JPH1036465A - ブロック共重合体 - Google Patents

ブロック共重合体

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JPH1036465A
JPH1036465A JP20760796A JP20760796A JPH1036465A JP H1036465 A JPH1036465 A JP H1036465A JP 20760796 A JP20760796 A JP 20760796A JP 20760796 A JP20760796 A JP 20760796A JP H1036465 A JPH1036465 A JP H1036465A
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昌生 中村
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Masayuki Kawazoe
真幸 川添
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 相溶性が不十分なジエン系ゴム同士を相溶化
させることができ、しかも加硫速度を遅延させることが
なく、さらには、耐摩耗性や引張強度等を改善すること
ができる新規なポリマー相溶化剤を提供すること、さら
には、加硫速度が良好で、耐摩耗性や引張強度等に優れ
るゴム組成物を提供すること。 【解決手段】 (1)共役ジエンの重合体ブロックA、
及び共役ジエンと芳香族ビニルとのランダム共重合体ブ
ロックBを含み、(2)重合体ブロックAと共重合体ブ
ロックBとの重量比(A:B)が5:95〜95:5
で、(3)共重合体ブロックB中の結合芳香族ビニル量
が1〜50重量%で、(4)重量平均分子量(Mw)が
100,000〜5,000,000であり、かつ、
(5)示差走査熱量計で測定される転移点が、−150
〜+150℃の範囲内で少なくとも2つ存在することを
特徴とするブロック共重合体。該ブロック共重合体の製
造方法、該ブロック共重合体と、少なくとも一種のジエ
ン系ゴムとを含有することを特徴とするゴム組成物、及
び該ゴム組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なブロック共
重合体、該ブロック共重合体を含有するゴム組成物、及
びこれらの製造方法に関する。本発明のブロック共重合
体は、互いに非相溶性のジエン系ゴム同士を相溶化させ
ることができ、しかも、ジエン系ゴムに当該ブロック共
重合体を配合することにより、加硫活性を低下させず
に、引張強度や耐摩耗性などが改善されたゴム組成物を
得ることができる。本発明のブロック共重合体及びゴム
組成物は、タイヤ用ゴムなどの分野に好適に用いること
ができる。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車などのタイヤ用ゴムに
は、例えば、強度、耐摩耗性、低発熱性、高反発弾性、
ウエットスキッド抵抗性など各種の性能を有することが
求められている。しかし、これらの要求性能を一種類の
ゴムにより満足させることが困難であるため、例えば、
天然ゴムとスチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)
とのブレンドなど、一般に、複数のジエン系ゴムをブレ
ンドして用いることにより、各種性能のバランスと改善
を図っている。ところが、ジエン系ゴム同士であって
も、異種のゴムであるため、必ずしも相溶性が十分では
なく、非相溶性の場合もある。特に、ジエン系ゴム同士
が非相溶性である場合、均一に混練しても、十分な加硫
物性を得ることが難しい。
【0003】そこで、近年、非相溶性のジエン系ゴム同
士を相溶化させるために、種々の方法が提案されてい
る。例えば、特開平7−188510号公報には、結合
スチレン量が30重量%以下でブタジエン部分のビニル
結合量が40モル%以下のスチレン−ブタジエン共重合
体(SBR)ブロックと、結合スチレン量が30重量%
以下でブタジエン部分のビニル結合量が70モル%以上
のSBRブロックからなるブロック共重合体を一種の相
溶化剤として用いる方法が開示されている。しかしなが
ら、この方法では、例えば、天然ゴムとSBRとを相溶
化させることができるものの、加硫速度が遅くなり、し
かも耐摩耗性、引張強度等の加硫特性の改善も十分でな
いという欠点を有している。
【0004】特開昭64−81811号公報には、1,
4−シス結合量が65モル%以上のポリイソプレンブロ
ックと、結合スチレン量が5〜40重量%でブタジエン
部分のビニル結合量が55モル%以上のSBRブロック
とからなるブロック共重合体が報告されている。しかし
ながら、このブロック共重合体は、天然ゴムとSBRと
の相溶化剤として用いた場合、耐摩耗性や引張強度等に
ついて、十分な改善効果を得ることができない。本発明
者らの研究によれば、該ブロック共重合体は、示差走査
熱量計(DSC)による分析で1つの転移点しか現れ
ず、そのことが、異種ゴム同士の十分な相溶化作用を発
揮できない原因であると推定された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、相溶
性が不十分なジエン系ゴム同士を相溶化させることがで
き、しかも加硫速度を遅延させることがなく、さらに
は、耐摩耗性や引張強度なども改善することができる新
規なポリマー相溶化剤を提供することにある。本発明の
他の目的は、加硫速度が良好で、耐摩耗性や引張強度に
優れるゴム組成物を提供することにある。本発明者ら
は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、共役
ジエンの重合体ブロックと、共役ジエンと芳香族ビニル
との共重合体ブロックとを含み、示差走査熱量計で測定
される転移点が、−150〜+150℃の範囲内で少な
くとも2つ存在する新規なブロック共重合体が、異種の
ジエン系ゴム同士の相溶性改善に顕著な効果を示すこと
を見いだした。このブロック共重合体をジエン系ゴムに
配合したゴム組成物は、加硫速度が良好で、耐摩耗性や
引張強度の特性も改善される。また、該ブロック共重合
体の分子量分布(Mw/Mn)を狭くすることにより、
耐摩耗性をさらに改善することができる。該ブロック共
重合体の製造方法やゴム組成物の調製方法に工夫を加え
ることにより、前記の如き特徴点をさらに際立たせるこ
とができる。本発明は、これらの知見に基づいて完成す
るに至ったものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、(1)
共役ジエンの重合体ブロックA、及び共役ジエンと芳香
族ビニルとのランダム共重合体ブロックBを含み、
(2)重合体ブロックAと共重合体ブロックBとの重量
比(A:B)が5:95〜95:5で、(3)共重合体
ブロックB中の結合芳香族ビニル量が1〜50重量%
で、(4)重量平均分子量(Mw)が100,000〜
5,000,000であり、かつ、(5)示差走査熱量
計で測定される転移点が、−150〜+150℃の範囲
内で少なくとも2つ存在することを特徴とするブロック
共重合体が提供される。
【0007】また、本発明によれば、炭化水素系溶媒中
で、有機活性金属を開始剤として、先ず、共役ジエン
を重合して共役ジエンの重合体ブロックAを生成させ、
次いで、活性末端を有する重合体ブロックAの存在下
で、共役ジエンと芳香族ビニルとの混合物を重合してラ
ンダム共重合ブロックBを生成させる工程(a)、また
は、先ず、共役ジエンと芳香族ビニルとの混合物を重
合してランダム共重合ブロックBを生成させ、次いで、
活性末端を有する共重合体ブロックBの存在下で、共
役ジエンを重合して共役ジエンの重合体ブロックAを生
成させる工程(b)を含むことを特徴とするブロック共
重合体の製造方法が提供される。
【0008】さらに、本発明によれば、前記ブロック共
重合体と、少なくとも一種のジエン系ゴムとを含有する
ことを特徴とするゴム組成物、及びその製造方法が提供
される。ジエン系ゴムとしては、当該ブロック共重合体
中の重合体ブロックAと相溶化する少なくとも一種のジ
エン系ゴム(X)と、共重合体ブロックBと相溶化する
少なくとも一種のジエン系ゴム(Y)とを含むものを好
適に用いることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】ブロック共重合体 本発明のブロック共重合体は、共役ジエンからなる重合
体ブロックAと、共役ジエンと芳香族ビニルとのランダ
ム共重合体ブロックBとを含み、示差走査熱量計(DS
C)により測定される転移点が、−150〜+150℃
の範囲内で少なくとも2つ現れるものである。転移点の
数は、好ましくは2つである。DSCにより測定される
転移点が1つしかない場合は、相溶性が不十分な、ある
いは非相溶性のジエン系ゴム同士の相溶化効果を十分に
発現することができない。
【0010】ブロック共重合体の製造に用いる共役ジエ
ンとしては、格別な制限はなく、例えば、1,3−ブタ
ジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(すなわち、
イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエ
ン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタ
ジエン等が挙げられる。これらの中でも、1,3−ブタ
ジエン、2−メチル−1,3−ブタジエンなどが好まし
い。これらの共役ジエンは、それぞれ単独で、あるいは
2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0011】ブロック共重合体の製造に用いる芳香族ビ
ニルとしては、格別な制限はなく、例えば、スチレン、
α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチル
スチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジイソプロピ
ルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−ブチ
ルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレン、モ
ノクロロスチレン、ジクロロスチレン、モノフルオロス
チレン等を挙げることができる。これらの中でも、スチ
レンが好ましい。これらの芳香族ビニルは、それぞれ単
独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
【0012】重合体ブロックAは、実質的に共役ジエン
のみの重合体ブロックであり、特に2−メチル−1,3
−ブタジエンの重合体ブロックである時に、加硫速度、
耐摩耗性、引張強度が高度にバランスされて好適であ
る。重合体ブロックAに例えば芳香族ビニル等のオレフ
ィン系単量体が有意量で結合すると、得られたブロック
共重合体を2種以上のジエン系ゴムの相溶化剤として用
いた場合に、加硫速度が遅くなり、耐摩耗性や引張強度
等の改良効果も得られなくなる。重合体ブロックA部分
のミクロ構造には、格別な制限はなく、例えば、ビニル
結合量(1,2−ビニル結合量+3,4−ビニル結合
量)は、通常1〜80モル%の範囲である。このビニル
結合量は、好ましくは2〜50モル%、より好ましくは
3〜30モル%の時に、加硫速度がより良好で、しかも
耐摩耗性や引張強度等が高度に改善される傾向を示す。
ビニル結合量は、しばしば3〜15モル%であることが
特に好ましい。ビニル結合以外の残部は、1,4−結合
であり、その中のシス−1,4−結合及びトランス−
1,4−結合の割合は、使用目的に応じて適宜選択され
る。
【0013】共重合体ブロックB中の結合芳香族ビニル
(S)量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常
1〜50重量%、好ましくは5〜45重量%、より好ま
しくは20〜40重量%である。結合芳香族ビニル量が
これらの範囲内にあることによって、ゴム組成物の引張
強度が良好となり好適である。共重合体ブロックB中の
共役ジエン部分のミクロ構造は、使用目的に応じて適宜
選択され格別な制限はなく、例えば、ビニル結合(V)
量(1,2−ビニル結合量または1,2−ビニル結合量
+3,4−ビニル結合量)は、共重合体ブロックB中の
結合共役ジエン単位の通常1〜55モル%である。ビニ
ル結合量は、好ましくは5〜55モル%、より好ましく
は10〜50モル%である。ビニル結合量がこの範囲に
ある時に、ゴム組成物の加硫特性や摩耗性が改良され
る。共役ジエン部分のビニル結合以外は、1,4−結合
であり、その中のシス−1,4−結合及びトランス−
1,4−結合の割合は、使用目的に応じて適宜選択され
る。
【0014】共重合体ブロックB中のS量とV量が、上
記範囲内であって、かつ、V<2S+17の関係式が成
立するときに、非相溶性のジエン系ゴム同士の相溶化効
果が高く、特に、耐摩耗性と引張強度とを高度に改善で
きるので好ましい。また、重合体ブロックA中の1,4
−結合量(A−1,4)と共重合体B中の共役ジエン部
分の1,4−結合量(B−1,4)との比率には、格別
な限定はなく、使用目的に応じて適宜選択されるが、
(A−1,4):(B−1,4)のモル比で、通常1:
9〜9:1、好ましくは3:7〜7:3、より好ましく
は4:6〜6:4の範囲である。両者の比率がこの範囲
である時に、加硫速度がより良好で、引張強度や耐摩耗
性等の改善効果も高く好適である。
【0015】共重合体ブロックB中の芳香族ビニル単位
の連鎖分布は、使用目的に応じて適宜選択されるが、オ
ゾン分解法で測定される芳香族ビニルが1個結合した独
立鎖(以下、S1鎖と略記)は、全結合芳香族ビニル量
の通常40重量%以上、好ましくは50重量%以上、よ
り好ましくは60重量%以上である。また、オゾン分解
法で測定される芳香族ビニルが8個以上結合した長連鎖
(以下、S8連鎖と略記)は、全結合芳香族ビニル量の
通常10重量以下、好ましくは5重量%以下、より好ま
しくは3重量%である。S1鎖及びS8連鎖がこの範囲
にある時に、発熱性に特に優れ好適である。重合体ブロ
ックAと共重合体ブロックBとの重量比(A:B)は、
通常5:95〜95:5、好ましくは10:90〜7
0:30、より好ましくは20:80〜50:50の範
囲である。重合体ブロックAと共重合体ブロックBとの
割合がこの範囲であるときに、加硫速度が充分に改善さ
れ好適である。
【0016】本発明のブロック共重合体の分子量は、ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法に
より、ポリスチレン換算値として測定される重量平均分
子量(Mw)で、100,000〜5,000,00
0、好ましくは300,000〜3,000,000、
より好ましくは500,000〜1,500,000の
範囲である。重量平均分子量(Mw)が過度に小さい
と、相溶化の効果を十分に発現することが困難であり、
耐摩耗性や引張強度などの改善効果も劣り、逆に、過度
に大きいと、加工性が低下するため、いずれも好ましく
ない。本発明のブロック共重合体の分子量分布は、格別
な制限はないが、上記GPC法により測定される重量平
均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw
/Mn)が、通常2.5以下、好ましくは2.0以下、
より好ましくは1.5以下であるときに相溶化の効果が
高く好適である。
【0017】本発明のブロック共重合体の製造方法は、
格別限定されるものではないが、例えば、炭化水素系溶
媒中で、有機活性金属を開始剤として、先ず、共役ジ
エンを重合して共役ジエンの重合体ブロックAを生成さ
せ、次いで、活性末端を有する重合体ブロックAの存
在下で、共役ジエンと芳香族ビニルとの混合物を重合し
てランダム共重合ブロックBを生成させる方法(a法)
により、あるいは、炭化水素系溶媒中で、有機活性金属
を開始剤として、先ず、共役ジエンと芳香族ビニルと
の混合物を重合してランダム共重合ブロックBを生成さ
せ、次いで、活性末端を有する共重合体ブロックBの
存在下で、共役ジエンを重合して共役ジエンの重合体ブ
ロックAを生成させる方法(b法)により、製造するこ
とができる。重合操作の容易さや得られるブロック共重
合体の物性などの観点から、a法が特に好ましい。特
に、分子量分布(Mw/Mn)の狭いブロック共重合体
は、例えば、反応系に、炭化水素系溶媒、ルイス塩基、
及び共役ジエンを仕込んだ後、有機活性金属を添加して
重合反応を開始させ、共役ジエンの重合体Aを生成させ
た後、共役ジエンと芳香族ビニルとの混合物を添加して
更に重合する方法などによって得ることができる。
【0018】有機活性金属としては、例えば、有機アル
カリ金属化合物、有機アルカリ土類金属化合物、有機ラ
ンタノイド系列希土類金属化合物などのアニオン重合可
能な有機活性金属化合物が挙げられる。これらの中で
も、重合反応性、経済性などの観点から、有機アルカリ
金属化合物が特に好ましい。有機アルカリ金属化合物と
しては、例えば、n−ブチルリチウム、sec−ブチル
リチウム、t−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、フ
ェニルリチウム、スチルベンリチウムなどのモノ有機リ
チウム化合物;ジリチオメタン、1,4−ジリチオブタ
ン、1,4−ジリチオ−2−エチルシクロヘキサン、
1,3,5−トリリチオベンゼンなどの多官能性有機リ
チウム化合物;ナトリウムナフタレン、カリウムナフタ
レンなどが挙げられる。これらの中でも、有機リチウム
化合物が好ましく、モノ有機リチウム化合物が特に好ま
しい。
【0019】有機アルカリ土類金属化合物としては、例
えば、n−ブチルマグネシウムブロミド、n−ヘキシル
マグネシウムブロミド、エトキシカルシウム、ステアリ
ン酸カルシウム、t−ブトキシストロンチウム、エトキ
シバリウム、イソプロポキシバリウム、エチルメルカプ
トバリウム、t−ブトキシバリウム、フェノキシバリウ
ム、ジエチルアミノバリウム、ステアリン酸バリウム、
エチルバリウムなどが挙げられる。有機ランタノイド系
列希土類金属化合物としては、例えば、特公昭63−6
4444号公報に記載されているようなバーサチック酸
ネオジウム/トリエチルアルミニウムハイドライド/エ
チルアルミニウムセスキクロライドからなる複合触媒な
どが挙げられる。これらの有機活性金属は、それぞれ単
独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることがで
きる。有機活性金属の使用量は、要求される生成重合体
の分子量によって適宜選択され、全単量体100g当
り、通常0.01〜20ミリモル、好ましくは0.05
〜15ミリモル、より好ましくは0.1〜10ミリモル
の範囲である。
【0020】ルイス塩基としては、例えば、テトラヒド
ロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのエーテル
類;テトラメチルエチレンジアミン、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン、ピリジン、キヌクリジンなどの
第三級アミン化合物;カリウム−t−アミルオキシド、
カリウム−t−ブチルオキシドなどのアルカリ金属アル
コキシド化合物;トリフェニルホスフィンなどのホスフ
ィン化合物;等の化合物を挙げることができる。これら
の中でも、エーテル類や第3級アミン化合物などのが好
ましい。これらのルイス塩基は、それぞれ単独で、ある
いは2種以上を組み合わせて用いることができる。ルイ
ス塩基の使用量は、有機活性金属1モルに対して、通常
0〜200モル、好ましくは0.01〜100モル、よ
り好ましくは0.1〜50モル、最も好ましくは0.3
〜20モルの範囲である。
【0021】重合反応は、等温反応、断熱反応のいずれ
でもよく、通常は0〜150℃、好ましくは20〜12
0℃の重合温度範囲で行われる。重合反応終了後は、常
法により、例えば、停止剤としてメタノール、イソプロ
パノールなどのアルコール類を添加して重合反応を停止
し、酸化防止剤(安定剤)やクラム化剤を加えた後、直
接乾燥やスチームストリッピングなどの方法で溶媒を除
去し、生成重合体を回収することができる。
【0022】ゴム組成物 本発明のゴム組成物は、少なくとも一種のジエン系ゴム
と上記ブロック共重合体とを必須成分として含有するも
のである。ジエン系ゴムとしては、本発明のブロック共
重合体の相溶化作用を発現させるために、互いに非相溶
性ないしは相溶性の悪い二種以上のジエン系ゴムを組み
合わせて使用することが好ましい。より具体的には、ジ
エン系ゴムとして、通常、ブロック共重合体中の重合体
ブロックAと相溶化する少なくとも一種のジエン系ゴム
(X)と、共重合体ブロックBと相溶化する少なくとも
一種のジエン系ゴム(Y)とを含むものを使用する。こ
れらのジエン系ゴム(X)及び(Y)の組み合わせとし
ては、例えば、タイヤトレッド用ゴム成分として使用さ
れている各種ゴムの組み合わせを挙げることができる。
【0023】あるジエン系ゴムが、本発明のブロック共
重合体中の重合体ブロックAまたは共重合体ブロックB
と相溶化するか否かは、ブレンド物のDSC分析により
判定することができる。すなわち、 (1)DSCによりブロック共重合体の転移点の測定を
行い、重合体ブロックAに基づく転移点(TA)と共重
合体ブロックBに基づく転移点(TB)とを求める。 (2)ジエン系ゴムCについて、DSCにより転移点
(TC)を求める。 (3)ブロック共重合体とジエン系ゴムCとを混練し
(通常40〜100℃で5〜15分間)、その混練物を
DSCで測定し、 3つの転移点(TA、TB、TC)が測定されたとき、
ジエン系ゴムCは、重合体ブロックA及び共重合体ブロ
ックBともに非相溶性である判定する。 TA及びTCの転移点が消失し、TAとTCとの間に新た
な転移点Tが生じた時に、ジエン系ゴムCは、重合体ブ
ロックAと相溶化するジエン系ゴム(X)であると判定
することができる。 TB及びTCの転移点が消失し、TBとTCとの間に新た
に転移点Tが生じた時に、ジエン系ゴムCは、共重合体
ブロックBと相溶化するジエン系ゴム(Y)であると判
定することができる。
【0024】より具体的に、上記判定法に基づいて、本
発明のブロック共重合体中の重合体ブロックAと相溶化
するジエン系ゴム(X)の好ましい例としては、例え
ば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、イソプレンーブタ
ジエンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、天然ゴ
ム、1,4−結合量が70モル%以上のポリイソプレン
ゴム、イソプレン含有量が50重量%以上でかつ1,4
−結合量が70モル%以上のブタジエンーイソプレンゴ
ムが好ましい。これらのジエン系ゴム(X)は、それぞ
れ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることが
できる。
【0025】本発明のブロック共重合体中の共重合体ブ
ロック(B)と相溶化するジエン系ゴム(Y)の好まし
い具体例としては、例えば、スチレンーブタジエンゴ
ム、スチレンーイソプレンゴム、スチレンーイソプレン
ーブタジエンゴム、ブタジエンゴム、低アクリロニトリ
ルーブタジエンゴムなどが挙げられる。これらの中で
も、スチレン含有量が35重量%以下で共役ジエン部分
のビニル結合量(1,2−結合量または1,2−結合量
+3,4−結合量)が17〜70モル%のスチレンーブ
タジエンゴムやスチレンーイソプレンーブタジエンゴム
などが好ましく、結合スチレン量が10〜30重量%で
共役ジエン部分のビニル結合量が30〜65モル%のス
チレンーブタジエンゴム、結合イソプレン量が1〜10
重量%であるスチレンーイソプレンーブタジエンゴムが
より好ましい。
【0026】これらのジエン系ゴムは、それぞれ単独
で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができ
る。ジエン系ゴム(X)とジエン系ゴム(Y)との割合
は、使用目的に応じて適宜選択され、X:Yの重量比
で、通常5:95〜95:5、好ましくは10:90〜
90:10、より好ましくは30:70〜70:30の
範囲である。各ジエン系ゴムのムーニー粘度(M
1+4,100℃)は、使用目的に応じて適宜選択され
るが、通常10〜250、好ましくは30〜200、よ
り好ましくは40〜150の範囲である。ジエン系ゴム
成分に配合するブロック共重合体の割合は、使用目的に
応じて適宜選択されるが、ジエン系ゴム成分(合計量)
100重量部に対して、通常0.1〜40重量部、好ま
しくは1〜30重量部、より好ましくは5〜25重量部
の範囲である。ブロック共重合体の配合割合がこの範囲
にある時に、相溶化効果及び加硫特性に優れ好適であ
る。
【0027】本発明のゴム組成物には、通常、補強剤が
配合される。補強剤としては、例えば、カーボンブラッ
クやシリカなどを挙げることができる。カーボンブラッ
クとしては、特に制限はないが、例えば、ファーネスブ
ラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャ
ンネルブラック、グラファイトなどを用いることができ
る。これらの中でも、特にファーネスブラックが好まし
く、その具体例としては、SAF、ISAF、ISAF
−HS、ISAF−LS、IISAF−HS、HAF、
HAF−HS、HAF−LS、FEF等の種々のグレー
ドのものが挙げられる。これらのカーボンブラックは、
それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用い
ることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積
(N2SA)は、特に制限はないが、通常5〜200m2
/g、好ましくは50〜150m2/g、より好ましく
は80〜130m2/gの範囲である。また、カーボン
ブラックのDBP吸着量は、特に制限はないが、通常、
5〜300ml/100g、好ましくは50〜200m
l/100g、より好ましくは80〜160ml/10
0gの範囲である。
【0028】カーボンブラックとして、特開平5−23
0290号公報に開示されているセチルトリメチルアン
モニウムブロマイドの吸着(CTAB)比表面積が11
0〜170m2/gで24,000psiの圧力で4回
繰り返し圧縮を加えた後のDBP(24M4DBP)吸
油量が110〜130ml/100gであるハイストラ
クチャーカーボンブラックを用いることにより、耐摩耗
性を改善できる。シリカとしては、特に制限はないが、
例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカー
ボン、コロイダルシリカ、及び特開昭62−62838
号公報に開示されている沈降シリカなどが挙げられる。
これらの中でも、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワ
イトカーボンが特に好ましい。シリカの比表面積は、特
に制限はされないが、窒素吸着比表面積(BET法)
で、通常50〜400m2/g、好ましくは100〜2
50m2/g、よい好ましくは120〜190m2/gの
範囲である時に、発熱性、引張強度、加工性等の改善が
十分に達成され、好適である。ここで窒素吸着比表面積
は、ASTM D3037−81に準じBET法で測定
される値である。
【0029】これらの補強剤は、それぞれ単独で、ある
いは2種以上を組み合わせて用いることができる。補強
剤の配合割合は、使用目的に応じて適宜選択されるが、
ジエン系ゴム成分(合計量)100重量部に対して、通
常10〜200重量部、好ましくは20〜150重量
部、より好ましくは30〜120重量部である。本発明
のゴム組成物には、必要に応じて、ゴム工業で一般に用
いられるその他の配合剤を配合することができる。その
他の配合剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老
化防止剤、活性剤、可塑剤、滑剤、充填剤などを挙げる
ことができる。これらの配合剤の配合量は、本発明の効
果を損なわない範囲で適宜選択される。
【0030】本発明のゴム組成物は、常法に従って上記
各成分を混合(混練)することにより得ることができ
る。例えば、少なくとも一種のジエン系ゴム、ブロック
共重合体、及び加硫剤と加硫促進剤を除く配合剤とを混
合後、その混合物に加硫剤と加硫促進剤を混合してゴム
組成物を得ることができる。特に、ブロック共重合体と
混合するジエン系ゴムが、ブロック共重合体中の重合体
ブロックAと相溶化するジエン系ゴム(X)と、共重合
体ブロックBと相溶化するジエン系ゴム(Y)である場
合は、ジエン系ゴム(X)と(Y)のいずれか一方とブ
ロック共重合体とを混合した後、残りの一方のジエン系
ゴムと混合すると、引張強度や耐摩耗性等の特性が一層
改善され好適である。ジエン系ゴム、ブロック共重合
体、及び加硫剤と加硫促進剤と除く配合剤の混練温度
は、通常、室温〜250℃、好ましくは40〜200
℃、より好ましくは50〜180℃であり、混練時間
は、通常30秒間以上、好ましくは1〜30分間であ
る。加硫剤と加硫促進剤の混合は、通常100℃以下、
好ましくは室温〜80℃まで冷却後に行われ、その後、
通常120〜200℃、好ましくは140〜180℃の
温度でプレス加硫する。
【0031】
【実施例】以下に、製造例、実施例、及び比較例を挙げ
て、本発明についてより具体的に説明する。以下の例中
の部及び%は、特に断わりのない限り重量基準である。
各種の物性の測定法は、下記とおりである。 (1)結合スチレン量 ブロック共重合体中の結合スチレン量は、JIS K6
383(屈折率法)に準じて測定した。 (2)ビニル結合量 ブロック共重合体中の共役ジエン部分のビニル結合量
は、赤外分光法(ハンプトン法)により測定した。 (3)分子量及び分子量分布 ブロック共重合体の分子量及び分子量分布は、GPCで
測定し、それぞれ標準ポリスチレン換算の重量平均分子
量(Mw)、及び重量平均分子量(Mw)と数平均分子
量(Mn)との比(Mw/Mn)を求めた。カラムとし
て、東ソー製GMH−HR−Hを2本用いた。 (4)ムーニー粘度 ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、JIS K6
301に準じて測定した。
【0032】(5)転移点 ブロック共重合体、ゴム、及びこれらの混合物の転移点
は、各試料から10±5mgを秤量し、示差走査熱分析
器(パーキンエルマー社製DSC)を用いて、窒素雰囲
気下、昇温速度80℃/分で−150℃から+150℃
まで昇温して示差走査熱量を測定し、得られた吸熱曲線
を微分して変極点を求めた。この変極点を転移点とし
た。 (6)引張強度 引張強度は、JIS K6301に準じて測定した。 (7)耐摩耗性 耐摩耗性は、ASTM D2228に従って、ピコ摩耗
試験機を用いて測定した。耐摩耗性は、比較例の一つを
100とする指数(耐摩耗指数)で表示した。この指数
は、大きいほど好ましい。 (8)加硫速度 加硫速度は、加硫密度比を測定して判定した。加硫密度
比は、島津製作所製オシレーティングディスクレオメー
ター(ODR)を用いて、170℃で最小トルクと10
分の時のトルクの差を測定し、比較例の一つを100と
して指数表示した。加硫速度が遅いほど長い加硫時間が
必要となり、10分の時に高い(指数が大きい)ほど加
硫速度が速いことを示している。
【0033】[製造例1](ブロック共重合体1の製造
例) 攪拌器とジャケット付きの20リットルのオートクレー
ブに、シクロヘキサン8000g、テトラメチルエチレ
ンジアミン(TMEDA)0.1mmol、及びイソプ
レン600g入れて、70℃に昇温してから、n−ブチ
ルリチウムのヘキサン溶液(1.65mmol/ml)
を1.8ml添加して重合を開始した。約15分間の
後、転化率が約100%になったところで、TMEDA
を4.3mmol添加し、次いで、スチレン280gと
1,3―ブタジエン1120gの混合モノマー〔スチレ
ン:ブタジエン=20:80(重量比)〕を約50分間
にわたって連続的に添加した。添加終了後、約10分間
を経過してから10mmolの1,3―ブタジエンを添
加して、さらに10分間反応させた。重合転化率は約1
00%であった。イソプロピルアルコールを10mmo
l添加して重合を停止し、次いで、フェノール系老化防
止剤(チバガイギー社製、イルガノックス1520)を
2g添加してからスチームストリッピング法により脱溶
媒した後、真空乾燥してブロック共重合体1を得た。ブ
ロック共重合体1の物性データーを測定し、表1に示し
た。
【0034】[製造例2](ブロック共重合体2の製造
例) 攪拌器とジャケット付きの20リットルのオートクレー
ブに、シクロヘキサン8000g、及びスチレンとブタ
ジエンとの20:80(重量比)の混合モノマー600
gを入れて、70℃に昇温してから、n−ブチルリチウ
ムのヘキサン溶液(1.65mmol/ml)を1.8
ml添加して重合を開始した。転化率が約100%にな
ったところで、温度を40℃に下げてから、TMEDA
を4.3mmol添加し、次いで、スチレンとブタジエ
ンとの12:88(重量比)の混合モノマー1400g
を60分間にわたって添加した。重合反応の終了後は、
製造例1と同様に処理してブロック共重合体2を得た。
ブロック共重合体2の物性データを測定し、表1に示し
た。
【0035】[製造例3](ブロック共重合体3の製造
例) 攪拌器とジャケット付きの20リットルのオートクレー
ブに、シクロヘキサン8000g、及びイソプレン10
00g入れて、70℃に昇温してから、n−ブチルリチ
ウムのヘキサン溶液(1.65mmol/ml)を7m
l添加して重合を開始した。転化率が約100%になっ
たところで、温度を40℃に下げてから、TMEDAを
12mmol添加し、次いで、スチレンとブタジエンと
の17:83(重量比)の混合モノマー1000gを6
0分間にわたって添加した。重合反応終了後は、製造例
1と同様に処理してブロック共重合体3を得た。ブロッ
ク共重合体3の物性データを測定し、表1に示した。
【0036】
【表1】 (脚注) (A−1,4):(B−1,4)は、重合体ブロックA
の共役ジエン部分の1,4−結合量と共重合体ブロック
Bの共役ジエン部分の1,4−結合量との比であり、下
式により算出した。 [A×(1−VA)]:[B×(1−S)×(1−
B)] A:重合体ブロックAの重量% B:重合体ブロックBの重量% VA:重合体ブロックAの共役ジエン部分のビニル結合
量(モル%) VB:重合体ブロックBの共役ジエン部分のビニル結合
量(モル%) S:重合体ブロックBの結合スチレン量
【0037】[実施例1](ゴム組成物;一括混練法) 0.25リットルのバンバリーミキサーに、表3に示す
ゴム成分(SBR及びIR)とブロック共重合体1とを
入れ、80℃で30秒間混錬した。次いで、表2に示す
カーボンブラック、亜鉛華、ステアリン酸、及びナフテ
ンオイルを入れて3分間混錬し、さらに、老化防止剤を
加えてから1分間混錬した。内容物を取り出して50℃
以下の温度に冷却してから、50℃のロールで加硫促進
剤及び硫黄を添加して混錬した。このようにして得られ
たゴム組成物を170℃で12分間加硫した。各物性の
測定結果を表3に示した。
【0038】[実施例2〜4、比較例1〜2](ゴム組
成物;分割混練法) 0.25リットルのバンバリーミキサーに、表3に示す
SBRと各ブロック共重合体とを入れ、80℃で30秒
間混錬した。次いで、表3に示すIRと表2に示すカー
ボンブラック、亜鉛華、ステアリン酸、及びナフテンオ
イルを入れて3分間混錬し、さらに、老化防止剤を加え
てから1分間混錬した。内容物を取り出して50℃以下
に冷却してから、50℃のロールで加硫促進剤及び硫黄
を添加して混錬した。このようにして得られたゴム組成
物を170℃で12分間加硫した。各物性の測定結果を
表3に示した。
【0039】
【表2】 (*1)N399(窒素吸着比表面積=93m2/g、
吸油量=119ml/100g;東海カーボン社製シー
ストKH) (*2)サンセン410(日本石油製) (*3)ノクラック6C(大内新興社製) (*4)ノクセラーCZ(大内新興社製)
【0040】
【表3】 (*1)溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム(結
合スチレン量=20%、ビニル結合量=65モル%、ム
ーニー粘度=50) (*2)溶液重合ポリイソプレンゴム(1,4−シス結
合量=98%、ムーニー粘度=90) (*3)いずれの物性も、比較例1を100とする指数
で示した。
【0041】表3の結果より、本発明のブロック共重合
体1を用いると、加硫速度が良好であり、引張強度や耐
摩耗性などの特性にも優れたゴム組成物の得られること
が判る(実施例1〜4)。また、2種類の非相溶なゴム
(SBRとIR)とブロック共重合体1とを混合すると
きに、一方のゴム(SBRまたはIR)とブロック共重
合体1とを混練してから、その混合物と他方のゴムとを
混練する分割混練法の方が、2種類のゴムとブロック共
重合体とを一括して混合する一括混練法よりも、引張強
度や耐摩耗性の改善効果が高いことが判る(実施例1と
2の比較)。分割混練法によれば、ブロック共重合体1
の配合量は、僅かでも充分な改善効果が発揮される(実
施例4)。一方、転移点が一つのブロック共重合体3を
用いた場合(比較例2)では、加硫速度が遅く、引張強
度や耐摩耗性等の改善も充分でないことがわかる。
【0042】[製造例4](ブロック共重合体4の製造
例) n−ブチルリチウムを製造例1の1.5倍量用いる以外
は、製造例1と同様に行い分子量の小さいブロック共重
合体4を得た。ブロック共重合体の物性データを表4に
示す。
【0043】[製造例5](ブロック共重合体5の製造
例) 初期のTMEDAを添加せず、イソプレンと混合モノマ
ー(スチレン/1,3―ブタジエン)との重量比を4
0:60とする以外は、製造例1と同様に行いブロック
共重合体5を得た。物性データを表4に示す。
【0044】[製造例6](ブロック共重合体6の製造
例) 二段目の混合モノマー添加前にTMEDAを追加せず、
イソプレンと混合モノマー(スチレン/1,3―ブタジ
エン)との重量比を50:50とする以外は、製造例1
と同様に行いブロック共重合体6を得た。物性データを
表4に示す。
【0045】[製造例7](ブロック共重合体7の製造
例) 二段目の混合モノマー添加前にTMEDAを追加しない
以外は、製造例1と同様に行いブロック共重合体7を得
た。物性データを表4に示す。
【0046】[製造例8](ブロック共重合体8の製造
例) イソプレンと混合モノマー(スチレン/1,3―ブタジ
エン)との重量比を50:50とする以外は製造例1と
同様に行い、ブロック共重合体8を得た。物性データを
表4に示す。
【0047】
【表4】
【0048】[実施例5〜11、比較例3]実施例2で
用いたSBRを表6に示す複数種類のSBRに代え、ブ
ロック共重合体を表6に示すものに代え、配合処方を表
5に示すものに代えた以外は、実施例2と同様にしてゴ
ム組成物を調製し、該ゴム組成物を加硫して、加硫物性
を測定した。それらの結果を表6に示した。
【0049】
【表5】 (*1)シースト9H(窒素吸着比表面積=144m2
/g、吸油量=129ml/100g;東海カーボン社
製) (*2)ノクラック6C(大内新興社製) (*3)ノクセラーCZ(大内新興社製)
【0050】
【表6】 (*1)乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム(結
合スチレン量=23.5%、アロマ油40PHR油展、
ムーニー粘度=50);なお、表6に表示した配合量の
28部中、アロマ油成分を除くゴム成分の配合量は20
部である。 (*2)溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム(結
合スチレン量=20%、ビニル結合量=65モル%、ム
ーニー粘度=50) (*3)乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム(結
合スチレン量=45%、ムーニー粘度=50) (*4)天然ゴム(SMR−CV60、ムーニー粘度=
60) (*5)いずれの物性も、比較例3を100とする指数
で示した。
【0051】表6の結果より、本発明の各ブロック共重
合体を用いたゴム組成物は、加硫速度の速いゴムの組み
合わせ(比較例3)と較べても加硫速度が充分に速く、
引張強度及び耐摩耗性にも優れていることが判る(実施
例5〜11)。また、ブロック共重合体の重量平均分子
量(Mw)の大きい方が加硫速度が良好で、引張強度や
耐摩耗性にも優れること(実施例5と6の比較)、分子
量分布の狭い方が引張強度や耐摩耗性の特性がさらに優
れていること(実施例5と7の比較)、ブロックAとブ
ロックBの1,4−結合量(重量)の比が異なると特性
が変化しており、該比が50:50に近いほど、引張強
度と耐摩耗性の特性に優れること(実施例5、9、及び
10との比較)、及びブロックAとブロックBの1,4
−結合量(重量)の比が50:50から離れても、分子
量分布を狭くすることで引張強度と耐摩耗性が改善でき
ること(実施例7と9の比較)などが判る。
【0052】[製造例9](ブロック共重合体9の製造
例) 攪拌器とジャケット付きの20リットルのオートクレー
ブに、シクロヘキサン8000g、TMEDA 0.6
mmol、及びイソプレン1000g入れて、70℃に
昇温してから、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液
(1.65mmol/ml)を3.5ml添加して重合
を開始した。転化率が約100%になったところで、T
MEDA 8mmolを添加し、次いで、スチレンと
1,3―ブタジエンとの20:80(重量比)の混合モ
ノマー1000gを約60分間にわたって連続的に添加
した。重合反応終了後は、製造例1と同様に処理してブ
ロック共重合体9を得た。ブロック共重合体9の物性デ
ータを測定し、表7に示した。
【0053】[製造例10](ブロック共重合体10の
製造例) 攪拌器とジャケット付きの20リットルのオートクレー
ブに、シクロヘキサン8000g、TMEDA 0.6
mmol、及び1,3−ブタジエン300g入れて、7
0℃に昇温してから、n−ブチルリチウムのヘキサン溶
液(1.65mmol/ml)を3.1ml添加して重
合を開始した。転化率が約100%になったところで、
温度を35℃に下げてから、TMEDA 10mmol
を添加し、次いで、スチレンと1,3―ブタジエンとの
14:86(重量比)の混合モノマー1700gを約6
0分間にわたって連続的に添加した。重合反応終了後
は、製造例1と同様に処理してブロック共重合体10を
得た。ブロック共重合体10の物性データを測定し、表
7に示した。
【0054】
【表7】
【0055】[実施例12〜13]実施例2で用いたジ
エン系ゴムを表9に示すSBRと天然ゴムに代え、ブロ
ック共重合体を表9に示すものに代え、配合処方を表8
に示すものに代えた以外は、実施例2と同様にしてゴム
組成物を調製し、該ゴム組成物を加硫して、加硫物性を
測定した。それらの結果を表9に示した。
【0056】
【表8】 (*1)シースト9H(窒素吸着比表面積=144m2
/g、吸油量=129ml/100g;東海カーボン社
製) (*2)ノクラック6C(大内新興社製) (*3)ノクセラーCZ(大内新興社製)
【0057】
【表9】 (*1)乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム(結
合スチレン量=25%、ビニル結合量=55モル%、ア
ロマ油50PHR油展、ムーニー粘度=60) (*2)天然ゴム(SMR−CV60、ムーニー粘度=
60) (*3)この場合、いずれの物性も実施例13を100
とする指数で示した。
【0058】表9の結果より、重合体ブロックAがイソ
プレンの重合体ブロックであるときに(実施例12)
に、1,3−ブタジエンの重合体ブロックであるとき
(実施例13)と比較して、加硫速度、引張強度、耐摩
耗性等のいずれの特性もさらに改善されていることがわ
かる。加硫速度は、タイヤを作製する場合、多くの部材
があるため、加硫時間の整合性がないと、一方の部材が
過加硫になって耐久性能や強度特性に大きく影響を与え
るので、本発明のゴム組成物は、実用上からも優れた特
性を持っていることが明らかである。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、非相溶性ないしは相溶
性の悪い2種以上のジエン系ゴムを相溶化させることが
でき、しかも加硫速度を遅延させることがなく、さらに
は、引張強度や耐摩耗性などの諸特性を改善することが
できる新規なブロック共重合体が提供される。本発明の
ブロック共重合体は、特にタイヤトレッドなどのゴム成
分に相溶化剤としてブレンドすることにより、加硫特性
や諸物性に優れたゴム組成物を与えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川添 真幸 神奈川県平塚市追分2−1 横浜ゴム株式 会社平塚製造所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)共役ジエンの重合体ブロックA、
    及び共役ジエンと芳香族ビニルとのランダム共重合体ブ
    ロックBを含み、(2)重合体ブロックAと共重合体ブ
    ロックBとの重量比(A:B)が5:95〜95:5
    で、(3)共重合体ブロックB中の結合芳香族ビニル量
    が1〜50重量%で、(4)重量平均分子量(Mw)が
    100,000〜5,000,000であり、かつ、
    (5)示差走査熱量計で測定される転移点が、−150
    〜+150℃の範囲内で少なくとも2つ存在することを
    特徴とするブロック共重合体。
  2. 【請求項2】 共役ジエンの重合体ブロックAが、2−
    メチル−1,3−ブタジエンの重合体ブロックである請
    求項1記載のブロック共重合体。
  3. 【請求項3】 重量平均分子量(Mw)と数平均分子量
    (Mn)との比(Mn/Mw)が2.5以下である請求
    項1または2記載のブロック共重合体。
  4. 【請求項4】 炭化水素系溶媒中で、有機活性金属を開
    始剤として、先ず、共役ジエンを重合して共役ジエン
    の重合体ブロックAを生成させ、次いで、活性末端を
    有する重合体ブロックAの存在下で、共役ジエンと芳香
    族ビニルとの混合物を重合してランダム共重合ブロック
    Bを生成させる工程(a)、または、先ず、共役ジエ
    ンと芳香族ビニルとの混合物を重合してランダム共重合
    ブロックBを生成させ、次いで、活性末端を有する共
    重合体ブロックBの存在下で、共役ジエンを重合して共
    役ジエンの重合体ブロックAを生成させる工程(b)を
    含むことを特徴とするブロック共重合体の製造方法。
  5. 【請求項5】 工程(a)において、炭化水素系溶媒、
    ルイス塩基、及び共役ジエンを含む混合物を調製した
    後、有機活性金属を添加して重合反応を開始させて、共
    役ジエンの重合体ブロックAを生成させ、次いで、共役
    ジエンと芳香族ビニルとの混合物を添加して更に重合す
    る請求項4記載のブロック共重合体の製造方法。
  6. 【請求項6】 (1)共役ジエンの重合体ブロックA、
    及び共役ジエンと芳香族ビニルとのランダム共重合体ブ
    ロックBを含み、(2)重合体ブロックAと共重合体ブ
    ロックBとの重量比(A:B)が5:95〜95:5
    で、(3)共重合体ブロックB中の結合芳香族ビニル量
    が1〜50重量%で、(4)重量平均分子量(Mw)が
    100,000〜5,000,000であり、かつ、
    (5)示差走査熱量計で測定される転移点が、−150
    〜+150℃の範囲内で少なくとも2つ存在するブロッ
    ク共重合体と、少なくとも一種のジエン系ゴムとを含有
    することを特徴とするゴム組成物。
  7. 【請求項7】 ジエン系ゴムが、ブロック共重合体中の
    重合体ブロックAと相溶化する少なくとも一種のジエン
    系ゴム(X)と、共重合体ブロックBと相溶化する少な
    くとも一種のジエン系ゴム(Y)とを含むものである請
    求項6記載のゴム組成物。
  8. 【請求項8】 (1)共役ジエンの重合体ブロックA、
    及び共役ジエンと芳香族ビニルとのランダム共重合体ブ
    ロックBを含み、(2)重合体ブロックAと共重合体ブ
    ロックBとの重量比(A:B)が5:95〜95:5
    で、(3)共重合体ブロックB中の結合芳香族ビニル量
    が1〜50重量%で、(4)重量平均分子量(Mw)が
    100,000〜5,000,000であり、かつ、
    (5)示差走査熱量計で測定される転移点が、−150
    〜+150℃の範囲内で少なくとも2つ存在するブロッ
    ク共重合体と、少なくとも一種のジエン系ゴムとを混合
    してゴム組成物を製造するに際し、ジエン系ゴムとし
    て、ブロック共重合体中の重合体ブロックAと相溶化す
    る少なくとも一種のジエン系ゴム(X)と、共重合体ブ
    ロックBと相溶化する少なくとも一種のジエン系ゴム
    (Y)とを用い、先ず、ブロック共重合体と、ジエン系
    ゴム中のジエン系ゴム(X)成分及びジエン系ゴム
    (Y)成分のいずれか一方と混合した後、他方と混合す
    ることを特徴とするゴム組成物の製造方法。
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