JP6669220B2 - Method for producing conjugated diene polymer, rubber composition and pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、共役ジエン重合体の製造方法に関し、さらには、該製造方法により得られた共役ジエン重合体を含んでなるゴム組成物および該ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a method for producing a conjugated diene polymer, and further relates to a rubber composition containing the conjugated diene polymer obtained by the method and a pneumatic tire produced using the rubber composition.
ゴム製品やプラスチック製品に用いられるポリマー（重合体）は、アニオン重合、配位重合などの重合反応によって合成されるが、これら重合反応は、通常、金属触媒の存在下で実施される。すなわち、アニオン重合では、触媒としてアルキルリチウムなどの有機金属化合物が用いられ、配位重合では、触媒である遷移金属化合物（例えば、ランタノイド、ニッケル、コバルト、チタン、ネオジムなど）と助触媒であるアルミニウム化合物（例えば、アルキルアルミニウムなど）からなる複合触媒が用いられる。 Polymers (polymers) used for rubber products and plastic products are synthesized by polymerization reactions such as anionic polymerization and coordination polymerization, and these polymerization reactions are usually carried out in the presence of a metal catalyst. That is, in anionic polymerization, an organometallic compound such as alkyllithium is used as a catalyst, and in coordination polymerization, a transition metal compound (eg, lanthanoid, nickel, cobalt, titanium, neodymium, etc.) as a catalyst and aluminum as a cocatalyst are used. A composite catalyst composed of a compound (for example, an alkylaluminum) is used.
これら重合反応は、通常、重合停止剤として、炭素数１〜３（Ｃ1-3）のアルコール、酢酸、ジブチルヒドロキシトルエンなどで停止される。この場合において、反応系中に存在した、触媒由来の金属は、重合停止剤と反応し金属塩となるが、この金属塩は、そのまま残留すると、空気中またはさらなる加工中に混入する水分と反応して、塩基性化合物を生成する。そして、この塩基性化合物が最終製品の物理特性を悪化させるという問題がある。 These polymerization reactions are usually terminated with a polymerization terminator such as an alcohol having 1 to 3 (C 1-3 ) carbon atoms, acetic acid, dibutylhydroxytoluene, or the like. In this case, the catalyst-derived metal present in the reaction system reacts with the polymerization terminator to form a metal salt.If the metal salt remains as it is, it reacts with water mixed in the air or during further processing. As a result, a basic compound is produced. And there is a problem that this basic compound deteriorates the physical properties of the final product.
そこで、このような金属塩を含む重合停止後の溶液は、例えば、特許文献１記載のように大量のアルコール（メタノール）で処理したり（アルコール沈殿法）、あるいは、多量の水蒸気にさらしたり（スチームストリッピング法）、あるいは、水洗、酸塩基洗浄、イオン交換などを行ったりすることにより、金属触媒由来の金属塩を重合体から除去することが行われていた。このような金属塩除去工程（以下、単に、「脱塩工程」ともいう。）は、最終製品の物理特性を維持する上で必須であるが、一方で、製造スケールで行うには、特殊な設備が必要となるため、設備投資が莫大になるという問題点があった。 Therefore, the solution after polymerization termination containing such a metal salt is treated with a large amount of alcohol (methanol) as described in Patent Document 1, for example (alcohol precipitation method), or exposed to a large amount of water vapor ( A metal salt derived from a metal catalyst has been removed from a polymer by performing steam stripping, washing with water, washing with an acid-base, or performing ion exchange. Such a metal salt removing step (hereinafter, also simply referred to as “desalting step”) is essential to maintain the physical properties of the final product, but on the other hand, to perform it on a production scale, a special There is a problem that equipment investment is enormous because equipment is required.
また、ゴム製品やプラスチック製品は、その耐久性を上げるために、ポリマーの分子量や、モノマーとしてスチレンを使用する場合にはその含有量を上げることが行われるが、ポリマーの分子量やスチレン含有量を上げていくと、ポリマーの粘度が上昇し、加工性が悪化する。このため、耐久性と加工性は、二律背反の関係にあって、両立できないという問題があった。 In addition, in order to increase the durability of rubber products and plastic products, the molecular weight of the polymer or, if styrene is used as the monomer, the content is increased. Increasing the viscosity increases the viscosity of the polymer and deteriorates processability. Therefore, there is a problem that durability and workability are incompatible with each other and cannot be compatible.
本発明は、金属触媒の存在下、溶液重合反応を行う共役ジエン重合体の製造方法において、生成する重合体（ポリマー）の物理特性を悪化させず、加えて、該重合体の加工性をも向上させ得る、共役ジエン重合体の製造方法並びに関連するゴム組成物およびタイヤを提供しようとするものである。 The present invention provides a method for producing a conjugated diene polymer in which a solution polymerization reaction is carried out in the presence of a metal catalyst, without deteriorating the physical properties of the produced polymer (polymer), and also improving the processability of the polymer. It is an object of the present invention to provide a method for producing a conjugated diene polymer and a related rubber composition and tire which can be improved.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、金属触媒の存在下、溶液重合反応を行う共役ジエン重合体の製造方法において、重合停止剤として所定のプロトン性有機化合物を用いる、および／または、重合反応停止後の添加剤として所定のプロトン性有機化合物の金属塩を配合することにより、生成する重合体（ポリマー）の物理特性を悪化させず、加えて、該重合体の耐久性と加工性を両立し得る、新規共役ジエン重合体の製造方法を見出し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。 The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, in a method for producing a conjugated diene polymer in which a solution polymerization reaction is performed in the presence of a metal catalyst, a predetermined protic organic compound is used as a polymerization terminator. By using and / or blending a metal salt of a predetermined protic organic compound as an additive after termination of the polymerization reaction, physical properties of the resulting polymer (polymer) are not deteriorated. The present inventors have found a method for producing a novel conjugated diene polymer which can satisfy both the durability and processability of the present invention, and have further studied and completed the present invention.
すなわち、本発明は、
［１］一般式（１）
で示される共役ジエン化合物モノマー（１）を、金属触媒の存在下、溶液重合することを含んでなる共役ジエン重合体の製造方法において、
重合停止剤として、一般式（２）
Ｒ3−（Ｘ）−ＯＨ （２）
（式中、Ｒ3は炭素数９〜３０の炭化水素基を表し、ＸはＣＯまたはＣＨ2を表す。）
で示されるプロトン性有機化合物（２）を使用し、および／または、重合反応停止後の添加剤として、プロトン性有機化合物（２）の金属塩を配合する共役ジエン重合体の製造方法、
［２］共役ジエン化合物モノマー（１）に、さらに、一般式（３）
で示されるビニル化合物モノマー（３）を加えて重合するものである、上記［１］の共役ジエン重合体の製造方法、
［３］溶液重合における溶媒が、炭化水素系溶媒である、上記［１］または［２］の共役ジエン重合体の製造方法、
［４］前記金属が、リチウム、ランタノイド、チタン、コバルト、ニッケルおよびアルミニウムから選択される１または２以上である上記［１］〜［３］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法、
［５］プロトン性有機化合物（２）が、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、モンタン酸およびステアリルアルコールからなる群から選択される１種または２種以上のものである上記［１］〜［４］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法、
［６］重合停止剤としてプロトン性有機化合物（２）を使用し、かつ、金属触媒に由来する金属塩の除去工程を含まないものである上記［１］〜［５］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法、
［７］共役ジエン化合物モノマー（１）が、１，３−ブタジエンおよび／またはイソプレンである上記［１］〜［６］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法、
［８］ビニル化合物モノマー（３）が、スチレン、α−メチルスチレン、α−ビニルナフタレンおよびβ−ビニルナフタレンからなる群から選択される１種または２種以上である上記［２］〜［７］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法、
［９］上記［１］〜［８］のいずれかの共役ジエン重合体の製造方法により得られた共役ジエン重合体を含んでなるゴム組成物、
［１０］上記［９］のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ、
に関する。
That is, the present invention
[1] General formula (1)
In a method for producing a conjugated diene polymer, comprising subjecting a conjugated diene compound monomer (1) represented by the following to solution polymerization in the presence of a metal catalyst:
As a polymerization terminator, a compound represented by the general formula (2)
R 3- (X) -OH (2)
(In the formula, R 3 represents a hydrocarbon group having 9 to 30 carbon atoms, and X represents CO or CH 2. )
And / or a method for producing a conjugated diene polymer in which a metal salt of a protic organic compound (2) is used as an additive after termination of the polymerization reaction.
[2] The conjugated diene compound monomer (1) may further have the general formula (3)
A method for producing a conjugated diene polymer according to the above [1], wherein the polymerization is carried out by adding a vinyl compound monomer (3) represented by
[3] The method for producing a conjugated diene polymer according to the above [1] or [2], wherein the solvent in the solution polymerization is a hydrocarbon-based solvent,
[4] The method for producing a conjugated diene polymer according to any one of the above [1] to [3], wherein the metal is at least one selected from lithium, lanthanoid, titanium, cobalt, nickel and aluminum;
[5] The above-mentioned [1] to [4], wherein the protic organic compound (2) is one or more selected from the group consisting of myristic acid, stearic acid, palmitic acid, montanic acid, and stearyl alcohol. ] The method for producing a conjugated diene polymer according to any one of the above,
[6] The conjugated diene according to any one of the above [1] to [5], which uses a protic organic compound (2) as a polymerization terminator and does not include a step of removing a metal salt derived from a metal catalyst. A method for producing a polymer,
[7] The method for producing a conjugated diene polymer according to any one of the above [1] to [6], wherein the conjugated diene compound monomer (1) is 1,3-butadiene and / or isoprene;
[8] The above-mentioned [2] to [7], wherein the vinyl compound monomer (3) is one or more selected from the group consisting of styrene, α-methylstyrene, α-vinylnaphthalene and β-vinylnaphthalene. A method for producing a conjugated diene polymer according to any one of
[9] A rubber composition comprising a conjugated diene polymer obtained by the method for producing a conjugated diene polymer according to any one of the above [1] to [8],
[10] A pneumatic tire manufactured using the rubber composition according to the above [9],
About.
本発明によれば、金属触媒の存在下で溶液重合反応を行う共役ジエン重合体の製造方法において、重合停止剤として所定のプロトン性有機化合物を使用する、および／または、重合反応停止後の添加剤として所定のプロトン性有機化合物の金属塩を配合することにより、生成する重合体（ポリマー）の物理特性を向上せしめることができるという効果が得られる。 According to the present invention, in a method for producing a conjugated diene polymer in which a solution polymerization reaction is carried out in the presence of a metal catalyst, a predetermined protic organic compound is used as a polymerization terminator, and / or an addition after termination of the polymerization reaction. By blending a metal salt of a predetermined protic organic compound as an agent, an effect that physical properties of a produced polymer (polymer) can be improved can be obtained.
また、該プロトン性有機化合物を反応停止剤として使用する場合には、金属塩の除去工程（脱塩工程）が不要となるため、簡便かつ脱塩工程のための設備投資が不要となるという、工業的な利点が得られる。 Further, when the protic organic compound is used as a reaction terminator, a step of removing a metal salt (desalting step) is not required, so that simple and no capital investment for the desalting step is required. Industrial advantages are obtained.
また、本発明方法により製造される重合体は、通常、重合体の加工性が悪化してしまう高スチレン・タイプ（スチレン含有量が比較的多いもの）や分子量の比較的大きいものであっても、該重合体の加工性が改善するという効果が得られる。 Further, the polymer produced by the method of the present invention is usually a high styrene type (having a relatively high styrene content) or a polymer having a relatively high molecular weight, which deteriorates the processability of the polymer. The effect is obtained that the processability of the polymer is improved.
さらに、本発明方法により製造される重合体を、ゴム組成物に配合すれば、加工性、グリップ性能、耐摩耗性、破壊特性、耐久性、加硫特性等において優れたゴム組成物を得ることができる。 Furthermore, when the polymer produced by the method of the present invention is blended into a rubber composition, a rubber composition having excellent workability, grip performance, abrasion resistance, fracture properties, durability, vulcanization properties, etc. can be obtained. Can be.
＜共役ジエン重合体の製造方法＞
本発明の製造方法は、共役ジエン化合物モノマー（１）を、または、同モノマー（１）とビニル化合物モノマー（３）とを、金属触媒の存在下、溶液重合することを含んでなる共役ジエン重合体の製造方法であって、重合停止剤として所定のプロトン性有機化合物（２）を使用する、および／または、重合反応停止後の添加剤として所定のプロトン性有機化合物（２）の金属塩を配合する点に特徴を有する。
<Method for producing conjugated diene polymer>
The production method of the present invention comprises subjecting the conjugated diene compound monomer (1) or the monomer (1) and the vinyl compound monomer (3) to solution polymerization in the presence of a metal catalyst. A method for producing a coalescence, wherein a predetermined protic organic compound (2) is used as a polymerization terminator and / or a metal salt of a predetermined protic organic compound (2) is used as an additive after termination of the polymerization reaction. The feature is that it is blended.
（重合工程）
本発明において、金属触媒存在下でのモノマーの溶液重合は、この分野で通常行われるいずれの重合方法によるものであっても構わないが、そのような重合反応としては、典型的には、例えば、アニオン重合や配位重合が挙げられる。
(Polymerization step)
In the present invention, the solution polymerization of a monomer in the presence of a metal catalyst may be performed by any polymerization method usually performed in this field, but such a polymerization reaction typically includes, for example, , Anionic polymerization and coordination polymerization.
重合形式としては、バッチ式および連続式のいずれであってもよい。 The polymerization system may be any of a batch system and a continuous system.
また、各モノマー成分の重合は、その順序において特に限定はなく、例えば、すべてのモノマーを一度にランダム重合させてもよいし、あるいは、あらかじめ特定のモノマーを重合させた後に、残りのモノマーを加えて重合させたり、特定のモノマー毎に予め重合させたものをブロック重合させてもよい。このうち、ランダム重合させることが好ましい。 Further, the polymerization of each monomer component is not particularly limited in the order.For example, all the monomers may be randomly polymerized at once, or, after polymerizing a specific monomer in advance, adding the remaining monomers. Polymerized, or block polymerized in advance for each specific monomer. Of these, random polymerization is preferred.
（アニオン重合）
アニオン重合は、アニオン重合開始剤（触媒）の存在下、適当な溶媒中で実施することができる。アニオン重合開始剤としては、慣用のものをいずれも好適に使用することができ、そのようなアニオン重合開始剤としては、例えば、一般式ＲＬｉｘ（但し、Ｒは１個またはそれ以上の炭素原子を含む脂肪族、芳香族または脂環式基であり、ｘは１〜２０の整数である。）を有する有機リチウム化合物があげられる。適当な有機リチウム化合物としては、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、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、フェニルリチウムおよびナフチルリチウムが挙げられる。好ましい有機リチウム化合物は、ｎ−ブチルリチウムおよびｓｅｃ−ブチルリチウムである。アニオン重合開始剤は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。重合開始剤の使用量は、モノマーに対し、モル比で、１．０倍〜０．００００１倍、好ましくは０．１倍〜０．０００１倍である。該モル比が０．００００１倍未満では不純物による触媒活性の失活を受けやすくなり重合反応が進行しにくくなる傾向があり、一方、１．０倍超では重合反応後に触媒由来の金属塩が過剰に残留し重合物の性能を低下させる傾向がある。
(Anionic polymerization)
The anionic polymerization can be carried out in a suitable solvent in the presence of an anionic polymerization initiator (catalyst). As the anionic polymerization initiator, any of the conventional ones can be suitably used. Examples of such anionic polymerization initiator include those represented by the general formula RLix (where R is one or more carbon atoms). Containing an aliphatic, aromatic or alicyclic group, and x is an integer of 1 to 20). Suitable organolithium compounds include methyllithium, ethyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, phenyllithium and naphthyllithium. Preferred organolithium compounds are n-butyllithium and sec-butyllithium. The anionic polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. The amount of the polymerization initiator to be used is 1.0 to 0.00001 times, preferably 0.1 to 0.0001 times, as a molar ratio, relative to the monomer. When the molar ratio is less than 0.00001 times, the catalyst activity tends to be deactivated due to impurities, and the polymerization reaction tends to be difficult to proceed. On the other hand, when the molar ratio exceeds 1.0 times, the metal salt derived from the catalyst is excessive after the polymerization reaction. And tend to reduce the performance of the polymer.
また、アニオン重合に用いる反応溶媒としては、アニオン重合開始剤を失活させたり、重合反応を停止させたりしないものであれば、いずれも好適に用いることができ、極性溶媒または非極性溶媒のいずれも使用することができる。極性溶媒としては、例えば、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒があげられ、非極性溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ペンタンなどの鎖式炭化水素、シクロヘキサンなどの環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などの炭化水素系溶媒を挙げることができる。このうち、炭化水素系溶媒が好ましい。これら溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。 Further, as the reaction solvent used in the anionic polymerization, any can be suitably used as long as it does not deactivate the anionic polymerization initiator or stop the polymerization reaction, and any of a polar solvent and a non-polar solvent Can also be used. Examples of the polar solvent include ether solvents such as tetrahydrofuran, and examples of the nonpolar solvent include chain hydrocarbons such as hexane, heptane, octane and pentane, cyclic hydrocarbons such as cyclohexane, benzene, and toluene. And hydrocarbon solvents such as aromatic hydrocarbons such as xylene. Of these, hydrocarbon solvents are preferred. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
アニオン重合は、さらに極性化合物の存在下に実施するのが好ましい。極性化合物としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、エチルプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジフェニルエーテル、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）などが挙げられる。極性化合物は、単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。この極性化合物は、共役ジエン化合物モノマー（１）（例えば、ブタジエンモノマー等）を重合する際のミクロ構造の制御に関与し、例えば、１，２−構造の含量を減少させるのに有用である。極性化合物の使用量は、極性化合物の種類および重合条件により異なるが、アニオン重合開始剤とのモル比（極性化合物／アニオン重合開始剤）として０．１以上であることが好ましい。アニオン重合開始剤とのモル比（極性化合物／アニオン重合開始剤）が０．１未満ではミクロ構造を制御することに対する極性物質の効果が十分でない傾向がある。 The anionic polymerization is preferably carried out in the presence of a polar compound. Examples of the polar compound include dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, ethyl propyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, diphenyl ether, tripropylamine, tributylamine, trimethylamine, triethylamine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TMEDA) and the like. Polar compounds can be used alone or in combination of two or more. This polar compound is involved in controlling the microstructure when polymerizing the conjugated diene compound monomer (1) (for example, butadiene monomer), and is useful for, for example, reducing the content of 1,2-structure. The amount of the polar compound used depends on the type of the polar compound and the polymerization conditions, but is preferably 0.1 or more as a molar ratio with the anionic polymerization initiator (polar compound / anionic polymerization initiator). If the molar ratio to the anionic polymerization initiator (polar compound / anionic polymerization initiator) is less than 0.1, the effect of the polar substance on controlling the microstructure tends to be insufficient.
アニオン重合の際の反応温度は、好適に反応が進行する限り特に限定はないが、通常−１０℃〜１００℃であることが好ましく、２５℃〜７０℃であることがより好ましい。また、反応時間は、仕込み量、反応温度、その他条件により異なるが、通常、例えば、３〜５時間程度行えば十分な場合が多い。 The reaction temperature at the time of anionic polymerization is not particularly limited as long as the reaction suitably proceeds, but is usually preferably from -10 ° C to 100 ° C, and more preferably from 25 ° C to 70 ° C. The reaction time varies depending on the charged amount, the reaction temperature and other conditions, but usually, for example, about 3 to 5 hours is often sufficient.
（配位重合）
配位重合は、上記アニオン重合におけるアニオン重合開始剤（触媒）に代えて、配位重合開始剤（触媒）を用いることにより、実施することができる。配位重合開始剤としては、慣用のものをいずれも好適に用いることができ、そのような配位重合開始剤としては、例えば、ランタノイド化合物、チタン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物等の遷移金属含有化合物が挙げられる。また、配位重合開始剤（触媒）は、所望により、さらにアルミニウム化合物、ホウ素化合物、ハロゲン化炭化水素等を助触媒として組み合わせた複合触媒の形で使用することができる。本明細書で「触媒」とは、このように触媒と助触媒を組み合わせた複合触媒の形のものも含む意味である。配位重合開始剤の使用量は、アニオン重合開始剤と同様である。
(Coordination polymerization)
Coordination polymerization can be carried out by using a coordination polymerization initiator (catalyst) in place of the anionic polymerization initiator (catalyst) in the anionic polymerization. As the coordination polymerization initiator, any conventional coordination polymerization initiator can be suitably used. Examples of such coordination polymerization initiator include lanthanoid compounds, titanium compounds, cobalt compounds, and transition metal-containing compounds such as nickel compounds. Compounds. The coordination polymerization initiator (catalyst) can be used in the form of a composite catalyst in which an aluminum compound, a boron compound, a halogenated hydrocarbon or the like is further combined as a cocatalyst, if desired. As used herein, the term “catalyst” is meant to include a composite catalyst in which a catalyst and a cocatalyst are combined. The amount of the coordination polymerization initiator used is the same as that of the anionic polymerization initiator.
ランタノイド化合物は、原子番号５７〜７１の元素（ランタノイド）のいずれかを含むものであれば特に限定されないが、これらランタノイドのうち、とりわけネオジウムが好ましい。ランタノイド化合物としては、例えば、これら元素のカルボン酸塩、β−ジケトン錯体、アルコキサイド、リン酸塩または亜リン酸塩、ハロゲン化物などが挙げられる。これらの内、取り扱いの容易性から、カルボン酸塩、アルコキサイド、β−ジケトン錯体が好ましい。チタン化合物としては、例えば、シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換シクロペンタジエニル基または置換インデニル基を含み、かつハロゲン、アルコキシシリル基、アルキル基の中から選ばれる１〜３の置換基を有するチタン含有化合物などが挙げられるが、触媒性能の点から、アルコキシシリル基を１つ有する化合物が好ましい。コバルト化合物としては、例えば、コバルトのハロゲン化物、カルボン酸塩、β−ジケトン錯体、有機塩基錯体、有機ホスフィン錯体などが挙げられる。ニッケル化合物としては、例えば、ニッケルのハロゲン化物、カルボン酸塩、β−ジケトン錯体、有機塩基錯体などが挙げられる。配位重合開始剤は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。 The lanthanoid compound is not particularly limited as long as it contains any of the elements having the atomic numbers of 57 to 71 (lanthanoids). Of these lanthanoids, neodymium is particularly preferable. Examples of the lanthanoid compound include carboxylate, β-diketone complex, alkoxide, phosphate or phosphite, and halide of these elements. Of these, carboxylate, alkoxide, and β-diketone complex are preferable from the viewpoint of easy handling. Examples of the titanium compound include a cyclopentadienyl group, an indenyl group, a substituted cyclopentadienyl group or a substituted indenyl group, and halogen, an alkoxysilyl group, and 1 to 3 substituents selected from alkyl groups. Titanium-containing compounds are preferred, but compounds having one alkoxysilyl group are preferred from the viewpoint of catalytic performance. Examples of the cobalt compound include a cobalt halide, a carboxylate, a β-diketone complex, an organic base complex, an organic phosphine complex, and the like. Examples of the nickel compound include a nickel halide, a carboxylate, a β-diketone complex, and an organic base complex. The coordination polymerization initiator can be used alone or in combination of two or more.
助触媒として用いるアルミニウム化合物としては、例えば、有機アルミノキサン類、ハロゲン化有機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、水素化有機アルミニウム化合物などが挙げられる。有機アルミノキサン類としては、例えば、アルキルアルミノキサン類（メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、プロピルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、オクチルアルミノキサン、へキシルアルミノキサンなど）が、ハロゲン化有機アルミニウム化合物としては、例えば、ハロゲン化アルキルアルミニウム化合物（ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジクロライド）が、有機アルミニウム化合物としては、例えば、アルキルアルミニウム化合物（トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム）が、水素化有機アルミニウム化合物としては、例えば、水素化アルキルアルミニウム化合物（ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド）が挙げられる。また、ホウ素化合物としては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、（３，５−ビストリフルオロメチルフェニル）ボレート等のアニオン種を含む化合物が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えば、２−クロロプロパン、１−クロロブタン、２−クロロブタン、１−クロロイソブタン、２−クロロ−２−メチルプロパンなどが挙げられる。これら助触媒も、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the aluminum compound used as a cocatalyst include organic aluminoxanes, organoaluminum halide compounds, organoaluminum compounds, and organoaluminum hydride compounds. Examples of the organic aluminoxane include alkylaluminoxanes (eg, methylaluminoxane, ethylaluminoxane, propylaluminoxane, butylaluminoxane, isobutylaluminoxane, octylaluminoxane, and hexylaluminoxane). Aluminum compounds (dimethylaluminum chloride, diethylaluminum chloride, methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride) include organic aluminum compounds such as alkylaluminum compounds (trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminum, triisobutylaluminum). Organic aluminum compound Is, for example, hydride alkylaluminum compound (diethyl aluminum hydride, diisobutyl aluminum hydride) and the like. Examples of the boron compound include compounds containing an anionic species such as tetraphenylborate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and (3,5-bistrifluoromethylphenyl) borate. Examples of the halogenated hydrocarbon include 2-chloropropane, 1-chlorobutane, 2-chlorobutane, 1-chloroisobutane, 2-chloro-2-methylpropane, and the like. These cocatalysts can be used alone or in combination of two or more.
配位重合に関し、溶媒および極性化合物としては、開始剤を失活させたり、重合反応を停止させたりしないものであれば、いずれも好適に用いることができ、アニオン重合で説明したものを同様に使用することができる。また、反応時間および反応温度もアニオン重合で説明したものと同様である。 Regarding coordination polymerization, as the solvent and the polar compound, any can be suitably used as long as they do not deactivate the initiator or stop the polymerization reaction. Can be used. The reaction time and reaction temperature are the same as those described for the anionic polymerization.
（重合停止・後処理工程）
本発明の重合工程においては、その重合反応系中に、触媒由来の金属イオンや金属錯イオンなどが存在する。かかる状況下、本発明の第一の態様は、重合反応を、プロトン性有機化合物（２）の添加により停止するものである。
(Polymerization stop / post-treatment process)
In the polymerization step of the present invention, catalyst-derived metal ions and metal complex ions are present in the polymerization reaction system. Under such circumstances, the first aspect of the present invention is to stop the polymerization reaction by adding the protic organic compound (2).
この場合の重合反応停止剤の添加量は、通常、重合開始剤に対し、モル比で０．１倍〜１０．０倍、好ましくは０．５倍〜３．０倍程度である。０．１倍以下では触媒を失活させるには量が不足し、重合反応を停止しにくくなる傾向があり、１０．０倍超では過剰量のプロトン性有機化合物が重合物の性能を低下させる傾向がある。 In this case, the addition amount of the polymerization reaction terminator is usually about 0.1 to 10.0 times, preferably about 0.5 to 3.0 times, the molar ratio of the polymerization initiator. At 0.1 times or less, the amount is insufficient to deactivate the catalyst, and the polymerization reaction tends to be difficult to stop. At more than 10.0 times, an excessive amount of the protic organic compound lowers the performance of the polymer. Tend.
重合反応を、プロトン性有機化合物（２）の添加により停止する場合、本発明の共役ジエン重合体は、脱塩工程（すなわち、反応停止剤と触媒由来の金属との塩を除去するための水洗、酸塩基洗浄、イオン交換などの処理工程）に付すことなく、重合反応終了後の混合物から直接、常法により溶媒を除去することにより、単離することができる。このような溶媒の除去は、例えば、風乾や減圧乾燥により実施することができる。こうして単離した本発明の共役ジエン重合体には、プロトン性有機化合物（２）の金属塩が適量含まれているため、これにより、上記本発明の効果を得ることができる。 When the polymerization reaction is stopped by the addition of the protic organic compound (2), the conjugated diene polymer of the present invention is subjected to a desalting step (that is, washing with water to remove a salt between the reaction terminator and the metal derived from the catalyst). , Without subjecting to a treatment step such as acid-base washing, ion exchange, etc.), and can be isolated by directly removing the solvent from the mixture after the completion of the polymerization reaction by an ordinary method. Such removal of the solvent can be performed, for example, by air drying or drying under reduced pressure. Since the conjugated diene polymer of the present invention thus isolated contains an appropriate amount of the metal salt of the protic organic compound (2), the effects of the present invention can be obtained.
本発明の第二の態様としては、重合反応の停止を、この分野で通常使用する重合停止剤を用いて行うことが挙げられる。このような重合停止剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、酢酸などからなる群から選択されるもの、および、これらと所定の無極性溶媒（例えば、ヘキサン、シクロヘキサンなど）との混液などをいずれも好適に使用することができる。その際の、これら重合停止剤の使用量は、重合開始剤に対し、モル比で１倍〜２倍程度である。重合停止剤は、１種または２種以上を使用することができる。 As a second aspect of the present invention, the termination of the polymerization reaction is carried out using a polymerization terminator commonly used in this field. Examples of such a polymerization terminator include those selected from the group consisting of alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol, dibutylhydroxytoluene (BHT), acetic acid, and the like. Hexane, cyclohexane, etc.) can be suitably used. The amount of the polymerization terminator used at that time is about 1 to 2 times the molar ratio of the polymerization initiator. One or more polymerization terminators can be used.
本発明の第二の態様においては、重合反応停止後、反応混合物を常法により脱塩処理に付した後、本発明のプロトン性有機化合物（２）の金属塩（該金属は、上述の触媒由来のものの中から選択されるものである）を、添加剤として添加すればよい。この場合において、該プロトン性有機化合物（２）の金属塩の添加量は、上記第一の態様において、本発明の共役ジエン重合体中に存在することとなるプロトン性有機化合物（２）の金属塩の量と同じ量である。これによって、上記本発明の第一の態様と同じ効果を得ることができる。 In the second embodiment of the present invention, after terminating the polymerization reaction, the reaction mixture is subjected to a desalting treatment by a conventional method, and then a metal salt of the protic organic compound (2) of the present invention (the metal is a catalyst described above) Selected from those derived from the same) may be added as an additive. In this case, the amount of the metal salt of the protic organic compound (2) to be added depends on the amount of the metal of the protic organic compound (2) to be present in the conjugated diene polymer of the present invention in the first embodiment. It is the same amount as the amount of salt. Thereby, the same effect as the first aspect of the present invention can be obtained.
さらに、本発明の第三の態様としては、上記第一の態様と第二の態様を適宜組み合わせ、本発明の共役ジエン重合体中に所定の量のプロトン性有機化合物（２）の金属塩が含まれるようにすることが挙げられる。この場合において、第一の態様により含有せしめられるプロトン性有機化合物（２）の金属塩の量と、第二の態様による量は、任意の割合で、配分することができる。 Further, as a third embodiment of the present invention, the above first embodiment and the second embodiment are appropriately combined, and a predetermined amount of a metal salt of a protic organic compound (2) is contained in the conjugated diene polymer of the present invention. To be included. In this case, the amount of the metal salt of the protic organic compound (2) contained according to the first embodiment and the amount according to the second embodiment can be distributed in any ratio.
（共役ジエン化合物モノマー（１））
共役ジエン化合物モノマー（１）において、炭素数１〜３の脂肪族炭化水素基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基等が挙げられ、このうちメチル基が好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、このうち、塩素原子が好ましい。共役ジエン化合物モノマー（１）の具体例としては、例えば、１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン等が好ましく、このうち、１，３−ブタジエン、イソプレン等が好ましい。共役ジエン化合物モノマー（１）としては、１種または２種以上のものを使用することができる。
(Conjugated diene compound monomer (1))
In the conjugated diene compound monomer (1), examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group, and among them, a methyl group is preferable. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Of these, a chlorine atom is preferred. Specific examples of the conjugated diene compound monomer (1) include, for example, 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like, among which 1,3-butadiene, isoprene and the like are preferable. preferable. As the conjugated diene compound monomer (1), one kind or two or more kinds can be used.
（プロトン性有機化合物（２））
プロトン性有機化合物（２）は、沸点が１５０℃以上のものであることが好ましい。そうすることで、後のゴム組成物の製造工程における混練や架橋反応時にも、該プロトン性有機化合物（２）が揮発しないで済むからである。
(Protic organic compound (2))
The protic organic compound (2) preferably has a boiling point of 150 ° C. or higher. By doing so, the protic organic compound (2) does not need to be volatilized even during kneading or crosslinking reaction in the subsequent rubber composition manufacturing process.
また、プロトン性有機化合物（２）において、Ｒ3の炭素数９〜３０の炭化水素基としては、飽和または不飽和のいずれであってもよく、鎖式型もしくは環式型またはこれらの混合型のいずれであってもよい。また、鎖式型についてもそれが直鎖型もしくは分岐鎖型またはこれらの混合型のいずれであってもよく、環式型についてもそれが脂環式型もしくは芳香族型またはそれらの混合型のいずれであってもよい。これらのうち、鎖式炭化水素基が好ましく、このうち、直鎖飽和炭化水素が好ましい。Ｒ3の炭化水素基の炭素数としては、例えば、１３〜２７が好ましい。 In the protic organic compound (2), the hydrocarbon group having 9 to 30 carbon atoms of R 3 may be either saturated or unsaturated, and may be a chain type, a cyclic type, or a mixed type thereof. Any of these may be used. In addition, the chain type may be either a linear type or a branched type or a mixed type thereof, and the cyclic type may be an alicyclic type or an aromatic type or a mixed type thereof. Any of them may be used. Of these, chain hydrocarbon groups are preferred, and among them, straight-chain saturated hydrocarbons are preferred. The carbon number of the hydrocarbon group of R 3 is preferably, for example, 13 to 27.
プロトン性有機化合物（２）の具体例としては、例えば、ミリスチン酸（Ｒ3の炭素数：１３）、パルミチン酸（同：１５）、ステアリン酸（同：１７）、モンタン酸（同：２７）、ステアリルアルコール（同：１７）が挙げられる。 Specific examples of the protic organic compound (2) include, for example, myristic acid (carbon number of R 3 : 13), palmitic acid (id: 15), stearic acid (id: 17), montanic acid (id: 27) And stearyl alcohol (ibid .: 17).
プロトン性有機化合物（２）は、１種または２種以上を使用することができる。 One or more protic organic compounds (2) can be used.
プロトン性有機化合物（２）の金属塩を構成する金属としては、リチウム、ランタノイド（例えば、ネオジウム）、チタン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム等からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられ、このうち、リチウム、ネオジウムおよびアルミニウムが好ましい。 As the metal constituting the metal salt of the protic organic compound (2), one or more selected from the group consisting of lithium, lanthanoids (for example, neodymium), titanium, cobalt, nickel, aluminum, sodium, potassium, magnesium and the like Two or more kinds are mentioned, and among them, lithium, neodymium and aluminum are preferable.
（ビニル化合物モノマー（３））
ビニル化合物モノマー（３）において、Ｒ4やＲ5における炭素数１〜３の飽和脂肪族炭化水素基としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基等が挙げられ、このうちメチル基が好ましい。Ｒ4における炭素数３〜８の脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロへキセニル基、シクロへプテニル基、シクロオクテニル基等が挙げられ、このうちシクロプロピル基、シクロブチル基が好ましい。Ｒ4における炭素数６〜１２の芳香属炭化水素基としては、フェニル基、１−エチルフェニル基、３−ビニルフェニル基、４−ビニルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基、４−ｔ−ブチルフェニル基、４−シクロヘキシルフェニル基、ベンジル基、フェネチル基、トリル（ｔｏｌｙｌ）基、キシリル（ｘｙｌｙｌ）基、ナフチル基などが挙げられる。但し、トリル基におけるベンゼン環上のメチル基の置換位置はオルト−、メタ−もしくはパラ−のいずれの位置も含むものであり、キシリル基におけるメチル基の置換位置も、任意の置換位置のいずれをも含むものである。これらのうち、フェニル基、トリル（ｔｏｌｙｌ）基、ナフチル基が好ましい。
(Vinyl compound monomer (3))
In the vinyl compound monomer (3), examples of the saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms for R 4 and R 5 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group. Is preferred. Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 3 to 8 carbon atoms for R 4 include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, and a cyclobutyl group. Examples include a pentenyl group, a cyclohexenyl group, a cycloheptenyl group, a cyclooctenyl group and the like, and among them, a cyclopropyl group and a cyclobutyl group are preferred. Examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms for R 4 include a phenyl group, a 1-ethylphenyl group, a 3-vinylphenyl group, a 4-vinylphenyl group, a 2,4,6-trimethylphenyl group, Examples include a t-butylphenyl group, a 4-cyclohexylphenyl group, a benzyl group, a phenethyl group, a tolyl (tolyl) group, a xylyl (xylyl) group, and a naphthyl group. However, the substitution position of the methyl group on the benzene ring in the tolyl group includes any position of ortho-, meta- or para-, and the substitution position of the methyl group in the xylyl group may be any of the arbitrary substitution positions. Is also included. Of these, a phenyl group, a tolyl group and a naphthyl group are preferred.
ビニル化合物（３）の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、α−ビニルナフタレンまたはβ−ビニルナフタレンが好ましい。ビニル化合物（３）としては、１種または２種以上のものを使用することができる。 Specific examples of the vinyl compound (3) are preferably styrene, α-methylstyrene, α-vinylnaphthalene or β-vinylnaphthalene. As the vinyl compound (3), one or more kinds can be used.
＜共役ジエン重合体＞
本発明の共役ジエン重合体について、重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０００以上であれば特に限定はなく、好ましくは２０００以上である。Ｍｗが１０００未満では流動性の高い液状ポリマーとなる傾向がある。一方、Ｍｗは、３００万以下であれば特に限定はない。Ｍｗが３００万超ではゴム弾性を持たない固形物となる傾向がある。
<Conjugated diene polymer>
The weight average molecular weight (Mw) of the conjugated diene polymer of the present invention is not particularly limited as long as it is 1,000 or more, and is preferably 2,000 or more. When Mw is less than 1,000, a liquid polymer having a high fluidity tends to be obtained. On the other hand, Mw is not particularly limited as long as it is 3,000,000 or less. If Mw is more than 3,000,000, it tends to be a solid without rubber elasticity.
共役ジエン重合体において、Ｍｗ／Ｍｎの好ましい範囲は、２０．０以下、より好ましくは１０．０以下である。Ｍｗ／Ｍｎが２０．０超では低分子成分を多く含むため、重合物の性能を低下させる傾向がある。一方、Ｍｗ／Ｍｎの下限値については、特に制限はなく、１．０以上において特に差し障りはない。 In the conjugated diene polymer, the preferred range of Mw / Mn is 20.0 or less, more preferably 10.0 or less. When Mw / Mn is more than 20.0, a large amount of low molecular components is contained, so that the performance of the polymer tends to decrease. On the other hand, there is no particular limitation on the lower limit of Mw / Mn.
共役ジエン重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）は、通常、−８０℃〜１１０℃の範囲である。該Ｔｇについては、例えば、−７０℃〜１００℃が好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the conjugated diene polymer is usually in the range of -80C to 110C. The Tg is preferably, for example, -70 ° C to 100 ° C.
本発明においては、特に、Mwが１００万以上、好ましくは１２０万以上であっても、Ｔｇが−４５℃以下、好ましくは−５０℃以下という特徴を兼ね備えた共役ジエン重合体を得ることができる。このような共役ジエン重合体は、Ｍｗが１００万を超えるような超高分子量体であっても、加工性を悪化させることなく、ゴム組成物の耐久性を著しく向上させるといった優れた特性を示すものである。 In the present invention, in particular, even when Mw is 1,000,000 or more, preferably 1.2 million or more, a conjugated diene polymer having a characteristic of having a Tg of -45 ° C or less, preferably -50 ° C or less can be obtained. . Such a conjugated diene polymer exhibits excellent properties such as significantly improving the durability of the rubber composition without deteriorating the processability, even if it is an ultrahigh molecular weight polymer having Mw exceeding 1,000,000. Things.
共役ジエン重合体のムーニー粘度は、ＭＬ1+4（１３０℃）は、通常、２５以上、好ましくは３０以上である。２５以下では、流動性を持つ傾向がある。一方、ムーニー粘度は、通常、１６０以下、好ましくは１５０以下である。１６０超では加工する際に軟化剤や加工助剤が多く必要となる傾向がある。 The Mooney viscosity of the conjugated diene polymer is usually ML 1 + 4 (130 ° C.) of 25 or more, preferably 30 or more. If it is less than 25, it tends to have fluidity. On the other hand, the Mooney viscosity is usually 160 or less, preferably 150 or less. If it exceeds 160, a large amount of a softening agent or a processing aid tends to be required when processing.
配位重合により重合反応を実施する場合、本発明の共役ジエン重合体として、直鎖高シスタイプ（シス１，４−付加した共役ジエン化合物モノマー（１）の含有量が比較的多いもの。例えば、９０モル％以上のもの）のものが得られる。このような高シスタイプのものは、一般に、低シスタイプのものに比べて、強度性能、弾性性能等において優れている。 In the case where the polymerization reaction is carried out by coordination polymerization, the conjugated diene polymer of the present invention is a conjugated diene compound having a relatively high content of linear high cis type (cis 1,4-added conjugated diene compound monomer (1). , 90 mol% or more). Such a high cis type is generally superior in strength performance, elasticity, and the like, as compared with a low cis type.
＜ゴム組成物＞
こうして得られる共役ジエン重合体は、ゴム組成物に配合して、本発明のゴム組成物とすることができる。
<Rubber composition>
The conjugated diene polymer thus obtained can be blended into a rubber composition to form the rubber composition of the present invention.
例えば、本発明の共役ジエン重合体は、ゴム成分として、ゴム組成物に配合することができ、これにより、引張特性、破壊特性、耐摩耗性、加工性、加硫特性（早期加硫を起こさない）等の面で優れた特性を示すゴム組成物を得ることができる。 For example, the conjugated diene polymer of the present invention can be compounded as a rubber component in a rubber composition, whereby the tensile properties, fracture properties, abrasion resistance, workability, vulcanization properties (early vulcanization occurs). No) can be obtained.
この場合において、ゴム成分としては、本発明の共役ジエン重合体の他に、必要に応じて他のゴム成分を含むものであってよく、そのようなゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらゴム成分は、２種以上を併用してもよい。これらのうち、ゴム成分の破壊特性を保持する観点から、ＮＲ、ＢＲ、ＩＲなどが好ましい。 In this case, the rubber component may contain, if necessary, other rubber components in addition to the conjugated diene polymer of the present invention. Examples of such a rubber component include natural rubber (NR ), Isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), etc. Is mentioned. Two or more of these rubber components may be used in combination. Among them, NR, BR, IR and the like are preferable from the viewpoint of maintaining the breaking characteristics of the rubber component.
該ゴム成分中に含まれる本発明の共役ジエン重合体の割合は、５〜９５重量％であることが好ましく、１０〜９０重量％であることがより好ましい。共役ジエン重合体の割合が５重量％未満では、本発明の効果が十分に出ない傾向があり、９５重量％超では、本発明の効果が頭打ちになる傾向がある。 The proportion of the conjugated diene polymer of the present invention contained in the rubber component is preferably from 5 to 95% by weight, and more preferably from 10 to 90% by weight. If the proportion of the conjugated diene polymer is less than 5% by weight, the effect of the present invention tends to be insufficient, and if it exceeds 95% by weight, the effect of the present invention tends to level off.
上記ゴム組成物において、充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１０〜１５０重量部であることが好ましく、５０〜１００重量部であることがより好ましい。充填剤が１０重量部未満の場合にはゴム組成物に十分な耐久性が出ない傾向があり、１５０重量部超の場合にはゴム組成物の硬度が増すことで加工性が著しく低下する傾向がある。充填剤としては、補強用充填在としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物の分野で慣用されるものをいずれも使用できるが、中でも、カーボンブラックが好ましい。 In the rubber composition, the content of the filler is preferably from 10 to 150 parts by weight, more preferably from 50 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component. When the amount of the filler is less than 10 parts by weight, the rubber composition tends to have insufficient durability. When the amount of the filler is more than 150 parts by weight, the hardness of the rubber composition increases and the processability tends to decrease significantly. There is. As the filler, as the reinforcing filler, carbon black, silica, calcium carbonate, alumina, clay, talc and the like, any of those conventionally used in the field of rubber compositions for tires can be used. Black is preferred.
カーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。なお、カーボンブラックは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the carbon black include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF, but are not particularly limited. In addition, carbon black may be used alone or in combination of two or more.
上記ゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、ワックス、老化防止剤、粘着付与剤等を適宜配合することができる。 In the rubber composition, in addition to the above components, compounding agents generally used in the tire industry, for example, silane coupling agents, zinc oxide, stearic acid, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators , A wax, an antioxidant, a tackifier and the like can be appropriately compounded.
一方、本発明の共役ジエン重合体は、ゴム成分以外の配合剤として、ゴム組成物に配合することができ、これにより、グリップ性能、耐摩耗性、加工性、加硫特性（早期加硫を起さない）の面で優れた特性を示すゴム組成物を得ることができる。 On the other hand, the conjugated diene polymer of the present invention can be compounded in a rubber composition as a compounding agent other than the rubber component, whereby grip performance, abrasion resistance, workability, and vulcanization characteristics (early vulcanization properties are reduced). (Which does not occur) can be obtained.
この場合において、ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらゴム成分は、２種以上を併用してもよい。このうち、グリップ性能と耐摩耗性の両立の観点からの観点から、ＳＢＲ、ＮＲなどが好ましい。 In this case, as the rubber component, for example, natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM) ), Chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and the like. Two or more of these rubber components may be used in combination. Among these, SBR, NR, and the like are preferable from the viewpoint of achieving both grip performance and wear resistance.
上記ゴム組成物において、充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１０〜１５０重量部であることが好ましく、５０〜１００重量部であることがより好ましい。充填剤が１０重量部未満の場合にはゴム組成物に十分な耐久性が出ない傾向があり、１５０重量部超の場合にはゴム組成物の硬度が増すことで加工性が著しく低下する傾向がある。充填剤としては、補強用充填在としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物の分野で慣用されるものをいずれも使用できるが、中でも、カーボンブラックが好ましい。 In the rubber composition, the content of the filler is preferably from 10 to 150 parts by weight, more preferably from 50 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component. When the amount of the filler is less than 10 parts by weight, the rubber composition tends to have insufficient durability. When the amount of the filler is more than 150 parts by weight, the hardness of the rubber composition increases and the processability tends to decrease significantly. There is. As the filler, as the reinforcing filler, carbon black, silica, calcium carbonate, alumina, clay, talc and the like, any of those conventionally used in the field of rubber compositions for tires can be used. Black is preferred.
カーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。なお、カーボンブラックは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the carbon black include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF, but are not particularly limited. In addition, carbon black may be used alone or in combination of two or more.
上記ゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、ワックス、老化防止剤、粘着付与剤等を適宜配合することができる。 In the rubber composition, in addition to the above components, compounding agents generally used in the tire industry, for example, silane coupling agents, zinc oxide, stearic acid, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators , A wax, an antioxidant, a tackifier and the like can be appropriately compounded.
本発明のゴム組成物は、上記の各成分を適宜配合した混合物を混練りして（通常、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後に、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りする）、未加硫ゴム組成物とし、これを所望の形状に押し出し加工し、加硫することにより、加硫ゴム組成物とすることができる。 The rubber composition of the present invention is obtained by kneading a mixture obtained by appropriately mixing the above components (usually, after kneading components other than the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator, the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are used. Is added and kneaded) to obtain an unvulcanized rubber composition, which is extruded into a desired shape and vulcanized to obtain a vulcanized rubber composition.
これら本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材などに使用できるが、中でも、トレッドに好適に用いることができる。例えば、上記各成分を適宜混合した混練物を、未加硫の段階で、所定のタイヤ部材（例えば、トレッド部）の形状に押し出し加工し、タイヤ成型機上で、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて、未加硫タイヤを成形し、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱、加圧してタイヤとすることができる。また、該タイヤに空気を入れ、空気入りタイヤとすることができる。 The rubber composition of the present invention can be used for each member of a tire and the like, and among them, it can be suitably used for a tread. For example, a kneaded product obtained by appropriately mixing the above components is extruded into a shape of a predetermined tire member (for example, a tread portion) in an unvulcanized stage, and is bonded together with other tire members on a tire molding machine. Then, an unvulcanized tire is formed, and the unvulcanized tire can be heated and pressed in a vulcanizer to form a tire. In addition, air can be injected into the tire to form a pneumatic tire.
該本発明のタイヤは、通常の製造方法により製造できる。すなわち、必要に応じ、前記成分を適宜配合した混合物を混練りし（通常、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後に、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りする）、未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成型機上で通常の方法により、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて、未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱、加圧してタイヤを得る。 The tire of the present invention can be manufactured by a usual manufacturing method. That is, if necessary, a mixture in which the above components are appropriately blended is kneaded (usually, components other than the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are kneaded, and then the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are added and further mixed. Kneading), extruding into the shape of the tread portion of the tire at the stage of unvulcanization, and bonding together with other tire members by a usual method on a tire molding machine to form an unvulcanized tire. The unvulcanized tire is heated and pressed in a vulcanizer to obtain a tire.
本明細書において、ＭｗおよびＭｎは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定され、標準ポリスチレンより換算される。
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される。
ムーニー粘度は、ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて測定される。
In this specification, Mw and Mn are measured using a gel permeation chromatograph (GPC) and are converted from standard polystyrene.
Glass transition temperature (Tg) is measured by a differential scanning calorimeter (DSC).
Mooney viscosity is measured according to JIS K 6300.
本発明の共役ジエン重合体は、共役ジエン化合物モノマーからなる共役ジエン単独重合体と、共役ジエンモノマーとビニル化合物モノマーからなる共役ジエン・ビニル共重合体のいずれをも含むものである。 The conjugated diene polymer of the present invention includes both a conjugated diene homopolymer composed of a conjugated diene compound monomer and a conjugated diene-vinyl copolymer composed of a conjugated diene monomer and a vinyl compound monomer.
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例にのみ限定されるものではない。 The present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
以下に、実施例および比較例の共重合体の合成、並びに、ゴム組成物の製造に用いた各種薬品をまとめて示す。各種薬品は必要に応じて常法に従い精製を行った。 Hereinafter, the synthesis of the copolymers of the examples and the comparative examples, and various chemicals used for the production of the rubber composition will be summarized. Various chemicals were purified according to a conventional method as needed.
（共重合体の合成に用いた各種薬品）
スチレン：和光純薬（株）製のスチレン（試薬）
ブタジエン：高千穂化学工業（株）製の１，３−ブタジエン
イソプレン：和光純薬（株）製のイソプレン（試薬）
ｎ−ヘキサン：関東化学（株）製のヘキサン（試薬）
シクロヘキサン：関東化学（株）製のヘキサン（試薬）
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）：関東化学（株）製のテトラヒドロフラン（試薬）
ｎ−ブチルリチウム：東京化成工業（株）製の１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウム/ｎ−ヘキサン溶液
テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）：東京化成工業（株）製のテトラメチルエチレンジアミン(試薬)
バーサチック酸ネオジウム：和光純薬（株）製のバーサチック酸ネオジム（試薬）
メチルアルミノキサン（ＰＭＡＯ）：東ソーファインケム（株）製のＰＭＡＯ（Ａｌ：６．８重量％）（試薬）
２−クロロ−２−メチルプロパン：東京化成工業（株）製の２−クロロ−２−メチルプロパン（試薬）
ジイソブチルアルミニウムハライド（ＤＩＢＡＨ）：東ソーファインケム（株）製の１Ｍ ＤＩＢＡＨ（試薬）
トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡ）：東ソーファインケム（株）製の１Ｍ ＴＩＢＡ（試薬）
イソプロパノール（ＩＰＡ）：関東化学（株）製のイソプロパノール（試薬）
ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）：関東化学（株）製のジブチルヒドロキシトルエン（試薬）
ステアリン酸（ＳＡ）：日本油脂（株）製のステアリン酸
メタノール：関東化学（株）製のメタノール（試薬）
触媒Ａ：乾燥し窒素置換した１Ｌの耐圧ステンレス容器に、シクロヘキサン３５０ｍＬ、ブタジエンモノマーを３５ｇ添加し、２０容量％バーサチック酸ネオジム／シクロヘキサン溶液を５４ｍＬ添加し、ＰＭＡＯ／トルエン溶液を１３０ｍＬ添加し、３０分攪拌した。その後、１ＭのＤＩＢＡＨ／ヘキサン溶液を３０ｍＬ添加し、３０分攪拌した後、１Ｍの２−クロロ−２−メチルプロパン／シクロヘキサン溶液を１５ｍＬ添加し、３０分攪拌して、触媒Ａとした。
触媒Ｂ：乾燥し窒素置換したガラス容器内で、精製乾燥したｎ−ヘキサンを用いて、１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウム／ｎ−ヘキサン溶液を０．０１ｍＭになるように希釈し、触媒Ｂとした。
(Various chemicals used for synthesis of copolymer)
Styrene: Styrene (reagent) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Butadiene: 1,3-butadiene isoprene manufactured by Takachiho Chemical Industry Co., Ltd .: isoprene (reagent) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
n-hexane: hexane (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
Cyclohexane: hexane (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
Tetrahydrofuran (THF): Tetrahydrofuran (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
n-butyllithium: 1.6 M n-butyllithium / n-hexane solution tetramethylethylenediamine (TMEDA) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: tetramethylethylenediamine (reagent) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Neodymium versatate: Neodymium versatate (reagent) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Methylaluminoxane (PMAO): PMAO (Al: 6.8% by weight) manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd. (reagent)
2-chloro-2-methylpropane: 2-chloro-2-methylpropane (reagent) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
Diisobutylaluminum halide (DIBAH): 1M DIBAH (reagent) manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.
Triisobutylaluminum (TIBA): 1M TIBA (reagent) manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.
Isopropanol (IPA): Isopropanol (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
Dibutylhydroxytoluene (BHT): dibutylhydroxytoluene (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
Stearic acid (SA): Methanol stearic acid manufactured by NOF Corporation: Methanol (reagent) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
Catalyst A: 350 mL of cyclohexane and 35 g of butadiene monomer were added to a dry and nitrogen-purged 1 L pressure-resistant stainless steel container, 54 mL of a 20% by volume neodymium versatate / cyclohexane solution was added, and 130 mL of a PMAO / toluene solution was added, and 30 minutes. Stirred. Thereafter, 30 mL of a 1M DIBAH / hexane solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, 15 mL of a 1M 2-chloro-2-methylpropane / cyclohexane solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes to obtain Catalyst A.
Catalyst B: A 1.6 M n-butyllithium / n-hexane solution was diluted to 0.01 mM with purified and dried n-hexane in a glass container which had been dried and purged with nitrogen to obtain a catalyst B. .
（ゴム組成物の製造に用いた各種薬品）
共重合体：本明細書の記載に従い合成したもの
重合体：本明細書の記載に従い合成したもの
ＳＢＲ：旭化成（株）製のアサプレン３０３（スチレン含有量４６％重量％）
ＮＲ：マレーシア製のＳＭＲ２０
ＢＲ：宇部興産製のハイシスＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：三菱化学株式会社製のダイアブラックＩ（ＩＳＡＦカーボン、平均粒子径２３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１４ｍｌ／１００ｇ）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸（ＳＡ）：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
(Various chemicals used in the production of rubber composition)
Copolymer: synthesized according to the description in this specification Polymer: synthesized according to the description in this specification SBR: Asaprene 303 manufactured by Asahi Kasei Corporation (styrene content: 46% by weight)
NR: SMR20 made in Malaysia
BR: Hibes BR150B manufactured by Ube Industries
Carbon black: Diablack I manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (ISAF carbon, average particle diameter 23 nm, DBP oil absorption 114 ml / 100 g)
Antiaging agent: Nocrack 6C (N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Stearic acid (SA): Zinc oxide stearate manufactured by NOF Corporation: Two types of zinc oxide manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd .: Ouchi Shinko Noxeller NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Chemical Industry Co., Ltd.
１．共重合体１〜１６の合成（スチレン−ブタジエン共重合体の合成）
表１の記載に従い、乾燥し窒素置換した３Ｌの耐圧ステンレス容器に、ｎ−ヘキサン ２０００ｍｌ、スチレンおよびブタジエンからなる原料モノマー３００ｇ（表１の重量比に従い配合）とともに、ＴＭＥＤＡ ０．２２ｍｍｏｌを加え、さらにｎ−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）６０ｍｍｏｌを加えた後、５０℃で５時間重合反応を行った。５時間後、所定の重合停止剤（１ＭのＴＨＦ溶液として調製したもの）６０ｍｌを滴下し、反応を終了させた。冷却後、反応液を１晩風乾し、さらに２日間減圧乾燥を行い、各共重合体を得た。
1. Synthesis of copolymers 1 to 16 (synthesis of styrene-butadiene copolymer)
In accordance with the description in Table 1, 2,000 ml of n-hexane, 300 g of a raw material monomer composed of styrene and butadiene (blended according to the weight ratio in Table 1) and 0.22 mmol of TMEDA were added to a 3 L pressure-resistant stainless steel container which had been dried and purged with nitrogen. After adding 60 mmol of n-butyllithium (n-BuLi), a polymerization reaction was performed at 50 ° C. for 5 hours. After 5 hours, 60 ml of a predetermined polymerization terminator (prepared as a 1M THF solution) was added dropwise to terminate the reaction. After cooling, the reaction solution was air-dried overnight and further dried under reduced pressure for 2 days to obtain each copolymer.
但し、脱塩工程を行う場合には、重合停止剤を滴下して重合反応を停止し冷却した後、反応液を３Ｌの分液漏斗に移し、脱塩工程として、以下の操作を行った。すなわち、該反応液を、１Ｍ ＨＣｌ水溶液 ５００ｍＬにて分液洗浄し、こうして得られる有機層を有機層１として分取し、該有機層１を１Ｍ ＮａＯＨ水溶液 ５００ｍＬで分液洗浄し、こうして得られる有機層を有機層２として分取し、さらに、該有機層２を水層のｐＨが７．０±０．５になるまで飽和食塩水で洗浄し、こうして得られる有機層を有機層３として分取した。該有機層３を気密の耐圧容器に移し、トルエン５００ｍＬを添加し、１３０℃に加熱しながら溶媒を回収した。回収した溶媒の水分値が１％以下になるまでトルエンの添加と溶媒回収を繰り返した後、溶媒の留出量がなくなった時点を乾燥終点として、各共重合体を得た。各共重合体について、以下の式に従い、収率を求めた（以下同様）。
収率＝［（共）重合体の乾燥重量]／
［添加モノマー全重量＋触媒・助触媒・反応停止剤の固形分重量］×１００（％）
However, when performing the desalination step, the polymerization reaction was stopped by dropping a polymerization terminator, and after cooling, the reaction solution was transferred to a 3 L separatory funnel, and the following operation was performed as the desalination step. That is, the reaction solution is separated and washed with 500 mL of a 1M aqueous HCl solution, the organic layer thus obtained is separated as an organic layer 1, and the organic layer 1 is separated and washed with 500 mL of a 1M aqueous NaOH solution, and thus obtained. The organic layer is separated as an organic layer 2, and the organic layer 2 is washed with a saturated saline solution until the pH of the aqueous layer becomes 7.0 ± 0.5. I took it out. The organic layer 3 was transferred to an airtight pressure-resistant container, 500 mL of toluene was added, and the solvent was recovered while heating to 130 ° C. The addition of toluene and the solvent recovery were repeated until the water value of the recovered solvent became 1% or less, and each copolymer was obtained by setting the time when the amount of the solvent distilled out to be the drying end point. The yield of each copolymer was determined according to the following equation (the same applies hereinafter).
Yield = [dry weight of (co) polymer] /
[Total weight of added monomer + weight of solid content of catalyst, co-catalyst, and reaction terminator] x 100 (%)
得られた各共重合体について、以下の方法により、Ｍｗ、Ｍｎ、粘度、Ｔｇおよびハンドリング性を測定ないし評価した。
（重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ））
ＭｗおよびＭｎは、東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズの装置、検知器として示差屈折計を用いて測定し、標準ポリスチレンにより校正した。
（粘度）
Ｅ型粘度計を使用して２５℃における粘度を測定した。
（Ｔｇ）
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて温度範囲−１５０℃〜１５０℃、昇温速度１０℃／分の条件でガラス転移点（Ｔｇ）を測定した。
（ハンドリング性）
各共重合体について、その製造工程、計量、およびゴム組成物の混練り工程の作業に従事した担当者にヒヤリングを行い、共重合体の取り扱いの難易度を、以下の評価基準により３段階で、評価した。
○：よい
△：普通
×：悪い
結果は、表１に示すとおりである。
For each of the obtained copolymers, Mw, Mn, viscosity, Tg and handling properties were measured or evaluated by the following methods.
(Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn))
Mw and Mn were measured using a GPC-8000 series device manufactured by Tosoh Corporation using a differential refractometer as a detector, and calibrated with standard polystyrene.
(viscosity)
The viscosity at 25 ° C. was measured using an E-type viscometer.
(Tg)
The glass transition point (Tg) was measured using a differential scanning calorimeter (DSC) under the conditions of a temperature range of −150 ° C. to 150 ° C. and a heating rate of 10 ° C./min.
(Handling)
For each copolymer, a hearing was conducted with the personnel engaged in the production process, measurement, and the kneading process of the rubber composition, and the difficulty of handling the copolymer was evaluated in three stages according to the following evaluation criteria. ,evaluated.
：: good Δ: normal ×: bad The results are as shown in Table 1.
（ゴム組成物の製造）
表２記載の配合に従い、上記で得た各共重合体を、各種薬品（硫黄および加硫促進剤を除く）と共に、密閉式バンバリーミキサーで、１４０℃排出で、合計６分間混練りした。次ぎに、硫黄および加硫促進剤を添加して、密閉式バンバリーミキサーを用いて、１００℃排出で２分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。
(Production of rubber composition)
According to the composition shown in Table 2, each of the copolymers obtained above was kneaded together with various chemicals (excluding sulfur and vulcanization accelerator) by a closed Banbury mixer at 140 ° C. for a total of 6 minutes. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added, and the mixture was kneaded at 100 ° C. for 2 minutes using a closed Banbury mixer to obtain an unvulcanized rubber composition.
（タイヤの製造）
こうして得た未加硫ゴム組成物について、これをタイヤトレッドの形所に合わせて押出し加工し、タイヤ成形機上にて他の部材と合わせて成形することにより、未加硫タイヤとした。これを、加硫機中で、１７０℃で２０分間プレス加硫し、タイヤを得た（タイヤサイズ：１８５／７０Ｓ Ｒ１４）。このタイヤに空気を入れ、空気入りタイヤとした。
(Manufacture of tires)
The unvulcanized rubber composition thus obtained was extruded according to the shape of the tire tread, and was molded together with other members on a tire molding machine to obtain an unvulcanized tire. This was press-vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes in a vulcanizer to obtain a tire (tire size: 185 / 70S R14). The tire was filled with air to obtain a pneumatic tire.
上記で得た未加硫ゴム組成物および空気入りタイヤを用いて、以下の測定を行った。 The following measurement was performed using the unvulcanized rubber composition and the pneumatic tire obtained above.
（Ｔ１０、Ｔ９５、Ｍａｘトルク）
ＪＩＳ Ｋ ６３００−１「未加硫ゴム−物理特性−第１部：ムーニー粘度計による粘度及びスコーチタイムの求め方」に準じて、キュラストメーターを用いて、１６０℃、振幅角度±１度、振幅数１．６７Ｈｚの条件下、上記未加硫ゴム組成物からなる試験片を振動を加えながら加硫した場合において、トルクが１０％上昇する時間（最大荷重に対して１０％硬化するまでの時間）Ｔ１０（分）、および、トルクが９５％上昇する時間（最大荷重に対して９５％硬化するまでの時間）Ｔ９５（分）を測定した。Ｔ１０が大きいほど、スコーチタイムが長く、早期加硫を起しにくいことを示すことを示す（初期加硫速度が遅い）。また、Ｔ９５が大きいほど、加硫速度が遅いことを示す。なお、トルクの最大値をＭａｘトルク（単位：Ｎ・ｍ）として求めた。
(T10, T95, Max torque)
According to JIS K 6300-1 "Unvulcanized rubber-Physical properties-Part 1: Determination of viscosity and scorch time by Mooney viscometer", using a curast meter, 160 ° C, amplitude angle ± 1 degree, When the test piece made of the unvulcanized rubber composition was vulcanized while applying vibration under the condition of an amplitude number of 1.67 Hz, the time required for the torque to rise by 10% (until the 10% hardening was achieved with respect to the maximum load). Time) T10 (minutes) and time during which the torque increased by 95% (time until 95% curing with respect to the maximum load) T95 (minutes) were measured. The larger the T10, the longer the scorch time and the less vulnerable to early vulcanization (slower initial vulcanization rate). Also, the larger the T95, the lower the vulcanization rate. Note that the maximum value of the torque was obtained as a Max torque (unit: N · m).
（加工性）
各未加硫ゴム組成物から所定のサイズの試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ ６３００「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、ムーニー粘度試験機を用いて、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、大ローターを回転させ、４分間経過した時点でのムーニー粘度ＭＬ1+4（１３０℃）を測定した。なお、ムーニー粘度が小さいほど、加工性に優れることを示している。
(Workability)
A test piece of a predetermined size was prepared from each unvulcanized rubber composition, and heated by preheating for 1 minute using a Mooney viscosity tester according to JIS K 6300 “Testing method for unvulcanized rubber”. Under a temperature condition of 130 ° C., the large rotor was rotated, and the Mooney viscosity ML 1 + 4 (130 ° C.) was measured after 4 minutes. The lower the Mooney viscosity, the better the workability.
（グリップ性能）
上記で得た各空気入りタイヤを用いて、アスファルト路面のテストコースにて、実車走行を周回数９周で行った。操舵時のコントロール安定性をテストドライバーが、比較例３を基準（５点）として、１０段階評価した。最初の３周についての結果を初期グリップ性能、次の３周についての結果を中期グリップ性能、最後の３周についての結果を後期グリップ性能とした。数値が高い方が、グリップ性能が優れていることを示している。
(Grip performance)
Using each of the pneumatic tires obtained above, the vehicle was run on a test course on an asphalt road surface with 9 laps. The test driver evaluated the control stability at the time of steering on a scale of 10 based on Comparative Example 3 (5 points). The results for the first three laps were taken as the initial grip performance, the results for the next three laps were taken as the middle grip performance, and the results for the last three laps were taken as the late grip performance. Higher values indicate better grip performance.
（耐摩耗性能）
上記で得た各空気入りタイヤを用いて、テストコースを２０周走行し、走行前後における溝の深さを測定し、比較例３を基準（指数：１００）として、指数表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が優れていることを示している。
(Wear resistance)
Using each of the pneumatic tires obtained above, the vehicle traveled 20 times on the test course, the depth of the groove before and after traveling was measured, and the index was indicated based on Comparative Example 3 (index: 100). The larger the value, the better the wear resistance.
（耐久性）
上記評価結果において、初期〜後期におけるグリップ性の低下がなく、耐摩耗性が高いものが、耐久性に優れるものである。
(durability)
In the above evaluation results, those having no reduction in grip properties in the initial to late stages and having high abrasion resistance are excellent in durability.
表１に示すように、本発明の共重合体１３〜１６は、共重合体１〜１２よりも、粘度が低下しており、かつハンドリング性が向上している。また、本発明の共重合体１３〜１６は、脱塩工程が不要な分、製造工程を簡略化できるものである。さらに、表２に示すように、本発明の実施例に係わるゴム組成物は、比較例のものに比べて、早期加硫を起こすことなく、ムーニー粘度が低下し加工性が向上したものである。特に、スチレン含量が高くともムーニー粘度が低いままであり、加工性が向上している。このような本発明の共重合体を用いて製造したタイヤは、グリップ性能および耐摩耗性が改善されたものであり、耐久性が向上している。 As shown in Table 1, the copolymers 13 to 16 of the present invention have lower viscosity and improved handling properties than the copolymers 1 to 12. Further, the copolymers 13 to 16 of the present invention can simplify the production process because the desalting process is unnecessary. Furthermore, as shown in Table 2, the rubber composition according to the example of the present invention has a lower Mooney viscosity and improved workability without causing early vulcanization as compared with the rubber composition of the comparative example. . In particular, even if the styrene content is high, the Mooney viscosity remains low, and the processability is improved. A tire manufactured using such a copolymer of the present invention has improved grip performance and abrasion resistance, and has improved durability.
２．重合体１〜１２の合成（ブタジエン重合体の合成）
表３の記載に従い、乾燥し窒素置換した３Ｌの耐圧ステンレス容器に、シクロヘキサン ２０００ｍｌ、ブタジエン１００ｇを加え、１ＭのＴＩＢＡ／ｎ−ヘキサン溶液を１０ｍＬ添加し、５分間攪拌した。混合物が澄明の溶液であることを確認した後、所定量の触媒（触媒Ａまたは同Ｂ）を所定量（ｍＬ）添加し、８０℃で３時間重合反応を行った。３時間後、所定の重合停止剤（１ＭのＴＨＦ溶液として調製したもの）５０ｍｌを滴下し、反応を終了させた。冷却後、重合液を３日間晩風乾し、さらに１日間減圧乾燥を行い、各重合体を得た。
2. Synthesis of polymers 1 to 12 (synthesis of butadiene polymer)
According to the description in Table 3, 2000 ml of cyclohexane and 100 g of butadiene were added to a 3 L pressure-resistant stainless steel container dried and purged with nitrogen, 10 mL of a 1M TIBA / n-hexane solution was added, and the mixture was stirred for 5 minutes. After confirming that the mixture was a clear solution, a predetermined amount of catalyst (catalyst A or B) was added in a predetermined amount (mL), and a polymerization reaction was performed at 80 ° C. for 3 hours. After 3 hours, 50 ml of a predetermined polymerization terminator (prepared as a 1M THF solution) was added dropwise to terminate the reaction. After cooling, the polymer solution was air-dried overnight for 3 days, and further dried under reduced pressure for 1 day to obtain each polymer.
但し、脱塩工程を行う重合体については、重合停止剤を滴下して重合反応を停止し、冷却した後、反応液を１０Ｌのメタノールに添加し、白色の沈殿物を得た（脱塩工程）。こうして得た沈殿物を、その後の乾燥工程（すなわち、３日間風乾、さらに１日間減圧乾燥）に付した。 However, for the polymer to be subjected to the desalting step, the polymerization reaction was stopped by dropping a polymerization terminator, and after cooling, the reaction solution was added to 10 L of methanol to obtain a white precipitate (desalting step). ). The precipitate thus obtained was subjected to a subsequent drying step (ie, air-drying for 3 days, and further drying under reduced pressure for 1 day).
得られた各重合体について、Ｍｗ、Ｍｎ、Ｔｇ、ムーニー粘度および１，４−シス結合含有量を測定ないし評価した。測定方法は、前記したもの以外は、以下に示すとおりである。 For each of the obtained polymers, Mw, Mn, Tg, Mooney viscosity and 1,4-cis bond content were measured or evaluated. The measurement method is as shown below, except for those described above.
（１，４−シス結合含有量）
赤外吸収スペクトル分析法により、０．４重量％の２硫化炭素溶液を用いて、重合体のミクロ構造を測定することにより、１，４−シス結合含有量（単位：モル％）を算出した。
(1,4-cis bond content)
The 1,4-cis bond content (unit: mol%) was calculated by measuring the microstructure of the polymer using a 0.4% by weight carbon disulfide solution by infrared absorption spectroscopy. .
結果は、表３に示すとおりである。 The results are as shown in Table 3.
（ゴム組成物の製造）
表４に記載の配合に従い、上記で得た各重合体を、各種薬品（硫黄および加硫促進剤を除く）と共に、密閉式バンバリーミキサーで、１４０℃排出で、合計６分間混練りした。次ぎに、硫黄および加硫促進剤を添加して、密閉式バンバリーミキサーを用いて、１００℃排出で２分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。なお、加硫ゴム組成物は、得られたゴム組成物を１７０℃で２０分間プレス加硫することにより得た。
(Production of rubber composition)
According to the composition shown in Table 4, each of the polymers obtained above was kneaded together with various chemicals (excluding sulfur and vulcanization accelerator) in a closed Banbury mixer at 140 ° C discharge for a total of 6 minutes. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added, and the mixture was kneaded at 100 ° C. for 2 minutes using a closed Banbury mixer to obtain an unvulcanized rubber composition. The vulcanized rubber composition was obtained by press vulcanizing the obtained rubber composition at 170 ° C. for 20 minutes.
（タイヤの製造）
こうして得た未加硫ゴム組成物のそれぞれについて、これをタイヤトレッドの形状に合わせて押出し加工し、タイヤ成形機上にて他の部材と合わせて成形することにより、未加硫タイヤとした。これを、加硫機中で、１７０℃で２０分間プレス加硫し、タイヤを得た（タイヤサイズ：１８５／７０Ｓ Ｒ１４）。このタイヤに空気を入れ、空気入りタイヤとした。
(Manufacture of tires)
Each of the unvulcanized rubber compositions thus obtained was extruded according to the shape of the tire tread, and formed together with other members on a tire forming machine to obtain an unvulcanized tire. This was press-vulcanized at 170 ° C. for 20 minutes in a vulcanizer to obtain a tire (tire size: 185 / 70S R14). The tire was filled with air to obtain a pneumatic tire.
上記で得た未加硫ゴム組成物および空気入りタイヤを用いて、ムーニー粘度、Ｔ１０、Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢおよび耐摩耗性についての測定を行った。測定方法は、前記したもの以外は、以下に示すとおりであった。 The Mooney viscosity, T10, M300, TB, EB and abrasion resistance were measured using the unvulcanized rubber composition and the pneumatic tire obtained above. The measurement method was as shown below, except for those described above.
（Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢ）
得られた加硫ゴム組成物から３号ダンベル型ゴム試験片を作製し、ＪＩＳ引張試験法Ｋ６２５１に基づき、７０℃において引張試験を行い、３００％伸張時応力（Ｍ３００、ＭＰａ）、破断強度（ＴＢ、ＭＰａ）および破断時伸び（ＥＢ、％）を測定した。Ｍ３００の値が大きいほど耐摩耗性が優れていることを示す。ＴＢまたはＥＢが大きいほど、破壊特性に優れていることを示す。
(M300, TB, EB)
A No. 3 dumbbell-type rubber test piece was prepared from the obtained vulcanized rubber composition, and a tensile test was conducted at 70 ° C. based on JIS tensile test method K6251 to obtain a 300% elongation stress (M300, MPa) and a breaking strength ( TB, MPa) and elongation at break (EB,%) were measured. It shows that the larger the value of M300, the better the wear resistance. It shows that the larger the TB or EB, the more excellent the breaking characteristics.
（ランボーン摩耗指数）
耐摩耗性は、以下に示すランボーン摩耗試験により評価した。同試験から得た損失量をもとに、比較例３を１００として、指数化した。当該数値が大きいほど耐摩耗性に優れている。ここで、ランボーン摩耗試験とは、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用い、温度２０℃、試験時間５分、試験表面速度８０ｍ／分、落砂量１５ｇ／分、加重３．０ｋｇｆおよびスリップ率２０％の条件にて、各加硫ゴム組成物の試験片について、容積損失量を測定するものである。
(Lambourn wear index)
The abrasion resistance was evaluated by the following Lambourn abrasion test. Based on the loss amount obtained from the same test, Comparative Example 3 was indexed as 100. The larger the value is, the better the wear resistance is. Here, the Lambourn abrasion test is performed using a Lambourn abrasion tester (manufactured by Iwamoto Seisakusho) at a temperature of 20 ° C., a test time of 5 minutes, a test surface speed of 80 m / min, a falling sand amount of 15 g / min, a load of 3.0 kgf and a slip. At a rate of 20%, the volume loss of the test piece of each vulcanized rubber composition is measured.
結果は、表４に示すとおりである。 The results are as shown in Table 4.
表４に示すとおり、本発明に係わる重合体９〜１２は、重合体１〜８に比較して、ムーニー粘度が低く加工性が向上しており、かつ、重合体の製造工程も簡略化されたものである。また、これら本発明の重合体を配合する場合、ゴム組成物としても、早期加硫を起こすことなく、ムーニー粘度が低下し加工性が向上しており、Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢ、耐摩耗性においても優れている。 As shown in Table 4, the polymers 9 to 12 according to the present invention have a lower Mooney viscosity and improved workability as compared with the polymers 1 to 8, and the production process of the polymer is also simplified. It is a thing. When these polymers of the present invention are blended, the Mooney viscosity is reduced and workability is improved without causing early vulcanization as a rubber composition, and M300, TB, EB and abrasion resistance are improved. Is also excellent.
３．重合体１３〜１８の合成（イソプレン重合体の合成）
表５の記載に従い、ブタジエン重合体の合成と同様に処理して、各重合体を得た。
3. Synthesis of Polymers 13 to 18 (Synthesis of Isoprene Polymer)
According to the description in Table 5, the same treatment as in the synthesis of the butadiene polymer was performed to obtain each polymer.
得られた各重合体について、Ｍｗ、Ｍｎ、Ｔｇ、ムーニー粘度および１，４−シス結合含有量を測定ないし評価した。測定方法は、前記したとおりである。 For each of the obtained polymers, Mw, Mn, Tg, Mooney viscosity and 1,4-cis bond content were measured or evaluated. The measuring method is as described above.
結果は、表５に示すとおりである。 The results are as shown in Table 5.
（ゴム組成物、タイヤの製造）
表６に記載の配合に従い、上記と同様に処理して、未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、タイヤ、および空気入りタイヤをそれぞれ得た。
(Manufacture of rubber composition and tire)
According to the composition shown in Table 6, the same treatment as above was performed to obtain an unvulcanized rubber composition, a vulcanized rubber composition, a tire, and a pneumatic tire.
これらを用いて、ムーニー粘度、Ｔ１０、Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢおよび耐摩耗性についての測定を行った。測定方法は、前記したとおりである。 Using these, Mooney viscosity, T10, M300, TB, EB and abrasion resistance were measured. The measuring method is as described above.
結果は、表６に示すとおりである。 The results are as shown in Table 6.
表５に記載のとおり、反応停止剤としてステアリン酸を使用し、かつ脱塩工程を実施していない、本発明に係わる重合体１７および１８は、反応停止剤としてイソプロパノールを使用した重合体１３〜１６と比較して、分子量、ガラス転移点、１，４−シス結合含有量がほぼ同等のままムーニー粘度が低下しており、加工性が改善されている。また、表６に記載のとおり、本発明の実施例に係わるゴム組成物は、比較例に比べ、早期加硫を起こすことなく、加硫ゴムとしてのＭ３００、ＴＢ、ＥＢ、耐摩耗性などの性能にも優れ、かつ、ムーニー粘度も低下しており、加工性が向上している。 As described in Table 5, polymers 17 and 18 according to the present invention using stearic acid as a reaction terminator and not carrying out a desalting step were polymers 13 to 18 using isopropanol as a reaction terminator. Compared with No. 16, the Mooney viscosity was reduced while the molecular weight, glass transition point, and 1,4-cis bond content were almost the same, and the processability was improved. Further, as shown in Table 6, the rubber compositions according to the examples of the present invention did not cause premature vulcanization as compared with the comparative examples, and had M300, TB, EB, abrasion resistance and the like as vulcanized rubbers. Excellent performance, low Mooney viscosity, and improved workability.
本発明によれば、生成する重合体（ポリマー）の物理特性を悪化させず、加えて加工性をも向上させ得る、共役ジエン重合体の製造方法並びにこれを使用するゴム組成物およびタイヤを提供することができる。 According to the present invention, there are provided a method for producing a conjugated diene polymer, and a rubber composition and a tire using the same, which do not impair the physical properties of the produced polymer (polymer) and also improve processability. can do.
Claims (11)
で示される共役ジエン化合物モノマー（１）を、重合開始剤と助触媒を組み合わせた複合触媒の存在下、溶液重合することを含んでなる共役ジエン重合体の製造方法において、重合停止剤として、一般式（２）
Ｒ3−（Ｘ）−ＯＨ （２）
（式中、Ｒ3は炭素数９〜３０の炭化水素基を表し、ＸはＣＯまたはＣＨ2を表す。）
で示されるプロトン性有機化合物（２）を使用し、かつ、前記複合触媒に由来する金属塩の除去工程を含まず、
前記重合開始剤が、一般式ＲＬｉｘ（但し、Ｒは１個またはそれ以上の炭素原子を含む脂肪族、芳香族または脂環式基であり、ｘは１〜２０の整数である。）を有する１種または２種以上の有機リチウム化合物であり、
前記助触媒が、有機アルミニウム化合物および水素化有機アルミニウム化合物からなる群から選択される１種または２種以上を含むものである共役ジエン重合体の製造方法。 General formula (1)
In a method for producing a conjugated diene polymer comprising subjecting a conjugated diene compound monomer (1) represented by the following to solution polymerization in the presence of a composite catalyst obtained by combining a polymerization initiator and a cocatalyst, Equation (2)
R 3- (X) -OH (2)
(In the formula, R 3 represents a hydrocarbon group having 9 to 30 carbon atoms, and X represents CO or CH 2. )
Using a protic organic compound (2) represented by the above, and does not include a step of removing a metal salt derived from the composite catalyst,
The polymerization initiator has a general formula RLix (where R is an aliphatic, aromatic or alicyclic group containing one or more carbon atoms, and x is an integer of 1 to 20). One or more organolithium compounds ,
A method for producing a conjugated diene polymer, wherein the co-catalyst comprises one or more selected from the group consisting of an organoaluminum compound and an organoaluminum hydride compound .
で示される共役ジエン化合物モノマー（１）を、重合開始剤と助触媒を組み合わせた複合触媒の存在下、溶液重合することを含んでなる共役ジエン重合体の製造方法において、重合停止剤として、一般式（２）
Ｒ3−（Ｘ）−ＯＨ （２）
（式中、Ｒ3は炭素数９〜３０の炭化水素基を表し、ＸはＣＯまたはＣＨ2を表す。）
で示されるプロトン性有機化合物（２）を使用し、かつ、前記複合触媒に由来する金属塩の除去工程を含まず、
前記重合開始剤が、１種または２種以上の遷移金属含有化合物であり、
前記助触媒が、有機アルミノキサン類、ホウ素化合物、およびハロゲン化炭化水素からなる群から選択される１種または２種以上を含むものである共役ジエン重合体の製造方法。 General formula (1)
In a method for producing a conjugated diene polymer comprising subjecting a conjugated diene compound monomer (1) represented by the following to solution polymerization in the presence of a composite catalyst obtained by combining a polymerization initiator and a cocatalyst, Equation (2)
R 3- (X) -OH (2)
(In the formula, R 3 represents a hydrocarbon group having 9 to 30 carbon atoms, and X represents CO or CH 2. )
Using a protic organic compound (2) represented by the above, and does not include a step of removing a metal salt derived from the composite catalyst,
The polymerization initiator is one or more transition metal-containing compounds ,
A method for producing a conjugated diene polymer, wherein the cocatalyst comprises one or more selected from the group consisting of organic aluminoxanes, boron compounds, and halogenated hydrocarbons .
で示されるビニル化合物モノマー（３）を加えて重合するものである、請求項１または２記載の共役ジエン重合体の製造方法。 The conjugated diene compound monomer (1) further includes a compound represented by the general formula (3)
The method for producing a conjugated diene polymer according to claim 1 or 2 , wherein the polymerization is carried out by adding a vinyl compound monomer (3) represented by the formula (1).
プロトン性有機化合物（２）の添加量が、重合開始剤に対し、モル比で、０．１倍〜１０.０倍である請求項１〜３のいずれか１項に記載の共役ジエン重合体の製造方法。 The amount of the polymerization initiator used is 1.0 to 0.00001 times the molar ratio of the monomer,
The conjugated diene polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the protic organic compound (2) added is 0.1 to 10.0 times the molar ratio of the polymerization initiator. Manufacturing method.
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