JP7313620B2 - Modified conjugated diene rubber - Google Patents

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Description

本発明は、変性共役ジエン系ゴムに関する。 The present invention relates to a modified conjugated diene rubber.

従来、ゴム材料として様々な材料が提案されている。例えば、特許文献1の実施例には、カルボキシ基を有するポリイソプレン(イソプレンゴム)が開示されている。 Conventionally, various materials have been proposed as rubber materials. For example, Examples of Patent Document 1 disclose polyisoprene (isoprene rubber) having a carboxy group.

特開2016-27163号公報JP 2016-27163 A

特許文献1の実施例では、n-ブチルリチウムを開始剤としてイソプレンをアニオン重合している。この場合、得られるイソプレンゴムは、ほとんどの繰り返し単位が1、4-シス構造となる。
本発明者らが特許文献1の実施例に記載のイソプレンゴムを合成し、その特性を検討したところ、物性が不十分であることが明らかになった。具体的には、クリープ特性、強靭性及び自己修復性が不十分であることが明らかになった。
In Examples of Patent Document 1, isoprene is anionically polymerized using n-butyllithium as an initiator. In this case, most of the repeating units of the resulting isoprene rubber have a 1,4-cis structure.
When the present inventors synthesized the isoprene rubber described in Examples of Patent Document 1 and examined its characteristics, it became clear that the physical properties were insufficient. Specifically, creep properties, toughness and self-healing properties were found to be insufficient.

そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、クリープ特性、強靭性及び自己修復性に優れる共役ジエン系ゴムを提供することを目的とする。
なお、本明細書において、応力印加後の残留歪が小さいことをクリープ特性に優れるとも言う。また、後述する破断強度について、破断強度が大きいことを破断強度に優れるとも言う。また、後述する破断伸びについて、破断伸びが大きいことを破断伸びに優れるとも言う。
Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a conjugated diene rubber excellent in creep properties, toughness and self-healing properties.
In this specification, a small residual strain after stress application is also referred to as an excellent creep property. In addition, regarding the breaking strength described later, a high breaking strength is also referred to as being excellent in breaking strength. In addition, regarding the breaking elongation to be described later, a large breaking elongation is also said to be excellent in breaking elongation.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、共役ジエン系ゴムの主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を導入するとともに、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合(トランス率)を特定の範囲にすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by introducing a carboxylic acid metal base into at least one of the main chain and the end of a conjugated diene rubber and setting the ratio (trans ratio) of repeating units having a 1,4-trans structure among all repeating units derived from a conjugated diene to a specific range, and have arrived at the present invention.
That is, the inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.

(1) 主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴムである、変性共役ジエン系ゴムであって、
共役ジエンに由来する由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合が、4~30モル%である、変性共役ジエン系ゴム。
(2) 主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴムである、変性シス型共役ジエン系ゴムと、
主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するトランス型共役ジエン系ゴムである、変性トランス型共役ジエン系ゴムとの混合物であり、
上記変性シス型共役ジエン系ゴムの含有量が、50~99質量%であり、
上記変性トランス型共役ジエン系ゴムの含有量が1~50質量%である、上記(1)に記載の変性共役ジエン系ゴム。
(3) 全繰り返し単位のうち、カルボン酸金属塩基を有する繰り返し単位の割合が、0.1~30モル%である、上記(1)又は(2)に記載の変性共役ジエン系ゴム。
(4) 上記共役ジエン系ゴムの重量平均分子量が、5,000~10,000,000である、上記(1)~(3)のいずれかに記載の変性共役ジエン系ゴム。
(5) 上記共役ジエン系ゴムが、天然ゴム又はイソプレンゴムである、上記(1)~(4)のいずれかに記載の変性共役ジエン系ゴム。
(1) A modified conjugated diene rubber, which is a conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal,
A modified conjugated diene-based rubber in which repeating units having a 1,4-trans structure account for 4 to 30 mol% of all repeating units derived from a conjugated diene.
(2) a modified cis-conjugated diene-based rubber, which is a cis-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal;
A mixture with a modified trans-conjugated diene-based rubber, which is a trans-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal,
The content of the modified cis-type conjugated diene rubber is 50 to 99% by mass,
The modified conjugated diene-based rubber according to (1) above, wherein the content of the modified trans-type conjugated diene-based rubber is 1 to 50% by mass.
(3) The modified conjugated diene rubber according to (1) or (2) above, wherein the repeating unit having a carboxylic acid metal group accounts for 0.1 to 30 mol % of all repeating units.
(4) The modified conjugated diene rubber according to any one of (1) to (3) above, wherein the conjugated diene rubber has a weight average molecular weight of 5,000 to 10,000,000.
(5) The modified conjugated diene rubber according to any one of (1) to (4) above, wherein the conjugated diene rubber is natural rubber or isoprene rubber.

以下に示すように、本発明によれば、クリープ特性、強靭性及び自己修復性に優れる共役ジエン系ゴムを提供することができる。 As shown below, according to the present invention, it is possible to provide a conjugated diene rubber excellent in creep properties, toughness and self-healing properties.

以下に、本発明の変性共役ジエン系ゴムについて説明する。
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及び上限値として含む範囲を意味する。
また、各成分は、1種を単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上を併用する場合、その成分について含有量とは、特段の断りが無い限り、合計の含有量を指す。
The modified conjugated diene rubber of the present invention is described below.
In this specification, a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
Moreover, each component may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Here, when two or more of each component are used in combination, the content of that component refers to the total content unless otherwise specified.

[変性共役ジエン系ゴム]
本発明の変性共役ジエン系ゴムは、
主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴムである、変性共役ジエン系ゴムであって、
共役ジエンに由来する由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合(トランス率)が、4~30モル%である、変性共役ジエン系ゴムである。
[Modified conjugated diene rubber]
The modified conjugated diene rubber of the present invention is
A modified conjugated diene rubber, which is a conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal,
The modified conjugated diene rubber contains 4 to 30 mol % of repeating units having a 1,4-trans structure (trans ratio) among all repeating units derived from a conjugated diene.

本発明の変性共役ジエン系ゴムはこのような構成をとるため、上述した効果が得られるものと考えらえる。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。 Since the modified conjugated diene rubber of the present invention has such a structure, it is considered that the above effects can be obtained. Although the reason is not clear, it is presumed to be approximately as follows.

(i)カルボン酸「金属塩」基である点
本発明の変性共役ジエン系ゴムは、主鎖及び末端の少なくとも一方に存在するカルボン酸金属塩基同士が互いに相互作用し擬似的な架橋構造を形成するものと考えられる。そのため、優れた自己修復性(例えば、カミソリで切断して2つの試料片とした後に、2つの試料片の切断面を接触させた状態で放置したときの、自己修復性)を示すものと考えられる。
ここで、金属塩でない場合(すなわちカルボキシ基の場合)には互いに相互作用して水素結合を形成すると考えられるが、水素結合の結合エネルギーは小さい。これに対して、本発明の変性共役ジエン系ゴムはカルボン酸「金属塩」基を有するため、これらが互いに強力なイオン結合を形成する。イオン結合は水素結合よりも結合エネルギーが大きく、上述のとおり優れた自己修復性を示すものと考えられる。
(i) Carboxylic acid “metal salt” group In the modified conjugated diene rubber of the present invention, the carboxylic acid metal bases present in at least one of the main chain and the terminal interact with each other to form a pseudo-crosslinked structure. Therefore, it exhibits excellent self-healing properties (for example, self-healing properties when left in contact with the cut surfaces of the two sample pieces after being cut with a razor into two sample pieces).
Here, when it is not a metal salt (that is, when it is a carboxyl group), it is thought that they interact with each other to form a hydrogen bond, but the bond energy of the hydrogen bond is small. In contrast, since the modified conjugated diene rubber of the present invention has carboxylic acid "metal salt" groups, they form strong ionic bonds with each other. An ionic bond has a higher bond energy than a hydrogen bond, and is considered to exhibit excellent self-healing properties as described above.

(ii)トランス率が特定の範囲である点
本発明の変性共役ジエン系ゴムは、トランス率が4モル%以上であるため、結晶性を有し、変形させても歪みが残り難いものと考えられる。また、トランス率が30モル%以下であるため、ゴム材料としての物性を十分に発現するものと考えられる。
(ii) The trans ratio is within a specific range The modified conjugated diene rubber of the present invention has a trans ratio of 4 mol% or more, so it has crystallinity and is considered to be less likely to remain strain even when deformed. Moreover, since the trans ratio is 30 mol % or less, it is considered that the physical properties as a rubber material are fully exhibited.

以下、本発明の変性共役ジエン系ゴムについて詳述する。 The modified conjugated diene rubber of the present invention will be described in detail below.

上述のとおり、本発明の変性共役ジエン系ゴムは、
主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴムである、変性共役ジエン系ゴムであって、
トランス率が、4~30モル%である、変性共役ジエン系ゴムである。
なお、本発明の変性共役ジエン系ゴムが2種以上の「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の混合物である場合、混合物全体としてトランス率が上記範囲内であればよい。
As described above, the modified conjugated diene rubber of the present invention is
A modified conjugated diene rubber, which is a conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal,
It is a modified conjugated diene rubber having a trans ratio of 4 to 30 mol %.
When the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of two or more types of "conjugated diene-based rubbers having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal", the trans ratio of the mixture as a whole may be within the above range.

〔共役ジエン系ゴム〕
本発明の変性共役ジエン系ゴムの共役ジエン系ゴムの部分(すなわち、カルボン酸金属塩基以外の部分)(未変性共役ジエン系ゴム)は特に制限されないが、具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br-IIR、Cl-IIR)、クロロプレンゴム(CR)及びこれらの各ゴムの誘導体などが挙げられ、これらのうち2種以上を用いてもよい。なかでも、クリープ特性、破断伸び、破断強度、強靭性、自己修復性、耐摩耗性、耐久性、耐酸化劣化性、耐熱性、耐寒性、耐光性、及び、耐水性により優れる理由から、天然ゴム又はイソプレンゴムであることが好ましく、イソプレンゴムであることがより好ましい。
なお、以下、「クリープ特性、破断伸び、破断強度、強靭性、自己修復性、耐摩耗性、耐久性、耐酸化劣化性、耐熱性、耐寒性、耐光性、及び、耐水性により優れる」ことを「本発明の効果等がより優れる」とも言う。
[Conjugated diene rubber]
The conjugated diene rubber portion (that is, the portion other than the carboxylic acid metal base) (unmodified conjugated diene rubber) of the modified conjugated diene rubber of the present invention is not particularly limited, but specific examples include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene rubber (SIR), styrene isoprene butadiene rubber ( SIBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Br-IIR, Cl-IIR), chloroprene rubber (CR), derivatives of these rubbers, and the like, and two or more of these may be used. Among them, natural rubber or isoprene rubber is preferable, and isoprene rubber is more preferable, because it is superior in creep property, elongation at break, strength at break, toughness, self-healing property, wear resistance, durability, resistance to oxidation deterioration, heat resistance, cold resistance, light resistance, and water resistance.
Hereinafter, "excellent in creep property, elongation at break, strength at break, toughness, self-healing property, wear resistance, durability, oxidation deterioration resistance, heat resistance, cold resistance, light resistance, and water resistance" is also referred to as "the effects of the present invention are more excellent".

上記共役ジエン系ゴム(未変性共役ジエン系ゴム)の分子量の好適な態様は、後述する本発明の変性共役ジエン系ゴムの分子量の好適な態様と同じである。 A preferred aspect of the molecular weight of the conjugated diene rubber (unmodified conjugated diene rubber) is the same as a preferred aspect of the molecular weight of the modified conjugated diene rubber of the present invention, which will be described later.

上記共役ジエン系ゴムにおいて、末端を含む全繰り返し単位のうち、共役ジエンに由来する全繰り返し単位が占める割合(モル%)は、本発明の効果等がより優れる理由から、10モル%以上であることが好ましく、50モル%以上であることがより好ましく、90モル%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モル%である。 In the conjugated diene-based rubber, the ratio (mol%) of all repeating units derived from a conjugated diene to all repeating units including terminals is preferably 10 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and even more preferably 90 mol% or more, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. The upper limit is not particularly limited and is 100 mol %.

〔カルボン酸金属塩基〕
上述のとおり、本発明の変性共役ジエン系ゴムはカルボン酸金属塩基を有する。カルボン酸金属塩基は、カルボキシ基と金属との塩である。
[Carboxylic acid metal base]
As described above, the modified conjugated diene rubber of the present invention has a carboxylic acid metal base. A carboxylic acid metal base is a salt of a carboxy group and a metal.

<金属>
上記金属は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、Zn以外であることが好ましく、第12族元素以外の元素であることがより好ましく、第1~11族元素又は第13~14族元素であることがさらに好ましく、第1~11族元素であることが特に好ましい。なかでも、本発明の効果等がより優れる理由から、第1~2族元素又は第8~11族元素であることが好ましく、第1族元素又は第8族元素であることがより好ましく、Li、Na又はFeであることがさらに好ましく、Li又はFeであることが特に好ましく、Liであることが最も好ましい。
<Metal>
Although the metal is not particularly limited, it is preferably other than Zn, more preferably an element other than a Group 12 element, more preferably a Group 1 to 11 element or a Group 13 to 14 element, and particularly preferably a Group 1 to 11 element, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. Among them, for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is preferably a Group 1-2 element or a Group 8-11 element, more preferably a Group 1 element or a Group 8 element, more preferably Li, Na or Fe, particularly preferably Li or Fe, and most preferably Li.

カルボン酸金属塩基は、本発明の効果等がより優れる理由から、カルボン酸ナトリウム塩基、カルボン酸リチウム塩基、カルボン酸鉄塩基、又は、カルボン酸亜鉛基であることが好ましい。上記カルボン酸鉄塩基としては、カルボン酸鉄(II)塩基、カルボン酸鉄(III)塩基等が挙げられ、なかでも、本発明の効果等がより優れる理由から、カルボン酸鉄(III)塩基が好ましい。 The carboxylate metal base is preferably a sodium carboxylate base, a lithium carboxylate base, an iron carboxylate base, or a zinc carboxylate base because the effects of the present invention are more excellent. Examples of the carboxylic acid iron base include carboxylic acid iron (II) bases, carboxylic acid iron (III) bases, etc. Among them, carboxylic acid iron (III) bases are preferable because the effects of the present invention are more excellent.

<溶解度>
カルボン酸金属塩基の水に対する溶解度は、本発明の効果等がより優れる理由から、50g以下であることが好ましく、45g以下であることがより好ましく、40g以下であることがさらに好ましく、35g以下であることが特に好ましい。カルボン酸金属塩基の水に対する溶解度の下限は特に制限されず、0gである。
ここで、上記カルボン酸金属塩基の水に対する溶解度(以下、「水に対する溶解度」を単に「溶解度」とも言う)とは、20℃、1気圧における飽和水溶液100g中の酢酸金属塩としての溶解量を表す。
例えば、カルボン酸ナトリウム塩基の溶解度とは酢酸ナトリウムの溶解度(46.4g)を表し、カルボン酸リチウム塩基の溶解度とは酢酸リチウムの溶解度(40.8g)を表し、カルボン酸亜鉛塩基の溶解度とは酢酸亜鉛の溶解度(30g)を表し、カルボン酸鉄(III)塩基の溶解度とは酢酸鉄(III)の溶解度(およそ0g)を表す。
<Solubility>
The solubility of the carboxylic acid metal base in water is preferably 50 g or less, more preferably 45 g or less, even more preferably 40 g or less, and particularly preferably 35 g or less, because the effects of the present invention are more excellent. The lower limit of the solubility in water of the carboxylic acid metal base is not particularly limited, and is 0 g.
Here, the solubility of the metal carboxylate in water (hereinafter, “solubility in water” may be simply referred to as “solubility”) represents the amount dissolved as a metal acetate in 100 g of a saturated aqueous solution at 20° C. and 1 atm.
For example, the sodium carboxylate base solubility represents the solubility of sodium acetate (46.4 g), the lithium carboxylate base solubility represents the solubility of lithium acetate (40.8 g), the zinc carboxylate base solubility represents the solubility of zinc acetate (30 g), and the solubility of the iron(III) carboxylate base represents the solubility of iron(III) acetate (approximately 0 g).

〔変性部位〕
上述のとおり、本発明の変性共役ジエン系ゴムは、主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する。本発明の変性共役ジエン系ゴムは、本発明の効果等がより優れる理由から、主鎖及び末端のうち少なくとも主鎖にカルボン酸金属塩基を有するのが好ましく、主鎖及び末端の両方にカルボン酸金属塩基を有するのがより好ましい。
本発明の変性共役ジエン系ゴムが主鎖にカルボン酸金属塩基を有する場合、全ての繰り返し単位のうち、末端以外の繰り返し単位の少なくともいずれかにカルボン酸金属塩基を有する。
また、本発明の変性共役ジエン系ゴムが末端にカルボン酸金属塩基を有する場合、複数の末端のうち1つのみにカルボン酸金属塩を有するのでも、複数の末端にカルボン酸金属塩を有するのでもよい。
[Degeneration site]
As described above, the modified conjugated diene rubber of the present invention has a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal. The modified conjugated diene rubber of the present invention preferably has a carboxylic acid metal group at least in the main chain and the terminal, and more preferably has a carboxylic acid metal group in both the main chain and the terminal, for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
When the modified conjugated diene rubber of the present invention has a carboxylic acid metal group in the main chain, at least one of the repeating units other than the terminals has the carboxylic acid metal group among all the repeating units.
When the modified conjugated diene-based rubber of the present invention has a carboxylic acid metal salt at its terminal, it may have a carboxylic acid metal salt at only one of a plurality of terminals, or may have a carboxylic acid metal salt at a plurality of terminals.

〔変性率〕
本発明の変性共役ジエン系ゴムの変性率は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、0.10モル%以上であることが好ましく、0.50モル%以上であることがより好ましく、1.00モル%以上であることがさらに好ましく、1.50モル%以上であることが特に好ましい。
上記変性率の上限は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、90モル%以下であることが好ましく、50モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であることがさらに好ましく、10モル%以下であることが特に好ましく、3.00モル%以下であることが最も好ましい。
なお、上記変性率とは、末端を含む全繰り返し単位のうち、カルボン酸金属塩基を有する繰り返し単位の割合(モル%)を表す。
[Modification rate]
Although the modification rate of the modified conjugated diene rubber of the present invention is not particularly limited, it is preferably 0.10 mol% or more, more preferably 0.50 mol% or more, further preferably 1.00 mol% or more, and particularly preferably 1.50 mol% or more because the effects of the present invention are more excellent.
Although the upper limit of the modification rate is not particularly limited, it is preferably 90 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, even more preferably 30 mol% or less, particularly preferably 10 mol% or less, and most preferably 3.00 mol% or less, because the effects of the present invention are more excellent.
In addition, the above-mentioned modification rate represents the proportion (mol %) of repeating units having a carboxylic acid metal group among all repeating units including terminals.

本発明の変性共役ジエン系ゴムが2種以上の「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の混合物である場合、上記変性率は、各「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の変性率に各「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の質量分率を乗じた合計(変性率の加重平均値)(平均変性率)である。なお、「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」以外の成分は、本発明の変性共役ジエン系ゴムに該当しないため、考慮しない。
例えば、後述する実施例3の場合、変性シス型イソプレンゴム(合成例1)(変性率:1.8モル%)80質量部と変性トランス型イソプレンゴム(合成例2)(変性率:1.6モル%)20質量部との混合物であるため、実施例3の変性率(平均変性率)は、1.80モル%×(80/(80+20))+1.60モル%×(20/(80+20))=1.76モル%である。
When the modified conjugated diene rubber of the present invention is a mixture of two or more types of "conjugated diene rubbers having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the ends", the modification rate is the sum of the modification rate of each "conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the ends" multiplied by the mass fraction of each "conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the ends" (weighted average value of modification rates) (average modification rate). is. Components other than "the conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal" are not taken into consideration because they do not correspond to the modified conjugated diene rubber of the present invention.
For example, in the case of Example 3, which will be described later, the mixture is a mixture of 80 parts by mass of modified cis-isoprene rubber (Synthesis Example 1) (modification rate: 1.8 mol%) and 20 parts by mass of modified trans-isoprene rubber (Synthesis Example 2) (modification rate: 1.6 mol%). = 1.76 mol%.

〔分子量〕 [Molecular weight]

<重量平均分子量>
本発明の変性共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、5,000~10,000,000であることが好ましく、100,000~1,000,000であることがより好ましい。
<Weight average molecular weight>
The weight average molecular weight (Mw) of the modified conjugated diene rubber of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5,000 to 10,000,000, more preferably 100,000 to 1,000,000, because the effects of the present invention are more excellent.

<数平均分子量>
本発明の変性共役ジエン系ゴムの数平均分子量(Mn)は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、5,000~10,000,000であることが好ましく、100,000~1,000,000であることがより好ましい。
<Number average molecular weight>
Although the number average molecular weight (Mn) of the modified conjugated diene rubber of the present invention is not particularly limited, it is preferably from 5,000 to 10,000,000, more preferably from 100,000 to 1,000,000, because the effects of the present invention are more excellent.

<分子量分布>
本発明の変性共役ジエン系ゴムの分子量分布(Mw/Mn)は特に制限されないが、本発明の効果等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く、3以下であることがさらに好ましい。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。
<Molecular weight distribution>
Although the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is not particularly limited, it is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably 3 or less because the effects of the present invention are more excellent. Although the lower limit of the molecular weight distribution is not particularly limited, it is usually 1.0 or more.

なお、上記Mw及びMnは、以下の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により得られる標準ポリスチレン換算値とする。
・溶媒:テトラヒドロフラン
・検出器:RI検出器
In addition, let said Mw and Mn be a standard polystyrene conversion value obtained by the gel permeation chromatography (GPC) measurement of the following conditions.
・Solvent: Tetrahydrofuran ・Detector: RI detector

本発明の変性共役ジエン系ゴムが2種以上の「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の混合物である場合、上記Mn、Mw及びMw/Mnは、上述した変性率と同様に加重平均値である。 When the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of two or more types of "conjugated diene-based rubbers having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal", the above Mn, Mw and Mw/Mn are weighted average values similar to the modification rate described above.

〔ミクロ構造〕
<ビニル構造(ビニル率)>
本発明の変性共役ジエン系ゴムにおいて、共役ジエンに由来する繰り返し単位のうち、ビニル構造の割合(ビニル率)は、本発明の効果等がより優れる理由から、70モル%以下であることが好ましく、50モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であることがさらに好ましく、10モル%以下であることが特に好ましい。下限は特に制限されず、0モル%である。
ここで、ビニル構造の割合(ビニル率)とは、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、ビニル構造(例えば、共役ジエンが1,3-ブタジエンである場合は1,2-ビニル構造、共役ジエンがイソプレンである場合は1,2-ビニル構造及び3,4-ビニル構造)を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
[Microstructure]
<Vinyl structure (vinyl rate)>
In the modified conjugated diene-based rubber of the present invention, the ratio of the vinyl structure (vinyl ratio) among the repeating units derived from the conjugated diene is preferably 70 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, further preferably 30 mol% or less, and particularly preferably 10 mol% or less, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. The lower limit is not particularly limited and is 0 mol %.
Here, the ratio of the vinyl structure (vinyl ratio) refers to the ratio (mol%) of repeating units having a vinyl structure (for example, 1,2-vinyl structure when the conjugated diene is 1,3-butadiene, and 1,2-vinyl structure and 3,4-vinyl structure when the conjugated diene is isoprene) among all repeating units derived from the conjugated diene.

<1,4-トランス構造(トランス率)>
本発明の変性共役ジエン系ゴムにおいて、共役ジエンに由来する繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造の割合(トランス率)は、4~30モル%である。
トランス率は、本発明の効果等がより優れる理由から、5~25モル%であることが好ましく、9~20モル%であることがより好ましい。
ここで、1,4-トランス構造の割合(トランス率)とは、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
<1,4-trans structure (trans ratio)>
In the modified conjugated diene-based rubber of the present invention, the proportion of 1,4-trans structures (trans ratio) among the repeating units derived from conjugated dienes is 4 to 30 mol %.
The trans ratio is preferably 5 to 25 mol %, more preferably 9 to 20 mol %, because the effects of the present invention are more excellent.
Here, the ratio of 1,4-trans structure (trans ratio) refers to the ratio (mol %) of repeating units having 1,4-trans structure to all repeating units derived from conjugated dienes.

<1,4-シス構造(シス率)>
本発明の変性共役ジエン系ゴムにおいて、共役ジエンに由来する繰り返し単位のうち、1,4-シス構造の割合(シス率)は、本発明の効果等がより優れる理由から、1~95モル%であることが好ましく、50~90モル%であることがより好ましく、70~85モル%であることがさらに好ましい。
ここで、1,4-シス構造の割合(シス率)とは、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-シス構造を有する繰り返し単位が占める割合(モル%)を言う。
<1,4-cis structure (cis ratio)>
In the modified conjugated diene-based rubber of the present invention, the ratio (cis ratio) of the 1,4-cis structure among the repeating units derived from the conjugated diene is preferably 1 to 95 mol%, more preferably 50 to 90 mol%, and even more preferably 70 to 85 mol%, for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
Here, the ratio of 1,4-cis structure (cis ratio) refers to the ratio (mol %) of repeating units having 1,4-cis structure to all repeating units derived from conjugated dienes.

なお、以下、共役ジエンに由来する繰り返し単位のうち「ビニル構造の割合(モル%)、1,4-トランス構造の割合(モル%)、1,4-シス構造の割合(モル%)」を「ビニル/トランス/シス」とも表す。 Hereinafter, among repeating units derived from a conjugated diene, "ratio of vinyl structure (mol %), proportion of 1,4-trans structure (mol %), proportion of 1,4-cis structure (mol %)" are also expressed as "vinyl/trans/cis".

本発明の変性共役ジエン系ゴムが2種以上の「主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴム」の混合物である場合、上記ビニル率、トランス率及びシス率は、上述した変性率と同様に加重平均値である。
例えば、後述する実施例3の場合、変性シス型イソプレンゴム(合成例1)(トランス率:0モル%)80質量部と変性トランス型イソプレンゴム(合成例2)(トランス率:99モル%)20質量部との混合物であるため、実施例3のトランス率(平均トランス率)は、0モル%×(80/(80+20))+99モル%×(20/(80+20))=19.8モル%である。
When the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of two or more types of "conjugated diene-based rubbers having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal", the above-mentioned vinyl ratio, trans ratio and cis ratio are weighted average values like the modification ratio described above.
For example, in the case of Example 3, which will be described later, the mixture is a mixture of 80 parts by mass of modified cis-isoprene rubber (Synthesis Example 1) (trans ratio: 0 mol%) and 20 parts by mass of modified trans-isoprene rubber (Synthesis Example 2) (trans ratio: 99 mol%). There is.

〔好適な態様〕
本発明の変性共役ジエン系ゴムは、主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴムである、変性シス型共役ジエン系ゴム(以下、「特定変性シス型共役ジエン系ゴム」とも言う)と、主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するトランス型共役ジエン系ゴムである、変性トランス型共役ジエン系ゴム(以下、「特定変性トランス型共役ジエン系ゴム」とも言う)との混合物であるのが好ましい。ここで、上記混合物のトランス率(平均トランス率)は、4~30モル%である。
[Preferred embodiment]
The modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of a modified cis-conjugated diene rubber (hereinafter also referred to as "specific modified cis-type conjugated diene rubber") which is a cis-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal, and a modified trans-type conjugated diene-based rubber (hereinafter also referred to as "specific modified trans-conjugated diene-based rubber") which is a trans-type conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal. is preferred. Here, the trans ratio (average trans ratio) of the mixture is 4 to 30 mol %.

<特定変性シス型共役ジエン系ゴム>
上記シス型とは、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-シス構造を有する繰り返し単位が占める割合(シス率)が50モル%超であることを言う。すなわち、特定変性シス型共役ジエン系ゴムにおいて、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-シス構造を有する繰り返し単位が占める割合(シス率)は50モル%超である。
特定変性シス型共役ジエン系ゴムのシス率は、本発明の効果等がより優れる理由から、60モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、90モル%以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されず、100モル%である。
<Specific modified cis-type conjugated diene rubber>
The above-mentioned cis-type means that the ratio (cis ratio) of repeating units having a 1,4-cis structure to all repeating units derived from a conjugated diene is more than 50 mol%. That is, in the specific modified cis-type conjugated diene rubber, the ratio (cis ratio) of repeating units having a 1,4-cis structure to all repeating units derived from conjugated dienes is more than 50 mol%.
The cis ratio of the specific modified cis-type conjugated diene rubber is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more, because the effects of the present invention are more excellent. The upper limit is not particularly limited and is 100 mol %.

<特定変性トランス型共役ジエン系ゴム>
上記トランス型とは、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合(トランス率)が50モル%超であることを言う。すなわち、特定変性トランス型共役ジエン系ゴムにおいて、共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合は50モル%超である。
特定変性トランス型共役ジエン系ゴムのシス率は、本発明の効果等がより優れる理由から、60モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、90モル%以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されず、100モル%である。
<Specific modified trans-type conjugated diene rubber>
The trans-type refers to a ratio (trans ratio) of repeating units having a 1,4-trans structure to more than 50 mol % of all repeating units derived from a conjugated diene. That is, in the specific modified trans-type conjugated diene rubber, the proportion of repeating units having a 1,4-trans structure in all repeating units derived from conjugated dienes is more than 50 mol %.
The cis ratio of the specific modified trans-type conjugated diene rubber is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more, because the effects of the present invention are more excellent. The upper limit is not particularly limited and is 100 mol %.

<含有量>
本発明の変性共役ジエン系ゴムが特定変性シス型共役ジエン系ゴムと特定変性シス型共役ジエン系ゴムとの混合物である場合、特定変性シス型共役ジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果等がより優れる理由から、50~99質量%であることが好ましい。
また、本発明の変性共役ジエン系ゴムが特定変性シス型共役ジエン系ゴムと特定変性シス型共役ジエン系ゴムとの混合物である場合、特定変性トランス型共役ジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果等がより優れる理由から、1~50質量%であることが好ましい。
<Content>
When the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of a specific modified cis-conjugated diene-based rubber and a specific modified cis-conjugated diene-based rubber, the content of the specific modified cis-conjugated diene-based rubber is preferably 50 to 99% by mass for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
Further, when the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is a mixture of the specific modified cis-type conjugated diene-based rubber and the specific modified cis-type conjugated diene-based rubber, the content of the specific modified trans-type conjugated diene-based rubber is preferably 1 to 50% by mass for the reason that the effects of the present invention are more excellent.

〔用途〕
本発明の変性共役ジエン系ゴムはゴム材料として好適に用いられる。例えば、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。
[Use]
The modified conjugated diene rubber of the present invention is suitable for use as a rubber material. For example, it is suitably used for tires, conveyor belts, hoses, anti-vibration materials, rubber rolls, outer hoods of railway vehicles, and the like.

[変性共役ジエン系ゴムの製造方法]
本発明の変性共役ジエン系ゴムを製造する方法は特に制限されないが、得られる変性共役ジエン系ゴムについて本発明の効果等がより優れる理由から、上述した特定変性シス型共役ジエン系ゴム及び上述した特定変性トランス型共役ジエン系ゴムを製造し、トランス率(平均トランス率)が上述した特定の範囲になるようにこれらを混合する方法が好ましい。なお、以下、得られる変性共役ジエン系ゴムについて本発明の効果等がより優れることを単に「本発明の効果等がより優れる」とも言う。
[Method for producing modified conjugated diene rubber]
The method for producing the modified conjugated diene-based rubber of the present invention is not particularly limited, but since the effect of the present invention is more excellent for the resulting modified conjugated diene-based rubber, a method of producing the above-mentioned specific modified cis-type conjugated diene-based rubber and the above-mentioned specific modified trans-type conjugated diene-based rubber and mixing them so that the trans ratio (average trans ratio) falls within the above-mentioned specific range is preferable. In addition, hereinafter, when the modified conjugated diene rubber to be obtained has superior effects of the present invention, it is also simply referred to as "excellent effects of the present invention."

〔特定変性シス型共役ジエン系ゴムの製造方法〕
特定変性シス型共役ジエン系ゴム(主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴム)を製造する方法は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、下記(1)~(2)の工程を備える方法(以下、「本発明の製造方法」とも言う)であることが好ましい。
[Method for producing specific modified cis-type conjugated diene rubber]
The method for producing the specific modified cis-conjugated diene-based rubber (the cis-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal) is not particularly limited, but a method comprising the following steps (1) and (2) (hereinafter also referred to as "the production method of the present invention") is preferable because the effects of the present invention are more excellent.

(1)分岐状アルキルリチウム添加工程
シス型共役ジエン系ゴムに分岐状アルキルリチウムを添加する工程
(2)二酸化炭素添加工程
その後、二酸化炭素を添加することで、主鎖にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴムである変性シス型共役ジエン系ゴムを得る工程
(1) Step of adding branched alkyllithium Step of adding branched alkyllithium to cis-conjugated diene rubber (2) Step of adding carbon dioxide After that, a step of adding carbon dioxide to obtain a modified cis-conjugated diene rubber, which is a cis-conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal base in the main chain.

以下、各工程について説明する。 Each step will be described below.

<分岐状アルキルリチウム添加工程>
分岐状アルキルリチウム添加工程は、シス型共役ジエン系ゴムに分岐状アルキルリチウムを添加する工程である。これにより、主鎖にアニオンが発生する。結果として、主鎖にアニオンを有するシス型共役ジエン系ゴムが得られる。
<Step of adding branched alkyllithium>
The step of adding branched alkyllithium is a step of adding branched alkyllithium to the cis-type conjugated diene rubber. As a result, an anion is generated on the main chain. As a result, a cis-conjugated diene rubber having an anion in the main chain is obtained.

(分岐状アルキルリチウム)
分岐状アルキルリチウムは、分岐状アルキル基とリチウム原子とが結合した化合物である。
分岐状アルキル基の炭素数は、本発明の効果等がより優れる理由から、3~10であることが好ましい。
分岐状アルキルリチウムの具体例としては、iso-プロピルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウムなどが挙げられ、なかでも、本発明の効果等がより優れる理由から、sec-ブチルリチウムが好ましい。
(branched alkyllithium)
A branched alkyllithium is a compound in which a branched alkyl group and a lithium atom are combined.
The number of carbon atoms in the branched alkyl group is preferably 3 to 10 for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
Specific examples of the branched alkyllithium include iso-propyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, etc. Among them, sec-butyllithium is preferable because the effects of the present invention are more excellent.

<二酸化炭素添加工程>
二酸化炭素添加工程は、上述した分岐状アルキルリチウム添加工程後に、二酸化炭素を添加することで、主鎖にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴムである変性シス型共役ジエン系ゴムを得る工程である。
二酸化炭素添加工程では、分岐状アルキルリチウム添加工程後のシス型共役ジエン系ゴムの主鎖のアニオンと二酸化炭素とが反応して、主鎖にカルボン酸リチウム塩基が生成する。
なお、塩交換することで、カルボン酸リチウム塩基を所望のカルボン酸金属塩基とすることができる。
<Carbon dioxide addition step>
The carbon dioxide addition step is a step of obtaining a modified cis-conjugated diene rubber, which is a cis-conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal group in the main chain, by adding carbon dioxide after the above-described branched alkyllithium addition step.
In the step of adding carbon dioxide, the carbon dioxide reacts with the anion of the main chain of the cis-conjugated diene rubber after the step of adding branched alkyllithium to form a lithium carboxylate base in the main chain.
In addition, the lithium carboxylate base can be converted into the desired metal carboxylate base by salt exchange.

〔特定変性トランス型共役ジエン系ゴムの製造方法〕
特定変性トランス型共役ジエン系ゴム(主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するトランス型共役ジエン系ゴム)を製造する方法は特に制限されないが、本発明の効果等がより優れる理由から、上述した本発明の製造方法において、シス型共役ジエン系ゴムの代わりに、トランス型ジエン系ゴムを用いた方法であることが好ましい。
[Method for producing specific modified trans-type conjugated diene rubber]
The method for producing the specific modified trans-type conjugated diene-based rubber (trans-type conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the end) is not particularly limited, but for the reason that the effects of the present invention are more excellent, it is preferable to use a trans-type diene-based rubber instead of the cis-type conjugated diene-based rubber in the above-described production method of the present invention.

本発明の変性共役ジエン系ゴムを製造する別の方法としては、上述した本発明の製造方法において、シス型共役ジエン系ゴムの代わりに、トランス率が上述した特定の範囲である共役ジエン系ゴムを用いる方法が挙げられる。この場合は混合物とする必要は無い。 Another method for producing the modified conjugated diene-based rubber of the present invention includes a method of using a conjugated diene-based rubber having a trans ratio within the specific range described above instead of the cis-type conjugated diene-based rubber in the above-described production method of the present invention. In this case, it is not necessary to use a mixture.

以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.

〔合成例〕
以下のとおり、イソプレンゴムを合成した。
[Synthesis example]
An isoprene rubber was synthesized as follows.

<合成例1:主鎖カルボン酸ナトリウム塩基変性シス型イソプレンゴム>
シス型イソプレンゴム(Mn=91,800、Mw=98,200、Mw/Mn=1.07)をシクロヘキサンに溶解し、sec-BuLi(sec-ブチルリチウム)(関東化学製:1.0mol/L(シクロヘキサン・ヘキサン溶液))及びTMEDA(テトラメチレンジアミン)を投入して撹拌し、その2分後、二酸化炭素を吹き込んだ。そして溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノールに投入し、メタノール不溶成分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボン酸リチウム塩基(-COOLi)を有するシス型イソプレンゴムを得た。
これをTHF(テトラヒドロフラン)に再溶解し、そのTHF溶液にHCl水溶液(ナカライテスク製:35%)を添加した。この溶液をメタノールに投入し、メタノール不溶分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボキシ基(-COOH)を有するシス型イソプレンゴムを得た。
これをTHFに10質量%となるように再び溶解し、水酸化ナトリウムのメタノール溶液(3.9g/L)を滴下し、1時間激しく撹拌した。反応後、得られた溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノールに流し込み、メタノール不溶成分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボン酸ナトリウム塩基(-COONa)を有するシス型イソプレンゴムを得た。なお、IR分析によって、ビニル/トランス/シス=7/0/93、変性率は1.80モル%と見積もられた。
<Synthesis Example 1: Main chain sodium carboxylate base-modified cis-isoprene rubber>
Cis-type isoprene rubber (Mn = 91,800, Mw = 98,200, Mw/Mn = 1.07) was dissolved in cyclohexane, sec-BuLi (sec-butyllithium) (manufactured by Kanto Kagaku: 1.0 mol/L (cyclohexane/hexane solution)) and TMEDA (tetramethylenediamine) were added and stirred, and after 2 minutes, carbon dioxide was blown in. The solution was then removed and concentrated under reduced pressure. The concentrated solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble components. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a cis-type isoprene rubber having a lithium carboxylate group (—COOLi) only in the main chain was obtained.
This was redissolved in THF (tetrahydrofuran), and an aqueous HCl solution (manufactured by Nacalai Tesque: 35%) was added to the THF solution. This solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble matter. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a cis-type isoprene rubber having carboxy groups (—COOH) only on the main chain was obtained.
This was dissolved again in THF to a concentration of 10% by mass, a methanol solution of sodium hydroxide (3.9 g/L) was added dropwise, and the mixture was vigorously stirred for 1 hour. After the reaction, the resulting solution was taken out and concentrated under reduced pressure. The concentrated solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble components. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a cis-isoprene rubber having sodium carboxylate groups (—COONa) only in the main chain was obtained. By IR analysis, it was estimated that vinyl/trans/cis=7/0/93 and the modification rate was 1.80 mol %.

<合成例2:主鎖カルボン酸ナトリウム塩基変性トランス型イソプレンゴム>
トランス型イソプレンゴム(クラレ社製)(Mn=304,000、Mw=1,540,000、Mw/Mn=5.07)をシクロヘキサンに溶解し、sec-BuLi(sec-ブチルリチウム)(関東化学製:1.0mol/L(シクロヘキサン・ヘキサン溶液))及びTMEDA(テトラメチレンジアミン)を投入して撹拌し、その2分後、二酸化炭素を吹き込んだ。そして溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノールに投入し、メタノール不溶成分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボン酸リチウム塩基(-COOLi)を有するトランス型イソプレンゴムを得た。
これをTHF(テトラヒドロフラン)に再溶解し、そのTHF溶液にHCl水溶液(ナカライテスク製:35%)を添加した。この溶液をメタノールに投入し、メタノール不溶分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボキシ基(-COOH)を有するトランス型イソプレンゴムを得た。
これをTHFに10質量%となるように再び溶解し、水酸化ナトリウムのメタノール溶液(3.9g/L)を滴下し、1時間激しく撹拌した。反応後、得られた溶液を取り出し、減圧下で濃縮した。その濃縮溶液をメタノールに流し込み、メタノール不溶成分を分離した。これを60℃で15時間真空乾燥することで、主鎖にのみカルボン酸ナトリウム塩基(-COONa)を有するトランス型イソプレンゴムを得た。なお、IR分析によって、ビニル/トランス/シス=1/99/0、変性率は1.60モル%と見積もられた。
<Synthesis Example 2: Main chain sodium carboxylate base-modified trans-isoprene rubber>
Trans-type isoprene rubber (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) (Mn = 304,000, Mw = 1,540,000, Mw/Mn = 5.07) was dissolved in cyclohexane, sec-BuLi (sec-butyllithium) (manufactured by Kanto Kagaku: 1.0 mol/L (cyclohexane/hexane solution)) and TMEDA (tetramethylenediamine) were added and stirred, and after 2 minutes, carbon dioxide was blown in. The solution was then removed and concentrated under reduced pressure. The concentrated solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble components. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a trans-isoprene rubber having a lithium carboxylate group (—COOLi) only in the main chain was obtained.
This was redissolved in THF (tetrahydrofuran), and an aqueous HCl solution (manufactured by Nacalai Tesque: 35%) was added to the THF solution. This solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble matter. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a trans-isoprene rubber having carboxy groups (—COOH) only on the main chain was obtained.
This was dissolved again in THF to a concentration of 10% by mass, a methanol solution of sodium hydroxide (3.9 g/L) was added dropwise, and the mixture was vigorously stirred for 1 hour. After the reaction, the resulting solution was taken out and concentrated under reduced pressure. The concentrated solution was poured into methanol to separate methanol-insoluble components. By vacuum-drying this at 60° C. for 15 hours, a trans-isoprene rubber having sodium carboxylate groups (—COONa) only in the main chain was obtained. By IR analysis, it was estimated that vinyl/trans/cis=1/99/0 and the modification rate was 1.60 mol %.

<合成例3:主鎖カルボキシ基変性シス型イソプレンゴム>
合成例1と同様の手順に従って、主鎖にのみカルボキシ基(-COOH)を有するシス型イソプレンゴムを得た。なお、IR分析によって、ビニル/トランス/シス=7/0/93、変性率は1.80モル%と見積もられた。
<Synthesis Example 3: Main Chain Carboxy Group-Modified Cis Isoprene Rubber>
Following the same procedure as in Synthesis Example 1, a cis-isoprene rubber having carboxy groups (--COOH) only on the main chain was obtained. By IR analysis, it was estimated that vinyl/trans/cis=7/0/93 and the modification rate was 1.80 mol %.

<合成例4:主鎖カルボキシ基変性トランス型イソプレンゴム>
合成例2と同様の手順に従って、主鎖にのみカルボキシ基(-COOH)を有するトランス型イソプレンゴムを得た。なお、IR分析によって、ビニル/トランス/シス=1/99/0、変性率は1.60モル%と見積もられた。
<Synthesis Example 4: Main Chain Carboxy Group-Modified Trans-Isoprene Rubber>
Following the same procedure as in Synthesis Example 2, a trans-isoprene rubber having carboxy groups (--COOH) only on the main chain was obtained. By IR analysis, it was estimated that vinyl/trans/cis=1/99/0 and the modification rate was 1.60 mol %.

〔共役ジエン系ゴムの製造〕
下記表1に示す成分を、同表に示す割合(質量部)で配合することで、実施例及び比較例の共役ジエン系ゴムを得た。
[Production of conjugated diene rubber]
Conjugated diene rubbers of Examples and Comparative Examples were obtained by blending the components shown in Table 1 below in proportions (parts by mass) shown in the same table.

ここで、実施例1~3の共役ジエン系ゴムは、いずれも特定変性シス型イソプレンゴムと特定変性トランス型イソプレンゴムとの混合物であり、平均トランス率は4~30モル%であるため、上述した本発明の変性共役ジエン系ゴムに該当する。
一方、比較例1の共役ジエン系ゴムは、カルボン酸金属塩基を有するが、トランス率が4モル%未満であるため、上述した本発明の変性共役ジエン系ゴムに該当しない。
また、比較例2の共役ジエン系ゴムは、比較例1の共役ジエン系ゴムと未変性トランス型イソプレンゴムとの混合物であり、トランス率は4モル%未満であるため、上述した本発明の変性共役ジエン系ゴムに該当しない。
また、比較例3の共役ジエン系ゴムは、カルボキシ基を有する(カルボン酸金属塩基を有さない)シス型イソプレンゴムとカルボキシ基を有する(カルボン酸金属塩基を有さない)シス型イソプレンゴムとの混合物であるため、上述した本発明の変性共役ジエン系ゴムに該当しない。
Here, the conjugated diene-based rubbers of Examples 1 to 3 are all mixtures of the specific modified cis-isoprene rubber and the specific modified trans-isoprene rubber, and have an average trans ratio of 4 to 30 mol%.
On the other hand, although the conjugated diene rubber of Comparative Example 1 has a carboxylic acid metal group, it does not correspond to the modified conjugated diene rubber of the present invention described above because it has a trans ratio of less than 4 mol %.
Further, the conjugated diene rubber of Comparative Example 2 is a mixture of the conjugated diene rubber of Comparative Example 1 and the unmodified trans-type isoprene rubber, and the trans ratio is less than 4 mol%, so it does not correspond to the modified conjugated diene rubber of the present invention described above.
Further, the conjugated diene rubber of Comparative Example 3 is a mixture of a cis-isoprene rubber having a carboxy group (having no carboxylic acid metal base) and a cis-isoprene rubber having a carboxy group (having no carboxylic acid metal base), and thus does not correspond to the above-described modified conjugated diene rubber of the present invention.

〔評価〕
得られた共役ジエン系ゴムを用いてゴムシートを作製した。そして、以下の評価を行った。
〔evaluation〕
A rubber sheet was produced using the obtained conjugated diene rubber. Then, the following evaluation was performed.

<クリープ特性>
得られたゴムシートに対して100kPaの応力を10時間印加し、その後14時間緩和させた後の残留歪(%)を測定した。表1に残留歪の逆数を示す。結果は、比較例1の残留歪の逆数を100とする指数で表した。指数が大きいほど残留歪が小さく、クリープ特性に優れることを表す。
<Creep characteristics>
A stress of 100 kPa was applied to the obtained rubber sheet for 10 hours, and then the residual strain (%) was measured after relaxing for 14 hours. Table 1 shows the reciprocal of residual strain. The results were expressed as an index with the reciprocal of the residual strain of Comparative Example 1 set to 100. The larger the index, the smaller the residual strain and the better the creep property.

<強靭性>
得られた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/分の条件で破断強度及び破断伸びを評価した。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=破断強度×破断伸び
結果を表1に示す。結果は比較例1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表す。
<Toughness>
A JIS No. 3 dumbbell-shaped specimen (thickness: 2 mm) was punched out from the obtained rubber sheet according to JIS K6251:2010, and the breaking strength and breaking elongation were evaluated under the conditions of a temperature of 20°C and a tensile speed of 500 mm/min. Then, the toughness parameter was obtained from the following formula.
Toughness parameter=breaking strength×breaking elongation The results are shown in Table 1. The results were expressed as indices with Comparative Example 1 being 100. A larger index indicates better toughness.

<自己修復性>
得られたゴムシートをカミソリで切断し、2つの試料片とした。そして、2つの試料片の切断面を接触させた状態で28℃、48時間放置し、自己修復させた。自己修復したゴムシートについて上述のとおり、破断強度を評価した。そして、切断前の破断強度と自己修復後の破断強度との比(自己修復後の破断強度/切断前の破断強度)を求め、下記基準により自己修復性を評価した。結果を表1に示す。自己修復性の観点から、○であることが好ましい。
○:0.7以上
×:0.7未満
<Self-repairability>
The resulting rubber sheet was cut with a razor to obtain two sample pieces. Then, the cut surfaces of the two sample pieces were left in contact with each other at 28° C. for 48 hours for self-healing. The self-healing rubber sheets were evaluated for breaking strength as described above. Then, the ratio of the breaking strength before cutting to the breaking strength after self-repairing (breaking strength after self-repairing/breaking strength before cutting) was determined, and self-repairability was evaluated according to the following criteria. Table 1 shows the results. From the viewpoint of self-repairing property, ◯ is preferable.
○: 0.7 or more ×: less than 0.7

上記表1に示される各成分の詳細は以下のとおりである。
・変性シス型イソプレンゴム(合成例1):上述のとおり合成した合成例1の主鎖カルボン酸ナトリウム塩基変性シス型イソプレンゴム
・未変性トランス型イソプレンゴム:クラレ社製未変性トランス型イソプレンゴム(Mn=304,000、Mw=1,540,000、Mw/Mn=5.07、ビニル/トランス/シス=1/99/0)
・変性トランス型イソプレンゴム(合成例2):上述のとおり合成した合成例2の主鎖カルボン酸ナトリウム塩基変性トランス型イソプレンゴム
・比較変性シス型イソプレンゴム(合成例3):上述のとおり合成した合成例3の主鎖カルボキシ基変性シス型イソプレンゴム
・比較変性トランス型イソプレンゴム(合成例4):上述のとおり合成した合成例4の主鎖カルボキシ基変性トランス型イソプレンゴム
Details of each component shown in Table 1 are as follows.
Modified cis-isoprene rubber (Synthesis Example 1): Main chain sodium carboxylate base-modified cis-isoprene rubber of Synthesis Example 1 synthesized as described above Unmodified trans-isoprene rubber: Unmodified trans-isoprene rubber manufactured by Kuraray Co., Ltd. (Mn = 304,000, Mw = 1,540,000, Mw/Mn = 5.07, vinyl/trans/cis = 1/99/0)
Modified trans-isoprene rubber (Synthesis Example 2): Main chain sodium carboxylate base-modified trans-isoprene rubber of Synthesis Example 2 synthesized as described above Comparative modified cis-isoprene rubber (Synthesis Example 3): Main chain carboxy group-modified cis-isoprene rubber of Synthesis Example 3 synthesized as described above Comparative modified trans-isoprene rubber (Synthesis Example 4): Main chain carboxy group-modified trans-isoprene rubber of Synthesis Example 4 synthesized as described above

表1中、Mn、Mw及びMw/Mnは、それぞれ上述したMn、Mw及びMw/Mnを表す。また、表1中、ビニル[モル%]、トランス[モル%]及びシス[モル%]は、それぞれ上述したビニル率、トランス率及びシス率を表す。また、表1中、変性率は、上述した変性率を表す。 In Table 1, Mn, Mw and Mw/Mn represent Mn, Mw and Mw/Mn described above, respectively. Also, in Table 1, vinyl [mol %], trans [mol %] and cis [mol %] represent the above-mentioned vinyl ratio, trans ratio and cis ratio, respectively. Moreover, in Table 1, the modification rate represents the modification rate described above.

表1から分かるように、トランス率が4モル%未満である比較例1~2と比較して、トランス率が4モル%以上である実施例1~3は、いずれも優れたクリープ特性及び強靭性を示した。また、カルボキシ基を有する(カルボン酸金属塩基を有さない)比較例3と比較して、カルボン酸金属塩基を有する実施例1~3は、いずれも優れた自己修復性を示した。
実施例1~3の対比から、トランス率が8モル%以上である実施例2~3は、より優れたクリープ特性を示した。なかでも、トランス率が15モル%以上である実施例3は、さらに優れたクリープ特性を示した。
また、実施例1~3の対比から、トランス率が15モル%以下である実施例1~2は、より優れた強靭性を示した。なかでも、トランス率が8モル%以下である実施例1は、さらに優れた強靭性を示した。
As can be seen from Table 1, in comparison with Comparative Examples 1 and 2 having a trans ratio of less than 4 mol%, Examples 1 to 3 having a trans ratio of 4 mol% or more exhibited excellent creep properties and toughness. Moreover, in comparison with Comparative Example 3 having a carboxy group (not having a carboxylic acid metal base), Examples 1 to 3 each having a carboxylic acid metal base exhibited excellent self-healing properties.
In comparison with Examples 1-3, Examples 2-3 with a trans ratio of 8 mol % or more exhibited better creep properties. Among them, Example 3, in which the trans ratio was 15 mol % or more, exhibited even better creep properties.
Further, in comparison with Examples 1 to 3, Examples 1 to 2 having a trans ratio of 15 mol% or less exhibited superior toughness. Among them, Example 1, in which the trans ratio was 8 mol% or less, exhibited even better toughness.

Claims (5)

主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有する共役ジエン系ゴムである、変性共役ジエン系ゴムであって、
共役ジエンに由来する全繰り返し単位のうち、1,4-トランス構造を有する繰り返し単位が占める割合が、4~30モル%であり、ビニル構造を有する繰り返し単位が占める割合が、30モル%以下である、変性共役ジエン系ゴム。
A modified conjugated diene rubber, which is a conjugated diene rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal,
A modified conjugated diene rubber in which the proportion of repeating units having a 1,4-trans structure is 4 to 30 mol% and the proportion of repeating units having a vinyl structure is 30 mol% or less among all repeating units derived from a conjugated diene.
主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するシス型共役ジエン系ゴムである、変性シス型共役ジエン系ゴムと、
主鎖及び末端の少なくとも一方にカルボン酸金属塩基を有するトランス型共役ジエン系ゴムである、変性トランス型共役ジエン系ゴムとの混合物であり、
前記変性シス型共役ジエン系ゴムの含有量が、50~99質量%であり、
前記変性トランス型共役ジエン系ゴムの含有量が1~50質量%である、請求項1に記載の変性共役ジエン系ゴム。
a modified cis-conjugated diene-based rubber, which is a cis-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal base on at least one of the main chain and the terminal;
A mixture with a modified trans-conjugated diene-based rubber, which is a trans-conjugated diene-based rubber having a carboxylic acid metal group on at least one of the main chain and the terminal,
The content of the modified cis-type conjugated diene rubber is 50 to 99% by mass,
The modified conjugated diene rubber according to claim 1, wherein the content of the modified trans conjugated diene rubber is 1 to 50% by mass.
全繰り返し単位のうち、カルボン酸金属塩基を有する繰り返し単位の割合が、0.1~30モル%である、請求項1又は2に記載の変性共役ジエン系ゴム。 3. The modified conjugated diene rubber according to claim 1, wherein the repeating unit having a carboxylic acid metal group accounts for 0.1 to 30 mol % of all repeating units. 前記共役ジエン系ゴムの重量平均分子量が、5,000~10,000,000である、請求項1~3のいずれか1項に記載の変性共役ジエン系ゴム。 The modified conjugated diene rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein the conjugated diene rubber has a weight average molecular weight of 5,000 to 10,000,000. 前記共役ジエン系ゴムが、天然ゴム又はイソプレンゴムである、請求項1~4のいずれか1項に記載の変性共役ジエン系ゴム。 The modified conjugated diene rubber according to any one of claims 1 to 4, wherein the conjugated diene rubber is natural rubber or isoprene rubber.
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