JPS61103904A - ジエン系重合体ゴムの製造方法 - Google Patents

ジエン系重合体ゴムの製造方法

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JPS61103904A
JPS61103904A JP22549684A JP22549684A JPS61103904A JP S61103904 A JPS61103904 A JP S61103904A JP 22549684 A JP22549684 A JP 22549684A JP 22549684 A JP22549684 A JP 22549684A JP S61103904 A JPS61103904 A JP S61103904A
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Shuichi Akita
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はジエン系重合体ゴムの製造方法に関するもので
おり、より詳しくは活性なアルカリ金属及び/又はアル
カリ土類金属末端を有するジエン系重合体と錫化合物及
び分子中に一〇−Nぐ結合(但し、Mは0原子又はB原
子を表わす)を有する化合物とを反応させろことを特徴
とするジエン゛ 系重合体ゴムの製造方法に関するもの
である。
(従来の技術) 近年、自動車の低燃費化の要求と走行安全性の要求から
自動車タイヤトレッド用ゴムとして転がり摩擦抵抗が小
さく(ゴム材料の特性としては反ばつ弾性が高いことに
対応する)、ウェットスキッド抵抗の大きいゴム材料が
強く望まれている。
しかし、この二つの特性は相反するものであり、この二
特性の調和をはかるために種々の重合体の改良法が提案
されている◇例えば、スチレンーブメジエン共重合体の
ビニル量とスチレン含有量を特定割合にする方法(%開
111E54−62248 )、特定のスチレン連鎖分
布にする方法(特開昭56−143209)、特定のビ
ニル結合連鎖分布にする方法(特開昭56−14941
3 ) 、カップリング反応により主鎖中にプタジエニ
LI結合を導入する方法(特開昭57−87407 )
等が提案されている。
本発明者等は先にアルカリ金属付加ジエン系重合体と分
子中に一〇−N、結合(但し、式中MはO原子又はS原
子)を有する化合物(%願昭58−249100)とを
反応させ、特定の原子団を重合体中に導入することによ
り前記目的が達成されることを見い出した。
(発明が解決しようとする問題点) 、しかし、前記の化合物を用いて改質したジエン系重合
体ゴムは改質しない元のゴムに比べて、オープンロール
での巻付性、押出機での押出形状等で代表される加工性
が劣るという実用上重大な欠点を有している。ポリマー
ムーニー粘度を低(すれば、上記化合物導入による反ば
つ弾性の向上効果を保持したま\、加工性の改善が可能
であるが、コールドフロー性が太き(貯蔵性に劣るとい
う新たな欠点を生じる。
本発明者等は上記化合物を使って、転がり抵抗(反ばつ
弾性)とウェットスキッド抵抗のバランスに優れ、更に
加工性及び貯蔵性のよいジエン系重合体ゴムの製造方法
について鋭意検討した結果、本発明に到達した。
(問題点を解決するための手段) 本発明の目的は転がり抵抗(反ばつ弾性)とウェットス
キッド抵抗のバランスに優れ、更に加工性と貯蔵性のよ
いジエン系重合体ゴムの製造方法′を提供することにあ
り、この目的は炭化水素溶媒中で、共役ジエンモノマー
又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマーとをア
ルカリ金属開始剤を用いて重合を行ない、得られたアル
カリ金属     1及び/又はアルカリ土類金属末端
を有する活性ジエン系重合体ゴムと、(1)一般式Ha
snxb(但し、式中Rはアルキル基、アルケニル基、
シクロアルキル基又は芳香族炭化水素基、Xはハロゲン
原子、aは0〜2の整数、)は2〜4の整数)で表わさ
れる錫化合物及び、(2)分子中に一〇−Nぐ結合(式
中Mは0原子又はS原子を表わす)を有する化合物(以
下反応物質と称することがある)とを反応させることに
より達成される。
本発明の目的はアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金
属末端を有する活性ジエン系重合体ゴムと錫化合物及び
反応物質との反応により達成され、該ゴムと錫化合物あ
るいは反応物質をそれぞれ単独で反応させても目的は達
成できない。
反応後の重合体の構造は錫化合物との反応により高分子
量化し、バイモーダルな分子址分布を示し、錫化合物と
の反応に関与していない重合体鎖(式中Mは0原子又は
S原子を表わす)なる形で付加している。
i化合物との反応により高分子量化した分子鎖と反応物
質が重合体末端に付加した分子鎖の割合は任意でよいが
、1:9〜9:1の比率(重量)が好ましい。又、反応
物質が重合体末端に付加した重合体の割合は錫化合物と
の反応に関与しなかった重合体に対して少な(とも20
重量パーセントである。
錫化合物との反応と反応物質との付加反応の頴序は任意
でよく、錫化合物との反応後付加反応を行う方法、逆に
付加反応後に錫化合物との反応を行う方法、二つの反応
を同時に行う方法の3つのどの方法でもよい。勿論、上
記の二つの反応を2段階で実施する場合は、第1段の反
応後、未反応のアルカリ金属末端を有する活性重合体鎖
が残るように第1段で添加する化合物の量を制御するこ
とが必要である。
本発明で使用されるアルカリ金属及び/又はアルカリ土
類金属末端を有する活性ジエン系重合体ハ、共役ジエン
モノマー又は共役ジエンモノマーと芳香族ビニル化合物
を溶液重合で通常使用されるアルカリ金属開始剤(例え
ば特公昭44−4996などに開示の)あるいはバリウ
ム、ストロンテウム、カルシウム等の化合物を主成分と
するアルカリ土類金属触媒を用いて重合して得られるも
のである。共役ジエンモノマーを重合する場合のビニル
化剤あるいは共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマ
ーを共重合する場合のランダマイザーとして、エーテル
化合物、アミン化合物、ホスフィン化合物等の極性化合
物を存在させることができる0 芳香族ビニル化合物の含量は50重量パーセント以下、
好ましくは5〜35重量パーセントである。
共役ジエンモノマーとしては1.3−ブタジェン、イソ
プレン、1,3−ペンタジェン、2.3−ジメチル−1
,3−ブタジェン、1.3−へキサジエンなどが含まれ
る。芳香族ビニル化合物としてはスチレン、α−メチル
スチレン、P−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニ
ルナフタレンなどが含まれる0 本発明で使用されるアルカリ金属開始剤としては有機リ
チウム開始剤が特に一般的であり、例えばメチルリチウ
ム、エチルリチウム、ルーデシルリチウム、L−プロピ
ルリチウム、ルーブチルリチウム、5ec−ブチルリチ
ウム、t−ブチルリチウム、オクチルリチウム、ルーデ
シルリチウム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウ
ム、2−プチルーフエニルリチウム、4−フェニル−ブ
チルリチウム、7クロヘキシルリチウム、4−シクロペ
ンチルリチウム、1,4−ジリチオ−ブテン−2などが
挙げられるが、これらに限定されるものではない。アル
カリ土類金属開始剤としては例えば(1)特開昭52−
48910開示のBIL第3第3ルアルコキクド/ジプ
チルから成る錯体、(2)特開昭52−9090等開示
の有機 ′R 〔式中ORの少なくとも1個はメチル又はシクロヘキシ
ル基を、残りのRは01〜6のアルキル基、。
等を表わし、a : b−99,5〜88 : (L5
〜12 (モル比で)である。〕で示される錯体、(3
)特開昭56−112916開示のB&のアルコラード
又はフェノラート/有機L1又はMg/有機A/から成
る複合開始剤、(4)特開昭52−17591.305
45.98077、特開昭56−112916、特開昭
57−98077等に開示のものなどが挙げられる。
開始剤の使用量は通常モノマー100グラム轟り、α2
〜20ミリモルの範囲である。
重合は通常、−20℃〜150℃の温度範囲で行われる
が、40〜120℃の温度範囲が好ましい。
重合は昇温又は一定温度のどちらでも行なわれうる。
本発明で使用される炭化水素済媒としては脂肪族炭化水
素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素から選ばれ、特に
炭素数2〜12個を有するプロパ7、n−7’タン、i
−7’タン、ルーペンタン、器−ペンタン、ルーヘキサ
ン、シクロヘキサン、クロペン、1−7”テン、i−7
’テン、トランス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1
−ペンテン、2−ヘンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンな
どが好ましい。また、これらの溶剤は2m類以上を混合
して使用するこ“ともできる。
本発明で使用される錫化合物は一般式Ra S n X
 b(但し、式中Rはアルキル基、アルケニル基、シク
ロアルキル基又は芳香族炭化水素基、又はハロゲン原子
、aは0〜2の整数、bは2〜4の整数)で示される化
合物であって、重合体を高分子量化するために使用され
る。
具体的には、メチルトリクロロ錫、ジメチルジクロロ錫
、テトラクロロ錫、ジクロα錫、エチルトリクロロ錫、
ジエチルジクロロ錫、テトラフルオロ錫、ブチルトリク
ロロ錫、ジプチルジクロロ錫、オクチルトリクロロ錫、
ジオクチルジクロロ錫、メチルクロロ錫、ジメチルジブ
ロム錫、オクチルリチウム錫、テト2塩化錫、テトラブ
ロム錫、テトラヨード錫、シクロへキシルトリクロロ錫
、フェニルトリクロロ錫、1.2−ビス(トリクロロス
タニル)エタン、1.2−ヒス(メチルクロロスタニル
)エタン、1.4−ビス()’IJクロロスタニル)ジ
エン、1,4−ビス(メチルジクロロスタニル)ブタン
などが用いられる。
錫化合物と該金属末端の重合体との反応は通常0〜15
0℃、cL5分〜20時間の範囲で選択できるO 錫化合物の使用量は該金属末端を有する活性ジエン系重
合体ゴム1モル轟り、錫化合物のハロゲン原子を基準に
して通常0.1〜0.g当量の範囲で用いられ、錫化合
物の量により高分子量化された重合体の割合を制御でき
る。錫化合物の使用量がハロゲン原子を基準にして0.
1a量より少ないと加工性、貯蔵性が劣り、0.g当量
より多いと反ばつ弾性が劣る。錫化合物による高分子量
化反応は通常0〜150℃、0.5分〜20時間の範囲
で行なわれる。
本発明で使用される分子中に−C−Nて 結合(但し、
式中のMは0ぶ子又はsMl、子を表わす)を有する化
合物としては、ホルムアミド、N、N−ジメチルホルム
アミド、アセトアミド、N、N−ジエチルアセトアミド
、アミノアセトアミド、N、N−ジメチル−w/、 N
/−ジメチルアミノアセトアミド、N、N−ジメチルア
ミノアセトアミド、N、N’−エチルアミノアセトアミ
ド、N、N−ジメチル−N′−エテルアミノアセトアミ
ド、アクリルアミド、N、N−ジメチルアクリルアミド
、N、N−ジメチルメタクリルアミド、ニコチンアミド
、イソニコチンアミド、ピコリン酸アミド、N、N−ジ
メチルイソニコチンアミド、コハク酸アミド、フタル酸
アミド、N、N、N’、N’−テトラメチルフタル酸ア
ミド、オキサミド、N、 N、 N’、 M’−テトラ
メチルオキサミド、1.2−シクロヘキサンジカルボキ
シミド、2−フランカルボン酸アミド、N、N−ジメチ
ル−2−フランカルボン酸アミド、キノリン−2−カル
ボン酸アミド、N−エチル−N−メチル−キノリンカル
ボン酸アミドなどのアミド化合物、コハクイミド、N−
メチル;ハクイミド、マレイミド、N−メチルマレイミ
ド、フタルイミド、N−メチルフタルイミドなどのイミ
ド化合物、ε−カプロ     12クタム、N−メチ
ル−8−カブロックタム、2−ピロリドン、N−メチル
−2−ピロリドン、2−ピベリドン、N−メチル−2−
ピペリドン、2−キノロン、N−メチル−2−キノロン
などのラクタム化合物、尿素、N、 N’−ジメチル尿
素、M、M−ジエチル尿素、N、 N、 N’、 N’
−テトラメチル尿素、N、N−ジメチル−ml、 N/
−ジフェニル尿素、N、 N’−ジメチルエチレン尿素
などの尿素化合物、カルバミン酸メチル、N、N−ジエ
チルカルバミン酸メチルなどのカルバミン酸誘導体、イ
ンシアヌル酸、N、 N’、 N’ −)リメチルイン
クアヌル酸などのインシアヌル酸誘導体及びこれらの対
応のチオカルボニル含有化合物などが挙げられるが、重
合体鎖末端の該金属と反応する該結合を有する化合物で
あれば特に限定されない。
反応物質の使用量はアルカリ金属末端を有する活性ジエ
ン系重合体ゴム1モル当り、α1〜0.9モルの範囲で
用いられる。これら化合物の使用量が11モルより少な
いと反ばつ弾性が劣り、α9モルより多いと加工性、貯
蔵性が劣る0反応部度及び反応時間は広範囲に選択でき
るが、一般的には室S〜100℃で数秒〜数時間である
なお、本発明に訃いて、重合体鎖の末端がジェニル−該
金属結合のジエン系重合体ゴムの使用は、本発明の効果
をさらに高めるので、該ゴムの使用は特に望ましい。
反応終了後、改質されたジエン系重合体ゴムは反応溶液
中からアルコール等の凝固剤の添加あるいはスチーム凝
固など通常の溶液重合によるゴムの製造において使用さ
れる凝固方法をそのまま用いて分離される。凝固温度も
特に制限されない。反応系から分離されたクラムO乾燥
も通常の合成ゴムの製造で用いられているバンドドライ
ヤー、押出し型のドライヤーなどが使用でき、乾燥温度
も特に制限されない◇ このようにして得られたジエン系重合体ゴムは、転がり
抵抗(反ばつ弾性)とウェットスキッド抵抗のバランス
に優れ、更に加工性及び貯蔵性がよく、タイヤトレッド
用ゴム材料等として非常に有用である。
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する◇ 実施例1 内容積2ノのステンレス製重合反応器を洗浄、乾燥し、
乾燥窒素で置換した後に、1,3−ブタジェン120)
、スチレン40)、フクロヘキサン840 f、テトラ
メチルエチレンジアミンCL5ミリモル、ルーフチルリ
チウム(ルーヘキサン溶液)12ミリモルを添加し、内
容物を攪拌しながら45℃で5時間重合を行なった。重
合反応終了後塵塩化錫を第1表に示す量添加し、30分
間反応を行なわせた後、更に第1表に示す反応物質を添
加し、30分間付加反応を行なわせた・その後メタノー
ル51Ltを添加して反応を停止させ、重合体溶液を2
.6−シーーープテルーP−クレゾール(BIIIT)
t5重i%メタノール溶液中に取り出し、生成重合体を
凝固したのち、60℃で24時間減圧乾燥した。
このようにして得られた重合体のビニル結合含有率及び
スチレン含有率は赤外分光分析法(Ham)tonAn
al Ch@w  21.92’!(1949))によ
り求め九〇また、高分子量化率(カップリング率)はゲ
ルパーミェーションクロマトグラムの全面積に対する高
分子量部分の面積分率より求めたOゲルノく一ミエーシ
ョンクロマトグラフィーの測定条件は下記の如(でおる
0 カラム : 東洋盲達製 GMIII−62本温度=5
8℃ 流速: t2d/分 又、共重合体末端に付加した反応物質の割合は、次のよ
うな方法で求めた。四塩化錫との反応終了。
後、活性な重合体が残存する溶液の一部を取出し、Mi
ch1er’m Kstonsと反応させる0M1ch
l・r’gX・ton・の付加した共重合体の量は51
0 !l!+1の吸収強度より活性末端濃度(A)を求
める0次に活性な重合体溶液に反応物質を添加し、所定
時間反応させた後、Michler’s K@tone
を添加する0M1ohl@r’s K@toneの付加
した共重合体(反応物質の付加していない)濃度(B)
を求める。(At及び(B)′otから下記式により反
応物質の付加率を求めた。
以上の結果と共に重合体のムーニー粘度(ML1+4.
。。。)を第1弐に示すO これらの共重合体ゴムを第2表の配合処方に従い、各配
合剤と容量250−のプラベンダータイープミキサー中
で混線混合し、ゴム配合組成物を得た。このものを16
0℃で25分プレス加硫し、試験片を作成した。
第2表記合処方 共重合体ゴム        100  重量部−亜鉛
華随3    3 # ステアリンrR2# 硫  黄               1755N−
シクロへキシル−2−ベンゾ    11 #チアゾー
ルスルフェンアミド E[AF’カーボンブラック       5o  〃
芳香族ズロース油        5  #加硫ゴムの
反ばつ弾性はダンロップトリプソメーターを用いて50
℃で測定した。ウェットスキッド抵抗はスタンレー社製
ボータプルスキントチスターを用い23℃、路面(AS
TM K−303−74、スリーエム社製屋外用タイグ
B、黒、セーフティー ウオーク)を用い測定した。
又、ゴム配合組成物の加工性は配合物ムーニー粘度、ロ
ール巻付性、押出し加工性で評価した◎ロール巻付性は
、温度50℃、ロール間隙tsstsの6インチ9−ル
に配合組成物を巻付け1分後の状態観察により判定した
。ロールに巻付けた配合組成物がロールにしつか9巻付
く状態を「優」、時々ロールより浮きあがりながら巻付
(状態を「良」、ロールに全(巻付かないいわゆるバギ
ング状態を「劣」とした。
押出し加工性の評価はAi9TM  D2230−78
に記載のMethyl Aに準じて行った。バレル、ヘ
ッド、ダイの温度はいずれも100℃、スクリューの回
転数は3 Q rpmで押出しを行い、押出物の形状を
ASTM  D2250−78のRatlng Sys
tem人により評価した0形状の4つの評価項目の合計
点が16〜14を「優」、13〜11を「良」、10以
下を「劣」とし九0 コールドフロー性ハ、ホリマーの2關シートから打抜い
たJ工5K−6501に記載の3号ダンベルのスローに
より判定した。
ポリマーの2冨富シートは、ポリマーを100℃、5分
間熱プレス後加圧状態に保ったまま30分以上水冷する
ことにより作成した。ダンベルの一端を固定して23℃
の雰囲気中で吊り下げ、ダンベルの伸びからコールド7
0−性の指標を求めた。
伸びはダンベル中央部に予め記した間隔20絽の標線の
長さから求めた◎吊り下げてから300分後の伸びが1
0%未満を「小」、10%以上40チ未満を「中」、4
0%以上を「太」とした。
結果を第3表に示した。
第3表の結果から、本発明法により得られたブタジェン
−スチレン共重合体は転がり抵抗(反撥弾性)とウェッ
トスキッド抵抗のバランスに優れ、更に加工性及び貯蔵
性がよいことがわかる。
実施例2 実施例1で使用するモノマーをブタジェン160?に代
える以外は同じ条件でポリブタジェンの重合を行ない、
引き続き四塩化錫との反応、さらに反応物質との反応を
行わしめたOこれらの使用量、化合物は第4表に示した
実施例1と同じ配合処方によりこれらのポリブタジェン
の配合物及び加硫物を得、加工性、反ばつ弾性、ウェッ
トスキッド抵抗、コールドフロー性を測定し、第5我に
示す結果を得た0実施例3 実施例1において重合反応終了後、更にブタジェン1ン
を加えて重合体末端をブタジェニル−リチウムに変える
以外は同じ条件で四塩化錫(CL1ミリモル)及び)r
−メチル−ε−カブロックタム(α6ミリモル)を反応
させて、スチレシーブタジエン共重合体ゴムを得た(高
分子量化率43%、付加率48チ)0 実施例1と同様の方法で加工性、加硫物性、コー゛ルド
フロー性を評価して、第6表に示す結果を得た0 第6表 加  工  性 配合物ムーニー粘度          780一ル巻
付性          優 押出し加工性           良加硫物性 反撥弾性(@65 ウェットスキッド抵抗         77コールド
フロー性             小第6表から明ら
かなように、ブタジェン−錫結合及び上記化合物を付加
させることにより反撥弾性とウェットスキッド抵抗のバ
ランスが一層優れ、加工性及び貯蔵性のよい共重合体ゴ
ムが得られることがわかる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 炭化水素溶媒中で共役ジエンモノマー又は共役ジエンモ
    ノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカリ金属及び/
    又はアルカリ土類金属開始剤を用いて重合を行ない、得
    られたアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属末端を
    有する活性ジエン系重合体ゴムと (1)一般式RaSnXb(但し、式中Rはアルキル基
    、アルケニル基、シクロアルケニル基又は芳香族炭化水
    素基、Xはハロゲン原子、aは0〜2の整数、bは2〜
    4の整数。)で表わされる錫化合物及び (2)分子中に▲数式、化学式、表等があります▼結合
    (式中Mは酸素又は硫黄原子を表わす。)を有する化合
    物 とを反応させることを特徴とするジエン系重合体ゴムの
    製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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