JP6381945B2 - 共重合体及びその製造方法、並びにゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
鐘淵化学(株)製「エピオン203A」(両末端アリル基液状ポリイソブチレン、Mw=6900)100gを100mLのTHFに溶解させ、29.7gの3−メルカプト−1−プロパノールおよび1.19gの2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、マグネチックスターラーにて撹拌しながら1時間窒素バブリングした後、35℃で15時間保持した。得られた溶液のメタノールへの再沈によりポリマーを精製した。得られたポリマーを100mLのTHFに再度溶解させ、200mLのトリエチルアミンを添加した。溶液を0℃に冷却し、29.7gの2−ブロモイソブチリルブロミドを滴下により添加し、0℃で3時間撹拌した後、室温で15時間撹拌した。反応溶液のメタノールへの再沈精製により、ポリイソブチレンの両末端に重合開始基を導入したマクロ開始剤1を得た。マクロ開始剤1は下記式(8)で表される構造(式中、pは1以上の整数)を有するものであり、重合開始基の平均導入率は13C−NMR(400MHz CDCl3)により、ポリイソブチレン骨格に帰属されるピーク(38.5ppm)と、導入された重合開始基に帰属されるピーク(32.5ppm)との積分値から算出し、およそ2個/ポリマー鎖であった。
マクロ開始剤1の合成に用いたエピオン203の代わりに、100gのクラレ(株)製「クラプレンL−SBR820」(液状スチレンブタジエン共重合体、Mw=9800)を用いること以外は合成例1と同様の手法により、スチレンブタジエン共重合体の側鎖に重合開始基を導入したマクロ開始剤2を得た。マクロ開始剤2は下記式(9)で表される構造(式中、p、q、r及びsはそれぞれ1以上の整数であり、各繰り返しユニットはランダムに結合)を有するものであり、重合開始基の平均導入率は13C−NMR(400MHz CDCl3)により、スチレンブタジエン共重合体骨格に帰属されるピーク(126.0ppm)と、導入された重合開始基に帰属されるピーク(32.5ppm)との積分値から算出し、およそ3個/ポリマー鎖であった。
マクロ開始剤1の合成に用いたエピオン203の代わりに、100gのクラレ(株)製「クラプレンLIR−15」(液状ポリイソプレン、Mw=23000)を用いること以外は合成例1と同様の手法により、ポリイソプレンの側鎖に重合開始基を導入したマクロ開始剤3を得た。マクロ開始剤3は下記式(10)で表される構造(式中、p、q、r、s及びtはそれぞれ1以上の整数であり、各繰り返しユニットはランダムに結合)を有するものであり、重合開始基の平均導入率は13C−NMR(400MHz CDCl3)により、ポリイソプレン骨格に帰属されるピーク(111.2ppm)と、導入された重合開始基に帰属されるピーク(32.5ppm)との積分値から算出し、およそ3個/ポリマー鎖であった。
マクロ開始剤1の合成に用いたエピオン203の代わりに、100gのクラレ(株)製「クラプレンLIR−30」(液状ポリイソプレン、Mw=32000)を用いること以外は合成例1と同様の手法により、ポリイソプレンの側鎖に重合開始基を導入したマクロ開始剤4を得た。マクロ開始剤3は上記式(10)で表される構造を有するものであり、重合開始基の平均導入率(合成例3と同様に算出)は、およそ3個/ポリマー鎖であった。
出光興産(株)製「Poly BD R-45HT」(両末端水酸基液状ポリブタジエン、Mw=3300)100gを100mLのTHFに溶解させ、200mLのトリエチルアミンを添加した。溶液を0℃に冷却し、32.9gの2−ブロモイソブチリルブロミドを滴下により添加し、0℃で3時間撹拌した後、室温で15時間撹拌した。反応溶液のメタノールへの再沈精製により、ポリブタジエンの両末端に重合開始基を導入したマクロ開始剤5を得た。マクロ開始剤5は下記式(11)で表される構造(式中、p、qは1以上の整数)を有するものであり、重合開始基の平均導入率は13C−NMR(400MHz CDCl3)により、ポリブダジエン骨格に帰属されるピーク(115.5ppm)と、導入された重合開始基に帰属されるピーク(32.5ppm)との積分値から算出し、およそ2個/ポリマー鎖であった。
30gのスチレンと、5.77gのマクロ開始剤1と、5.00gのN,N,N',N'',N''-ペンタメチルジエチレントリアミンと、100mLのアニソールを混合し、1時間窒素バブリングした後、反応溶液に0.828gの臭化銅(I)を添加し、100℃で5時間保持した。得られた溶液のメタノールへの再沈精製により、ポリイソブチレン鎖を持つマクロ開始剤1の重合開始基にポリスチレン鎖が結合した共重合体1を得た。共重合体1は、数平均分子量(Mn)が43000、重量平均分子量(Mw)が121000、分子量分布(Mw/Mn)が2.81であった。
共重合体1の合成に用いたマクロ開始剤1の代わりに、マクロ開始剤2を用いること以外は実施例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤中の重合開始基(モル比)=200)、スチレンブタジエン共重合体鎖を持つマクロ開始剤2の重合開始基にポリスチレン鎖が結合した共重合体2を得た。共重合体2は、Mnが63000、Mwが204000、Mw/Mnが3.28であった。
共重合体1の合成に用いたマクロ開始剤1の代わりに、マクロ開始剤3を用いること以外は実施例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤中の重合開始基(モル比)=200)、ポリイソプレン鎖を持つマクロ開始剤3の重合開始基にポリスチレン鎖が結合した共重合体3を得た。共重合体3は、Mnが75000、Mwが240000、Mw/Mnが3.20であった。
共重合体1の合成に用いたマクロ開始剤1の代わりに、マクロ開始剤4を用いること以外は実施例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤中の重合開始基(モル比)=200)、ポリイソプレン鎖を持つマクロ開始剤4の重合開始基にポリスチレン鎖が結合した共重合体4を得た。共重合体4は、Mnが90000、Mwが270000、Mw/Mnが3.00であった。
共重合体1の合成に用いたスチレンの代わりに、メタクリル酸メチルを用いること以外は実施例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤中の重合開始基(モル比)=200)、ポリイソブチレン鎖を持つマクロ開始剤1の重合開始基にポリメチルメタクリレート鎖が結合した共重合体5を得た。共重合体5は、Mnが40000、Mwが115000、Mw/Mnが2.89であった。
共重合体1の合成に用いたマクロ開始剤1の代わりに、マクロ開始剤5を用いること以外は実施例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤中の重合開始基(モル比)=200)、ポリブタジエン鎖を持つマクロ開始剤5の重合開始基にポリスチレン鎖が結合した共重合体6を得た。共重合体6は、Mnが43000、Mwが120000、Mw/Mnが2.79であった。
30gのスチレンと、0.281gの2−ブロモイソ酪酸エチルと、0.250gのN,N,N',N'',N''-ペンタメチルジエチレントリアミンを混合し、1時間窒素バブリングした後、反応溶液に0.413gの臭化銅(I)を添加し、100℃で5時間保持した。得られた溶液のメタノールへの再沈精製により、ポリスチレンを得た。該ポリスチレンは、Mnが21000、Mwが25000、Mw/Mnが1.19であった。
比較例1のポリスチレンの合成で用いたスチレンの代わりに、メタクリル酸メチルを用いること以外は比較例1と同様の手法により(ビニルモノマー/開始剤(モル比)=200)、ポリメチルメタクリレートを得た。該ポリメチルメタクリレートは、Mnが20000、Mwが24000、Mw/Mnが1.20であった。
0.5gの共重合体2を50gのTHFに溶解させ、水酸化カリウムのエタノール溶液(1mol/L)10gと混合し、室温で24時間撹拌することにより、マクロ開始剤2から重合したポリスチレンを加水分解により開裂させた。反応溶液をエバポレーターにより濃縮し、THF/メタノールによる再沈精製によってポリマー(Mn=19000、Mw=24000、Mw/Mn=1.26)を得た。NMR解析によりこのポリマーがポリスチレンのホモポリマーであることを確認した。
ラボミキサー(ラボプラストミル)を使用し、下記表1に示す配合(質量部)に従って、まず、第一混合段階で、ジエン系ゴム成分に対し硫黄及び加硫促進剤を除く他の配合剤を添加し混練し(排出温度=160℃)、次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して(排出温度=90℃)、ゴム組成物を調製した。表1中の各成分の詳細は、以下の通りである。
・BR:宇部興産(株)製の「ウベポールBR150B」
・シリカ:東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」
・シランカップリング剤:ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、エボニック・デグサ社製「Si69」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・硫黄:細井化学工業(株)製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーCZ」
・2次加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーD」
・共重合体1〜6、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレート:上記実施例1〜6及び比較例1,2で合成したもの
・液状ポリマー1:鐘淵化学(株)製「エピオン203A」(両末端アリル基液状ポリイソブチレン)
・液状ポリマー2:クラレ(株)製「クラプレンL−SBR820」(液状スチレンブタジエン共重合体)
・液状ポリマー3:クラレ(株)製「クラプレンLIR−15」(液状ポリイソプレン)
・液状ポリマー4:クラレ(株)製「クラプレンLIR−30」(液状ポリイソプレン)
・液状ポリマー5:出光興産(株)製「Poly BD R-45HT」(両末端水酸基液状ポリブタジエン)
Claims (8)
- イソブチレン、イソプレン及びブタジエンからなる群より選択された少なくとも1種を含むモノマーを重合してなるポリマーであって炭素−炭素二重結合を有するポリマーに対し、メルカプト基及びヒドロキシル基を持つチオール化合物と前記炭素−炭素二重結合とのエン−チオール反応によりヒドロキシル基を導入し、次いで前記ヒドロキシル基に対して下記一般式(2)で表されるアシル化合物を反応させることにより、下記一般式(1)で表されるリビングラジカル重合開始能を有する重合開始基を導入し、
前記重合開始基からビニル系モノマーをリビングラジカル重合することを特徴とする共重合体の製造方法。
- 前記ビニル系モノマーが、スチレン系モノマー及び(メタ)アクリレートからなる群より選択された少なくとも1種を含む請求項1記載の共重合体の製造方法。
- 前記ポリマーの重量平均分子量が10万以下である請求項1又は2に記載の共重合体の製造方法。
- イソプレン及びブタジエンからなる群より選択された少なくとも1種を含むモノマーを重合してなるポリマー鎖と、前記ポリマー鎖に導入された重合開始基からリビングラジカル重合により生成されたビニルポリマー鎖と、を有する共重合体であって、前記ポリマー鎖が下記一般式(3)で表される構成単位を含み、当該構成単位に含まれる重合開始基から前記ビニルポリマー鎖が生成された、共重合体。
- イソブチレン、イソプレン及びブタジエンからなる群より選択された少なくとも1種を含むモノマーを重合してなるポリマー鎖と、前記ポリマー鎖に導入された重合開始基からリビングラジカル重合により生成されたビニルポリマー鎖と、を有する共重合体であって、前記ポリマー鎖はその片末端又は両末端に下記一般式(4)で表される末端構造を有し、当該末端構造に含まれる重合開始基から前記ビニルポリマー鎖が生成された、共重合体。
- 請求項4又は5記載の共重合体からなるゴム用添加剤。
- ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対し、請求項4又は5記載の共重合体を1〜100質量部配合してなるゴム組成物。
- 請求項7記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
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