JP7557258B2 - 共役ジエン系ゴムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の製造方法において、前記一般式(2)のA2が、活性水素原子を有する1級アミノ基および/または活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基であることが好ましい。
本発明の製造方法において、前記重合開始剤として有機アルカリ金属アミド化合物を用いることが好ましく、前記有機アルカリ金属アミド化合物が、下記一般式(3)で表される化合物であることがより好ましい。
さらに、本発明によれば、上記共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対して、シリカ10~200重量部を含有してなるゴム組成物が提供される。
本発明のゴム組成物は、架橋剤をさらに含有してなるものであることが好ましい。
本発明の共役ジエン系ゴムの製造方法は、
不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程と、
前記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、前記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、前記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上添加して反応させる第2工程と、
前記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程とを備える。
本発明の製造方法の第1工程は、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程である。
なお、有機アルカリ金属化合物は、予め、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、およびヘプタメチレンイミンなどの2級アミン化合物と反応させて、有機アルカリ金属アミド化合物として使用してもよい。有機アルカリ金属アミド化合物を重合開始剤として用いることにより、得られるゴム架橋物を、より低発熱性およびウエットグリップ性に優れたものとすることができる。これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、R11、および/またはR12がアミノ基の保護基である場合には、アミノ基の保護基が外れることにより、得られる共役ジエン系ゴムを形成する重合体鎖の一方の末端において、後述する一般式(5)におけるR13、および/またはR14が水素原子である構造を導入することができる。
アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ブトキシエチル基、プロポキシエチル基などが挙げられる。
また、エポキシ基を含有する基としては、たとえば下記一般式(4)で表される基などが挙げられる。
-Z1-Z2-E1 (4)
一般式(4)中、Z1は炭素数1~10のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Z2はメチレン基、硫黄原子または酸素原子であり、E1はグリシジル基である。
R11およびR12が互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成する場合、環構造は、4~8員環構造であることが好ましい。
なお、R13、R14となりうる水素原子は、アミノ基の保護基が外れることにより、導入される。
すなわち、不活性溶媒中で、イソプレン、またはイソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を、重合開始剤により重合し、イソプレン単量体単位80~100重量%、および芳香族ビニル単量体単位0~20重量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(A)を形成させる工程と、
前記活性末端を有する重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体と、を混合して重合反応を継続させ、1,3-ブタジエン単量体単位50~100重量%および芳香族ビニル単量体単位0~50重量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(B)を、重合体ブロック(A)と一続きにして形成させることにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程と、を備えるものとすることが好ましい。
以下、このような態様について説明する。
本発明の一態様に係る共役ジエン系重合体鎖中の重合体ブロック(A)は、重合体ブロック(A)中、イソプレン単量体単位80~100重量%および芳香族ビニル単量体単位0~20重量%を含むものであればよいが、イソプレン単量体単位85~95重量%および芳香族ビニル単量体単位5~15重量%を含むものであることが好ましく、イソプレン単量体単位89~95重量%および芳香族ビニル単量体単位5~11重量%を含むものであることがより好ましい。イソプレン単量体単位と芳香族ビニル単量体単位との含有割合が上記範囲内にあると、共役ジエン系ゴムにシリカを配合した場合に、共役ジエン系ゴムとシリカとの親和性が良好となり、これを用いて得られるゴム架橋物の低発熱性をより向上させることができる。
本発明の一態様に係る共役ジエン系重合体鎖中の重合体ブロック(B)は、重合体ブロック(B)中、1,3-ブタジエン単量体単位50~100重量%および芳香族ビニル単量体単位0~50重量%を含むものであればよいが、1,3-ブタジエン単量体単位52~95重量%および芳香族ビニル単量体単位5~48重量%を含むものであることが好ましい。1,3-ブタジエン単量体単位と芳香族ビニル単量体単位との含有割合が上記範囲内にあると、共役ジエン系ゴムの製造がより容易となる。
本発明の製造方法の第2工程は、第1工程にて得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる工程である。
-Z3-Z4-E2 (6)
一般式(6)中、Z3は、炭素数1~10のアルキレン基、またはアルキルアリーレン基であり、Z4はメチレン基、硫黄原子、または酸素原子であり、E2はエポキシ基を有する炭素数2~10の炭化水素基である。
本発明の製造方法の第3工程は、第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(2)で表される化合物を反応させる工程である。
本発明のゴム組成物は、上述した本発明の製造方法により得られる共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対して、シリカ10~200重量部を含有してなる組成物である。
本発明のゴム架橋物は、上述した本発明のゴム組成物を架橋してなるものである。
本発明のゴム架橋物は、本発明のゴム組成物を用い、たとえば、所望の形状に対応した成形機、たとえば、押出機、射出成形機、圧縮機、ロールなどにより成形を行い、加熱することにより架橋反応を行い、架橋物として形状を固定化することにより製造することができる。この場合においては、予め成形した後に架橋しても、成形と同時に架橋を行ってもよい。成形温度は、通常、10~200℃、好ましくは25~120℃である。架橋温度は、通常、100~200℃、好ましくは130~190℃であり、架橋時間は、通常、1分~24時間、好ましくは2分~12時間、特に好ましくは3分~6時間である。
重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、およびカップリング率は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によりポリスチレン換算の分子量に基づくチャートを得て、得られたチャートに基づいて求めた。ゲルパーミエーションクロマトグラフィの具体的な測定条件は、以下のとおりとした。
測定器:高速液体クロマトグラフ(東ソー社製、商品名「HLC-8220」)
カラム:東ソー社製ポリスチレン系カラム、商品名「GMH-HR-H」を二本直列に連結した。
検出器:示差屈折計
溶離液:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
なお、カップリング率については、上記の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィにより得られた溶出曲線において、全溶出面積に対する、分子量の最も小さいピークが示すピークトップ分子量の1.8倍以上のピークトップ分子量を有するピーク部分の面積比を、共役ジエン系重合体鎖のカップリング率の値とした。
芳香族ビニル単量体単位含有量、およびビニル結合含有量は、1H-NMRにより測定した。
ホットフロー性については、共役ジエン系ゴムのベール約7gに対し、ラバープロセスアナライザRPA-2000(アルファテクノロジーズ社製)を用い、動的歪み10%、0.1Hzの条件で108℃におけるせん断弾性率G’を測定することにより評価した。実施例1~8および比較例1~7のせん断弾性率G’の値については、比較例3の測定値を100とする指数で示した。実施例9および比較例8のせん断弾性率G’の値については、比較例8の測定値を100とする指数で示した。実施例10および比較例9のせん断弾性率G’の値については、比較例9の測定値を100とする指数で示した。実施例11および比較例10のせん断弾性率G’の値については、比較例10の測定値を100とする指数で示した。この指数が大きいほど、凝固クラムが互着しにくく、凝固時の操業性が安定することを意味する。
ゴム架橋物の低発熱性については、長さ50mm、幅12.7mm、厚さ2mmの試験片を、レオメトリックス社製ARESを用い、動的歪み2.5%、10Hzの条件で60℃におけるtanδを測定することにより評価した。実施例1~8および比較例1~7のtanδの値については、比較例3の測定値を100とする指数で示した。実施例9および比較例8のtanδの値については、比較例8の測定値を100とする指数で示した。実施例10および比較例9のtanδの値については、比較例9の測定値を100とする指数で示した。実施例11および比較例10のtanδの値については、比較例10の測定値を100とする指数で示した。この指数が小さいものほど、低発熱性に優れる。
ゴム架橋物のウエットグリップ性については、長さ50mm、幅12.7mm、厚さ2mmの試験片を、レオメトリックス社製ARESを用い、動的歪み0.5%、10Hzの条件で0℃におけるtanδの値を測定することにより評価した。実施例1~8および比較例1~7のtanδの値については、比較例3の測定値を100とする指数で示した。実施例9および比較例8のtanδの値については、比較例8の測定値を100とする指数で示した。実施例10および比較例9のtanδの値については、比較例9の測定値を100とする指数で示した。実施例11および比較例10のtanδの値については、比較例10の測定値を100とする指数で示した。この指数が大きいものほど、ウエットグリップ性に優れる。
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、テトラメチルエチレンジアミン1.42mmol、1,3-ブタジエン87.6g、およびスチレン32.4gを仕込んだ後、n-ブチルリチウム0.79mmolを加え、60℃で重合を開始した。60分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、下記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンを、40重量%濃度のキシレン溶液の状態にて、0.31g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.3倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間撹拌させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例1の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は482,000、カップリング率は57.9%、スチレン単量体単位含有量は27.3重量%、ビニル結合含有量は60.0重量%であった。また、得られた実施例1の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンの添加量を0.26g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例2の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は469,000、カップリング率は55.0%、スチレン単量体単位含有量は27.2重量%、ビニル結合含有量は59.3重量%であった。また、得られた実施例2の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmolに代えて、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン0.79mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を用いたこと以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例3の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は467,000、カップリング率は54.4%、スチレン単量体単位含有量は26.9重量%、ビニル結合含有量は58.5重量%であった。また、得られた実施例3の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
窒素置換された100mlアンプル瓶に、シクロヘキサン50.0g、およびテトラメチルエチレンジアミン0.66mmolを添加し、さらに、n-ブチルリチウム6.6mmolを添加した。次いで、イソプレン11.61g、およびスチレン0.87gをゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分間反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を得た。この重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は3,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.10、スチレン単量体単位含有量は7.0重量%、イソプレン単量体単位含有量は93.0重量%、ビニル結合含有量は7.7重量%であった。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン6.6mmolに代えて、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン6.6mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を用いたこと以外は、実施例4と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例5の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は488,000、カップリング率は60.2%、スチレン単量体単位含有量は26.6重量%、ビニル結合含有量は60.4重量%であった。また、得られた実施例5の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、テトラメチルエチレンジアミン1.42mmol、ジ-N-ヘキシルアミン0.71mmol、1,3-ブタジエン87.6g、およびスチレン32.4gを仕込んだ後、n-ブチルリチウム0.79mmolを加え、60℃で重合を開始した。60分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンを、40重量%濃度のキシレン溶液の状態にて、0.26g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmol(使用したn-ブチルリチウム(ジ-N-ヘキシルアミノリチウム)の1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間撹拌させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例6の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は484,000、カップリング率は58.8%、スチレン単量体単位含有量は27.1重量%、ビニル結合含有量は59.1重量%であった。また、得られた実施例6の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmolに代えて、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を用いたこと以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例7の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は464,000、カップリング率は53.8%、スチレン単量体単位含有量は27.0重量%、ビニル結合含有量は59.5重量%であった。また、得られた実施例7の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmolに代えて、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン0.79mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を用いたこと以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例8の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は465,000、カップリング率は54.0%、スチレン単量体単位含有量は27.5重量%、ビニル結合含有量は59.8重量%であった。また、得られた実施例8の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンの添加量を0.16g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの0.7倍モルに相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例1の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は383,000、カップリング率は34.4%、スチレン単量体単位含有量は26.6重量%、ビニル結合含有量は58.5重量%であった。また、得られた比較例1の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンの添加量を0.09g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの0.4倍モルに相当する量)に変更したこと以外は、実施例1と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例2の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は286,000、カップリング率は11.4%、スチレン単量体単位含有量は26.9重量%、ビニル結合含有量は57.2重量%であった。また、得られた比較例2の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシランを添加しなかった以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例3の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は460,000、カップリング率は52.5%、スチレン単量体単位含有量は27.6重量%、ビニル結合含有量は58.8重量%であった。また、得られた比較例3の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンに代えて、ヘキサメチルシクロトリシロキサン0.87mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)を使用した以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例4の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は323,000、カップリング率は20.5%、スチレン単量体単位含有量は27.0重量%、ビニル結合含有量は59.8重量%であった。また、得られた比較例4の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシランを添加しなかったこと以外は、比較例4と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例5の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は265,000、カップリング率は8.4%、スチレン単量体単位含有量は27.3重量%、ビニル結合含有量は58.7重量%であった。また、得られた比較例5の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンに代えて、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン0.87mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)を使用した以外は、実施例2と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例6の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は383,000、カップリング率は36.5%、スチレン単量体単位含有量は26.7重量%、ビニル結合含有量は58.0重量%であった。また、得られた比較例6の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
3-アミノプロピルトリメトキシシランを添加しなかった以外は、比較例6と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例7の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は377,000、カップリング率は34.5%、スチレン単量体単位含有量は27.5重量%、ビニル結合含有量は60.3重量%であった。また、得られた比較例7の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表1に示す。
容量250mlのブラベンダータイプミキサー中で、実施例1の共役ジエン系ゴム100部を30秒素練りし、次いでシリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil1115MP」)50部、プロセスオイル(JX日鉱日石エネルギー社製、商品名「アロマックス T-DAE」)20部、およびシランカップリング剤:ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド(デグッサ社製、商品名「Si69」)6.0部を添加して、110℃を開始温度として1.5分間混練後、シリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil1115MP」)25部、酸化亜鉛3部、ステアリン酸2部および老化防止剤:N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(大内新興社製、商品名「ノクラック6C」)2部を添加し、さらに2.5分間混練し、ミキサーから混練物を排出させた。混練終了時の混練物の温度は150℃であった。混練物を、室温まで冷却した後、再度ブラベンダータイプミキサー中で、110℃を開始温度として2分間混練した後、ミキサーから混練物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールで、得られた混練物に、硫黄1.4部、架橋促進剤:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(商品名「ノクセラーNS-P」、大内新興化学工業社製)1.2部、および1,3-ジフェニルグアニジン(商品名「ノクセラーD」、大内新興化学工業社製)1.2部の混合物を加えてこれらを混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。このゴム組成物を、160℃で20分間プレス架橋して、ゴム架橋物の試験片を作製し、この試験片について、ウエットグリップ性および低発熱性の評価を行なった。
また、実施例2~8、比較例1~7の共役ジエン系ゴムについても、それぞれ、同様にして、ゴム組成物およびゴム架橋物の試験片を作製し、これらの試験片について、上記方法にしたがって、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。結果を表1に示す。
一方、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンの使用量を1モル未満とした共役ジエン系ゴムは、いずれも、ホットフロー性(凝固クラムの互着のし難さ)に劣り、また、得られるゴム架橋物は、いずれも、ウエットグリップ性および低発熱性に劣るものであった(比較例1,2)。
また、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサン以外の変性剤を使用した共役ジエン系ゴムは、いずれも、ホットフロー性(凝固クラムの互着のし難さ)に劣るものであった(比較例4~7)。
窒素置換された800mlアンプル瓶に、シクロヘキサン70.0g、およびテトラメチルエチレンジアミン0.77mmolを添加し、さらに、n-ブチルリチウム7.69mmol(n-ブチルリチウム1モルに対する、極性化合物としてのテトラメチルエチレンジアミンの量が0.10モルとなる量)を添加した。次いで、イソプレン27.9g、およびスチレン2.1gをゆっくりと添加し、温度50℃としたアンプル瓶内で120分間反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を得た。この重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は6,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.10、スチレン単量体単位含有量は7.0重量%、イソプレン単量体単位含有量は93.0重量%、およびビニル結合含有量は7.7重量%であった。
3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン7.69mmolを添加しなかったこと以外は、実施例9と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例8の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は450,000、カップリング率は56.8%、スチレン単量体単位含有量は15.0重量%、ビニル結合含有量は30.0重量%であった。また、得られた比較例8の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表2に示す。
容量250mlのブラベンダータイプミキサー中で、実施例9で得られた共役ジエン系ゴム70部とブタジエンゴム(日本ゼオン社製、商品名「Nipol BR1220」)30部とを30秒素練りし、次いでシリカ(エボニック社製、商品名「Ultrasil 7000GR」)66.7部、プロセスオイル(JX日鉱日石エネルギー社製、商品名「アロマックス T-DAE」)11.3部、およびシランカップリング剤:ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド(エボニック社製、商品名「Si69」)7.2部を添加して、110℃を開始温度として1.5分間混練後、シリカ(エボニック社製、商品名「Ultrasil 7000GR」)23.3部、カーボンブラック(東海カーボン社製、商品名「シースト 7HM」)10部、プロセスオイル(JX日鉱日石エネルギー社製、商品名「アロマックス T-DAE」)10部、酸化亜鉛3部、ステアリン酸2部および老化防止剤:N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック6C」)2部を添加し、更に2.5分間混練し、ミキサーから混練物を排出させた。混練終了時の混練物の温度は150℃であった。混練物を、室温まで冷却した後、再度ブラベンダータイプミキサー中で、110℃を開始温度として2分間混練した後、ミキサーから混練物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールで、得られた混練物に、硫黄1.7部、架橋促進剤:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーNS-P」)1.8部、および架橋促進剤:1,3-ジフェニルグアニジン(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーD」)1.7部の混合物を加えてこれらを混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。このゴム組成物を、160℃で20分間プレス架橋して、ゴム架橋物の試験片を作製し、この試験片について、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。結果を表2に示す。
また、比較例8の共役ジエン系ゴムについても、同様にして、ゴム組成物およびゴム架橋物の試験片を作製し、これらの試験片について、上記方法にしたがって、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。結果を表2に示す。
窒素置換された800mlアンプル瓶に、シクロヘキサン74.3g、およびテトラメチルエチレンジアミン0.48mmolを添加し、さらに、n-ブチルリチウム4.76mmol(n-ブチルリチウム1モルに対する、極性化合物としてのテトラメチルエチレンジアミンの量が0.10モルとなる量)を添加した。次いで、イソプレン17.3g、およびスチレン1.3gをゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を得た。この重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は6,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.12、スチレン単量体単位含有量は7.0%、イソプレン単量体単位含有量は93.0重量%、およびビニル結合含有量は7.5重量%であった。
3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン4.76mmolを添加しなかったこと以外は、実施例10と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例9の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は552,000、カップリング率は43.0%、スチレン単量体単位含有量は41.0重量%、ビニル結合含有量は33.0重量%であった。また、得られた比較例9の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表3に示す。
容量250mlのブラベンダータイプミキサー中で、実施例10で得られた共役ジエン系ゴム70部とブタジエンゴム(日本ゼオン社製、商品名「Nipol BR1220」)30部とを30秒素練りし、次いでシリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil 1165MP」)50.0部、プロセスオイル(JX日鉱日石エネルギー社製、商品名「アロマックス T-DAE」)27.5部、およびシランカップリング剤:ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド(エボニック社製、商品名「Si69」)6.0部を添加して、110℃を開始温度として1.5分間混練後、シリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil 1165MP」)25.0部、酸化亜鉛3部、ステアリン酸2部および老化防止剤:N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック6C」)2部を添加し、更に2.5分間混練し、ミキサーから混練物を排出させた。混練終了時の混練物の温度は150℃であった。混練物を、室温まで冷却した後、再度ブラベンダータイプミキサー中で、110℃を開始温度として2分間混練した後、ミキサーから混練物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールで、得られた混練物に、硫黄1.5部、架橋促進剤:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーNS-P」)1.8部、および架橋促進剤:1,3-ジフェニルグアニジン(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーD」)1.5部の混合物を加えてこれらを混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。このゴム組成物を、160℃で20分間プレス架橋して、ゴム架橋物の試験片を作製し、この試験片について、ウエットグリップ性および低発熱性の評価を行なった。結果を表3に示す。
また、比較例9の共役ジエン系ゴムについても、同様にして、ゴム組成物およびゴム架橋物の試験片を作製し、これらの試験片について、上記方法にしたがって、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。結果を表3に示す。
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、1,3-ブタジエン120gを仕込んだ後、n-ブチルリチウム1.00mmolを加え、80℃で重合を開始した。90分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(8)で表されるポリオルガノシロキサンを、40重量%濃度のキシレン溶液の状態にて、0.32g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン1.00mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(BASF社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた実施例11の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は485,000、カップリング率は55.5%、ビニル結合含有量は9.8重量%であった。また、得られた実施例11の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表4に示す。
3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン1.00mmolを添加しなかったこと以外は、実施例11と同様に操作して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた比較例10の共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は460,000、カップリング率は54.0%、ビニル結合含有量は9.1重量%であった。また、得られた比較例10の共役ジエン系ゴムについて、上記方法に従って、ホットフロー性の測定を行った。結果を表4に示す。
容積250mlのバンバリーミキサー中で、実施例11の共役ジエン系ゴム70部、および天然ゴム30部を30秒間素練りし、次いでシリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil 1115MP」)30部、シランカップリング剤:ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド(エボニック社製、商品名「Si69」)2.4部を添加して、80℃を開始温度として1.5分間混練後、シリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil 1115MP」)10部、カーボンブラック(東海カーボン社製、商品名「シーストSO」)10部、プロセスオイル(JX日鉱日石エネルギー社製、商品名「アロマックス T-DAE」)5部、酸化亜鉛2部、ステアリン酸2部、老化防止剤(大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック6C」)2部、およびパラフィンワックス1部を添加し、2.5分混練して、バンバリーミキサーからゴム混練物を排出させた。混練終了時のゴム混練物の温度は150℃であった。ゴム混練物を、室温まで冷却した後、再度バンバリーミキサー中で、3分間混練した後、バンバリーミキサーからゴム混練物を排出させた。次いで、50℃のオープンロールで、得られたゴム混練物に、硫黄1.5、および架橋促進剤[N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーNS-P」)0.9部と、1,3-ジフェニルグアニジン(大内新興化学工業社製、商品名「ノクセラーD」)0.4部との混合物]1.3部を混練した後、シート状のゴム組成物を取り出した。このゴム組成物を、150℃で20分間プレス架橋して、ゴム架橋物の試験片を作製し、この試験片について、上記方法にしたがって、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。
また、比較例10の共役ジエン系ゴムについても、同様にして、ゴム組成物およびゴム架橋物の試験片を作製し、これらの試験片について、上記方法にしたがって、低発熱性およびウエットグリップ性の評価を行なった。結果を表4に示す。
Claims (10)
- 不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程と、
前記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、前記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、前記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる第2工程と、
前記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程とを備える共役ジエン系ゴムの製造方法。
(一般式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数であり、m+n+kは3以上である。)
(一般式(2)中、R9は、ヒドロカルビル基であり、A1は、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基と反応しうる基であり、A2は、活性水素原子を有する1級アミノ基を含有する基であり、pは0~2の整数、qは1~3の整数、rは1~3の整数、p+q+r=4である。) - 前記一般式(2)のA1が、-OR10(R10は水素原子またはヒドロカルビル基)で表される基である請求項1に記載の共役ジエン系ゴムの製造方法。
- 前記重合開始剤として有機アルカリ金属アミド化合物を用いる請求項1または2に記載の共役ジエン系ゴムの製造方法。
- 前記第1工程が、
不活性溶媒中で、イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を、重合開始剤により重合し、イソプレン単量体単位80~100重量%、および芳香族ビニル単量体単位0~20重量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(A)を形成させる工程と、
前記活性末端を有する重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体と、を混合して重合反応を継続させ、1,3-ブタジエン単量体単位50~100重量%および芳香族ビニル単量体単位0~50重量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(B)を、重合体ブロック(A)と一続きにして形成させることにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程とを備える請求項1~4のいずれかに記載の共役ジエン系ゴムの製造方法。 - 請求項1~5のいずれかに記載の製造方法により得られる共役ジエン系ゴム。
- 請求項6に記載の共役ジエン系ゴムを含むゴム成分100重量部に対して、シリカ10~200重量部を含有してなるゴム組成物。
- 架橋剤をさらに含有する請求項7に記載のゴム組成物。
- 請求項8に記載のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- 請求項9に記載のゴム架橋物を含んでなるタイヤ。
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