JP6673325B2 - ゴム組成物、及び、ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は上記知見に基づくものであり、その具体的な構成は以下のとおりである。
上記重合体が、後述する式(1)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(2)で表される繰り返し単位と、後述する式(3)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、0.1〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜99.9モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体である、ゴム組成物。
(2) 上記芳香族炭化水素基が、置換基を有する芳香族炭化水素基である、上記(1)に記載のゴム組成物。
(3) 上記置換基が、電子供与性基である、上記(2)に記載のゴム組成物。
(4) 上記電子供与性基が、アルコキシ基である、上記(3)に記載のゴム組成物。
(5) 上記シリカの含有量が、上記ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載のゴム組成物。
(6) 重合体を含むゴム成分とカーボンブラック及び/又はシリカとを含有し、
上記重合体が、後述する式(1)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(2)で表される繰り返し単位と、後述する式(3)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、0.1〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜99.9モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体である、ゴム組成物を製造する、ゴム組成物の製造方法であって、
ルイス酸触媒の存在下、
後述する式(3)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(4)で表される繰り返し単位からなり、全繰り返し単位のうち上記式(3)で表される繰り返し単位の占める割合が20モル%以上であり、全繰り返し単位のうち上記式(4)で表される繰り返し単位の占める割合が80モル%以下である、ジエン系ポリマーと、
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素とを反応させることで、上記重合体を製造する、ゴム組成物の製造方法。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明のゴム組成物(以下、単に「本発明の組成物」とも言う)は、
重合体を含むゴム成分とカーボンブラック及び/又はシリカとを含有し、
上記重合体が、後述する式(1)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(2)で表される繰り返し単位と、後述する式(3)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、0.1〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜99.9モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体(以下、「特定重合体」とも言う)である。
本発明のゴム組成物に含有されるゴム成分は、後述する特定重合体を含む。
上記ゴム成分中の特定重合体の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されず、100質量%である。
上記ゴム成分中のその他のゴム成分の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、0〜30質量%であることが好ましい。
特定重合体は、後述する式(1)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(2)で表される繰り返し単位と、後述する式(3)で表される繰り返し単位及び/又は後述する式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、0.1〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜99.9モル%であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体である。
以下の構造式は、特定重合体が後述する式(1)で表される繰り返し単位と後述する式(3)で表される繰り返し単位とからなる重合体である場合の一態様について、重合体の一部(高分子鎖の一部)を表したものである。構造式中、Phはフェニル基を表し、数字は式の番号を表す。
式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。ただし、Rx及びRyのうち少なくとも一方は水素原子を表す。
また、上記式(3)で表される繰り返し単位は、幾何異性体を区別するものではない。すなわち、上記(3)で表される繰り返し単位は、シス構造とトランス構造の両方を含むものである。
上述のとおり、式(1)及び(2)中、R1及びR2は、一方が置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。上記芳香族炭化水素基は、アリール基であっても、ヘテロアリール基であってもよい。すなわち、上記芳香族炭化水素基は、複素環式芳香族炭化水素基(ヘテロアリール基)であってもよい。
上記芳香族炭化水素基は、本発明の効果がより優れる理由から、置換基を有する芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族炭化水素基を構成する環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環、トリフェニレン環、ナフタセン環、オキサゾール環、フラン環、ピリジン環などが挙げられる。
上記置換基は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、電子供与性基であることが好ましい。
なお、本明細書において、電子供与性基とは、ハメットの置換基定数σp値が0以下の置換基を指す。電子供与性基のハメットの置換基定数σp値の下限は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、−0.8以上であることが好ましい。
ここで、ハメットの置換基定数σp値について説明する。ハメット則はベンゼン誘導体の反応又は平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために、1935年にL.P.Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσp値とσm値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができるが、例えば、J.A.Dean編,「Lange’s and book of Chemistry」,第12版,1979年(McGraw−Hill)や「化学の領域」増刊,122号,96〜103頁,1979年(南光堂)に詳しい。なお、本明細書において電子供与性基をハメットの置換基定数σpにより限定したり、説明したりするが、これは上記の成書で見出せる文献既知の値がある置換基にのみ限定されるという意味ではない。その値が文献未知であってもハメット則に基づいて測定した場合にその範囲内に包まれる置換基をも含む。
上述のとおり、式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。ただし、Rx及びRyのうち少なくとも一方は水素原子を表す。
上記Rx及びRyは、本発明の効果がより優れる理由から、水素原子であることが好ましい。
上記アルキル基は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
上記ハロゲン原子は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、塩素原子であることが好ましい。
以下、各繰り返し単位の割合について説明する。
なお、特定重合体は、上記式(1)で表される繰り返し単位及び/又は上記式(2)で表される繰り返し単位と、式(3)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(4)で表される繰り返し単位とからなるため、全繰り返し単位のうち上記式(1)で表される繰り返し単位の占める割合と上記式(2)で表される繰り返し単位の占める割合と上記式(3)で表される繰り返し単位の占める割合と上記式(4)で表される繰り返し単位の占める割合との合計は100モル%である。
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位で表される繰り返し単位の占める割合(以下、「d1」とも言う)は、本発明の効果がより優れる理由から、1〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位で表される繰り返し単位の占める割合(以下、「d2」とも言う)は、本発明の効果がより優れる理由から、1〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位で表される繰り返し単位の占める割合(以下、「d3」とも言う)は、本発明の効果がより優れる理由から、30〜95モル%であることが好ましく、60〜90モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(4)で表される繰り返し単位で表される繰り返し単位の占める割合(以下、「d4」とも言う)は、本発明の効果がより優れる理由から、1〜70モル%であることが好ましく、5〜60モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合(以下、「d1+d2」とも言う)は、0.1〜60モル%である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、1〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(3)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合(以下、「d3+d4」とも言う)は、40〜99.9モル%である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、51〜99モル%であることが好ましく、60〜95モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(1)で表される繰り返し単位及び上記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合(以下、「d1+d3」とも言う)は、20モル%以上である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、30〜99モル%であることが好ましく、50〜99モル%であることがより好ましい。
全繰り返し単位のうち、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合(以下、「d2+d4」とも言う)は、80モル%以下である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、0.01〜70モル%であることが好ましく、1〜50モル%であることがより好ましい。
上記d2+d4は0モル%であってもよい。すなわち、特定重合体は、上記式(2)で表される繰り返し単位及び上記式(4)で表される繰り返し単位のいずれも有さない重合体であってもよい。換言すると、特定重合体は、上記式(1)で表される繰り返し単位及び/又は上記式(3)で表される繰り返し単位からなる重合体であってもよい。
特定重合体の重量平均分子量(Mw)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、100〜10,000,000であることが好ましく、200〜1,000,000であることがより好ましい。
特定重合体の数平均分子量(Mn)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、100〜10,000,000であることが好ましく、200〜1,000,000であることがより好ましい。
特定重合体の分子量分布(Mw/Mn)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。分子量分布の下限は特に制限されないが、通常、1.0以上である。
・溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI検出器
特定重合体のガラス転移温度(Tg)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、−150〜200℃であることが好ましく、−120〜150℃であることがより好ましい。
なお、本明細書において、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)を用いて10℃/分の昇温速度で測定し、中点法にて算出したものとする。
上述した特定重合体を製造する方法は特に制限されないが、得られるゴム組成物について本発明の効果がより優れる理由から、ルイス酸触媒の存在下、ジエン系ポリマーと置換基を有していてもよい芳香族炭化水素とを反応させる方法(以下、「本発明の方法」とも言う)であることが好ましい。なお、以下、「得られるゴム組成物について本発明の効果がより優れる」ことを単に「本発明の効果がより優れる」とも言う。
本発明の方法により上述した特定重合体が得られる理由は凡そ以下のとおりと推測される。すなわち、ルイス酸触媒によりジエン系ポリマーの二重結合にプロトンが付加し、カルボカチオンが生成する。そして、生成したカルボカチオンが置換基を有していてもよい芳香族炭化水素に対して求電子置換することで上述した特定重合体が得られるものと考えらえる(フリーデル・クラフツ型)。
以下の反応式は、上記ルイス酸触媒が塩化アルミニウム(AlCl3)であり、上記ジエン系ポリマーがブタジエンゴム(BR)であり、上記芳香族炭化水素がトルエンである場合の一態様について、重合体の一部(高分子鎖の一部)の反応式を表したものである。反応式中、Tyはトリル基を表す。
なお、全ての二重結合のうち反応した割合を「変性率」とすると、上記反応式における変性率は約56%(=5/9)である。変性率は、例えば、反応温度、反応時間、及び、ジエン系ポリマーの使用量に対する置換基を有していてもよい芳香族炭化水素の使用量の割合、を調節することで変えることができる。
上記ジエン系ポリマーは、上述した式(3)で表される繰り返し単位(1,4−構造)及び/又は上述した式(4)で表される繰り返し単位(ビニル構造)からなり、全繰り返し単位のうち上述した式(3)で表される繰り返し単位の占める割合が20モル%以上であり、全繰り返し単位のうち上述した式(4)で表される繰り返し単位の占める割合が80モル%以下である、ポリマーである。
なお、ジエン系ポリマーにおいて、各繰り返し単位の順序は特に制限されない。
また、上記式(3)で表される繰り返し単位は、幾何異性体を区別するものではない。すなわち、上記(3)で表される繰り返し単位は、シス構造とトランス構造の両方を含むものである。
ルイス酸触媒は特に制限されず、公知のものを使用することができる。
ルイス酸触媒の具体例としては、例えば、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化鉄、臭化鉄、塩化チタン及び臭化チタンなどが挙げられ、なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、塩化アルミニウムが好ましい。
上記芳香族炭化水素は特に制限されない。
上記芳香族炭化水素の具体例及び好適な態様としては、例えば、上述した芳香族炭化水素基の結合位置に水素原子を加えることで得られる芳香族炭化水素が挙げられる。より具体的には、例えば、トリル基の結合位置に水素原子を加えることで得られるトルエン、メトキシフェニル基の結合位置に水素原子を加えることで得られるアニソール、ナフチル基の結合位置に水素原子を加えることで得られるナフタレンなどが挙げられる。なお、好適な態様の理由は上述した芳香族炭化水素基と同じである。
本発明の方法において、反応条件は特に制限されないが、反応温度は、本発明の効果がより優れる理由から、40〜120℃であることが好ましく、反応時間は、本発明の効果がより優れる理由から、0.1〜1000時間であることが好ましい。
本発明の方法において、反応停止方法は特に制限されないが、例えば、アルコール(好ましくは、メタノール)でルイス酸触媒を失活させる方法などが挙げられる。
本発明の組成物は、カーボンブラック及び/又はシリカを含有する。本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、カーボンブラック及びシリカを含有するのが好ましい。
以下、カーボンブラックとシリカを合せて「フィラー」とも言う。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、カーボンブラックを含有するのが好ましい。上記カーボンブラックは、1種のカーボンブラックを単独で用いても、2種以上のカーボンブラックを併用してもよい。
上記カーボンブラックは特に限定されず、例えば、SAF−HS、SAF、ISAF−HS、ISAF、ISAF−LS、IISAF−HS、HAF−HS、HAF、HAF−LS、FEF、GPF、SRF等の各種グレードのものを使用することができる。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、50〜200m2/gであることが好ましく、70〜150m2/gであることがより好ましい。
ここで、窒素吸着比表面積(N2SA)は、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K6217−2:2001「第2部:比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、シリカを含有するのが好ましい。上記シリカは、1種のシリカを単独で用いても、2種以上のシリカを併用してもよい。
上記シリカは特に制限されず、従来公知の任意のシリカを用いることができる。
上記シリカの具体例としては、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面へのCTAB吸着量をJIS K6217−3:2001「第3部:比表面積の求め方−CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
本発明の組成物は、必要に応じて、その効果や目的を損なわない範囲で上述した成分以外の成分(任意成分)を含有することができる。
そのような成分としては、例えば、カーボンブラック及びシリカ以外の充填剤、シランカップリング剤、テルペン樹脂(好ましくは、芳香族変性テルペン樹脂)、熱膨張性マイクロカプセル、酸化亜鉛(亜鉛華)、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加工助剤、プロセスオイル、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、加硫剤(例えば、硫黄)、加硫促進剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤などが挙げられる。
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、シランカップリング剤を含有するのが好ましい。シランカップリング剤は、加水分解性基および有機官能基を有するシラン化合物であれば特に制限されない。
上記加水分解性基は特に制限されないが、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、アルコキシ基であることが好ましい。加水分解性基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素数は、本発明の効果がより優れる理由から、1〜16であることが好ましく、1〜4であることがより好ましい。炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
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。
本発明の組成物は、タイヤ、コンベアベルト、ホース、防振材、ゴムロール、鉄道車両の外幌等に好適に用いられる。なかでも、タイヤ(空気入りタイヤ)に好適に用いられる。
本発明の組成物の製造方法は特に限定されず、その具体例としては、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置(例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど)を用いて、混練する方法などが挙げられる。本発明の組成物が硫黄及び/又は加硫促進剤を含有する場合は、硫黄及び/又は加硫促進剤以外の成分を先に高温(好ましくは50〜160℃)で混合し、冷却してから、硫黄及び/又は加硫促進剤を混合するのが好ましい。
また、本発明の組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
本発明の空気入りタイヤは、上述した本発明の組成物を用いて製造された空気入りタイヤである。なかでも、本発明の組成物をタイヤトレッド(キャップトレッド)に用いた(配置した)空気入りタイヤであることが好ましい。
図1に、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表す空気入りタイヤの部分断面概略図を示すが、本発明の空気入りタイヤは図1に示す態様に限定されるものではない。
また、左右一対のビード部1間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層4が装架されており、このカーカス層4の端部はビードコア5およびビードフィラー6の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド部3においては、カーカス層4の外側に、ベルト層7がタイヤ1周に亘って配置されている。
また、ビード部1においては、リムに接する部分にリムクッション8が配置されている。
なお、タイヤトレッド部3は上述した本発明の組成物により形成されている。
下記のとおり重合体を製造した。
BR(Mw=8,100、Mw/Mn=1.1、1,4−構造/ビニル構造=69/31)30gをトルエン(300mL)に溶解し、80℃に加熱した後、塩化アルミニウム(2.0g)を添加し、8時間攪拌した。その後メタノールを添加することで反応を停止した。そして、反応溶液を減圧下で濃縮し、濃縮した反応溶液をメタノール(500mL)に投入し、メタノール不溶成分を分離することで、重合体35gを得た。
得られた重合体は、上述した式(1)で表される繰り返し単位及び上述した式(2)で表される繰り返し単位と、上述した式(3)で表される繰り返し単位及び上述した式(4)で表される繰り返し単位とからなる特定重合体であった。ここで、式(1)及び(2)中、R1及びR2は、一方がトリル基を表し、他方が水素原子を表す。また、式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子を表す。得られた特定重合体を特定重合体1とする。
得られた特定重合体1のd1/d2/d3/d4は7/3/62/28、Mwは9,800、Mw/Mnは1.7、Tgは−75℃であった。
BR(Mw=4.6×105、Mw/Mn=2.9、1,4−構造/ビニル構造=99/1)30gをアニソール(300mL)に溶解し、80℃に加熱した後、塩化アルミニウム(1.0g)を添加し、4時間攪拌した。その後メタノールを添加することで反応を停止した。そして、反応溶液を減圧下で濃縮し、濃縮した反応溶液をメタノール(500mL)に投入し、メタノール不溶成分を分離することで、重合体38gを得た。
得られた重合体は、上述した式(1)で表される繰り返し単位及び上述した式(2)で表される繰り返し単位と、上述した式(3)で表される繰り返し単位及び上述した式(4)で表される繰り返し単位とからなる特定重合体であった。ここで、式(1)及び(2)中、R1及びR2は、一方がメトキシフェニル基を表し、他方が水素原子を表す。また、式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子を表す。得られた特定重合体を特定重合体2とする。
得られた特定重合体2のd1/d2/d3/d4は15/0.2/84/0.8、Mwは3.4×105、Mw/Mnは2.6、Tgは−65℃であった。
特許文献1を参考に、エチレンとスチレンとブタジエンとを重合することでエチレン−スチレン−ブタジエン重合体を製造した。得られた重合体を比較重合体とする。比較重合体にはスチレン連鎖(芳香族ビニル連鎖)の存在が確認された。
また、表1中、d1〜d4、d1+d2、d3+d4、d1+d3及びd2+d4の欄は、それぞれ上述したd1〜d4、d1+d2、d3+d4、d1+d3及びd2+d4を表す。
また、表1中、芳香族ビニル連鎖の欄は、上述した芳香族ビニル連鎖の有無を表す。
下記表2に示される成分を同表に示される割合(質量部)で配合した。
具体的には、まず、下記表2に示される成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、60℃のバンバリーミキサーで5分間混合した。次に、ロールを用いて、硫黄および加硫促進剤を混合し、ゴム組成物を得た。
得られた各ゴム組成物について下記のとおり評価を行った。
得られた各ゴム組成物(未加硫)を、金型(15cm×15cm×0.2cm)中、160℃で15分間プレス加硫して、加硫ゴムシートを作製した。次いで、得られた加硫ゴムシートについて、JIS K6251:2010に準拠し、JIS3号ダンベル型試験片(厚さ2mm)を打ち抜き、温度20℃、引張り速度500mm/分の条件で切断時強度及び切断時伸びを評価した。そして、下記式から、強靭性パラメータを求めた。
強靭性パラメータ=切断時強度×切断時伸び
結果を表2に示す。結果は比較例1の強靭性パラメータを100とする指数で表した。指数が大きいほど強靭性に優れることを意味する。
上述のとおり作製した加硫ゴムシートを、空気中で加熱(80℃、100時間)した。その後、上述した強靭性の評価と同様に切断時強度及び切断時伸びを評価して、強靭性パラメータ(加熱後)を求めた。そして、下記式から、維持率を求めた。
維持率=加熱後の強靭性パラメータ/加熱前の強靭性パラメータ×100(%)
結果を表2に示す。維持率が大きいほど耐酸化劣化性に優れることを意味する。
得られたゴム組成物(未加硫)0.5gを金網かごに入れ、室温で300mLのトルエン中に72時間浸漬した後取り出して乾燥し、サンプルの質量を測定して、バウンドラバー量を下記式から算出した。
バウンドラバー量=[(トルエン浸漬、乾燥後のサンプル質量)−(カーボンブラック及び/又はシリカの質量)]/(ゴム成分質量)
なお、カーボンブラックとシリカとを併用した場合は、上記式において、カーボンブラック及び/又はシリカの質量は両者の合計量となる。バウンドラバーの指数が大きいほどバウンドラバー(カーボンブラック及び/又はシリカと反応したゴム)が多く、カーボンブラック及び/又はシリカの分散性(フィラー分散性)に優れることを意味する。
・SBR−1:日本ゼオン社製 NIPOL 1502(乳化重合SBR)
・SBR−2:旭化成社製 タフデン2000R(溶液重合SBR)
・BR:日本ゼオン社製 NIPOL BR 1220
・特定重合体1:上述のとおり製造した特定重合体1
・特定重合体2:上述のとおり製造した特定重合体2
・カーボンブラック:キャボットジャパン社製 ショウブラックN220(窒素吸着比表面積:111m2/g)
・シリカ:SOLVAY社製 ZEOSIL 1165MP
・シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製 Si69
・老化防止剤:フレキシス製 サントフレックス6PPD
・酸化亜鉛:正同化学社製 亜鉛華3号
・ステアリン酸:NOF CORPORATION社製 ステアリン酸
・オイル:三共油化工業社製 A−OMIX
・加硫促進剤:大内新興化学社製 ノクセラーNS−P
・硫黄:鶴見化学工業社製 金華印油入微粉硫黄
2 サイドウォール部
3 タイヤトレッド部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 リムクッション
Claims (6)
- 重合体を含むゴム成分とカーボンブラック及び/又はシリカとを含有し、
前記重合体が、下記式(1)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(2)で表される繰り返し単位と、下記式(3)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、5〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(3)で表される繰り返し単位及び前記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜95モル%であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(2)で表される繰り返し単位及び前記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体である、ゴム組成物。ただし、前記ゴム成分が前記重合体以外のその他のゴム成分を含有する場合、前記その他のゴム成分から、下記式(X)で表される基を有するゴム成分、及び、下記式(Y)で表される基を有するゴム成分を除く。
式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。ただし、Rx及びRyのうち少なくとも一方は水素原子を表す。
*−C(R Z ) 2 −CR Z R W −CR Z R W −C(R Z ) 2 −* (X)
*−CR Z R W −C(R Z ) 2 −CR Z R W −C(R Z ) 2 −* (Y)
式(X)及び(Y)中、R Z は水素原子又は置換基を表し、R W は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、*は結合手を表す。複数存在するR Z は同一であっても異なっていてもよい。複数存在するR W は同一であっても異なっていてもよい。 - 前記式(1)及び(2)中、R 1 又はR 2 で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が、置換基を有する芳香族炭化水素基である、請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記置換基が、電子供与性基である、請求項2に記載のゴム組成物。
- 前記電子供与性基が、アルコキシ基である、請求項3に記載のゴム組成物。
- 前記シリカの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 重合体を含むゴム成分とカーボンブラック及び/又はシリカとを含有し、
前記重合体が、下記式(1)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(2)で表される繰り返し単位と、下記式(3)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(4)で表される繰り返し単位とからなり、
全繰り返し単位のうち、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、5〜60モル%であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(3)で表される繰り返し単位及び前記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、40〜95モル%であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(3)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、20モル%以上であり、
全繰り返し単位のうち、前記式(2)で表される繰り返し単位及び前記式(4)で表される繰り返し単位の合計の占める割合が、80モル%以下である、重合体である、ゴム組成物を製造する、ゴム組成物の製造方法であって、
ルイス酸触媒の存在下、
下記式(3)で表される繰り返し単位及び/又は下記式(4)で表される繰り返し単位からなり、全繰り返し単位のうち前記式(3)で表される繰り返し単位の占める割合が20モル%以上であり、全繰り返し単位のうち前記式(4)で表される繰り返し単位の占める割合が80モル%以下である、ジエン系ポリマーと、
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素(ただし、前記置換基を有していてもよい芳香族炭化水素から、下記式(X)で表される基を有する化合物、及び、下記式(Y)で表される基を有する化合物を除く。)とを反応させることで、前記重合体を製造する、ゴム組成物の製造方法。ただし、前記ゴム成分が前記重合体以外のその他のゴム成分を含有する場合、前記その他のゴム成分から、下記式(X)で表される基を有するゴム成分、及び、下記式(Y)で表される基を有するゴム成分を除く。
式(1)〜(4)中、Rx及びRyは、水素原子、アルキル基又はハロゲン原子を表す。ただし、Rx及びRyのうち少なくとも一方は水素原子を表す。
*−C(R Z ) 2 −CR Z R W −CR Z R W −C(R Z ) 2 −* (X)
*−CR Z R W −C(R Z ) 2 −CR Z R W −C(R Z ) 2 −* (Y)
式(X)及び(Y)中、R Z は水素原子又は置換基を表し、R W は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、*は結合手を表す。複数存在するR Z は同一であっても異なっていてもよい。複数存在するR W は同一であっても異なっていてもよい。
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