vulcanization aid>
The rubber composition of the present invention may contain a vulcanization aid. Examples of the vulcanization aid include fatty acids such as stearic acid, metal oxides such as zinc white, and fatty acid metal salts such as zinc stearate. These may be used alone or in combination of two or more. When the said vulcanization | cure adjuvant is contained, 0.1-15 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of rubber components (A), and 1-10 mass parts is more preferable.
<シランカップリング剤>
本発明のゴム組成物においてシリカを用いる場合、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、スルフィド系化合物、メルカプト系化合物、ビニル系化合物、アミノ系化合物、グリシドキシ系化合物、ニトロ系化合物、クロロ系化合物等が挙げられる。
スルフィド系化合物としては、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリメトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド等が挙げられる。
メルカプト系化合物としては、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
ビニル系化合物としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
アミノ系化合物としては、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
グリシドキシ系化合物としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
ニトロ系化合物としては、例えば、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
クロロ系化合物としては、例えば、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、補強効果が大きい観点から、スルフィド系化合物及びメルカプト系化合物等の硫黄を含有するシランカップリング剤が好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランがより好ましい。
<Silane coupling agent>
When silica is used in the rubber composition of the present invention, it is preferable to contain a silane coupling agent. Examples of the silane coupling agent include sulfide compounds, mercapto compounds, vinyl compounds, amino compounds, glycidoxy compounds, nitro compounds, and chloro compounds.
Examples of sulfide compounds include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, and bis (2-trimethoxy). Silylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) Disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-trimethoxysilylethyl-N, -Dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropyl benzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl benzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, etc. Can be mentioned.
Examples of the mercapto compound include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, and the like.
Examples of the vinyl compound include vinyl triethoxysilane and vinyl trimethoxysilane.
Examples of amino compounds include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, and 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxy. Silane etc. are mentioned.
Examples of glycidoxy compounds include γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane. Can be mentioned.
Examples of the nitro compound include 3-nitropropyltrimethoxysilane and 3-nitropropyltriethoxysilane.
Examples of the chloro compound include 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyltriethoxysilane, and the like.
These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more. Of these, silane coupling agents containing sulfur such as sulfide compounds and mercapto compounds are preferred from the viewpoint of a large reinforcing effect, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetra Sulfide and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane are more preferable.
前記シランカップリング剤を含有する場合、シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、0.1〜30質量部が好ましく、0.5〜20質量部がより好ましく、1〜15質量部が更に好ましい。シランカップリング剤の含有量が前記範囲内であると、分散性、補強性、耐摩耗性が向上する。 When the silane coupling agent is contained, the content of the silane coupling agent is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica. 15 parts by mass is more preferable. When the content of the silane coupling agent is within the above range, dispersibility, reinforcement, and abrasion resistance are improved.
<その他の成分>
本発明のゴム組成物は、発明の効果を阻害しない範囲で、加工性、流動性等の改良を目的とし、必要に応じてシリコンオイル、アロマオイル、TDAE(Treated Distilled Aromatic Extracts)、MES(Mild Extracted Solvates)、RAE(Residual Aromatic Extracts)、パラフィンオイル、ナフテンオイル等のプロセスオイル、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、C9系樹脂、ロジン系樹脂、クマロン・インデン系樹脂、フェノール系樹脂等の樹脂成分、低分子量ポリブタジエン、低分子量ポリイソプレン、低分子量スチレンブタジエン共重合体、低分子量スチレンイソプレン共重合体等の液状重合体、未変性のファルネセン重合体を軟化剤として含有していてもよい。なお、上記共重合体はブロック又はランダム等のいずれの重合形態であってもよい。液状重合体の重量平均分子量(Mw)は500〜10万であることが加工性の観点から好ましい。本発明のゴム組成物が上記プロセスオイル、樹脂成分又は液状重合体、未変性のファルネセン重合体を軟化剤として含有する場合、その含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して50質量部より少ないことが好ましい。
<Other ingredients>
The rubber composition of the present invention is intended to improve processability, fluidity and the like within a range that does not impair the effects of the invention, and if necessary, silicon oil, aroma oil, TDAE (Treated Distilled Aromatic Extracts), MES (Mild) Extracted Solvates), RAE (Residual Aromatic Extracts), paraffin oil, naphthenic oil and other process oils, aliphatic hydrocarbon resins, alicyclic hydrocarbon resins, C9 resins, rosin resins, coumarone / indene resins, phenolic resins Resin component such as resin, low molecular weight polybutadiene, low molecular weight polyisoprene, low molecular weight styrene butadiene copolymer, liquid polymer such as low molecular weight styrene isoprene copolymer, unmodified farnesene polymer as softener Also good. The copolymer may be in any polymerization form such as block or random. The weight average molecular weight (Mw) of the liquid polymer is preferably 500 to 100,000 from the viewpoint of processability. When the rubber composition of the present invention contains the above process oil, resin component or liquid polymer, and unmodified farnesene polymer as a softening agent, the content is 50 masses per 100 mass parts of the rubber component (A). The amount is preferably less than the part.
本発明のゴム組成物は、発明の効果を阻害しない範囲で、耐候性、耐熱性、耐酸化性等の向上を目的として、必要に応じて老化防止剤、酸化防止剤、ワックス、滑剤、光安定剤、スコーチ防止剤、加工助剤、顔料や色素等の着色剤、難燃剤、帯電防止剤、艶消し剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、発泡剤、抗菌剤、防カビ剤、香料等の添加剤を1種又は2種以上含有していてもよい。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、ラクトン系化合物、ヒドロキシル系化合物等が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば、アミン−ケトン系化合物、イミダゾール系化合物、アミン系化合物、フェノール系化合物、硫黄系化合物及びリン系化合物等が挙げられる。
The rubber composition of the present invention is an anti-aging agent, an antioxidant, a wax, a lubricant, a light as needed for the purpose of improving the weather resistance, heat resistance, oxidation resistance, etc., as long as the effects of the invention are not impaired. Stabilizers, scorch inhibitors, processing aids, colorants such as pigments and dyes, flame retardants, antistatic agents, matting agents, antiblocking agents, UV absorbers, mold release agents, foaming agents, antibacterial agents, fungicides 1 type, or 2 or more types of additives, such as an agent and a fragrance | flavor, may be contained.
Examples of the antioxidant include hindered phenol compounds, phosphorus compounds, lactone compounds, hydroxyl compounds, and the like.
Examples of the antiaging agent include amine-ketone compounds, imidazole compounds, amine compounds, phenolic compounds, sulfur compounds, and phosphorus compounds.
本発明のゴム組成物の製造方法は特に限定されず、前記各成分を均一に混合すればよい。均一に混合する方法としては、例えば、ニーダールーダー、ブラベンダー、バンバリーミキサー、インターナルミキサー等の接線式もしくは噛合式の密閉式混練機、単軸押出機、二軸押出機、ミキシングロール、ローラー等が挙げられ、通常70〜270℃の温度範囲で行うことができる。 The method for producing the rubber composition of the present invention is not particularly limited, and the components may be mixed uniformly. Examples of the uniform mixing method include, for example, a tangential or meshing type closed kneader such as a kneader ruder, brabender, banbury mixer, internal mixer, single screw extruder, twin screw extruder, mixing roll, roller, etc. Usually, and can be performed in a temperature range of 70 to 270 ° C.
本発明のゴム組成物は、加硫することにより加硫ゴムとして利用することができる。加硫の条件、方法に特に制限はないが、加硫金型を用いて加硫温度120〜200℃及び加硫圧力0.5〜2.0MPaの加圧加熱条件で行うことが好ましい。 The rubber composition of the present invention can be used as a vulcanized rubber by vulcanization. There are no particular restrictions on the vulcanization conditions and method, but it is preferably carried out using a vulcanization mold under a vulcanization temperature of 120 to 200 ° C. and a vulcanization pressure of 0.5 to 2.0 MPa.
本発明のゴム組成物は、上記加硫剤の他に、架橋剤を添加して架橋して用いることもできる。架橋剤としては、例えば、酸素、有機過酸化物、フェノール樹脂及びアミノ樹脂、キノン及びキノンジオキシム誘導体、ハロゲン化合物、アルデヒド化合物、アルコール化合物、エポキシ化合物、金属ハロゲン化物及び有機金属ハロゲン化物、シラン化合物等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。架橋剤の含有量は、ゴム成分(A)100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましい。 The rubber composition of the present invention can be used after being crosslinked by adding a crosslinking agent in addition to the above vulcanizing agent. Examples of the cross-linking agent include oxygen, organic peroxide, phenol resin and amino resin, quinone and quinonedioxime derivatives, halogen compounds, aldehyde compounds, alcohol compounds, epoxy compounds, metal halides and organometallic halides, and silane compounds. Etc. These may be used alone or in combination of two or more. As for content of a crosslinking agent, 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of rubber components (A).
[タイヤ]
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を少なくとも一部に用いる。そのため、機械強度が良好であり、また優れた転がり抵抗性能を備える。更に、本発明のゴム組成物を用いたタイヤは、長期間使用した場合でも前記機械強度等の特性を維持することができる。
[tire]
The tire of the present invention uses at least a part of the rubber composition of the present invention. Therefore, the mechanical strength is good and it has excellent rolling resistance performance. Furthermore, the tire using the rubber composition of the present invention can maintain the characteristics such as the mechanical strength even when used for a long time.
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例及び比較例において使用した各成分は以下のとおりである。
<ゴム成分(A)>
・天然ゴム :「STR20」(タイ製天然ゴム)(A−1)
・油展スチレンブタジエンゴム:「JSR1723」(JSR株式会社製)(A−2)
重量平均分子量(Mw)=85万
スチレン含有量=23.5質量%
乳化重合法で製造
オイル含量=27.3%
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples.
Each component used in the examples and comparative examples is as follows.
<Rubber component (A)>
・ Natural rubber: "STR20" (Thai natural rubber) (A-1)
Oil-extended styrene butadiene rubber: “JSR1723” (manufactured by JSR Corporation) (A-2)
Weight average molecular weight (Mw) = 850,000
Styrene content = 23.5% by mass
Manufactured by emulsion polymerization
Oil content = 27.3%
<フィラー(B)>
・シリカ:ULTRASIL7000GR(エボニック デグサ ジャパン製)(B−1)
湿式シリカ:平均粒径14nm
<Filler (B)>
Silica: ULTRASIL 7000GR (Evonik Degussa Japan) (B-1)
Wet silica: Average particle size 14nm
<変性ファルネセン重合体(C)>
・下記製造例にしたがって製造した変性ファルネセン重合体(C−1)〜(C−4)
<Modified farnesene polymer (C)>
-Modified farnesene polymers (C-1) to (C-4) produced according to the following production examples
<ポリイソプレン>
・ポリイソプレン:下記比較製造例1及び2で得られたポリイソプレン(X−1)及び (X−2)
<変性ファルネセン重合体の比較例(C’)>
・下記比較製造例3にしたがって製造した変性ファルネセン重合体(C'−1)
<Polyisoprene>
Polyisoprene: Polyisoprene (X-1) and (X-2) obtained in Comparative Production Examples 1 and 2 below
<Comparison example of modified farnesene polymer (C ′)>
-Modified farnesene polymer (C'-1) produced according to the following Comparative Production Example 3
<任意成分>
TDAE:VivaTec500(H&R製)
・シランカップリング剤(1):Si75(エボニック デグサ ジャパン製)
・シランカップリング剤(2):Si69(エボニック デグサ ジャパン製)
・老化防止剤(1):ノクラック6C(大内新興化学工業株式会社製)
・老化防止剤(2):アンテージRD(川口化学工業株式会社)
・ワックス :サンタイトS(精工化学株式会社)
<Optional component>
TDAE: VivaTec500 (manufactured by H & R)
Silane coupling agent (1): Si75 (Evonik Degussa Japan)
Silane coupling agent (2): Si69 (Evonik Degussa Japan)
Anti-aging agent (1): NOCRACK 6C (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.)
Anti-aging agent (2): ANTAGE RD (Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.)
・ Wax: Suntite S (Seiko Chemical Co., Ltd.)
・加硫剤
硫黄(微粉硫黄200メッシュ、鶴見化学工業株式会社製)
・加硫促進剤
加硫促進剤(1):ノクセラーNS−P (大内新興化学工業株式会社製)
加硫促進剤(2):ノクセラーCZ−G (大内新興化学工業株式会社製)
加硫促進剤(3):ノクセラーD (大内新興化学工業株式会社製)
加硫促進剤(4):ノクセラーTBT−N(大内新興化学工業株式会社製)
・加硫助剤
ステアリン酸:ルナックS−20(花王株式会社製)
亜鉛華 :酸化亜鉛(堺化学工業株式会社製)
・ Vulcanizing agent Sulfur (fine powder sulfur 200 mesh, manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.)
・ Vulcanization accelerator Vulcanization accelerator (1): Noxeller NS-P (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator (2): Noxeller CZ-G (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator (3): Noxeller D (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.)
Vulcanization accelerator (4): Noxeller TBT-N (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.)
・ Vulcanization aid Stearic acid: LUNAC S-20 (manufactured by Kao Corporation)
Zinc flower: Zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.)
製造例1:変性ファルネセン重合体(C−1)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてヘキサン1370g、開始剤としてn−ブチルリチウム(17質量%ヘキサン溶液)6.0gを仕込み、50℃に昇温した後、β−ファルネセン1360gを加えて1時間重合した。得られた重合反応液をメタノールで処理し、水を用いて重合反応液を洗浄した。洗浄後の重合反応液と水とを分離して、80℃で12時間減圧乾燥することにより、未変性のポリファルネセンを得た。
次いで、耐圧容器に得られた未変性のポリファルネセンを500g、老化防止剤としてノクラック6Cを0.5g、及び無水マレイン酸を25g仕込み、窒素置換した後、170℃まで昇温し24時間反応させた。更にメタノールを9.0g(無水マレイン酸に対し1.1当量)仕込み、80℃で6時間反応させることにより、マレイン酸モノメチルエステル基(官能基1)と無水マレイン酸基(官能基2)とを有する変性ファルネセン重合体(C−1)を得た。変性ファルネセン重合体(C−1)の物性を表1に示す。
Production Example 1: Production of modified farnesene polymer (C-1) A pressure-resistant vessel purged with nitrogen and dried was charged with 1370 g of hexane as a solvent and 6.0 g of n-butyllithium (17% by mass hexane solution) as an initiator. After raising the temperature to 50 ° C., 1360 g of β-farnesene was added and polymerized for 1 hour. The obtained polymerization reaction liquid was treated with methanol, and the polymerization reaction liquid was washed with water. The polymerized reaction solution after washing and water were separated and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours to obtain unmodified polyfarnesene.
Next, 500 g of the unmodified polyfarnesene obtained in the pressure vessel, 0.5 g of NOCRACK 6C as an anti-aging agent, and 25 g of maleic anhydride were charged, purged with nitrogen, heated to 170 ° C. and reacted for 24 hours. . Further, 9.0 g of methanol (1.1 equivalents with respect to maleic anhydride) was added and reacted at 80 ° C. for 6 hours to obtain a maleic acid monomethyl ester group (functional group 1) and a maleic anhydride group (functional group 2). A modified farnesene polymer (C-1) was obtained. Table 1 shows the physical properties of the modified farnesene polymer (C-1).
製造例2:変性ファルネセン重合体(C−2)の製造
製造例1と同様の方法にて未変性のポリファルネセンを得た。
次いで、耐圧容器に得られた未変性のポリファルネセンを500g、老化防止剤としてノクラック6Cを0.5g、及び無水マレイン酸を7.5g仕込み、窒素置換した後、170℃まで昇温し24時間反応させた。更にメタノールを2.7g(無水マレイン酸に対し1.1当量)仕込み、80℃で6時間反応させることにより、マレイン酸モノメチルエステル基(官能基1)と無水マレイン酸基(官能基2)とを有する変性ファルネセン重合体(C−2)を得た。変性ファルネセン重合体(C−2)の物性を表1に示す。
Production Example 2: Production of Modified Farnesene Polymer (C-2) Unmodified polyfarnesene was obtained in the same manner as in Production Example 1.
Next, 500 g of the unmodified polyfarnesene obtained in the pressure vessel, 0.5 g of NOCRACK 6C as an anti-aging agent, and 7.5 g of maleic anhydride were charged, purged with nitrogen, heated to 170 ° C., and reacted for 24 hours. I let you. Further, 2.7 g of methanol (1.1 equivalent with respect to maleic anhydride) was added and reacted at 80 ° C. for 6 hours to obtain a maleic acid monomethyl ester group (functional group 1) and a maleic anhydride group (functional group 2). A modified farnesene polymer (C-2) was obtained. Table 1 shows the physical properties of the modified farnesene polymer (C-2).
製造例3:変性ファルネセン重合体(C−3)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン1200g、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10.5質量%シクロヘキサン溶液)42.6gを仕込み、50℃に昇温した後、β−ファルネセン1880gを加えて1時間重合した。得られた重合反応液をメタノールで処理し、水を用いて重合反応液を洗浄した。洗浄後の重合反応液と水とを分離して、80℃で12時間減圧乾燥することにより、未変性のポリファルネセンを得た。
次いで、耐圧容器に得られた未変性のポリファルネセンを500g、老化防止剤としてノクラック6Cを0.5g、及び無水マレイン酸を7.5g仕込み、窒素置換した後、170℃まで昇温し24時間反応させた。更にメタノールを2.7g(無水マレイン酸に対し1.1当量)仕込み、80℃で6時間反応させることにより、マレイン酸モノメチルエステル基(官能基1)と無水マレイン酸基(官能基2)とを有する変性ファルネセン重合体(C−3)を得た。変性ファルネセン重合体(C−3)の物性を表1に示す。
Production Example 3 Production of Modified Farnesene Polymer (C-3) In a pressure-resistant container purged with nitrogen and dried, 1200 g of cyclohexane as a solvent and 42.6 g of sec-butyllithium (10.5 mass% cyclohexane solution) as an initiator Was heated to 50 ° C., 1880 g of β-farnesene was added, and polymerization was performed for 1 hour. The obtained polymerization reaction liquid was treated with methanol, and the polymerization reaction liquid was washed with water. The polymerized reaction solution after washing and water were separated and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours to obtain unmodified polyfarnesene.
Next, 500 g of the unmodified polyfarnesene obtained in the pressure vessel, 0.5 g of NOCRACK 6C as an anti-aging agent, and 7.5 g of maleic anhydride were charged, purged with nitrogen, heated to 170 ° C., and reacted for 24 hours. I let you. Further, 2.7 g of methanol (1.1 equivalent with respect to maleic anhydride) was added and reacted at 80 ° C. for 6 hours to obtain a maleic acid monomethyl ester group (functional group 1) and a maleic anhydride group (functional group 2). A modified farnesene polymer (C-3) was obtained. Table 1 shows the physical properties of the modified farnesene polymer (C-3).
製造例4:変性ファルネセン重合体(C−4)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてヘキサン1137g、開始剤としてsec−ブチルリチウム(10.5質量%シクロヘキサン溶液)32.8gを仕込み、50℃に昇温した後、予め調製したβ−ファルネセン(c1)とブタジエン(c2)との混合物(β−ファルネセン(c1)1260gとブタジエン(c2)840gとをボンベ内で混合)1430gを10ml/分で加えて1時間重合した。得られた重合反応液をメタノールで処理し、水を用いて重合反応液を洗浄した。洗浄後の重合反応液と水とを分離して、70℃で12時間乾燥することにより、未変性のファルネセン-ブタジエン共重合体を得た。
次いで、耐圧容器に得られた未変性のファルネセン-ブタジエン共重合体を500g、老化防止剤としてノクラック6Cを0.5g、及び無水マレイン酸を25g仕込み、窒素置換した後、170℃まで昇温し24時間反応させた。更にメタノールを9.0g(無水マレイン酸に対し1.1当量)仕込み、80℃で6時間反応させることにより、マレイン酸モノメチルエステル基(官能基1)と無水マレイン酸基(官能基2)と有する変性ファルネセン重合体(C−4)を得た。変性ファルネセン重合体(C−4)の物性を表1に示す。
Production Example 4: Production of modified farnesene polymer (C-4) 1137 g of hexane as a solvent and 32.8 g of sec-butyllithium (10.5 mass% cyclohexane solution) as an initiator in a pressure-resistant container purged with nitrogen and dried. And heated to 50 ° C., and then a mixture of β-farnesene (c1) and butadiene (c2) prepared in advance (1260 g of β-farnesene (c1) and 840 g of butadiene (c2) mixed in a cylinder) 1430 g Was added at 10 ml / min and polymerized for 1 hour. The obtained polymerization reaction liquid was treated with methanol, and the polymerization reaction liquid was washed with water. The polymerization reaction solution after washing and water were separated and dried at 70 ° C. for 12 hours to obtain an unmodified farnesene-butadiene copolymer.
Next, 500 g of the unmodified farnesene-butadiene copolymer obtained in the pressure vessel, 0.5 g of Nocrack 6C as an anti-aging agent, and 25 g of maleic anhydride were charged, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 170 ° C. The reaction was performed for 24 hours. Further, 9.0 g of methanol (1.1 equivalents with respect to maleic anhydride) was added and reacted at 80 ° C. for 6 hours to obtain a maleic acid monomethyl ester group (functional group 1) and a maleic anhydride group (functional group 2). A modified farnesene polymer (C-4) was obtained. Table 1 shows the physical properties of the modified farnesene polymer (C-4).
比較製造例1:ポリイソプレン(X−1)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、ヘキサン600g、n−ブチルリチウム(17質量%ヘキサン溶液)13.9gを仕込み、70℃に昇温した後、イソプレン1,370gを加えて1時間重合した。得られた重合反応液にメタノールを添加後、重合反応液を水で洗浄した。水を分離して、重合反応液を80℃で12時間減圧乾燥することにより、表1に示す物性を有するポリイソプレン(X−1)を得た。
Comparative production example 1: Production of polyisoprene (X-1) A pressure-resistant container purged with nitrogen and dried was charged with 600 g of hexane and 13.9 g of n-butyllithium (17% by mass hexane solution) and heated to 70 ° C. Then, 1,370 g of isoprene was added and polymerization was performed for 1 hour. After adding methanol to the obtained polymerization reaction solution, the polymerization reaction solution was washed with water. Water was separated, and the polymerization reaction solution was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours to obtain polyisoprene (X-1) having physical properties shown in Table 1.
比較製造例2:ポリイソプレン(X−2)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、ヘキサン600g、n−ブチルリチウム(17質量%ヘキサン溶液)44.9gを仕込み、70℃に昇温した後、イソプレン2,050gを加えて1時間重合した。得られた重合反応液にメタノールを添加後、重合反応液を水で洗浄した。水を分離して、重合反応液を80℃で12時間減圧乾燥することにより、表1に示す物性を有するポリイソプレン(X−2)を得た。
Comparative Production Example 2: Production of polyisoprene (X-2) 600 g of hexane and 44.9 g of n-butyllithium (17% by mass hexane solution) were charged into a pressure vessel that had been purged with nitrogen and dried, and the temperature was raised to 70 ° C Then, 2,050 g of isoprene was added and polymerized for 1 hour. After adding methanol to the obtained polymerization reaction solution, the polymerization reaction solution was washed with water. Water was separated, and the polymerization reaction solution was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 12 hours to obtain polyisoprene (X-2) having physical properties shown in Table 1.
比較製造例3:変性ファルネセン重合体(C’−1)の製造
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてヘキサン5755g、開始剤としてn−ブチルリチウム(17質量%ヘキサン溶液)26.5gを仕込み、50℃に昇温した後、β−ファルネセン5709gを加えて1時間重合した。得られた重合反応液をメタノールで処理し、水を用いて重合反応液を洗浄した。洗浄後の重合反応液と水とを分離して、70℃で12時間乾燥することにより、未変性のポリファルネセンを得た。
次いで、耐圧容器に得られた未変性のポリファルネセンを500g、老化防止剤としてノクラック6Cを0.5g、及び無水マレイン酸を25g仕込み、窒素置換した後、170℃まで昇温し24時間反応させることにより、無水マレイン酸基を有する変性ファルネセン重合体(C’−1)を得た。変性ファルネセン重合体(C’−1)の物性を表1に示す。
Comparative production example 3: Production of modified farnesene polymer (C′-1) In a pressure-resistant container purged with nitrogen and dried, 5755 g of hexane as a solvent and 26.5 g of n-butyllithium (17 mass% hexane solution) as an initiator Was heated to 50 ° C., 5709 g of β-farnesene was added, and polymerization was performed for 1 hour. The obtained polymerization reaction liquid was treated with methanol, and the polymerization reaction liquid was washed with water. The polymerization reaction solution after washing and water were separated and dried at 70 ° C. for 12 hours to obtain unmodified polyfarnesene.
Next, 500 g of the unmodified polyfarnesene obtained in the pressure vessel, 0.5 g of NOCRACK 6C as an anti-aging agent, and 25 g of maleic anhydride are charged, and after purging with nitrogen, the temperature is raised to 170 ° C. and reacted for 24 hours. As a result, a modified farnesene polymer (C′-1) having a maleic anhydride group was obtained. Table 1 shows the physical properties of the modified farnesene polymer (C′-1).
なお、変性ファルネセン重合体(C)、(C’)、及びポリイソプレンの重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、溶融粘度、ガラス転移温度、官能基1の含有割合及び官能基の全量の測定方法は以下のとおりである。
(重量平均分子量及び分子量分布の測定方法)
変性ファルネセン重合体(C)、(C’)及びポリイソプレンのMw及びMw/MnはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により標準ポリスチレン換算分子量で求めた。測定装置及び条件は、以下のとおりである。
・装置 :東ソー株式会社製GPC装置「GPC8020」
・分離カラム :東ソー株式会社製「TSKgelG4000HXL」
・検出器 :東ソー株式会社製「RI−8020」
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・溶離液流量 :1.0ml/分
・サンプル濃度:5mg/10ml
・カラム温度 :40℃
The weight average molecular weight (Mw), molecular weight distribution (Mw / Mn), melt viscosity, glass transition temperature, functional group 1 content and functional groups of the modified farnesene polymers (C), (C ′) and polyisoprene. The method for measuring the total amount of is as follows.
(Method of measuring weight average molecular weight and molecular weight distribution)
Mw and Mw / Mn of the modified farnesene polymers (C) and (C ′) and polyisoprene were determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of standard polystyrene equivalent molecular weight. The measuring apparatus and conditions are as follows.
・ Device: GPC device “GPC8020” manufactured by Tosoh Corporation
Separation column: “TSKgel G4000HXL” manufactured by Tosoh Corporation
Detector: “RI-8020” manufactured by Tosoh Corporation
・ Eluent: Tetrahydrofuran ・ Eluent flow rate: 1.0 ml / min ・ Sample concentration: 5 mg / 10 ml
-Column temperature: 40 ° C
(溶融粘度の測定方法)
変性ファルネセン重合体(C)、(C’)及びポリイソプレンの38℃における溶融粘度をブルックフィールド型粘度計(BROOKFIELD ENGINEERING LABS. INC.製)により測定した。
(Measuring method of melt viscosity)
The melt viscosity of the modified farnesene polymers (C), (C ′) and polyisoprene at 38 ° C. was measured with a Brookfield viscometer (manufactured by BROOKFIELD ENGINEERING LABS. INC.).
(ガラス転移温度の測定方法)
変性ファルネセン重合体又はポリイソプレン10mgをアルミパンに採取し、示差走査熱量測定(DSC)により10℃/分の昇温速度条件においてサーモグラムを測定し、DDSCのピークトップの値をガラス転移温度とした。
(Measurement method of glass transition temperature)
Ten mg of the modified farnesene polymer or polyisoprene is collected in an aluminum pan, a thermogram is measured under a temperature increase rate condition of 10 ° C./min by differential scanning calorimetry (DSC), and the peak top value of DDSC is determined as the glass transition temperature. did.
(官能基1の含有割合)
KBr基板上に変性ファルネセン重合体を塗布し、日本分光株式会社製フーリエ変換赤外分光光度計を使用して透過法にて測定した。無水マレイン酸基(官能基2)の環構造に由来するピークとマレイン酸モノメチルエステル基(官能基1)に由来するピークの強度比から官能基1の含有割合を算出した。
(Content ratio of functional group 1)
The modified farnesene polymer was applied on a KBr substrate and measured by a transmission method using a Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation. The content ratio of the functional group 1 was calculated from the intensity ratio of the peak derived from the ring structure of the maleic anhydride group (functional group 2) and the peak derived from the maleic acid monomethyl ester group (functional group 1).
(変性ファルネセン重合体中の官能基の全量)
1)酸価
変性反応後の試料3gにトルエン180mL、エタノール20mLを加え溶解した後、0.1N水酸化カリウムのエタノール溶液で中和滴定し酸価を求めた。
酸価(mgKOH/g)=(A−B)×F×5.611/S
A:中和に要した0.1N水酸化カリウムのエタノール溶液滴下量(mL)
B:試料を含まないブランクでの0.1N水酸化カリウムのエタノール溶液滴下量(mL)
F:0.1N水酸化カリウムのエタノール溶液の力価
S:秤量した試料の質量(g)
(Total amount of functional groups in the modified farnesene polymer)
1) Acid value After adding 180 mL of toluene and 20 mL of ethanol to 3 g of the sample after the modification reaction and dissolving, neutralization titration with an ethanol solution of 0.1 N potassium hydroxide was performed to determine the acid value.
Acid value (mgKOH / g) = (A−B) × F × 5.661 / S
A: 0.1N potassium hydroxide ethanol solution drop required for neutralization (mL)
B: 0.1N potassium hydroxide ethanol solution drop volume in a blank containing no sample (mL)
F: Potency of ethanol solution of 0.1N potassium hydroxide S: Weight of sample weighed (g)
2)官能基1及び2の含有割合
酸価から変性ファルネセン重合体(C)1g当たりに含まれる官能基の質量、1g当たりに含まれる官能基以外の質量(重合体主鎖質量)を算出した。次いで、下記式に基づき、変性ファルネセン重合体(C)中の官能基の全量(官能基1及び2の含有割合)を算出した(質量%)。
〔重合体1g当たり官能基1の質量〕=〔酸価〕/〔56.11〕×〔官能基1の分子量〕/1000×〔官能基1の含有割合〕
〔重合体1g当たり官能基2の質量〕=〔酸価〕/〔56.11〕×〔官能基2の分子量〕/1000×〔官能基2の含有割合〕
〔重合体1g当たり官能基1及び2の質量〕=〔重合体1g当たり官能基1の質量〕+〔重合体1g当たり官能基2の質量〕
〔重合体1g当たり重合体主鎖質量〕=1−〔重合体1g当たり官能基1及び2の質量〕
〔官能基1及び2の含有割合〕=〔重合体1g当たり官能基1及び2の質量〕/〔重合体1g当たりの重合体主鎖質量〕×100
2) Content ratio of functional groups 1 and 2 From the acid value, the mass of the functional group contained per 1 g of the modified farnesene polymer (C) and the mass other than the functional group contained per 1 g (polymer main chain mass) were calculated. . Next, based on the following formula, the total amount of functional groups (content ratio of functional groups 1 and 2) in the modified farnesene polymer (C) was calculated (mass%).
[Mass of functional group 1 per gram of polymer] = [acid value] / [56.11] × [molecular weight of functional group 1] / 1000 × [content ratio of functional group 1]
[Mass of functional group 2 per gram of polymer] = [acid value] / [56.11] × [molecular weight of functional group 2] / 1000 × [content ratio of functional group 2]
[Mass of functional groups 1 and 2 per gram of polymer] = [Mass of functional group 1 per gram of polymer] + [Mass of functional group 2 per gram of polymer]
[Mass of polymer main chain per gram of polymer] = 1- [Mass of functional groups 1 and 2 per gram of polymer]
[Content ratio of functional groups 1 and 2] = [mass of functional groups 1 and 2 per gram of polymer] / [polymer main chain mass per gram of polymer] × 100
実施例1及び比較例1,2
表2に記載した配合割合(質量部)にしたがって、ゴム成分(A)、シリカ(B)、変性ファルネセン重合体(C)、ポリイソプレン(X)、TDAE、加硫助剤及び老化防止剤を、それぞれ密閉式バンバリーミキサーに投入して開始温度75℃、樹脂温度が160℃となるように6分間混練した後、ミキサー外に取り出して室温まで冷却した。次いで、この混合物をミキシングロールに入れ、加硫剤及び加硫促進剤を加えて60℃で6分間混練することで約1.2kgのゴム組成物を得た。
また、得られたゴム組成物をプレス成形(145℃、45分)して加硫ゴムシート(厚み2mm)を作製し、下記の方法に基づき、転がり抵抗性能、硬度、及び引張破断強度を評価した。結果を表2に示す。
なお、各評価の測定方法は以下のとおりである。
Example 1 and Comparative Examples 1 and 2
According to the blending ratio (parts by mass) described in Table 2, the rubber component (A), silica (B), modified farnesene polymer (C), polyisoprene (X), TDAE, vulcanization aid and anti-aging agent are added. Then, each was put into a closed Banbury mixer and kneaded for 6 minutes so that the starting temperature was 75 ° C. and the resin temperature was 160 ° C., then taken out of the mixer and cooled to room temperature. Next, this mixture was put in a mixing roll, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator were added, and kneaded at 60 ° C. for 6 minutes to obtain about 1.2 kg of a rubber composition.
The obtained rubber composition was press-molded (145 ° C., 45 minutes) to produce a vulcanized rubber sheet (thickness 2 mm), and the rolling resistance performance, hardness, and tensile breaking strength were evaluated based on the following methods. did. The results are shown in Table 2.
In addition, the measuring method of each evaluation is as follows.
・転がり抵抗性能
実施例及び比較例で作製したゴム組成物のシートから縦40mm×横7mmの試験片を切り出し、GABO社製動的粘弾性測定装置を用いて、測定温度60℃、周波数10Hz、静的歪み10%、動的歪み2%の条件で、tanδを測定し、転がり抵抗の指標とした。各実施例及び比較例の数値は、比較例2の値を100とした際の相対値である。なお、数値が小さいほどゴム組成物の転がり抵抗性能が良好である。
-Rolling resistance performance A test piece of 40 mm length x 7 mm width was cut out from the rubber composition sheets produced in the examples and comparative examples, and measured using a dynamic viscoelasticity measuring device manufactured by GABO at a measurement temperature of 60 ° C and a frequency of 10 Hz. Tan δ was measured under the conditions of 10% static strain and 2% dynamic strain, and used as an index of rolling resistance. The numerical value of each Example and Comparative Example is a relative value when the value of Comparative Example 2 is set to 100. In addition, the rolling resistance performance of a rubber composition is so favorable that a numerical value is small.
・硬度(操縦安定性)
実施例及び比較例で作製したゴム組成物のシートを用いて、JIS K6253に準拠して、タイプA硬度計により硬度を測定し、柔軟性の指標とした。なお、数値が50より小さい場合は、当該組成物をタイヤに用いた際にタイヤの変形が大きいため、操縦安定性が悪化する。
・ Hardness (steering stability)
Using the rubber composition sheets prepared in Examples and Comparative Examples, the hardness was measured with a type A hardness meter in accordance with JIS K6253, and used as an index of flexibility. In addition, when a numerical value is smaller than 50, since the deformation | transformation of a tire is large when the said composition is used for a tire, steering stability deteriorates.
・引張破断強度(機械強度)
実施例及び比較例で作製したゴム組成物のシートからJIS3号に準じてダンベル状試験片を打ち抜き、インストロン社製引張試験機を用いて、JIS K 6251に準じて引張破断強度を測定した。各実施例及び比較例の数値は、比較例2の値を100とした際の相対値である。なお、数値が大きいほど、破断特性が良好である。
・ Tensile strength at break (mechanical strength)
Dumbbell-shaped test pieces were punched out from the rubber composition sheets prepared in Examples and Comparative Examples in accordance with JIS No. 3, and the tensile strength at break was measured in accordance with JIS K 6251 using an Instron tensile tester. The numerical value of each Example and Comparative Example is a relative value when the value of Comparative Example 2 is set to 100. Note that the larger the numerical value, the better the breaking property.
実施例1のゴム組成物から製造した加硫ゴムシートは、本発明の変性ファルネセン重合体(C)を含有しない比較例1及び2に比べ、硬度が良好であり、転がり抵抗性能及び機械強度に優れているため、タイヤ用ゴム組成物として好適に用いることができる。 The vulcanized rubber sheet produced from the rubber composition of Example 1 has better hardness, rolling resistance performance and mechanical strength than Comparative Examples 1 and 2 which do not contain the modified farnesene polymer (C) of the present invention. Since it is excellent, it can be suitably used as a rubber composition for tires.
実施例2〜5、比較例3,4
表3に記載した配合割合(質量部)にしたがって、ゴム成分(A)、シリカ(B)、変性ファルネセン重合体(C)、ポリイソプレン、TDAE、ワックス、加硫助剤及び老化防止剤を、それぞれ密閉式バンバリーミキサーに投入して開始温度75℃、樹脂温度が160℃となるように6分間混練した後、ミキサー外に取り出して室温まで冷却した。次いで、この混合物をミキシングロールに入れ、加硫剤及び加硫促進剤を加えて60℃で6分間混練することで約1.3kgのゴム組成物を得た。
また、得られたゴム組成物をプレス成形(160℃、30分)して加硫ゴムシート(厚み2mm)を作製し、上記の方法に基づき、転がり抵抗性能、硬度、及び引張破断強度を評価した。また、下記方法に基づいて弾性率を評価した。結果を表3に示す。
なお、表3における転がり抵抗性能、及び引張破断強度の数値は、表3の比較例4の値を100とした際の相対値である。
Examples 2 to 5, Comparative Examples 3 and 4
According to the blending ratio (parts by mass) described in Table 3, the rubber component (A), silica (B), modified farnesene polymer (C), polyisoprene, TDAE, wax, vulcanization aid and anti-aging agent, Each was put into a closed Banbury mixer and kneaded for 6 minutes so that the starting temperature was 75 ° C. and the resin temperature was 160 ° C., then taken out of the mixer and cooled to room temperature. Next, this mixture was put in a mixing roll, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator were added, and kneaded at 60 ° C. for 6 minutes to obtain about 1.3 kg of a rubber composition.
The obtained rubber composition was press-molded (160 ° C., 30 minutes) to produce a vulcanized rubber sheet (thickness 2 mm), and the rolling resistance performance, hardness, and tensile breaking strength were evaluated based on the above methods. did. Moreover, the elastic modulus was evaluated based on the following method. The results are shown in Table 3.
In addition, the numerical values of the rolling resistance performance and the tensile strength at break in Table 3 are relative values when the value of Comparative Example 4 in Table 3 is 100.
・弾性率
実施例及び比較例で作製したゴム組成物のシートから縦40mm×横7mmの試験片を切り出し、GABO社製動的粘弾性測定装置を用いて、測定温度25℃、周波数10Hz、静的歪み10%、動的歪み2%の条件で、貯蔵弾性率E’を測定し、剛性の指標とした。各実施例及び比較例の数値は、比較例4の値を100とした際の相対値である。なお、数値が大きいほど当該ゴム組成物をタイヤに用いた際にタイヤの変形が小さく、操縦安定性が良好である。
-Elastic modulus A test piece of 40 mm length x 7 mm width was cut out from the rubber composition sheets produced in the examples and comparative examples, and measured using a dynamic viscoelasticity measuring device manufactured by GABO at a measurement temperature of 25 ° C, a frequency of 10 Hz, and a static pressure. The storage elastic modulus E ′ was measured under the conditions of a static strain of 10% and a dynamic strain of 2%, and used as an index of rigidity. The numerical value of each Example and Comparative Example is a relative value when the value of Comparative Example 4 is 100. In addition, the larger the numerical value, the smaller the deformation of the tire when the rubber composition is used for the tire, and the better the steering stability.
実施例2〜5のゴム組成物から製造した加硫ゴムシートは、本発明の変性ファルネセン重合体(C)を含有しない比較例3及び4に比べ、弾性率が高く、かつ転がり抵抗性能、硬度に優れ、機械強度も良好なため、タイヤ用ゴム組成物として好適に用いることができる。中でも、変性ファルネセン−ブタジエン共重合体を用いた実施例5のゴム組成物から製造した加硫ゴムシートは、より転がり抵抗性能及び弾性率に優れている。 The vulcanized rubber sheets produced from the rubber compositions of Examples 2 to 5 have a higher elastic modulus and rolling resistance performance and hardness than Comparative Examples 3 and 4 that do not contain the modified farnesene polymer (C) of the present invention. And excellent mechanical strength, it can be suitably used as a rubber composition for tires. Among these, the vulcanized rubber sheet produced from the rubber composition of Example 5 using a modified farnesene-butadiene copolymer is more excellent in rolling resistance performance and elastic modulus.
実施例6、比較例5
表4に記載した配合割合(質量部)にしたがって、ゴム成分(A)、シリカ(B)、変性ファルネセン重合体(C)、変性ファルネセン重合体(C’)、TDAE、ワックス、加硫助剤及び老化防止剤を、それぞれ密閉式バンバリーミキサーに投入して開始温度75℃、樹脂温度が160℃となるように6分間混練した後、ミキサー外に取り出して室温まで冷却した。次いで、この混合物をミキシングロールに入れ、加硫剤及び加硫促進剤を加えて60℃で6分間混練することで約1.3kgのゴム組成物を得た。得られたゴム組成物のムーニー粘度を下記の方法により測定した。
また、得られたゴム組成物をプレス成形(160℃、30分)して加硫ゴムシート(厚み2mm)を作製し、上記の方法に基づき、転がり抵抗性能、硬度、弾性率及び引張破断強度を評価した。
なお、表4における転がり抵抗性能、弾性率及び引張破断強度の数値は、表4の比較例5の値を100とした際の相対値である。
Example 6 and Comparative Example 5
According to the blending ratio (parts by mass) described in Table 4, rubber component (A), silica (B), modified farnesene polymer (C), modified farnesene polymer (C ′), TDAE, wax, vulcanization aid The anti-aging agent and the anti-aging agent were respectively put into a closed Banbury mixer and kneaded for 6 minutes so that the starting temperature was 75 ° C. and the resin temperature was 160 ° C., then taken out of the mixer and cooled to room temperature. Next, this mixture was put in a mixing roll, a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator were added, and kneaded at 60 ° C. for 6 minutes to obtain about 1.3 kg of a rubber composition. The Mooney viscosity of the obtained rubber composition was measured by the following method.
Further, the obtained rubber composition is press-molded (160 ° C., 30 minutes) to produce a vulcanized rubber sheet (thickness 2 mm). Based on the above methods, rolling resistance performance, hardness, elastic modulus and tensile breaking strength are obtained. Evaluated.
In addition, the numerical values of rolling resistance performance, elastic modulus, and tensile strength at break in Table 4 are relative values when the value of Comparative Example 5 in Table 4 is set to 100.
・ムーニー粘度
ゴム組成物の加工性の指標として、JIS K6300に準拠し、加硫前のゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4)を100℃で測定した。実施例6の値は、比較例5の値を100とした際の相対値である。なお、数値が小さいほど加工性が良好である。
Mooney viscosity As an index of processability of the rubber composition, the Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) of the rubber composition before vulcanization was measured at 100 ° C. in accordance with JIS K6300. The value of Example 6 is a relative value when the value of Comparative Example 5 is set to 100. In addition, workability is so favorable that a numerical value is small.
実施例6のゴム組成物から製造した加硫ゴムシートは、上記(a1)〜(a3)の官能基の全量が本発明の範囲外である変性ファルネセン重合体を用いた比較例5に比べ、弾性率が高く、かつ転がり抵抗性能、硬度に優れ、機械強度も良好なため、タイヤ用ゴム組成物として好適に用いることができる。また、実施例6のゴム組成物はムーニー粘度が低いため、加工性が良好である。 The vulcanized rubber sheet produced from the rubber composition of Example 6, compared with Comparative Example 5 using a modified farnesene polymer in which the total amount of the functional groups (a1) to (a3) is outside the scope of the present invention, Since it has a high elastic modulus, excellent rolling resistance performance and hardness, and good mechanical strength, it can be suitably used as a rubber composition for tires. In addition, the rubber composition of Example 6 has good processability because of its low Mooney viscosity.
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