JP6477226B2 - 共役ジエン系ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
(式中、R1〜R8は、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、(i)エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基、または、(ii)炭素数1〜6のアルキル基もしくは炭素数6〜12のアリール基であり、X1およびX4は互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基である。X3は、2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3の一部は2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基から導かれる基であってもよい。mは3〜200の整数、nは0〜200の整数、kは0〜200の整数である。)
本発明において、共役ジエン系重合体鎖には、共役ジエン単量体の単独重合体鎖、複数の共役ジエン単量体の共重合体鎖、および共役ジエン単量体と、共役ジエン単量体と共重合可能な単量体の共重合体鎖とが含まれる。前記の共役ジエン単量体と共重合可能な単量体としては、芳香族ビニル単量体が好ましい。
本発明の共役ジエン系ゴム組成物の製造方法は、第二工程として、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液中に、四塩化錫および/または1,6−ビス(トリクロロシリル)ヘキサンを、前記共役ジエン系重合体鎖の活性末端と反応する官能基量として、重合反応に用いた前記重合開始剤1モルに対し、0.01〜0.26モルに相当する量を添加し、錫および/またはケイ素を介してカップリングされた重合体(以下、「カップリング重合体」とよぶ。)を生成させることを特徴とする。
本発明の共役ジエン系ゴム組成物の製造方法は、第三工程として、四塩化錫および/または1,6−ビス(トリクロロシリル)ヘキサンを添加した後の活性末端を有する共役ジエン重合体鎖を含有する溶液中に、一般式(I)で表されるポリオルガノシロキサンを、重合反応に用いた前記重合開始剤1モル量に対し、0.001モルを超え、0.1モル未満量添加し、シロキサン変性重合体を生成させることを特徴とする。
(式中、R1〜R8は、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、(i)エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基、または、(ii)炭素数1〜6のアルキル基もしくは炭素数6〜12のアリール基であり、X1およびX4は互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基である。X3は、2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3の一部は2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基から導かれる基であってもよい。mは3〜200の整数、nは0〜200の整数、kは0〜200の整数である。)
一般式(II):Z−Y−E
(上記式(II)中、Zは炭素数1〜10のアルキレン基または炭素数7〜10のアルキルアリーレン基であり、Yはメチレン基、硫黄原子または酸素原子であり、Eはエポキシ基を有する炭素数2〜10の炭化水素基である。これらの中でも、Yが酸素原子であるものが好ましく、Yが酸素原子、かつ、Eがグリシジル基であるものがより好ましく、Zが炭素数3のアルキレン基、Yが酸素原子、かつ、Eがグリシジル基であるものが特に好ましい。)
本発明の共役ジエン系ゴム組成物の製造方法は、第四工程として、一般式(I)で表されるポリオルガノシロキサンを添加した後の溶液中に、更に、テトラメトキシシランを、重合反応に用いた前記重合開始剤1モル量に対し、0.60〜0.95モル量添加し、ケイ素を介してカップリングしたシロキサン変性重合体(以下、「ケイ素カップリングシロキサン変性重合体」とよぶ)を生成させることを特徴とする。
共役ジエン系ゴム組成物全量に対する、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率が、好ましくは15%〜30%、より好ましくは18%〜26%、特に好ましくは20%〜24%である。共役ジエン系ゴム組成物全量に対する、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率が前記範囲内にあると、凝固操業性が向上した共役ジエン系ゴム組成物が得られる。一方、カップリング率が足りないと、得られる共役ジエン系ゴム組成物は、凝固操業性の改善が認められないおそれがある。また、カップリング率が高すぎると、得られる共役ジエン系ゴム組成物は、低発熱性に劣るおそれがある。なお、共役ジエン系ゴム組成物全量に対する、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(ポリスチレン換算)により測定するものとし、全溶出面積に対する、分子量の最も小さいピークの3倍以上の分子量を有する部分の面積比として表す。
[スチレン単位含有量、およびブタジエン単位中のビニル結合含有量]
1H−NMRにより測定した。
[重合体平均分子量、および共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率]
四塩化錫を重合溶液中に添加する前の共役ジエン系重合体について、以下の条件で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算分子量として求めた。また、テトラメトキシシランを重合溶液中に添加した後、反応時間15分後、30分後、および60分後(比較例1はポリオルガノシロキサンA添加15分経過後から、更に、15分後、30分後、および60分後)のそれぞれの共役ジエン系重合体についても同様の条件で、ポリスチレン換算分子量を求めた。
測定器 :HLC−8020(東ソー社製)
カラム :GMH−HR−H(東ソー社製)二本を直列に連結した。
検出器 :示差屈折計RI−8020(東ソー社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
得られた分析チャートから、テトラメトキシシランを重合溶液中に添加した後、反応時間15分後、30分後、および60分後(比較例1はポリオルガノシロキサンA添加15分経過後から、更に、15分後、30分後、および60分後)の全溶出面積に対する、分子量の最も小さいピークの3倍以上の分子量を有する部分の面積比を、共役ジエン系重合体鎖の3分岐以上のカップリング率として示す。
[ホットフロー性(凝固クラムの互着性)]
最終的に得られた乾燥させた共役ジエン系ゴム組成物を、厚さ2mmのシートに成形し、引張3号形ダンベル状で試験片を採取した。108℃の恒温槽中で、試験片を5.5gの荷重を掛けて吊り下げ、試験片が伸長し破断するまでの時間を計4回測定し、平均値を得た。この特性を、比較例1を100とする指数で表示した。この指数が大きいほどホットフロー性に優れ、凝固クラムが互着し難く、凝固時の操業性が安定することを意味する。
[低発熱性]
レオメトリックス社製ARESを用い、2.5%ねじれ、20Hzの条件で60℃におけるtanδを測定した。この特性を、比較例1を100とする指数で表示した。この指数が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
攪拌機付きオートクレーブに、シクロヘキサン4000g、スチレン160g、1,3−ブタジエン440g、およびテトラメチルエチレンジアミン5.0ミリモルを仕込んだ後、n−ブチルリチウムを重合に関与しない不純物の中和分と、重合反応分6.67ミリモルとを加え、50℃で重合を開始した。重合を開始してから10分経過後、スチレン40gと、1,3−ブタジエン330gの混合物を60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は65℃であった。連続添加終了後、さらに、10分間重合反応を継続し、1,3−ブタジエン10gを添加し、重合転化率が95%を超えたことを確認してから、少量の重合溶液をサンプリングした。サンプリングした少量の重合溶液は、過剰のメタノールを添加して、反応停止した後、乾燥して、重合体を取得し、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ分析の試料とした。少量の重合溶液をサンプリングした直後に、重合溶液中に、15%シクロヘキサン溶液とした四塩化錫0.3ミリモルを加え、15分間反応させ、次いで、重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.015倍モルに相当する量の下記一般式(IV)で表されるポリオルガノシロキサンAを10%キシレン溶液の状態で添加し、15分間反応させた。次いで、重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.75倍モルに相当する量のテトラメトキシシランを15%シクロヘキサン溶液として、重合溶液中に添加した後、反応時間15分後、30分後、および60分後に少量の重合溶液をサンプリングした。サンプリングした少量の重合溶液は、過剰のメタノールを添加して、反応停止した後、乾燥して、重合体を取得し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析の試料とした。テトラメトキシシラン添加時の重合溶液の温度は63℃であった。少量の重合溶液をサンプリングした後に、重合停止剤として、使用したn−ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴム組成物を含有する重合溶液を得た。この重合溶液に、共役ジエン系ゴム組成物のゴム成分100部に対し、老化防止剤として、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール(商品名「イルガノックス1520L」、チバスペシャリティーケミカルズ社製)0.1部を添加した後、スチームストリッピングにより、重合溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴム組成物Iを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物Iのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
攪拌機付きオートクレーブに、シクロヘキサン4000g、スチレン120g、1,3−ブタジエン480g、およびテトラメチルエチレンジアミン2.4ミリモルを仕込んだ後、n−ブチルリチウムを重合に関与しない不純物の中和分と、重合反応分7.69ミリモルとを加え、50℃で重合を開始した。重合を開始してから10分経過後、スチレン30gと、1,3−ブタジエン360gの混合物を60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は75℃であった。連続添加終了後、更に、10分間重合反応を継続し、1,3−ブタジエン10gを添加し、重合転化率が95%を超えたことを確認してから、少量の重合溶液をサンプリングした。サンプリングした少量の重合溶液は、過剰のメタノールを添加して、反応停止した後、乾燥して、重合体を取得し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析の試料とした。少量の重合溶液をサンプリングした直後に、重合溶液中に、15%シクロヘキサン溶液とした四塩化錫0.39ミリモルを加え、15分間反応させ、次いで、追加のテトラメチルエチレンジアミン5.3ミリモルを加え、次いで、重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.014倍モルに相当する量の上記一般式(IV)で表されるポリオルガノシロキサンAを10%キシレン溶液の状態で添加し、15分間反応させた。次いで、重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.70倍モルに相当する量のテトラメトキシシランを15%シクロヘキサン溶液として、重合溶液中に添加した。テトラメトキシシラン添加時の重合溶液の温度は72℃であった。その他は実施例1と同様に実施し、共役ジエン系ゴム組成物IIを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物IIのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
追加のテトラメチルエチレンジアミンの添加を実施しなかったこと以外は、実施例2と同様に行い、共役ジエン系ゴム組成物IIIを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物IIIのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
テトラメトキシシランを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様に行い、共役ジエン系ゴム組成物IVを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物IVのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
テトラメトキシシランの添加量を重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.50倍モルに相当する量としたこと以外は、実施例1と同様に行い、共役ジエン系ゴム組成物Vを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物Vのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
テトラメトキシシランの添加量を重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.98倍モルに相当する量としたこと以外は、実施例1と同様に行い、共役ジエン系ゴム組成物VIを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物VIのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
四塩化錫を0.47ミリモルとし、テトラメトキシシランの添加量を重合反応に用いたn−ブチルリチウムの0.65倍モルに相当する量としたこと以外は、実施例1と同様に行い、共役ジエン系ゴム組成物VIIを得た。得られた共役ジエン系ゴム組成物VIIのホットフロー性を測定した。この測定結果を表1に示す。
容量250mlのブラベンダータイプミキサー中で、実施例1で得た共役ジエン系ゴム組成物I、100部を30秒素練りし、次いで、シリカ(商品名「Zeosil 1165MP」、ローディア社製)40部と、シランカップリング剤(商品名「Si69」、デグッサ社製)2.4部を添加して、110℃を開始温度として1.5分間混練後、プロセスオイル(商品名「フッコール エラミック30」、新日本石油社製)10部、シリカ(商品名「Zeosil 1165MP」、ローディア社製)10部、カーボンブラック(商品名「シーストKH」、東海カーボン社製)10部、酸化亜鉛3部、ステアリン酸2部、および老化防止剤として、N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン(商品名「ノクラック6C」、大内新興化学工業社製)2部を添加し、更に、2分間混練し、ミキサーからゴム混練物を排出させた。混練終了時のゴム混練物の温度は150℃であった。ゴム混練物を、室温まで冷却した後、再度ブラベンダータイプミキサー中で、110℃を開始温度として2分間混練した後、ミキサーからゴム混練物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールで、得られたゴム混練物と、硫黄1.5部、および架橋促進剤(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(商品名「ノクセラーCZ」、大内新興化学工業社製)1.5部と、ジフェニルグアニジン(商品名「ノクセラーD」、大内新興化学工業社製)0.5部との混合物)とを混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。このゴム組成物を、160℃で20分間プレス架橋して試験片を作製し、この試験片について、低発熱性の測定を行なった。この測定結果を表2に示す。
用いる共役ジエン系ゴム組成物を、表2に示す通りに変更したこと以外は、実施例4と同様にして、試験片を作成し、この試験片について、低発熱性の測定を行なった。この測定結果を表2に示す。
Claims (2)
- 不活性溶媒中で、重合開始剤により重合して得られた、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液中に、
(A)四塩化錫および/または1,6−ビス(トリクロロシリル)ヘキサンを、前記共役ジエン系重合体鎖の活性末端と反応する官能基量として、重合反応に用いた前記重合開始剤1モルに対し、0.01〜0.26モルに相当する量を添加し、錫および/またはケイ素カップリング重合体を生成させる工程と、
(B)次いで、一般式(I)で表されるポリオルガノシロキサンを、重合反応に用いた前記重合開始剤1モル量に対し、0.001モルを超え、0.1モル未満量添加し、シロキサン変性重合体を生成させる工程と、
(C)更に、テトラメトキシシランを、重合反応に用いた前記重合開始剤1モル量に対し、0.60〜0.95モル量添加し、ケイ素カップリングシロキサン変性重合体を生成させる工程と、
を含んでなる、共役ジエン系ゴム組成物の製造方法。
(式中、R1〜R8は、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、(i)エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基、または、(ii)炭素数1〜6のアルキル基もしくは炭素数6〜12のアリール基であり、X1およびX4は互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、エポキシ基を含有する炭素数4〜12の基である。X3は、2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3の一部は2〜20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基から導かれる基であってもよい。mは3〜200の整数、nは0〜200の整数、kは0〜200の整数である。) - 少なくとも(C)工程の前に、極性化合物を、重合反応に用いた前記重合開始剤1モル量に対し、0.2〜30モル量添加していることを特徴とする請求項1に記載の共役ジエン系ゴム組成物の製造方法。
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