TW202222871A - 共軛二烯系聚合物、橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎 - Google Patents

共軛二烯系聚合物、橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎 Download PDF

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Abstract

提供一種共軛二烯系聚合物,其係至少含有共軛二烯單體單元的共軛二烯系聚合物,矽含量為95重量ppm以上,離子強度指數為75%以下。

Description

共軛二烯系聚合物、橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎
本發明係關於共軛二烯系聚合物、橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎,更詳細而言,係關於加工性優異且可賦予耐磨耗特性及低燃料消耗特性優異之橡膠交聯物的共軛二烯系聚合物,以及使用此種共軛二烯系聚合物而獲得之橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎。
近年來,由於對於環境問題的關心高漲,故對於使用於汽車用輪胎的聚合物亦要求低燃料消耗特性優異。使用於共軛二烯系聚合物摻合有矽石作為填充劑之橡膠組成物而獲得之輪胎,相比於以往所使用之使用摻合有碳黑之橡膠組成物而獲得之輪胎,由於低發熱性提升,故可做成低燃料消耗特性更加優異的輪胎。
作為為了賦予此種輪胎而使用的共軛二烯系聚合物,專利文獻1已揭露了滿足下述(1)~(4)的共軛二烯系聚合物。 (1)在藉由凝膠滲透層析法(GPC)量測獲得之分子量分布曲線中具有2個以上之尖峰。 (2)於在前述分子量分布曲線中,含有尖峰分子量為50萬~250萬的尖峰(A)與尖峰分子量為15萬~60萬的尖峰(B)。 (3)前述尖峰(A)之面積與前述尖峰(B)之面積的合計值為前述分子量分布曲線整體的70%以上。 (4)前述尖峰(A)中所包含之共軛二烯系聚合物的玻璃轉移溫度(Tg(A))與前述尖峰(B)中所包含之共軛二烯系聚合物的玻璃轉移溫度(Tg(B))之差的絕對值為2℃~30℃。
『專利文獻』 《專利文獻1》:國際專利公開第2018/147312號
藉由上述專利文獻1之技術獲得之共軛二烯系聚合物的加工性並不足夠,並且,使用其而獲得之橡膠交聯物係在耐磨耗特性及低燃料消耗特性有改善的餘地者。
本發明係有鑑於上述問題而研究者,其目的在於提供加工性優異且可賦予耐磨耗特性及低燃料消耗特性優異之橡膠交聯物的共軛二烯系聚合物。並且,本發明之目的亦在於提供使用此種共軛二烯系聚合物而獲得之橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎。
本發明人等為了達成上述目的而潛心研究的結果,發現藉由將共軛二烯系聚合物的矽含量及離子強度指數做成特定之範圍可達成上述目的,使本發明臻至完成。
亦即,根據本發明,可提供一種共軛二烯系聚合物,其係至少含有共軛二烯單體單元的共軛二烯系聚合物,矽含量為95重量ppm以上,離子強度指數為75%以下。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,以分子量分布(Mw/Mn)為1.5以上為佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,以重量平均分子量(Mw)為20萬以上為佳。
本發明之共軛二烯系聚合物以矽含量為150重量ppm以上為佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,以離子強度指數為0.5~60%為佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,以在分子量分布曲線中的尖峰之數量為2個以上為佳。
本發明之共軛二烯系聚合物以含有末端改質基為佳。
根據本發明,可提供含有上述共軛二烯系聚合物與填充劑的橡膠組成物。
並且,根據本發明,可提供將上述橡膠組成物交聯而成的橡膠交聯物及包含此種橡膠交聯物的輪胎。
根據本發明,可提供加工性優異且可賦予耐磨耗特性及低燃料消耗特性優異之橡膠交聯物的共軛二烯系聚合物。並且,根據本發明,亦可提供使用此種共軛二烯系聚合物而獲得之橡膠組成物、橡膠交聯物及輪胎。
〈共軛二烯系聚合物〉
本發明之共軛二烯系聚合物係至少含有共軛二烯單體單元的共軛二烯系聚合物,矽含量為95重量ppm以上,離子強度指數為75%以下。
本發明之共軛二烯系聚合物係含有共軛二烯單體單元者,作為用以形成共軛二烯單體單元的共軛二烯單體,可列舉例如:1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯及1,3-己二烯等。此等之中,以1,3-丁二烯、異戊二烯為佳,以1,3-丁二烯為較佳。並且,亦可併用1,3-丁二烯與異戊二烯。
在本發明之共軛二烯系聚合物中之共軛二烯單體單元之含有比例的下限值只要為0重量%以上即可,但就所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性之觀點而言,將所有單體的總量定為100重量%,以20重量%以上為佳,以25重量%以上為較佳,以30重量%以上為更佳,以40重量%以上為尤佳,以50重量%以上為最佳。另一方面,共軛二烯單體單元之含有比例的上限值只要為100重量%以下即可,但就共軛二烯系聚合物的加工性之觀點而言,將所有單體的總量定為100重量%,良佳之上限值依良佳之順序為95重量%以下、90重量%以下、85重量%以下、80重量%以下、75重量%以下、70重量%以下、66重量%以下、64重量%以下、62重量%以下、60重量%以下。
在本發明之共軛二烯系聚合物中之共軛二烯單體單元中的乙烯基鍵結量,以1~90莫耳%為佳,以3~80莫耳%為較佳,以5~70莫耳%為更佳,以7~60莫耳%更為較佳,以9~50莫耳%為尤佳,以10~40莫耳%為最佳。藉由將共軛二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量做成上述範圍內,可進一步提高所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
並且,本發明之共軛二烯系聚合物以除了共軛二烯單體單元以外還具有芳族乙烯單體單元的共聚物為佳。作為用以形成芳族乙烯單體單元的芳族乙烯單體,可列舉例如:苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、三級丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基對甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、甲氧基苯乙烯、二甲胺基甲基苯乙烯、二甲胺基乙基苯乙烯、二乙胺基甲基苯乙烯、二乙胺基乙基苯乙烯、氰基乙基苯乙烯、乙烯基萘等。此等之中,以苯乙烯為佳。在共軛二烯系聚合物中之芳族乙烯單體單元之含有比例的上限值只要為100重量%以下即可,但就所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性之觀點而言,將所有單體的總量定為100重量%,以80重量%以下為佳,以75重量%以下為較佳,以70重量%以下為更佳,以60重量%以下為尤佳,以50重量%以下為最佳。另一方面,芳族乙烯單體單元之含有比例的下限值只要為0重量%以上即可,但就共軛二烯系聚合物的加工性之觀點而言,將所有單體的總量定為100重量%,良佳之下限值依良佳之順序為5重量%以上、10重量%以上、15重量%以上、20重量%以上、25重量%以上、30重量%以上、34重量%以上、36重量%以上、38重量%以上、40重量%以上。
在本發明之共軛二烯系聚合物含有芳族乙烯單體單元的情況下,以本發明之共軛二烯系聚合物中之芳族乙烯單體嵌段率為30.0%以下為佳,以20.0%以下為較佳,以10.0%以下為更佳,以5.0%以下為尤佳。芳族乙烯單體嵌段率藉由以氘代氯仿為溶媒的 1H-NMR來量測。求出在將所獲得之 1H-NMR光譜之6.1~7.7 ppm定為源自芳族乙烯單體之尖峰並將其中之6.1~6.88 ppm定為源自芳族乙烯單體嵌段之尖峰時,源自芳族乙烯單體嵌段之尖峰面積相對於源自芳族乙烯單體之尖峰面積的比例,將此值做成2.5倍並以百分率表示者定為芳族乙烯單體嵌段率。在芳族乙烯單體為苯乙烯的情況下,以苯乙烯嵌段率位於上述範圍為佳。藉由將芳族乙烯單體嵌段率做成上述範圍內,可將所獲得之橡膠交聯物做成使耐磨耗特性及低燃料消耗特性取得更加高度平衡者。
芳族乙烯單體嵌段率可藉由調整將共軛二烯單體及芳族乙烯單體添加至聚合系統的時機來控制。共軛二烯單體及芳族乙烯單體可在任意時機添加至聚合系統內而與聚合起始劑之添加前後無關。
並且,本發明之共軛二烯系聚合物除了共軛二烯單體單元及視需求含有之芳族乙烯單體單元以外,亦可還含有乙烯化合物之單元,所述乙烯化合物之單元含有能夠對矽石進行交互作用之官能基。
作為「用以形成含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元」的含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物,只要係含有能夠對矽石進行交互作用之官能基與乙烯基的化合物即可,並不特別受限。於此,所謂能夠對矽石進行交互作用之官能基,係能夠在該官能基與矽石表面之間形成共價鍵或形成較共價鍵還弱的分子間力(例如離子―偶極交互作用、偶極―偶極交互作用、氫鍵、凡得瓦力等)的官能基。作為此種能夠對矽石進行交互作用之官能基,並不特別受限,但可列舉:含氮原子官能基、含矽原子官能基、含氧原子官能基等,此等之中,就與矽石之交互作用高的觀點而言,以含矽原子官能基為佳。
作為「作為含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之良佳之態樣」之含有含矽原子官能基的乙烯化合物,可合宜使用例如由下述通式(1)所示之化合物。 [化1]
Figure 02_image001
上述通式(1)中,X 1表示化學上的單鍵或伸烴基,X 2、X 3及X 4分別獨立表示取代胺基、烴氧基或亦可具有取代基之烴基。
上述通式(1)中,X 1係化學上的單鍵或伸烴基,以化學上的單鍵為佳。作為伸烴基,可列舉:伸烷基、烯二基、伸芳基或由伸芳基與伸烷基鍵結成的基等。
作為伸烷基,可列舉:亞甲基、伸乙基、三亞甲基等。作為烯二基,可列舉:伸乙烯基、乙烯-1,1-二基等。作為伸芳基,可列舉:伸苯基、伸萘基、伸聯苯基等。作為由伸芳基與伸烷基鍵結成的基,可列舉:由伸苯基與亞甲基鍵結成的基、由伸苯基與伸乙基鍵結成的基等。在X 1為伸烴基的情況下,X 1以伸芳基為佳,以伸苯基為較佳。
上述通式(1)中,X 2、X 3及X 4分別獨立表示取代胺基、烴氧基或亦可具有取代基之烴基。以X 2、X 3及X 4中之至少1者為取代胺基為佳,以X 2、X 3及X 4中之2者係取代胺基為較佳。
作為得構成X 2、X 3及X 4的取代胺基,以由下述通式(2)所示之基為合適。 R 1-N(-R 2)-  (2)
上述通式(2)中,R 1及R 2可彼此鍵結,亦可未鍵結,在R 1及R 2彼此未鍵結的情況下,R 1及R 2分別獨立表示亦可具有取代基之烴基或三烴基矽基,在R 1與R 2彼此鍵結的情況下,R 1及R 2表示亦可含有選自氮原子、氧原子、硫原子及矽原子之至少1種的伸烴基。
作為得構成R 1及R 2的烴基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、正己基、正辛基等鏈狀烷基;環戊基、環己基等環烷基;苯基、苄基、萘基等芳基;等。此等之中,以鏈狀烷基為佳,以甲基或乙基為較佳。
在得構成R 1及R 2的烴基具有取代基的情況下,可列舉具有烴氧基作為取代基的烴基等,作為具有烴氧基作為取代基的烴基,可列舉:甲氧甲基、乙氧甲基、甲氧乙基等烷氧烷基以及苯氧甲基等芳氧烷基等。
作為得構成R 1及R 2的三烴基矽基之具體例,可列舉:三甲基矽基、三乙基矽基、二甲基三級丁基矽基等三烷基矽基等。
在R 1與R 2彼此鍵結的情況下,作為得構成R 1及R 2的伸烴基,可列舉:三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、七亞甲基、八亞甲基、十亞甲基、十二亞甲基、2,2,4-三甲基己烷-1,6-二基等伸烷基以及戊-2-烯-1,5-二基等烯二基等。並且,在得構成R 1及R 2的伸烴基含有選自氮原子、氧原子、硫原子及矽原子之至少1種的情況下,作為含有選自氮原子、氧原子、硫原子及矽原子之至少1種的伸烴基,可列舉:由-CH=N-CH=CH-所示之基、由-CH=N-CH 2-CH 2-所示之基、由-CH 2-CH 2-O-CH 2-CH 2-所示之基、由-CH 2-CH 2-S-CH 2-CH 2-所示之基、由-CH 2-CH 2-SiH 2-CH 2-CH 2-所示之基、由-CH 2-CH 2-SiMe 2-CH 2-CH 2-所示之基、由-CH 2-CH 2-SiEt 2-CH 2-CH 2-所示之基等。
R 1及R 2以烷基或者R 1與R 2彼此鍵結而成為伸烷基為佳,R 1及R 2以烷基為較佳,R 1及R 2以甲基或乙基為更佳。
作為在上述通式(2)中R 1及R 2係烴基之情況下的由上述通式(2)所示之基之具體例,可列舉:二甲基胺基、二乙基胺基、甲基乙基胺基、二正丙基胺基、二異丙基胺基、二正丁基胺基、二異丁基胺基、二(二級丁基)胺基、二(三級丁基)胺基等二烷基胺基以及二苯基胺基等二芳基胺基等。此等之中,以二烷基胺基為佳,以二甲基胺基、二乙基胺基、二正丁基胺基為較佳。
作為在上述通式(2)中R 1及R 2係具有烴氧基作為取代基的烴基之情況下的由上述通式(2)所示之基之具體例,可列舉:二(甲氧甲基)胺基、二(乙氧甲基)胺基等二(烷氧烷基)胺基等。
作為在上述通式(2)中R 1及R 2係三烴基矽基之情況下之由上述通式(2)所示之基的具體例,可列舉:雙(三甲基矽基)胺基、雙(二甲基三級丁基矽基)胺基、N-三甲基矽基-N-甲基胺基等含三烷基矽基之胺基等。
作為在上述通式(2)中R 1與R 2彼此鍵結而成為伸烴基之情況下的由上述通式(2)所示之基之具體例,可列舉:1-三亞甲基亞胺基、1-吡咯啶基、1-哌啶基、1-六亞甲基亞胺基、1-七亞甲基亞胺基、1-八亞甲基亞胺基、1-十亞甲基亞胺基、1-十二亞甲基亞胺基等1-伸烷基亞胺基等。
作為在上述通式(2)中R 1與R 2彼此鍵結而成為含有氮原子及/或氧原子的伸烴基之情況下的由上述通式(2)所示之基之具體例,可列舉:1-咪唑基、4,5-二氫-1-咪唑基、N-𠰌啉基等。
作為由上述通式(2)所示之基,以二烷基胺基、1-伸烷基亞胺基為佳,以二烷基胺基為較佳,以二甲基胺基、二乙基胺基、二正丁基胺基為更佳。
作為在上述通式(1)中得構成X 2、X 3及X 4的烴氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基等烷氧基,以及苯氧基、苄氧基等芳氧基等。
作為上述通式(1)中得構成X 2、X 3及X 4的烴基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、二級丁基、三級丁基等烷基,以及苯基、4-甲基-1-苯基、苄基等芳基等。
在得構成X 2、X 3及X 4的烴基具有取代基的情況下,可列舉具有烴氧基作為取代基的烴基等,可列舉:甲氧甲基、乙氧甲基、乙氧乙基等烷氧烷基等。
作為在上述通式(1)中X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之1者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:(二甲基胺基)二甲基乙烯基矽烷、(甲基乙基胺基)二甲基乙烯基矽烷、(二正丙基胺基)二甲基乙烯基矽烷、(二異丙基胺基)二甲基乙烯基矽烷、(二甲基胺基)二乙基乙烯基矽烷、(甲基乙基胺基)二乙基乙烯基矽烷、(二正丙基胺基)二乙基乙烯基矽烷、(二異丙基胺基)二乙基乙烯基矽烷等(二烷基胺基)二烷基乙烯基矽烷;[雙(三甲基矽基)胺基]二甲基乙烯基矽烷、[雙(二甲基三級丁基矽基)胺基]二甲基乙烯基矽烷、[雙(三甲基矽基)胺基]二乙基乙烯基矽烷、[雙(二甲基三級丁基矽基)胺基]二乙基乙烯基矽烷等[雙(三烷基矽基)胺基]二烷基乙烯基矽烷;(二甲基胺基)二(甲氧甲基)乙烯基矽烷、(二甲基胺基)二(甲氧乙基)乙烯基矽烷、(二甲基胺基)二(乙氧甲基)乙烯基矽烷、(二甲基胺基)二(乙氧乙基)乙烯基矽烷、(二乙基胺基)二(甲氧甲基)乙烯基矽烷、(二乙基胺基)二(甲氧乙基)乙烯基矽烷、(二乙基胺基)二(乙氧甲基)乙烯基矽烷、(二乙基胺基)二(乙氧乙基)乙烯基矽烷等(二烷基胺基)二(烷氧烷基)乙烯基矽烷;吡咯啶基二甲基乙烯基矽烷、哌啶基二甲基乙烯基矽烷、六亞甲基亞胺基二甲基乙烯基矽烷、4,5-二氫咪唑基二甲基乙烯基矽烷、N-𠰌啉基二甲基乙烯基矽烷等環狀胺基二烷基乙烯基矽烷化合物;等。
作為在上述通式(1)中X 1係伸烴基且X 2、X 3及X 4中之1者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:(二甲基胺基)二甲基-4-乙烯基苯基矽烷、(二甲基胺基)二甲基-3-乙烯基苯基矽烷、(二乙基胺基)二甲基-4-乙烯基苯基矽烷、(二乙基胺基)二甲基-3-乙烯基苯基矽烷、(二正丙基胺基)二甲基-4-乙烯基苯基矽烷、(二正丙基胺基)二甲基-3-乙烯基苯基矽烷、(二正丁基胺基)二甲基-4-乙烯基苯基矽烷、(二正丁基胺基)二甲基-3-乙烯基苯基矽烷、(二甲基胺基)二乙基-4-乙烯基苯基矽烷、(二甲基胺基)二乙基-3-乙烯基苯基矽烷、(二乙基胺基)二乙基-4-乙烯基苯基矽烷、(二乙基胺基)二乙基-3-乙烯基苯基矽烷、(二正丙基胺基)二乙基-4-乙烯基苯基矽烷、(二正丙基胺基)二乙基-3-乙烯基苯基矽烷、(二正丁基胺基)二乙基-4-乙烯基苯基矽烷、(二正丁基胺基)二乙基-3-乙烯基苯基矽烷等(二烷基胺基)二烷基乙烯基苯基矽烷等。
作為在上述通式(1)中X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之2者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:雙(二甲基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二正丙基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二正丁基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)乙基乙烯基矽烷、雙(二正丙基胺基)乙基乙烯基矽烷、雙(二正丁基胺基)乙基乙烯基矽烷等雙(二烷基胺基)烷基乙烯基矽烷;雙[雙(三甲基矽基)胺基]甲基乙烯基矽烷、雙[雙(二甲基三級丁基矽基)胺基]甲基乙烯基矽烷、雙[雙(三甲基矽基)胺基]乙基乙烯基矽烷、雙[雙(二甲基三級丁基矽基)胺基]乙基乙烯基矽烷等雙[雙(三烷基矽基)胺基]烷基乙烯基矽烷;雙(二甲基胺基)甲氧甲基乙烯基矽烷、雙(二甲基胺基)甲氧乙基乙烯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙氧甲基乙烯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙氧乙基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲氧甲基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲氧乙基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)乙氧甲基乙烯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙氧乙基乙烯基矽烷等雙(二烷基胺基)烷氧烷基矽烷;雙(吡咯啶基)甲基乙烯基矽烷、雙(哌啶基)甲基乙烯基矽烷、雙(六亞甲基亞胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(4,5-二氫咪唑基)甲基乙烯基矽烷、雙(N-𠰌啉基)甲基乙烯基矽烷等雙(環狀胺基)烷基乙烯基矽烷化合物;等。
作為在上述通式(1)中X 1係伸烴基且X 2、X 3及X 4中之2者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:雙(二甲基胺基)甲基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二甲基胺基)甲基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丙基胺基)甲基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丙基胺基)甲基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丁基胺基)甲基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丁基胺基)甲基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二甲基胺基)乙基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二乙基胺基)乙基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二乙基胺基)乙基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丙基胺基)乙基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丙基胺基)乙基-3-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丁基胺基)乙基-4-乙烯基苯基矽烷、雙(二正丁基胺基)乙基-3-乙烯基苯基矽烷等雙(二烷基胺基)烷基乙烯基苯基矽烷等。
作為在上述通式(1)中X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之3者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:參(二甲基胺基)乙烯基矽烷、參(二乙基胺基)乙烯基矽烷、參(二正丙基胺基)乙烯基矽烷、參(二正丁基胺基)乙烯基矽烷等參(二烷基胺基)乙烯基矽烷等。
作為在上述通式(1)中X 1係伸烴基且X 2、X 3及X 4中之3者係取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:參(二甲基胺基)-4-乙烯基苯基矽烷、參(二甲基胺基)-3-乙烯基苯基矽烷、參(二乙基胺基)-4-乙烯基苯基矽烷、參(二乙基胺基)-3-乙烯基苯基矽烷、參(二正丙基胺基)-4-乙烯基苯基矽烷、參(二正丙基胺基)-3-乙烯基苯基矽烷、參(二正丁基胺基)-4-乙烯基苯基矽烷、參(二正丁基胺基)-3-乙烯基苯基矽烷等參(二烷基胺基)乙烯基苯基矽烷等。
作為在上述通式(1)中X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之任一者皆非取代胺基之情況下的由上述通式(1)所示之含有含矽原子官能基的乙烯化合物之具體例,可列舉:三甲氧基乙烯基矽烷、三乙氧基乙烯基矽烷、三丙氧基乙烯基矽烷等三烷氧基乙烯基矽烷;甲基二甲氧基乙烯基矽烷、甲基二乙氧基乙烯基矽烷等二烷氧基烷基乙烯基矽烷;二(三級戊氧基)苯基乙烯基矽烷、二(三級丁氧基)苯基乙烯基矽烷等二烷氧基芳基乙烯基矽烷;二甲基甲氧基乙烯基矽烷等一烷氧基二烷基乙烯基矽烷;三級丁氧基二苯基乙烯基矽烷、三級戊氧基二苯基乙烯基矽烷等一烷氧基二芳基乙烯基矽烷;三級丁氧基甲基苯基乙烯基矽烷、三級丁氧基乙基苯基乙烯基矽烷等一烷氧基烷基芳基乙烯基矽烷;參(β-甲氧乙氧基)乙烯基矽烷等取代烷氧基乙烯基矽烷化合物;等。
由上述通式(1)所示之化合物之中,以X 1係化學上的單鍵者為佳,以X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之2者係取代胺基的化合物為較佳,以X 1係化學上的單鍵且X 2、X 3及X 4中之2者係二烷基胺基的化合物為尤佳。
由上述通式(1)所示之化合物之中,以雙(二甲基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷、雙(二正丁基胺基)甲基乙烯基矽烷為佳,以雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷為尤佳。
並且,作為由上述通式(1)所示之化合物以外的含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物,可列舉:4-[N,N-雙(三甲基矽基)胺基]苯乙烯、3-[N,N-雙(三甲基矽基)胺基]苯乙烯等雙(三烷基矽基)胺基苯乙烯,以及4-雙(三甲基矽基)胺基甲基苯乙烯、3-雙(三甲基矽基)胺基甲基苯乙烯、4-雙(三甲基矽基)胺基乙基苯乙烯、3-雙(三甲基矽基)胺基乙基苯乙烯等雙(三烷基矽基)胺基烷基苯乙烯等。
此外,在使用由上述通式(1)所示之化合物作為含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之情況下,於本發明之共軛二烯系聚合物中會導入由下述通式(3)所示之單元作為含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元。 [化2]
Figure 02_image003
上述通式(3)中,X 5表示化學上的單鍵或伸烴基,X 6、X 7及X 8分別獨立表示羥基、取代胺基、烴氧基或亦可具有取代基之烴基。
此外,在由上述通式(3)所示之單元中,X 5對應由上述通式(1)所示之化合物中之X 1,在由上述通式(3)所示之單元中,X 6、X 7及X 8分別對應由上述通式(1)所示之化合物中之X 2、X 3及X 4。是故,在由上述通式(3)所示之單元中,X 5、X 6、X 7及X 8可分別定為與由上述通式(1)所示之化合物中之X 1、X 2、X 3及X 4相同者。並且,在使用X 2、X 3及X 4中之至少一者係取代胺基或烴氧基者作為由上述通式(1)所示之化合物的情況下,可藉由取代胺基或烴氧基在任意工序及時機中水解來將X 2、X 3及X 4中之至少一者做成羥基。
在本發明之共軛二烯系聚合物中之含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的含有比例,將所有單體單元的總量定為100重量%,以0~10.000重量%為佳,以0.001~3.000重量%為較佳,以0.002~1.000重量%為更佳。藉由將含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的含有比例做成上述範圍,可以良好平衡進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
並且,本發明之共軛二烯系聚合物亦可含有共軛二烯單體單元及視需求含有之芳族乙烯單體單元、含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單體單元以外的其他單體單元。作為構成此種其他單體單元的其他化合物,可列舉:乙烯、丙烯、1-丁烯等鏈烯烴化合物;環戊烯、2-降𦯉烯等環烯烴化合物;1,5-己二烯、1,6-庚二烯、1,7-辛二烯、雙環戊二烯及5-亞乙基-2-降𦯉烯等非共軛二烯化合物;等。
在本發明之共軛二烯系聚合物中之各單體單元的鍵結形式可做成例如嵌段狀、錐狀、雜亂狀等各種鍵結形式,但以雜亂狀的鍵結形式為佳。藉由做成雜亂狀,可更加提高所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
並且,作為本發明之共軛二烯系聚合物,以含有改質基者為佳,以含有共軛二烯系聚合物之聚合物鏈之末端藉由改質劑改質而成的改質基(末端改質基)者為較佳。在本說明書中,所謂「含有改質基的共軛二烯系聚合物」,只要係構成共軛二烯系聚合物之聚合物鏈中之至少一部分含有改質基者即可,亦即,亦可為構成共軛二烯系聚合物之聚合物鏈之一部分不含改質基者。
作為改質基,可適度提高對於矽石等填充劑的親和性,就可更加提高所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性之觀點而言,以含有能夠對矽石進行交互作用之官能基者為佳。於此,所謂能夠對矽石進行交互作用之官能基,係能夠在該官能基與矽石表面之間形成共價鍵或形成較共價鍵還弱的分子間力(例如離子―偶極交互作用、偶極―偶極交互作用、氫鍵、凡得瓦力等)的官能基。作為矽石與該官能基所形成的交互作用,以共價鍵或較共價鍵還弱的分子間力(例如離子―偶極交互作用、偶極―偶極交互作用、氫鍵、凡得瓦力等)為佳,就輕易將離子強度指數控制於合適之範圍的觀點而言,以弱的分子間力(例如離子―偶極交互作用、偶極―偶極交互作用、氫鍵、凡得瓦力等)為較佳。作為能夠對矽石進行交互作用之官能基,並不特別受限,但可列舉:含氮原子官能基、含矽原子官能基、含氧原子官能基等。
作為用以形成改質基的改質劑,就與矽石之交互作用高的觀點而言,以具有含矽原子官能基的含矽原子改質劑及具有含氮原子官能基的含氮原子改質劑為佳,以含矽原子改質劑為較佳。作為含矽原子改質劑,可列舉例如:矽氧烷化合物、烴氧基矽烷化合物等。作為含氮原子改質劑,可列舉例如:(二甲基胺基乙基)丙烯醯胺、(二乙基胺基乙基)丙烯醯胺、(二甲基胺基丙基)丙烯醯胺、(二乙基胺基丙基)丙烯醯胺、(二甲基胺基丁基)丙烯醯胺、(二乙基胺基丁基)丙烯醯胺、(二甲基胺基乙基)甲基丙烯醯胺、(二乙基胺基乙基)甲基丙烯醯胺、(二甲基胺基丙基)甲基丙烯醯胺、(二乙基胺基丙基)甲基丙烯醯胺、(二甲基胺基丁基)甲基丙烯醯胺、(二乙基胺基丁基)甲基丙烯醯胺等(N,N-二取代胺基烷基)(甲基)丙烯醯胺類;[3-(二甲基胺基)丙基]三甲氧基矽烷、[3-(二乙基胺基)丙基]三甲氧基矽烷、[3-(二甲基胺基)丙基]三乙氧基矽烷、[3-(二乙基胺基)丙基]三乙氧基矽烷、[3-(甲基乙基胺基)丙基]三甲氧基矽烷、[3-(甲基乙基胺基)丙基]三乙氧基矽烷等含胺基之烷氧基矽烷化合物;N-苯基-2-吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、1-環己基-2-吡咯啶酮等吡咯啶酮系化合物。
作為矽氧烷化合物,只要係具有矽氧烷結構(-Si-O-)作為主鏈結構者即可,並不特別受限,但以於側鏈具有有機基的有機矽氧烷為佳,以由下述通式(4)所示之聚有機矽氧烷為較佳。 [化3]
Figure 02_image005
上述通式(4)中,R 3~R 10係碳數1~6的烷基或碳數6~12的芳基,此等可彼此相同,亦可相異。X 9及X 12係選自由碳數1~6的烷基、碳數6~12的芳基、碳數1~5的烷氧基及含有環氧基之碳數4~12的基而成之群組之任一基,此等可彼此相同,亦可相異。X 10係碳數1~5的烷氧基或含有環氧基之碳數4~12的基,有多個X 10時,此等可彼此相同,亦可相異。X 11係含有2~20個烷二醇之重複單元的基,有多個X 11時,此等可彼此相同,亦可相異。m為0~200的整數,n為0~200的整數,k為0~200的整數,m+n+k為1以上。
在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,作為得構成上述通式(4)中之R 3~R 10、X 9及X 12之碳數1~6的烷基,可列舉例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、戊基、己基及環己基等。作為碳數6~12的芳基,可列舉例如:苯基及甲基苯基等。此等之中,就聚有機矽氧烷本身之製造容易性的觀點而言,以甲基及乙基為佳。
並且,在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,作為得構成X 9、X 10及X 12之碳數1~5的烷氧基,可列舉例如:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基及丁氧基等。此等之中,就聚有機矽氧烷本身之製造容易性的觀點而言,以甲氧基及乙氧基為佳。
再者,在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,作為得構成X 9、X 10及X 12之含有環氧基之碳數4~12的基,可列舉例如由下述通式(5)所示之基。 -Z 1-Z 2-E 1(5) 上述通式(5)中,Z 1係碳數1~10的伸烷基或烷基伸芳基,Z 2係亞甲基、硫原子或氧原子,E 1係具有環氧基之碳數2~10的烴基。
作為由上述通式(5)所示之基,以Z 2係氧原子者為佳,以Z 2係氧原子且E 1係環氧丙基者為較佳,以Z 1係碳數1~3的伸烷基、Z 2係氧原子且E 1係環氧丙基者為尤佳。
並且,在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,作為X 9及X 12,在上述中以含有環氧基之碳數4~12的基或碳數1~6的烷基為佳。並且,作為X 10,在上述中以含有環氧基之碳數4~12的基為佳。再者,以X 9及X 12係碳數1~6的烷基且X 10係含有環氧基之碳數4~12的基為較佳。
並且,在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,作為X 11亦即含有2~20個烷二醇之重複單元的基,以由下述通式(6)所示之基為佳。 [化4]
Figure 02_image007
上述通式(6)中,a為2~20的整數,X 13係碳數2~10的伸烷基或烷基伸芳基,R 11係氫原子或甲基,X 14係碳數1~10的烷氧基或芳氧基。此等之中,以a為2~8的整數、X 13係碳數3的伸烷基、R 11係氫原子且X 14係甲氧基者為佳。
在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,m為0~200的整數,以20~150的整數為佳,以30~120的整數為較佳。若m為200以下,則由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷本身之製造會變得更加容易,同時其黏度不會變得過高,處理亦變得更加容易。
並且,在由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷中,n為0~200的整數,以0~150的整數為佳,以0~120的整數為較佳。k為0~200的整數,以0~150的整數為佳,以0~130的整數為較佳。m、n及k的合計數為1以上,以2~400為佳,以20~300為較佳,以30~250為尤佳。若m、n及k的合計數為1以上,則在共軛二烯系聚合物的製造工序中,由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷與共軛二烯系聚合物之活性末端的反應會易於進行,再者,若m、n及k的合計數為400以下,則由上述通式(4)所示之聚有機矽氧烷本身之製造會變得容易,同時其黏度不會變得過高,處理亦變得容易。
烴氧基矽烷化合物係具有至少1個烴氧基的含矽化合物。作為烴氧基矽烷化合物,以除了烴氧基以外還具有至少1個含有氮原子之基的化合物為佳,以具有「含有具有活性氫原子之一級胺基及/或具有活性氫原子之二級胺基作為此種含有氮原子之基」的基者為較佳。
作為此種烴氧基矽烷化合物,並不特別受限,但可合宜使用由下述通式(7)所示之化合物。 [化5]
Figure 02_image009
上述通式(7)中,R 12係烴基,A 1係烴氧基,A 2係含有氮原子之基,p為0~2的整數,q為1~3的整數,r為1~3的整數,p+q+r=4。
上述通式(7)中之R 12係烴基,可列舉例如:烷基、環烷基、烯基、芳基、芳烷基等,但以碳數1~6的烷基為佳。作為碳數1~6的烷基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、戊基、己基等,此等之中,以甲基、乙基為較佳。
上述通式(7)中之A 1係烴氧基,可列舉例如:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基等烷氧基;乙烯氧基、烯丙氧基等烯氧基;苯氧基、萘氧基等芳氧基;苄氧基等芳烷氧基;等。此等之中,就反應性的觀點而言,以烷氧基及芳氧基為佳,以烷氧基為較佳,以甲氧基及乙氧基為尤佳。
上述通式(7)中之A 2係含有氮原子之基,只要係含有氮原子之基即不特別受限,但以具有氮原子的有機基為佳,可列舉例如:3-胺基丙基、4-胺基丁基、3-(2-胺基乙基胺基)丙基、2-二甲基胺基乙基、3-二甲基胺基丙基、3-二乙基胺基丙基、3-二丙基胺基丙基、3-二丁基胺基丙基、3-苯基甲基胺基丙基、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基、N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基、N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基、N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基等。此等之中,就可更加提升所獲得之橡膠交聯物的低發熱性及濕抓性(wet grip)這點而言,以含有3-胺基丙基、4-胺基丁基、3-(2-胺基乙基胺基)丙基等具有活性氫原子之一級胺基及/或具有活性氫原子之二級胺基的基為佳。此外,所謂「活性氫原子」,係謂鍵結於碳原子以外之原子的氫原子,以鍵能較聚亞甲基鏈之碳―氫鍵還低者為佳。
在由上述通式(7)所示之化合物中,p為0~2的整數,q為1~3的整數,r為1~3的整數,p+q+r=4。就具有活性末端之聚合物鏈或者和藉由具有活性末端之聚合物鏈與矽氧烷化合物的反應生成之反應殘基的反應性之觀點而言,以p為0~1的整數、q為2~3的整數且r為1~2的整數為佳,以p=0、q=3且r=1為較佳。此外,在p為2的情況下,1分子之由通式(7)所示之化合物中所包含之2個由R 12所示之基可為相同者,亦可為彼此相異者。同理,在q為2或3的情況下,1分子之由通式(7)所示之化合物中所包含之多個由A 1所示之基可為相同者,亦可為彼此相異者,在r為2或3的情況下,1分子之由通式(7)所示之化合物中所包含之多個由A 2所示之基可為相同者,亦可為彼此相異者。
作為由上述通式(7)所示之化合物之具體例,並不特別受限,但可列舉例如:3-胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基二甲基乙氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷等具有3-胺基丙基作為A 2的化合物;4-胺基丁基二甲基甲氧基矽烷、4-胺基丁基甲基二甲氧基矽烷、4-胺基丁基三甲氧基矽烷、4-胺基丁基二甲基乙氧基矽烷、4-胺基丁基甲基二乙氧基矽烷、4-胺基丁基三乙氧基矽烷等具有4-胺基丁基作為A 2的化合物;3-(2-胺基乙基胺基)丙基二甲基甲氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基二甲基乙氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基甲基二乙氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三乙氧基矽烷等具有3-(2-胺基乙基胺基)丙基作為A 2的化合物;等,作為通式(7)中之A 2為含有具有活性氫原子之一級胺基及/或具有活性氫原子之二級胺基之基的化合物。此等之中,以具有3-(2-胺基乙基胺基)丙基作為A 2的化合物為佳,以3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷為較佳。
並且,可列舉:3-二甲基胺基丙基三甲氧基矽烷、3-二甲基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-二甲基胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-二甲基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-二甲基胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-二甲基胺基丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-二甲基胺基丙基作為A 2的化合物;[3-(二乙基胺基)丙基]三甲氧基矽烷、3-二乙基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-二乙基胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-二乙基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-二乙基胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-二乙基胺基丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-二乙基胺基丙基作為A 2的化合物;3-二丙基胺基丙基三甲氧基矽烷、3-二丙基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-二丙基胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-二丙基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-二丙基胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-二丙基胺基丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-二丙基胺基丙基作為A 2的化合物;3-二丁基胺基丙基三甲氧基矽烷、3-二丁基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-二丁基胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-二丁基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-二丁基胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-二丁基胺基丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-二丁基胺基丙基作為A 2的化合物;3-苯基甲基胺基丙基三甲氧基矽烷、3-苯基甲基胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-苯基甲基胺基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-苯基甲基胺基丙基三乙氧基矽烷、3-苯基甲基胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-苯基甲基胺基丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-苯基甲基胺基丙基作為A 2的化合物;3-(4-甲基哌𠯤基)丙基三甲氧基矽烷、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基二甲基甲氧基矽烷、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基三乙氧基矽烷、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基甲基二乙氧基矽烷、3-(4-甲基哌𠯤基)丙基二甲基乙氧基矽烷等具有3-(4-甲基哌𠯤基)丙基作為A 2的化合物;N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基三乙氧基矽烷、N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基甲基二乙氧基矽烷等具有N,N-雙(三甲基矽基)胺基丙基作為A 2的化合物;N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基三乙氧基矽烷、N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基甲基二乙氧基矽烷等具有N,N-雙(三乙基矽基)胺基丙基作為A 2的化合物;N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷等具有N,N′,N′-參(三甲基矽基)-N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基作為A 2的化合物;等,作為通式(7)中之A 2為含有具有活性氫原子之一級胺基及/或具有活性氫原子之二級胺基之基以外之基的化合物。此等之中,以具有3-二甲基胺基丙基作為A 2的化合物為佳,以3-二甲基胺基丙基三甲氧基矽烷為較佳。
並且,作為烴氧基矽烷化合物,亦可合宜使用由下述通式(8)所示之化合物。 [化6]
Figure 02_image011
上述通式(8)中,A 3係烴氧基,R 13表示亦可具有取代基之烴基,R 14及R 15分別獨立表示亦可具有取代基之烴基,R 14及R 15亦可彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構,在形成該環結構的情況下,除了此等所鍵結之氮原子以外,亦可還與此等所鍵結之氮原子以外的雜原子一同形成環結構。s為0~2的整數。
上述通式(8)中之A 3係烴氧基,可列舉例如:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、二級丁氧基、三級丁氧基等烷氧基;乙烯氧基、烯丙氧基等烯氧基;苯氧基、萘氧基等芳氧基;苄氧基等芳烷氧基;等。此等之中,就反應性的觀點而言,以烷氧基及芳氧基為佳,以烷氧基為較佳,以甲氧基及乙氧基為尤佳。
在上述通式(8)中,s(亦即在通式(8)中由A 3所示之基的數量)為0~2的整數,以s為2為佳。於在通式(8)中之s為2的情況下,1分子之由通式(8)所示之化合物中所包含之2個由A 3所示之基可為相同者,亦可為彼此相異者。
在上述通式(8)中,R 13表示亦可具有取代基之烴基。作為得成為R 13的烴基,並不特別受限,但可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基等烷基;乙烯基、烯丙基等烯基;乙炔基、炔丙基等炔基;苯基、萘基等芳基;苄基等芳烷基;等。此等之中,以烷基及芳基為佳,以烷基為較佳,以甲基及乙基為尤佳。並且,R 13所示之烴基亦可具有烴基以外的取代基,作為此取代基,並不特別受限,但可列舉:羧基、酸酐基、烴羰基、烷氧羰基、醯氧基等含羰基之基,或者環氧基、氧基、氰基、胺基、鹵基等。此外,於在通式(8)中之s為0的情況下,1分子之由通式(8)所示之化合物中所包含之2個R 13所示之基可為相同者,亦可為彼此相異者。
在上述通式(8)中,R 14及R 15分別獨立表示亦可具有取代基之烴基,R 14及R 15亦可彼此鍵結而形成環結構,與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構。並且,在此等形成環結構的情況下,除了此等所鍵結之氮原子,亦可還與此等所鍵結之氮原子以外的雜原子一同形成環結構。在R 14及R 15彼此未鍵結的情況下,作為得成為R 14及R 15的烴基,並不特別受限,但可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基等烷基;乙烯基、烯丙基等烯基;乙炔基、炔丙基等炔基;苯基、萘基等芳基;苄基等芳烷基;等。此等之中,以烷基及芳基為佳,以烷基為較佳,以甲基及乙基為尤佳。並且,在R 14及R 15彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構的情況下,作為R 14及R 15所鍵結而成的2價之烴基,並不特別受限,但可列舉:伸正丁基(在通式(8)中與此等所鍵結之氮原子一同形成1-吡咯啶基的情形)、伸正戊基(形成1-哌啶基的情形)等伸烷基,或者伸丁二烯基(形成1-吡咯基的情形)等。
此外,在R 14及R 15彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構的情況下,作為環結構,以4~8員環結構為佳。
並且,由R 14及R 15所示之烴基亦可具有烴基以外的取代基而無關乎環結構形成的有無,作為此取代基,並不特別受限,但可列舉:羧基、酸酐基、烴羰基、烷氧羰基、醯氧基等含羰基之基,或者環氧基、氧基、氰基、胺基、鹵基等。再者,在R 14及R 15彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構的情況下,亦可包含碳原子及此等所鍵結之氮原子以外的雜原子作為形成此環結構的原子,可列舉氮原子或氧原子作為此種雜原子之例。
作為由上述通式(8)所示之化合物,可舉出由R 14及R 15所示之烴基彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成哌𠯤環結構者作為尤佳者。更具體而言,以由下述通式(9)所示之化合物為尤佳。藉由使用具有此種結構者作為由通式(8)所示之化合物,可更加提高所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。 [化7]
Figure 02_image013
上述通式(9)中,A 3、R 13及s皆表示與在上述通式(8)中者相同者,R 16表示烴基。
在上述通式(9)中之R 16表示烴基。作為得成為R 16的烴基,並不特別受限,但可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基等烷基;乙烯基、烯丙基等烯基;乙炔基、炔丙基等炔基;苯基、萘基等芳基;苄基等芳烷基;等。此等之中,以烷基及芳基為佳,以烷基為較佳,以甲基為尤佳。
作為由上述通式(8)所示之化合物之具體例,可列舉:2,2-二甲氧基-8-(4-甲基哌𠯤基)甲基-1,6-二氧-2-矽環辛烷、2,2-二乙氧基-8-(4-甲基哌𠯤基)甲基-1,6-二氧-2-矽環辛烷、2,2-二甲氧基-8-(N,N-二乙基胺基)甲基-1,6-二氧-2-矽環辛烷、2-甲氧基-2-甲基-8-(4-甲基哌𠯤基)甲基-1,6-二氧-2-矽環辛烷等。此等由通式(8)所示之化合物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
烴氧基矽烷化合物之中,就可以良好平衡進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性這點而言,以由上述通式(7)所示之化合物為佳,以上述通式(7)中之A 2為含有具有活性氫原子之一級胺基及/或具有活性氫原子之二級胺基之基的化合物為較佳,以上述通式(7)中之A 2為含有具有活性氫原子之一級胺基與具有活性氫原子之二級胺基兩者之基的化合物為更佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,矽含量為95重量ppm以上。若共軛二烯系聚合物的矽含量未達95重量ppm,則會變得難以以良好平衡提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,矽含量為95重量ppm以上即可,並不特別受限,但矽含量以120重量ppm以上為佳,以150重量ppm以上為較佳,以200重量ppm以上為更佳,以250重量ppm以上為尤佳。藉由矽含量為上述範圍內,可更加提高共軛二烯系聚合物與矽石等填充劑的交互作用,更加提高矽石等填充劑的分散性,其結果,可以良好平衡進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
另一方面,矽含量適度小,意謂相對於矽含量,共軛二烯系聚合物的分子量適度大。而且,在共軛二烯系聚合物的分子量適度大的情況下,有共軛二烯系聚合物之聚合物鏈間的纏繞更加有效發生,所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性更加升高的傾向。是故,矽含量以3000重量ppm以下為佳,以2000重量ppm以下為較佳,以1000重量ppm以下為更佳。
作為控制矽含量的方法,可列舉例如「控制在共軛二烯系聚合物中之於上已述之含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的含量」的方法或「控制於上已述之含矽原子改質劑的種類或使用量」的方法等。
矽含量可藉由螢光X射線分析法或鹼溶―感應耦合電漿發光分光分析法(ICPAES)來量測。矽含量以藉由螢光X射線分析法來量測為佳。此外,於在共軛二烯系聚合物包含有雜質等的情況下,有時候會於矽含量之量測值產生誤差。在此種情況下,亦可視需求在對共軛二烯系聚合物進行索司勒萃取等而去除雜質等之後量測矽含量。
本發明之共軛二烯系聚合物的離子強度指數為75%以下。
在本說明書中,所謂離子強度指數,係針對包含共軛二烯系聚合物及內部標準聚苯乙烯(分子量5000)的試樣溶液,進行使用苯乙烯系管柱的凝膠滲透層析(GPC)量測(以下有時候稱作「GPC量測」)及使用陽離子交換管柱的GPC量測,依據此等結果,依循下述式(I)算出之值。 離子強度指數(%)=[1-(A CX/B CX)×(B sty/A sty)]×100  (I) A CX:利用使用陽離子交換管柱的GPC量測獲得之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰面積 B CX:利用使用陽離子交換管柱的GPC量測獲得之內部標準聚苯乙烯之尖峰的尖峰面積 B sty:利用使用苯乙烯系管柱的GPC量測獲得之內部標準聚苯乙烯之尖峰的尖峰面積 A sty:利用使用苯乙烯系管柱的GPC量測獲得之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰面積 於此,所謂在A CX及A sty之定義中之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰面積,係謂自所獲得之分子量分布曲線排除未達分子量5000之區域,並進一步排除內部標準聚苯乙烯之尖峰而獲得之分子量分布曲線的尖峰面積。 此外,將使用苯乙烯二乙烯基苯系之凝膠填充劑的管柱定義為苯乙烯系管柱。
此外,使用苯乙烯系管柱的GPC量測及使用陽離子交換管柱的GPC量測,具體而言,可在於後所述之實施例所記載之條件下進行。
此外,於在共軛二烯系聚合物中包含有油等雜質的情況下,有可能會於離子強度指數之量測值產生誤差。在此種情況下,亦可視需求在對共軛二烯系聚合物進行索司勒萃取等而去除雜質等之後進行離子強度指數的量測。
在使用陽離子交換管柱的GPC量測中,會於共軛二烯系聚合物中之一部分之聚合物鏈與陽離子交換管柱表面之間發生離子交互作用。是故,共軛二烯系聚合物中之發生離子交互作用之聚合物鏈的存在比例愈多,並且該聚合物鏈之離子交互作用的強度愈強,則使用陽離子交換管柱而獲得之分子量分布曲線相比於使用苯乙烯系管柱而獲得之分子量分布曲線,源自該聚合物鏈的尖峰強度愈會降低,藉由上述式(I)求出之離子強度指數會變得愈大。
若共軛二烯系聚合物的離子強度指數大於75%,則共軛二烯系聚合物之聚合物鏈會變得容易過度凝集,故共軛二烯系聚合物之聚合物鏈的纏繞會變得容易不足,其結果,會變得難以以良好平衡提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。尤其,若共軛二烯系聚合物的離子強度指數大於75%,則所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性會容易降低。
離子強度指數的下限值為0%以上即可,並不特別受限,但以0.5%以上為佳。若離子強度指數為上述範圍內,則共軛二烯系聚合物之聚合物鏈間的交互作用會適度發生,聚合物鏈的纏繞會更加有效發生,其結果,可更加提高所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性。
尤其在要求共軛二烯系聚合物的加工性之情況下,藉由將離子強度指數之上限值做成良佳為60%以下,較佳為45%以下,更佳為30%以下,又更佳為20%以下,尤佳為10%以下,最佳為5%以下,有可更進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性之傾向。
並且,尤其在要求所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性之情況下,藉由將離子強度指數之下限值做成良佳為0.8%以上,較佳為2%以上,更佳為3.5%以上,又更佳為9%以上,尤佳為20%以上,最佳為30%以上,有可更進一步提高所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性之傾向。
離子強度指數可藉由調整在共軛二烯系聚合物中之具有會與陽離子交換管柱發生交互作用之官能基(例如胺基等陽離子性基)之聚合物鏈的存在比例、在該聚合物鏈中之該官能基的存在位置(例如做成在聚合物鏈中或做成在聚合物鏈末端等)、該官能基鄰近的分子結構、該官能基的存在比例等來控制,以適當組合此等為符合期望。
本發明之共軛二烯系聚合物的重量平均分子量(Mw)以20萬以上為佳。重量平均分子量(Mw)愈大,則共軛二烯系聚合物之聚合物鏈會變得愈容易纏繞,故所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性有更加上升的傾向。並且,本發明之共軛二烯系聚合物的重量平均分子量(Mw)以1000萬以下為佳。藉由重量平均分子量(Mw)適度小,共軛二烯系聚合物之加工時的黏度會適度變低,共軛二烯系聚合物的加工性有更加上升的傾向。是故,重量平均分子量(Mw)以位於20萬~1000萬之範圍為佳,以位於35萬~500萬之範圍為較佳,以位於40萬~500萬之範圍為更佳,以位於50萬~300萬之範圍更為較佳,以位於50萬~200萬之範圍又更佳,以位於50萬~150萬之範圍為尤佳,以位於55萬~120萬之範圍為最佳。
本發明之共軛二烯系聚合物的分子量分布(Mw/Mn)以1.5以上為佳。Mw/Mn愈大,則共軛二烯系聚合物的加工性或所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性愈有更加上升之傾向。分子量分布(Mw/Mn)以1.5~5為較佳,以1.5~3為更佳,以1.55~3為尤佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,以在分子量分布曲線中的尖峰之數量為2個以上為佳。在分子量分布曲線中的尖峰之數量愈多,則分子量分布愈有擴張之傾向,故共軛二烯系聚合物之聚合物鏈會變得易於纏繞,所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性有更加上升之傾向。在分子量分布曲線中的尖峰之數量以2~6之範圍內為較佳,以3~5之範圍內為更佳。作為將在分子量分布曲線中的尖峰之數量做成2個以上的方法,可列舉例如:在藉由將單體聚合來合成共軛二烯系聚合物時於聚合過程中額外添加聚合起始劑後繼續聚合的方法、對於藉由聚合獲得之聚合物鏈進行耦合反應的方法,或者將2種以上之具有相異之分子量分布曲線的共軛二烯系聚合物──良佳為在聚合物溶液之狀態下──混合的方法等,此等方法亦可併用。
在本說明書中,於在分子量分布曲線中的尖峰之數量為2個以上的情況下,將分子量最低之尖峰定為第1尖峰,第1尖峰之後自分子量低者起依序定義為第2尖峰、第3尖峰等。並且,將在各尖峰中之分子量分布曲線表現極大值的分子量定義為各尖峰的峰頂分子量。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,舉例而言,於在分子量分布曲線中的尖峰之數量為3的情況下,第1尖峰的峰頂分子量以位於8萬~150萬之範圍為佳,以位於9萬~120萬之範圍為較佳,以位於10萬~80萬之範圍為更佳。並且,第2尖峰的峰頂分子量以位於15萬~500萬之範圍為佳,以位於17萬~400萬之範圍為較佳,以位於20萬~300萬之範圍為更佳。第3尖峰的峰頂分子量以位於20萬~500萬之範圍為佳,以位於22萬~400萬之範圍為較佳,以位於25萬~300萬之範圍為更佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,舉例而言,於在分子量分布曲線中的尖峰之數量為4的情況下,第1尖峰的峰頂分子量以位於8萬~150萬之範圍為佳,以位於9萬~120萬之範圍為較佳,以位於10萬~80萬之範圍為更佳。並且,第2尖峰的峰頂分子量以位於15萬~500萬之範圍為佳,以位於17萬~400萬之範圍為較佳,以位於20萬~300萬之範圍為更佳。第3尖峰的峰頂分子量以位於20萬~500萬之範圍為佳,以位於22萬~400萬之範圍為較佳,以位於25萬~300萬之範圍為更佳。第4尖峰的峰頂分子量以位於30萬~500萬之範圍為佳,以位於40萬~400萬之範圍為較佳。
在本發明之共軛二烯系聚合物中,舉例而言,於在分子量分布曲線中的尖峰之數量為5的情況下,第1尖峰的峰頂分子量以位於8萬~150萬之範圍為佳,以位於9萬~120萬之範圍為較佳,以位於10萬~80萬之範圍為更佳。並且,第2尖峰的峰頂分子量以位於15萬~500萬之範圍為佳,以位於17萬~400萬之範圍為較佳,以位於20萬~300萬之範圍為更佳。第3尖峰的峰頂分子量以位於20萬~500萬之範圍為佳,以位於22萬~400萬之範圍為較佳,以位於25萬~300萬之範圍為更佳。第4尖峰的峰頂分子量以位於30萬~500萬之範圍為佳,以位於40萬~400萬之範圍為較佳,以位於50萬~300萬之範圍為更佳。第5尖峰的峰頂分子量以位於40萬~500萬之範圍為佳,以位於50萬~400萬之範圍為較佳,以位於60萬~300萬之範圍為更佳。
重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、在分子量分布曲線中的尖峰之數量、各尖峰的峰頂分子量可藉由接下來的方法來量測。首先,針對包含共軛二烯系聚合物及內部標準聚苯乙烯的試樣溶液,如同上述離子強度指數的量測,進行使用苯乙烯系管柱的GPC量測,獲得共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線。依據所獲得之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線,可求出聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)。並且,以被基線或極小值包夾且具有1個極大值之區域為單位分割所獲得之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線,求出分割出之各區域的尖峰面積,可在將共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線整體的尖峰面積定為100%時,將擁有1%以上之尖峰面積之區域的數量求出作為分子量的尖峰之數量。再來,針對分割出之各區域(僅限擁有1%以上之尖峰面積的區域)的尖峰,將分子量最低之區域的尖峰定為第1尖峰,第1尖峰之後自分子量低之區域依序定義為第2尖峰、第3尖峰之後,可求出各尖峰的峰頂分子量(表示在各區域中之極大值的分子量)。
作為本發明之共軛二烯系聚合物,以慕尼黏度(ML1+4)之值為10以上且200以下者為佳,以20以上且150以下者為較佳,以30以上且145以下者為更佳,以40以上且140以下者為尤佳,以50以上且135以下者為最佳。若慕尼黏度為上述範圍內,則加工性會變得更加良好。慕尼黏度(ML1+4)可依循JIS K6300-1:2013在100℃下量測。
此外,本發明之共軛二烯系聚合物就處理性之觀點而言,可在與於後所述之增量油(extender oil)混合的狀態下合宜使用。於在將共軛二烯系聚合物與增量油混合的狀態下使用的情況下,可求出與增量油混合之共軛二烯系聚合物的慕尼黏度(ML1+4)作為共軛二烯系聚合物的慕尼黏度(ML1+4)。在此情況下之慕尼黏度(ML1+4)的合適之範圍及量測條件與於上已述者相同。
〈共軛二烯系聚合物的製造方法〉
本發明之共軛二烯系聚合物可藉由例如在惰性溶媒中使用聚合起始劑將至少包含共軛二烯單體而成之單體混合物聚合來獲得。亦即,本發明之共軛二烯系聚合物以藉由溶液聚合法來聚合為佳。
作為單體混合物所包含之共軛二烯單體,可列舉與已示例作為於上已述之得用以構成共軛二烯系聚合物的共軛二烯單體者相同者。再者,單體混合物亦可視需求包含於上已述之芳族乙烯單體、含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物、其他單體。
作為聚合所使用之惰性溶媒,只要係在溶液聚合中通常使用者且不會阻礙聚合反應者即不特別受限。作為惰性溶媒之具體例,可列舉:丁烷、戊烷、己烷、庚烷、2-丁烯等鏈狀脂族烴;環戊烷、環己烷、環己烯等脂環烴;苯、甲苯、二甲苯等芳烴;等。此等惰性溶媒可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。惰性溶媒的使用量係單體濃度為例如1~50重量%的量,以呈10~40重量%的量為佳。
並且,作為聚合所使用之聚合起始劑,只要係可使包含共軛二烯系單體的單體混合物聚合者即不特別受限。作為其具體例,可列舉:以有機鹼金屬化合物、有機鹼土金屬化合物及鑭系金屬化合物等為主要觸媒的聚合起始劑。作為有機鹼金屬化合物,可列舉例如:有機鋰化合物、有機鈉化合物、有機鉀化合物等,具體而言,可列舉:正丁基鋰、二級丁基鋰、三級丁基鋰、己基鋰、苯基鋰、二苯乙烯鋰等有機一鋰化合物;二鋰甲烷、1,4-二鋰丁烷、1,4-二鋰-2-乙基環己烷、1,3,5-三鋰苯、1,3,5-三(鋰代甲基)苯等有機多元鋰化合物;萘鈉等有機鈉化合物;萘鉀等有機鉀化合物;等。並且,作為有機鹼土金屬化合物,可列舉例如:二正丁基鎂、二正己基鎂、二乙氧基鈣、二硬脂酸鈣、二(三級丁氧基)鍶、二乙氧基鋇、二異丙氧基鋇、二乙基巰基鋇、二(三級丁氧基)鋇、二苯氧基鋇、二乙基胺基鋇、二硬脂酸鋇、二羰自由基鋇等。作為以鑭系金屬化合物為主要觸媒的聚合起始劑,可列舉例如:以由鑭、鈰、鐠、釹、釤、釓等鑭系金屬與羧酸及含磷有機酸等而成的鑭系金屬之鹽為主要觸媒,由其與烷基鋁化合物、有機鋁氫化物、有機鋁鹵化物等輔助觸媒而成的聚合起始劑等。此等聚合起始劑之中,良佳使用有機一鋰化合物及有機多元鋰化合物,較佳使用有機一鋰化合物,尤佳使用正丁基鋰。此外,有機鹼金屬化合物亦可預先與二丁基胺、二己基胺、二苄基胺、吡咯啶、哌啶、六亞甲基亞胺及七亞甲基亞胺等二級胺化合物反應,以有機鹼金屬醯胺化合物之形式使用。藉由使用有機鹼金屬醯胺化合物作為聚合起始劑,可將所獲得之橡膠交聯物做成低燃料消耗特性及耐磨耗特性更加優異者。此等聚合起始劑可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
作為有機鹼金屬醯胺化合物,可列舉例如:使有機鹼金屬化合物與二級胺化合物反應者等,其中,可合宜使用由下述通式(10)所示之化合物。 R 17-N(-R 18)-M 1(10) 通式(10)中,M 1表示鹼金屬原子,R 17、R 18分別獨立表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基、胺基的保護基或得水解而產生羥基的基,R 17及R 18亦可彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構,在形成該環結構的情況下,除了此等所鍵結之氮原子以外,亦可還與此等所鍵結之氮原子以外的雜原子一同形成環結構。
作為烷基,並不特別受限,但以碳數1~20的烷基為佳,以碳數1~10的烷基為較佳。作為此種烷基,可列舉例如:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基等。
作為環烷基,並不特別受限,但以碳數3~20的環烷基為佳,以碳數3~12的環烷基為較佳。作為此種環烷基,可列舉例如:環丙基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環十二基等。
作為芳基,並不特別受限,但以碳數6~12的芳基為佳,以碳數6~10的芳基為較佳。作為此種芳基,可列舉例如:苯基、1-萘基、2-萘基等。
作為芳烷基,並不特別受限,但以碳數7~13的芳烷基為佳,以碳數7~9的芳烷基為較佳。作為此種芳烷基,可列舉例如:苄基、苯乙基等。
作為胺基的保護基,並不特別受限,只要係作為胺基的保護基發揮作用的基即可,但可列舉例如烷基矽基等。作為此種烷基矽基,可列舉例如:三甲基矽基、三乙基矽基、三苯基矽基、甲基二苯基矽基、甲基乙基苯基矽基、二甲基三級丁基矽基等。
此外,在R 17及/或R 18係胺基的保護基之情況下,可藉由脫去胺基的保護基,在所獲得之形成共軛二烯系聚合物的聚合物鏈之一末端上導入在於後所述之通式(12)中之R 19及/或R 20係氫原子的結構。
作為得水解而產生羥基的基,並不特別受限,只要係例如藉由在酸等的存在下水解而生成羥基的基即可,可列舉例如:烷氧烷基、含有環氧基的基等。
作為烷氧烷基,可列舉:甲氧甲基、乙氧甲基、乙氧乙基、丙氧甲基、丁氧甲基、丁氧乙基、丙氧乙基等。
並且,作為含有環氧基的基,可列舉例如由下述通式(11)所示之基等。 -Z 3-Z 4-E 2(11) 通式(11)中,Z 3係碳數1~10的伸烷基或烷基伸芳基,Z 4係亞甲基、硫原子或氧原子,E 2係環氧丙基。
並且,R 17及R 18亦可彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構,作為在此情況下之由R 17及R 18以及與其鍵結之氮原子所形成之結構之具體例,可列舉:四氫吖呾環(R 17及R 18係伸丙基)、吡咯啶環(R 17及R 18係伸丁基)、哌啶環(R 17及R 18係伸戊基)、六亞甲基亞胺環(R 17及R 18係伸己基)等。在R 17及R 18彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構的情況下,環結構以4~8員環結構為佳。
並且,通式(10)中,M 1係鹼金屬原子,作為此種鹼金屬原子,可列舉例如:鋰原子、鈉原子、鉀原子等,但此等之中,就聚合活性的觀點而言,以鋰原子為佳。
在使用由上述通式(10)所示之化合物作為聚合起始劑的情況下,形成有機鹼金屬醯胺化合物的胺結構會以鍵結於聚合物鏈之聚合起始末端的狀態殘存。是故,若使用由上述通式(10)所示之化合物作為聚合起始劑,則會於所獲得之形成共軛二烯系聚合物的聚合物鏈之一末端導入由下述通式(12)所示之結構。 R 19-N(-R 20)-  (12) 通式(12)中,R 19、R 2 0分別獨立表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基、胺基的保護基或得水解而產生羥基的基,R 19及R 20亦可彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構,在形成該環結構的情況下,除了此等所鍵結之氮原子以外,亦可還與此等所鍵結之氮原子以外的雜原子一同形成環結構。
作為得成為R 19、R 20的烷基、環烷基、芳基、芳烷基、胺基的保護基或得水解而產生羥基的基,可列舉與在通式(10)中的R 17、R 18相同者,並且,在R 19及R 20彼此鍵結而與此等所鍵結之氮原子一同形成環結構的情況下,亦可做成與在通式(10)中的R 17、R 18相同者。此外,得成為R 19、R 20的氫原子可藉由脫去胺基的保護基來導入。
作為將作為聚合起始劑的有機鹼金屬醯胺化合物添加至聚合系統的方法,並不特別受限,可採用「預先使有機鹼金屬化合物與二級胺化合物反應,獲得有機鹼金屬醯胺化合物,將其與包含共軛二烯單體的單體混合,使聚合反應進行」的方法。或者,亦可採用「將有機鹼金屬化合物與二級胺化合物各自添加至聚合系統,將此等與包含共軛二烯單體的單體混合,藉此在聚合系統中使有機鹼金屬醯胺化合物生成,因而使聚合反應進行」的方法。反應溫度等反應條件並非特別受限者,依循例如作為目標之聚合反應條件即可。
二級胺化合物的使用量因應作為目標之聚合起始劑的添加量決定即可,但其範圍在有機鹼金屬化合物1毫莫耳時,通常為0.01~1.5毫莫耳,以0.1~1.2毫莫耳為佳,以0.5~1.0毫莫耳為較佳。
聚合起始劑的使用量因應作為目標之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線決定即可,但其範圍在單體1000 g時,通常為1~50毫莫耳,以1.5~20毫莫耳為佳,以2~15毫莫耳為較佳。
亦可進行「使用聚合起始劑起始聚合之後,進一步將聚合起始劑添加至聚合系統以繼續聚合」的聚合起始劑之額外添加操作。進行聚合起始劑之額外添加操作的時機或進行聚合起始劑之額外添加操作的次數並不特別受限,因應作為目標之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線決定即可。每1次額外添加操作之聚合起始劑的使用量並不特別受限,但相對於聚合起始時使用的聚合起始劑1莫耳,以0.1~0.7莫耳為佳,以0.2~0.6莫耳為較佳。
聚合溫度的範圍通常為-80~+150℃,以0~100℃為佳,以30~90℃為較佳。作為聚合形式,亦可採用分批式、連續式等任一形式,但在易於控制共軛二烯單體單元與芳族乙烯單體單元之鍵結的雜亂性這點上,以分批式為佳。
並且,在將包含共軛二烯單體的單體混合物聚合時,為了調節在共軛二烯系聚合物中之共軛二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,以於惰性有機溶媒添加極性化合物為佳。作為極性化合物,可列舉例如:乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二丁基醚、四氫呋喃等醚化合物;四甲基乙二胺等三級胺;烷氧化鹼金屬;膦化合物;等。此等之中,以醚化合物及三級胺為佳,以乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚及三級胺為較佳,以三級胺更為較佳,以四甲基乙二胺為尤佳。此等極性化合物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。極性化合物的使用量因應作為目標之乙烯基鍵結含量決定即可,相對於聚合起始劑1莫耳,以0.001~100莫耳為佳,以0.01~10莫耳為較佳。若極性化合物的使用量位於此範圍,則共軛二烯單體單元中之乙烯基鍵結含量的調節容易,且亦不易發生由聚合起始劑的失去活性所致之不良狀況。
本發明之共軛二烯系聚合物亦可藉由具備「在惰性溶媒中將包含異戊二烯的單體(a)透過聚合起始劑聚合以使具有活性末端的聚合物嵌段(A)形成的工序」與「將前述具有活性末端的聚合物嵌段(A)與包含1,3-丁二烯的單體(b)混合使聚合反應繼續進行以預備聚合物嵌段(A)及聚合物嵌段(B)的工序」的製造方法來獲得。
藉由採用此種製造方法,可將共軛二烯系聚合物做成包含由包含異戊二烯單體單元之聚合物嵌段(A)與包含1,3-丁二烯單體單元之聚合物嵌段(B)接續形成之物者,其結果,可以良好平衡進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
作為用以形成聚合物嵌段(A)的單體(a),只要係含有異戊二烯者即可,使用對應所形成之聚合物嵌段(A)之單體組成的單體即可。舉例而言,在將聚合物嵌段(A)做成由異戊二烯單體單元及芳族乙烯單體單元而成者的情況下,作為單體(a),做成含有異戊二烯及芳族乙烯單體者即可。並且,在將聚合物嵌段(A)做成除了異戊二烯單體單元及芳族乙烯單體單元以外還具有含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元者的情況下,將單體(a)做成除了異戊二烯及芳族乙烯單體以外還包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物者即可。以下說明此種態樣。
聚合物嵌段(A)只要係含有異戊二烯單體單元者即可,並不特別受限,可為僅由異戊二烯單體單元而成者,或者亦可為由異戊二烯單體單元與異戊二烯單體單元以外之單體單元而成者。作為在此情況下之異戊二烯單體單元以外的單體單元,可合宜舉出芳族乙烯單體單元,聚合物嵌段(A)以除了異戊二烯單體單元以外亦還含有芳族乙烯單體單元者為佳。
在聚合物嵌段(A)中之異戊二烯單體單元的含有比例,以50重量%以上為佳,以70重量%以上為較佳,以90重量%以上為更佳。並且,異戊二烯單體單元的含有比例之上限並不特別受限,但以99重量%以下為佳。藉由將聚合物嵌段(A)中之異戊二烯單體單元的含有比例做成上述範圍,可於在共軛二烯系聚合物摻合有填充劑的情況下更加提高共軛二烯系聚合物與矽石等填充劑的親和性,藉此可以良好平衡進一步提高共軛二烯系聚合物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
作為用於構成聚合物嵌段(A)所包含之芳族乙烯單體單元的芳族乙烯單體,可使用與於上已述之芳族乙烯單體相同者,此等之中,以苯乙烯為佳。此外,此等芳族乙烯單體可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。在聚合物嵌段(A)中之芳族乙烯單體單元的含有比例以50重量%以下為佳,以30重量%以下為較佳,以10重量%以下為更佳。並且,芳族乙烯單體單元的含有比例之下限並不特別受限,但以1重量%以上為佳。
並且,亦可使構成共軛二烯系聚合物的聚合物嵌段(A)及於後所述之聚合物嵌段(B)之至少一者包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元。在此情況下,含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元亦可為僅為聚合物嵌段(A)所含有之態樣、僅為聚合物嵌段(B)所含有之態樣、為聚合物嵌段(A)及聚合物嵌段(B)兩者所含有之態樣之任一者。
含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的含有比例,無論在使聚合物嵌段(A)含有的情況、在使聚合物嵌段(B)含有的情況,還有在使此等兩者含有的情況下,皆良佳為相對於構成低分子量共軛二烯系聚合物之所有單體單元的含有比例以調整成0.01~20重量%之範圍為佳,以調整成0.02~2重量%之範圍為較佳,以調整成0.03~1重量%之範圍為尤佳。藉由將含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的含有比例做成上述範圍,可將共軛二烯系聚合物做成加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性的平衡更加優異者,亦可進一步提升操縱穩定性。
聚合物嵌段(A)亦可依期望除了異戊二烯單體單元以及視需求含有之芳族乙烯單體單元及含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元以外還包含其他單體單元。作為用於構成其他單體單元的其他化合物,可列舉:乙烯、丙烯、1-丁烯等鏈烯烴化合物;環戊烯、2-降𦯉烯等環烯烴化合物;1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-氯-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯及1,3-己二烯等異戊二烯以外的共軛二烯單體;1,5-己二烯、1,6-庚二烯、1,7-辛二烯、雙環戊二烯及5-亞乙基-2-降𦯉烯等非共軛二烯單體;等。此等其他單體可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。在聚合物嵌段(A)中之其他單體單元的含有比例以20重量%以下為佳,以10重量%以下為較佳,以6重量%以下為更佳。
聚合物嵌段(A)可藉由在惰性溶媒中將包含異戊二烯的單體(a)透過聚合起始劑聚合來形成。所形成之聚合物嵌段(A)成為具有活性末端者。
為了形成聚合物嵌段(A),作為單體的聚合所使用之惰性溶媒,可使用與於上已述之惰性溶媒相同者。惰性溶媒的使用量以單體濃度呈1~80重量%的量為佳,以呈10~50重量%的量為較佳。
作為用於形成聚合物嵌段(A)的聚合起始劑,只要係可使包含異戊二烯的單體(a)聚合且賦予具有活性末端的聚合物鏈者,即不特別受限。作為其具體例,可使用與於上已述之聚合起始劑相同者。
聚合起始劑的使用量因應作為目標之分子量決定即可,但其範圍在包含異戊二烯的單體(a)100 g時,以4~250毫莫耳為佳,以6~200毫莫耳為較佳,以10~70毫莫耳為尤佳。
在將包含異戊二烯的單體(a)聚合時的聚合溫度之範圍以-80~+150℃為佳,以0~100℃為較佳,以20~90℃為更佳。作為聚合形式,亦可採用分批式、連續式等任一形式。並且,在將聚合物嵌段(A)做成共聚物鏈之情況下之各單體的鍵結形式,可做成例如嵌段狀、錐狀及雜亂狀等各種鍵結形式。
並且,為了調節在聚合物嵌段(A)中之異戊二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,以在聚合時於惰性溶媒添加極性化合物為佳。作為極性化合物,可使用與於上已述之極性化合物相同者。極性化合物的使用量因應作為目標之乙烯基鍵結含量決定即可,相對於聚合起始劑1莫耳,以0.01~30莫耳為佳,以0.05~10莫耳為較佳。若極性化合物的使用量位於上述範圍內,則異戊二烯單體單元中之乙烯基鍵結含量的調節容易,而且還不易發生由聚合起始劑之失去活性所致之不良狀況。並且,藉由在上述範圍內使極性化合物的使用量增加,可使異戊二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量增加。
在聚合物嵌段(A)中之異戊二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,以5~90重量%為佳,以5~80重量%為較佳。藉由將異戊二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量做成上述範圍內,可更加提升所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。此外,在本說明書中,所謂異戊二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,定為係指異戊二烯單體單元中之具有1,2-結構之異戊二烯單體單元及具有3,4-結構之異戊二烯單體單元之合計量的比例者。
聚合物嵌段(A)的重量平均分子量(Mw)以1,000~30,000之範圍為佳,以1,500~20,000之範圍為較佳,以2,000~10,000之範圍為更佳。藉由將聚合物嵌段(A)的重量平均分子量(Mw)做成上述範圍,可更加提升所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
並且,聚合物嵌段(A)之由重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)所示之分子量分布,以1.0~1.5為佳,以1.0~1.3為較佳。若聚合物嵌段(A)的分子量分布(Mw/Mn)位於上述範圍內,則共軛二烯系聚合物的製造會變得更加容易。此外,聚合物嵌段(A)之重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)可藉由凝膠滲透層析法量測以聚苯乙烯換算之值的形式求出。
聚合物嵌段(B)只要係含有1,3-丁二烯單體單元者即可,並不特別受限,可為僅由1,3-丁二烯單體單元而成者,或者亦可為由1,3-丁二烯單體單元與1,3-丁二烯單體單元以外的單體單元而成者。作為在此情況下之1,3-丁二烯單體單元以外的單體單元,可合宜舉出芳族乙烯單體單元,聚合物嵌段(B)以除了1,3-丁二烯單體單元以外亦還含有芳族乙烯單體單元者為佳。
在聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元的含有比例,以45重量%以上為佳,以50~94.98重量%為較佳,以55~89.97重量%為更佳。藉由將聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元的含有比例做成上述範圍,共軛二烯系聚合物的製造會變得更加容易。
作為用於構成聚合物嵌段(B)所包含之芳族乙烯單體單元的芳族乙烯單體,可使用與於上已述之芳族乙烯單體相同者,此等之中,以苯乙烯為佳。芳族乙烯單體單元的含有比例以54.99重量%以下為佳,以5~49.98重量%為較佳,以10~44.97重量%為更佳。
並且,以使聚合物嵌段(A)及聚合物嵌段(B)之至少一者包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元為佳。就可將共軛二烯系聚合物做成加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性的平衡更加優異者的觀點而言,以至少使聚合物嵌段(B)包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元為較佳。在使聚合物嵌段(B)包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元的情況下,其含有比例並不特別受限,但以相對於構成最終獲得之本發明之共軛二烯系聚合物之所有單體單元的含有比例做成如呈上述合適之範圍的含有比例為佳。
再者,聚合物嵌段(B)亦可依期望除了1,3-丁二烯單體單元以及視需求含有之芳族乙烯單體單元及含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元以外還含有其他單體單元。作為構成此種其他單體單元的其他化合物,除了與在於上已述之聚合物嵌段(A)中示例之化合物(惟排除1,3-丁二烯)相同者以外,還可使用異戊二烯。在聚合物嵌段(B)中之其他單體單元的含有比例以40重量%以下為佳,以35重量%以下為較佳,以25重量%以下為更佳。
聚合物嵌段(B)藉由將於上已述之具有活性末端的聚合物嵌段(A)與包含1,3-丁二烯的單體(b)混合使聚合反應繼續進行,可與聚合物嵌段(A)接續形成。所形成之聚合物嵌段(B)會成為具有活性末端者。另一方面,來自聚合物嵌段(A)之活性末端會消失。
為了形成聚合物嵌段(B),作為聚合物嵌段(A)與包含1,3-丁二烯的單體(b)的聚合所使用之惰性溶媒,並不特別受限,可使用與於上已述之惰性溶媒相同者。
在形成聚合物嵌段(B)時之具有活性末端的聚合物嵌段(A)的使用量,因應作為目標之分子量決定即可,但其範圍在包含1,3-丁二烯的單體(b)100 g時,以0.1~5毫莫耳為佳,以0.15~2毫莫耳為較佳,以0.2~1.5毫莫耳為更佳。
聚合物嵌段(A)與包含1,3-丁二烯的單體(b)的混合方法,並不特別受限,可於包含1,3-丁二烯的單體(b)之溶液中加入具有活性末端的聚合物嵌段(A),亦可於具有活性末端的聚合物嵌段(A)之溶液中加入包含1,3-丁二烯的單體(b)。就聚合之控制的觀點而言,以於包含1,3-丁二烯的單體(b)之溶液中加入具有活性末端的聚合物嵌段(A)的方法為佳。
在將包含1,3-丁二烯的單體(b)聚合時的聚合溫度之範圍以-80~+150℃為佳,以0~100℃為較佳,以20~90℃為更佳。作為聚合形式,亦可採用分批式、連續式等任一形式。在將聚合物嵌段(B)做成共聚物鏈之情況下,在易於控制鍵結的雜亂性這點上,以分批式為佳。
在將聚合物嵌段(B)做成共聚物鏈之情況下之各單體的鍵結形式,可做成例如嵌段狀、錐狀及雜亂狀等各種鍵結形式。此等之中,以雜亂狀為佳。藉由做成雜亂狀,可更加提升所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
並且,在本發明之一態樣中,為了調節在聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,以如同在聚合物嵌段(A)中之異戊二烯單體單元中之乙烯基鍵結含量的調節時在聚合時於惰性溶媒添加極性化合物為佳。惟在聚合物嵌段(A)的製備時,在於惰性溶媒添加對於調節在聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量為充分之量的極性化合物之情況下,亦可不添加新的極性化合物。作為用於調節乙烯基鍵結含量的極性化合物,可使用與於上已述之極性化合物相同者。極性化合物的使用量因應作為目標之乙烯基鍵結含量決定即可,相對於初始之聚合反應(用以形成第1個聚合物嵌段(A)的聚合反應)所使用的聚合起始劑1莫耳,在以0.01~100莫耳為佳、以0.1~30 mo1為較佳之範圍調節即可。若極性化合物的使用量位於此範圍,則1,3-丁二烯單體單元中之乙烯基鍵結含量的調節容易,且亦不易發生由聚合起始劑之失去活性所致之不良狀況。
在聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量,以1~90重量%為佳,以3~80重量%為較佳,以5~75重量%為尤佳。藉由將在聚合物嵌段(B)中之1,3-丁二烯單體單元中的乙烯基鍵結含量做成上述範圍內,可將所獲得之橡膠交聯物做成低燃料消耗特性更加優異者。
如此一來,可獲得具有聚合物嵌段(A)及聚合物嵌段(B)之具有活性末端的聚合物鏈。具有活性末端的聚合物鏈,就生產性的觀點而言,以由聚合物嵌段(A)―聚合物嵌段(B)所構成且聚合物嵌段(B)之末端為活性末端為佳,但亦可為具有多個聚合物嵌段(A)者,亦可為具有其他聚合物嵌段者。可舉出例如聚合物嵌段(A)―聚合物嵌段(B)―聚合物嵌段(A)等具有活性末端的聚合物鏈。在此情況下,活性末端會形成於接續聚合物嵌段(B)形成的聚合物嵌段(A)之末端。於在共軛二烯系聚合物之活性末端側使聚合物嵌段(A)形成的情況下,異戊二烯的使用量相對於初始之聚合反應(用以形成第1個聚合物嵌段(A)的聚合反應)所使用的聚合起始劑1莫耳,以10~100莫耳為佳,以15~70莫耳為較佳,以20~35莫耳為尤佳。
在具有活性末端的聚合物鏈中之聚合物嵌段(A)與聚合物嵌段(B)的重量比(在存在多個聚合物嵌段(A)、聚合物嵌段(B)的情況下,係將各自之總重量定為基準的重量比),以(聚合物嵌段(A)之重量)/(聚合物嵌段(B)之重量)計,以0.001~0.2為佳,以0.005~0.1為較佳,以0.01~0.05為尤佳。藉由將聚合物嵌段(A)與聚合物嵌段(B)的重量比做成上述範圍內,可將共軛二烯系聚合物做成加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性的平衡更加優異者。
如以上操作,可於惰性溶媒中獲得共軛二烯系聚合物。並且,如此操作而獲得之共軛二烯系聚合物通常成為具有活性末端者。
針對包含活性末端的共軛二烯系聚合物,亦可藉由使之與耦合劑反應,使耦合聚合物鏈形成。作為耦合劑,並不特別受限,但可列舉:四氯化矽、甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基氯矽烷、四氯化錫、甲基三氯錫、二甲基二氯錫、三甲基氯錫、四甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、四乙氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、雙(三氯矽基)甲烷、1,2-雙(三氯矽基)乙烷、1,3-雙(三氯矽基)丙烷、1,4-雙(三氯矽基)丁烷、1,5-雙(三氯矽基)戊烷、1,6-雙(三氯矽基)己烷等。此等之中,就充分維持共軛二烯系聚合物的加工性就此提高所獲得之橡膠交聯物的機械性特性之觀點而言,以使用3官能以上之耦合劑為佳,以使用4官能以上之耦合劑為更佳。
在使用耦合劑的情況下,以針對透過上述聚合方法獲得之具有活性末端的聚合物鏈之一部分進行耦合反應,藉此使耦合聚合物鏈形成,獲得含有具有活性末端之聚合物鏈與耦合聚合物鏈的溶液為佳。作為在此情況下之耦合劑的使用量,並不特別受限,但就可輕易進行僅針對具有活性末端的聚合物鏈之一部分的耦合反應之觀點而言,相對於聚合起始時所使用之聚合起始劑1莫耳,以耦合劑的官能基換算計,以做成未達1莫耳為佳,良佳為0.01~0.4莫耳,較佳為0.02~0.3莫耳。藉由將耦合劑的使用量做成上述範圍,可更加提高所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。藉由耦合劑的添加,具有活性末端的聚合物鏈會在活性末端上耦合反應,藉此,已耦合反應之聚合物鏈的活性末端會消失,成為不具活性末端者。
在針對具有活性末端的聚合物鏈之一部分進行耦合反應之後,以使包含共軛二烯化合物的單體進一步聚合至經耦合反應之聚合物鏈以外之具有活性末端的聚合物鏈為佳。此等反應以連續進行為佳,具體而言,以做成如下態樣為佳:在起始聚合之後,一邊繼續聚合反應,一邊進行由耦合劑的添加所致之耦合反應,繼而進行耦合反應後的聚合反應。
作為在耦合反應後之聚合中使用之單體,使用至少含有共軛二烯單體者即可,但就將共軛二烯系聚合物做成具有共軛二烯單體單元與芳族乙烯單體單元者的觀點而言,以做成含有芳族乙烯單體者為佳。再者,在耦合反應後之聚合中,以做成包含含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物作為在聚合中使用之單體者為佳。藉由使用含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物,可將含有能夠對矽石進行交互作用之官能基的乙烯化合物之單元優先導入至經耦合反應之聚合物鏈以外的聚合物鏈。而且,藉此,可有效提高經耦合反應之聚合物鏈以外的聚合物鏈對於矽石的吸附率,作為其結果,可使加工性良好,同時更加提高所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
並且,耦合反應後之聚合在惰性溶媒中進行即可,作為惰性溶媒,並不特別受限,可使用與於上已述之惰性溶媒相同者。聚合溫度或聚合形式亦不特別受限,比照於上已述之聚合溫度或聚合形式操作即可。並且,各單體的鍵結形式可做成例如嵌段狀、錐狀及雜亂狀等各種鍵結形式。此等之中,以雜亂狀為佳。藉由做成雜亂狀,可更加提升所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性。
再者,以於在耦合反應後之聚合的起始時或在聚合過程中的時機進行聚合起始劑之額外添加操作為佳。進行聚合起始劑之額外添加的時機或進行聚合起始劑之額外添加操作的次數並不特別受限,因應欲獲得之共軛二烯系聚合物的分子量之分布決定即可。在額外添加操作中所額外添加之聚合起始劑的使用量並不特別受限,但相對於在聚合起始時使用之聚合起始劑1莫耳,以0.1~0.7莫耳為佳,以0.2~0.6莫耳為較佳。
並且,就將本發明之效果做成更加顯著者之觀點而言,良佳為藉由使改質劑對透過聚合獲得之共軛二烯系聚合物所包含之活性末端或耦合反應後之共軛二烯系聚合物得包含之活性末端反應,將共軛二烯系聚合物做成具有改質基的共軛二烯系聚合物(改質共軛二烯系聚合物)。作為改質劑,可使用於上已述者作為用以形成本發明之共軛二烯系聚合物得含有之改質基的改質劑。此外,藉由使用可發揮耦合作用者(例如聚有機矽氧烷)作為改質劑,可控制共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰之數量。
在使用矽氧烷化合物作為改質劑的情況下,以使具有活性末端的聚合物鏈、矽氧烷化合物與有機金屬化合物反應為佳,藉此,可將共軛二烯系聚合物做成加工性更加優異者。作為此時所使用之有機金屬化合物,可列舉有機鹼金屬化合物等,作為有機鹼金屬化合物,可列舉例如有機鋰化合物、有機鈉化合物、有機鉀化合物等,具體上可列舉:正丁基鋰、二級丁基鋰、三級丁基鋰、己基鋰、苯基鋰、二苯乙烯鋰等有機一鋰化合物;二鋰甲烷、1,4-二鋰丁烷、1,4-二鋰-2-乙基環己烷、1,3,5-三鋰苯、1,3,5-三(鋰代甲基)苯等有機多元鋰化合物;萘鈉等有機鈉化合物;萘鉀等有機鉀化合物;等。此等有機金屬化合物之中,可良佳使用正丁基鋰。並且,此時所使用之有機金屬化合物的使用量相對於所使用之矽氧烷化合物1莫耳,以0.05~10莫耳為佳,以0.01~5莫耳為較佳。若有機金屬化合物的使用量位於上述範圍內,則可將共軛二烯系聚合物做成加工性更為進一步優異者。有機金屬化合物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
作為使具有活性末端的聚合物鏈、矽氧烷化合物與有機金屬化合物反應的方法,可列舉例如:將具有活性末端的聚合物鏈與矽氧烷化合物混合之後混合有機金屬化合物的方法、將具有活性末端的聚合物鏈與有機金屬化合物混合之後混合矽氧烷化合物的方法,或者於具有活性末端的聚合物鏈同時添加矽氧烷化合物與有機金屬化合物(或接連添加矽氧烷化合物與有機金屬化合物)並混合的方法。就更加提升共軛二烯系聚合物的加工性之觀點而言,以將具有活性末端的聚合物鏈與有機金屬化合物混合之後混合矽氧烷化合物的方法為佳。
在將具有活性末端的聚合物鏈與有機金屬化合物混合之後混合矽氧烷化合物的方法中,「於在用以獲得具有活性末端的聚合物鏈之聚合中使用的聚合溶液添加有機金屬化合物並混合之後,於該混合溶液添加矽氧烷化合物」的方法簡便而為佳。並且,在此時,有機金屬化合物以溶解於惰性溶媒而添加至聚合溶液為佳,其溶液濃度以做成1~50重量%之範圍為佳。添加有機金屬化合物時的溫度並不特別受限,但通常為0~120℃。
於含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液添加有機金屬化合物的時期並不特別受限,但就提高在有機金屬化合物之存在下的矽氧烷化合物之反應性的觀點而言,以聚合轉化率成為良佳為90%以上、較佳為95%以上再於此溶液添加有機金屬化合物為符合期望,並且,以在單體呈5000 ppm以下的狀態下於此溶液添加有機金屬化合物為符合期望。
在於含有具有活性末端之聚合物鏈與有機金屬化合物的溶液添加矽氧烷化合物時,矽氧烷化合物以溶解於惰性溶媒而添加至聚合系統內為佳,其溶液濃度以做成1~50重量%之範圍為佳。使矽氧烷化合物反應時的反應溫度並不特別受限,但通常為0~120℃,反應時間亦不特別受限,但通常為1~60分鐘。
並且,於含有具有活性末端之聚合物鏈與有機金屬化合物的溶液添加矽氧烷化合物的時期,只要係在於含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液添加有機金屬化合物之後即不特別受限,但以於含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液添加有機金屬化合物,混合良佳為1~180分鐘、較佳為5~60分鐘、更佳為10~30分鐘,再於此溶液添加矽氧烷化合物為符合期望。藉由如此進行矽氧烷化合物的添加,可更加提升共軛二烯系聚合物的加工性。
此外,藉由將具有活性末端的聚合物鏈與有機金屬化合物混合之後混合矽氧烷化合物的方法獲得之反應後的共軛二烯系聚合物鏈,係包含於聚合物鏈末端導入由矽氧烷化合物所致之改質結構且有機金屬化合物進一步反應者,但於此以外,亦可為包含未進行由矽氧烷化合物所致之改質之未改質的共軛二烯系聚合物鏈或有機金屬化合物未反應之經矽氧烷改質的共軛二烯系聚合物鏈者。
在使於上已述之改質劑對共軛二烯系聚合物的活性末端反應時之改質劑的使用量,並不特別受限,但作為相對於具有活性末端的聚合物鏈之活性末端1莫耳的改質劑之量(在使用有機鹼金屬化合物作為聚合起始劑的情況下,係相對於有機鹼金屬化合物中之金屬原子1莫耳的改質劑之量),以0.01~10.0莫耳為佳,以0.02~5.0莫耳為較佳,以0.05~2.0莫耳為尤佳。此外,改質劑亦可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。
並且,作為使改質劑對共軛二烯系聚合物之活性末端反應的方法,並不特別受限,但可列舉將具有活性末端的聚合物鏈與改質劑在能夠溶解此等之溶媒中混合的方法等。作為此時所使用之溶媒,可使用已示例作為在於上已述之共軛二烯系聚合物之聚合中使用之溶媒者等。並且,在此時,「將在上述中獲得之具有活性末端的聚合物鏈做成此聚合所使用之聚合溶液的狀態就此於其添加改質劑」的方法簡便而為佳。此外,在此時,改質劑亦可溶解於在於上已述之聚合中使用之惰性溶媒而添加至聚合系統內,其溶液濃度以做成1~50重量%之範圍為佳。反應溫度並不特別受限,但通常為0~120℃,反應時間並不特別受限,但通常為1分鐘~1小時。
於含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液添加改質劑的時期並不特別受限,但以在聚合反應未完結且含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液亦含有單體的狀態,更具體而言,在含有具有活性末端之聚合物鏈的溶液含有100 ppm以上──較佳為300~50,000 ppm──之單體的狀態下於此溶液添加改質劑為符合期望。藉由如此進行改質劑的添加,變得能夠抑制具有活性末端之聚合物鏈與聚合系統中所包含之雜質等的副反應,良好控制反應。
以對於透過聚合獲得之共軛二烯系聚合物的活性末端或者得在視需求使之與耦合劑或改質劑反應之後殘存的活性末端添加甲醇及異丙醇等醇或水等聚合終止劑來使未反應之活性末端失去活性為佳。
於藉由以上方法獲得之共軛二烯系聚合物的溶液,亦可依期望添加酚系穩定劑、磷系穩定劑、硫系穩定劑等抗老化劑。抗老化劑的添加量因應其種類等適當決定即可。再者,亦可依期望摻合增量油以做成充油橡膠。作為增量油,可列舉例如:石蠟系、芳族系及環烷系的石油系軟化劑、植物系軟化劑以及脂肪酸等。在使用石油系軟化劑的情況下,以藉由IP346之方法(英國的THE INSTITUTE PETROLEUM的檢查方法)萃取之多環芳族的含量未達3%為佳。在使用增量油的情況下,其使用量相對於共軛二烯系聚合物100重量份通常為5~100重量份。
而且,如此操作而獲得之共軛二烯系聚合物,舉例而言,可透過利用蒸汽蒸餾或將混合液在減壓下加熱的手法等任意手法去除溶媒來自反應混合物分離,藉此以固體形狀之共軛二烯系聚合物之形式獲得。
亦可依期望混合單體組成、分子結構、分子量分布曲線等相異之2種以上之共軛二烯系聚合物來獲得本發明之共軛二烯系聚合物。在混合2種以上之共軛二烯系聚合物時,可將2種以上之共軛二烯系聚合物在聚合物溶液的狀態下混合,亦可在固體之狀態下混合,但以將2種以上之共軛二烯系聚合物在溶液之狀態下混合為佳。亦即,以分別準備供於混合的2種以上之共軛二烯系聚合物的溶液並將所準備之各溶液混合為較佳。
〈橡膠組成物〉
本發明之橡膠組成物係含有於上已述之本發明之共軛二烯系聚合物與填充劑而成之組成物。
本發明之橡膠組成物亦可含有於上已述之本發明之共軛二烯系聚合物以外的其他聚合物。作為其他聚合物,係謂例如天然橡膠(亦可為環氧化天然橡膠(ENR)、氫化天然橡膠(HNR)、去蛋白質天然橡膠(DPNR)、高純度天然橡膠(UPNR)、分枝化天然橡膠等改質天然橡膠。)、聚異戊二烯橡膠、乳化聚合苯乙烯―丁二烯共聚合橡膠、溶液聚合苯乙烯―丁二烯共聚合橡膠、聚丁二烯橡膠(亦可為高順式BR、低順式BR。並且,亦可為包含由1,2-聚丁二烯聚合物而成之結晶纖維的聚丁二烯橡膠。)、苯乙烯―異戊二烯共聚合橡膠、丁二烯―異戊二烯共聚合橡膠、苯乙烯―異戊二烯―丁二烯共聚合橡膠、丙烯腈―丁二烯共聚合橡膠、丙烯腈―苯乙烯―丁二烯共聚合橡膠、丁基橡膠(IIR)、乙烯―丙烯共聚物、氯平橡膠、腈基氯平橡膠及腈基異戊二烯橡膠等中之於上已述之共軛二烯系聚合物以外者。此等之中,以天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠及溶液聚合苯乙烯―丁二烯共聚合橡膠為佳。以天然橡膠為較佳。此等聚合物可分別單獨使用,或者如天然橡膠與聚丁二烯橡膠、天然橡膠與苯乙烯―丁二烯共聚合橡膠等將2種以上組合使用。
在本發明之橡膠組成物中,本發明之共軛二烯系聚合物以占橡膠組成物中之聚合物成分的10~100重量%為佳,以占50~100重量%為尤佳。藉由以此種比例將本發明之共軛二烯系聚合物包含於聚合物成分中,可做成橡膠組成物的加工性、所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性的平衡更加優異者。
作為填充劑,可列舉例如:矽石、矽酸鈣、矽酸鋁、碳黑、碳酸鈣、滑石、氫氧化鋁、氧化鋁、黏土及雲母等。此等之中,就可更加提高所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性這點而言,以碳黑及矽石為佳,以矽石為較佳。此等可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。
作為矽石,可列舉例如:乾式法白碳、濕式法白碳、矽酸膠、沉澱矽石、矽酸鈣、矽酸鋁等。此等之中,以將含水矽酸作為主成分之濕式法白碳為佳。並且,亦可使用使碳黑表面承載有矽石的碳―矽石雙相填充劑。此等矽石可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。所使用之矽石的氮吸附比表面積(遵循ASTM D3037-81以BET法量測)以20~400 m 2/g為佳,以50~220 m 2/g為較佳,以80~170 m 2/g為尤佳。並且,矽石的pH以5~10為佳。
作為矽石,可使用例如各式各樣之市售矽石。舉例而言,可列舉:PPG Industries公司製之「Hi-Sil210」、「Hi-Sil233」、「Hi-Sil243LD」;蘇威公司製之「Zeosil 1115MP」、「Zeosil 1165MP」、「Zeosil 165GR」;贏創公司製之「ULTRASIL VN2」、「ULTRASIL VN3」、「ULTRASIL 7000GR」、「ULTRASIL 9100GR」;東曹矽化工公司製之「NIPSIL VN3」、「NIPSIL AQ」、「NIPSIL ER」、「NIPSIL RS-150」;等。
作為碳黑,可列舉例如:爐黑、乙炔黑、熱碳黑、槽黑及石墨。作為槽黑,可列舉例如:EPC、MPC及CC。作為爐黑,可列舉例如:SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF及ECF。作為熱碳黑,可列舉例如:FT及MT。碳黑可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。
在本發明之橡膠組成物中之填充劑的摻合量,相對於橡膠組成物中之聚合物成分100重量份,以10~250重量份為佳,以15~150重量份為較佳,以20~130重量份為更佳。藉由將填充劑的摻合量做成上述範圍,可將橡膠組成物的加工性做成充分者,同時以良好平衡進一步提升所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性及低燃料消耗特性。
於本發明之橡膠組成物,就進一步改良所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性之觀點而言,亦可進一步摻合矽烷耦合劑。作為矽烷耦合劑,並不特別受限,可使用各種矽烷耦合劑,但在本發明中,可合宜使用硫系、巰基系、封端巰基系(例如擁有羰硫基者)、硫氰酸鹽系、乙烯基系、胺基系、甲基丙烯酸鹽系、環氧丙氧基系、硝基系、環氧基系或氯系的矽烷耦合劑。作為矽烷耦合劑之具體例,可列舉:二硫化雙[3-(三乙氧基矽基)丙基]、三硫化雙[3-(三乙氧基矽基)丙基]、四硫化雙[3-(三乙氧基矽基)丙基]、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-[乙氧基雙(3,6,9,12,15-五氧基二十八-1-基氧基)矽基]-1-丙硫醇、3-辛醯硫基丙基三乙氧基矽烷、四硫化-3-三甲氧基矽基丙基-N,N-二甲基胺硫甲醯基、四硫化-γ-三甲氧基矽基丙基苯并噻唑基、3-硫氰酸基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、一硫化甲基丙烯酸-3-三甲氧基矽基丙酯、γ-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷、3-硝基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷及3-氯丙基三甲氧基矽烷等。並且,亦可使用Momentive Performance Materials公司製之NXT-Z100、NXT-Z30、NXT-Z45、NXT-Z60、NXT、贏創德固賽公司製之Si69、Si75、VP Si363等。此等矽烷耦合劑可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。並且,亦可使此等1種或2種以上預先低聚合,在經低聚合的狀態下使用。矽烷耦合劑的摻合量相對於填充劑100重量份,以0.1~30重量份為佳,以1~15重量份為較佳。
並且,本發明之橡膠組成物以更含有交聯劑為佳。作為交聯劑,可列舉例如:硫、鹵化硫等含硫化合物、有機過氧化物、醌二肟類、有機多元胺化合物、具有羥甲基的烷基酚樹脂等。此等之中,良佳使用硫。交聯劑的摻合量相對於橡膠組成物中之聚合物成分100重量份,以0.1~15重量份為佳,以0.5~5重量份為較佳,以1~4重量份為尤佳。
再者,本發明之橡膠組成物於上述成分以外可依循尋常方法分別摻合需求量之交聯促進劑、交聯活化劑、抗老化劑、活化劑、加工油、塑化劑、滑劑、賦黏劑等摻合劑。
在使用硫或含硫化合物作為交聯劑的情況下,以併用交聯促進劑及交聯活化劑為佳。作為交聯促進劑,可列舉例如:次磺醯胺系交聯促進劑、胍系交聯促進劑、硫脲系交聯促進劑、噻唑系交聯促進劑、胺硫甲醯基系交聯促進劑、二硫胺甲酸系交聯促進劑、黃原酸系交聯促進劑等。此等之中,以包含次磺醯胺系交聯促進劑者為佳。此等交聯促進劑可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。交聯促進劑的摻合量相對於橡膠組成物中之聚合物成分100重量份,以0.1~15重量份為佳,以0.5~5重量份為較佳,以1~4重量份為尤佳。
作為交聯活化劑,可列舉例如:硬脂酸等高脂肪酸以及氧化鋅等。此等交聯活化劑可分別單獨使用,或者組合2種以上使用。交聯活化劑的摻合量相對於橡膠組成物中之聚合物成分100重量份,以0.05~20重量份為佳,以0.5~15重量份為尤佳。
為了獲得本發明之橡膠組成物,依循尋常方法將各成分混練即可,舉例而言,可在將排除交聯劑或交聯促進劑等對熱不穩定之成分的成分與共軛二烯系聚合物混練後,於此混練物混合交聯劑或交聯促進劑等對熱不穩定之成分來獲得目標之組成物。排除對熱不穩定之成分的成分與共軛二烯系聚合物的混練溫度以80~200℃為佳,以120~180℃為較佳,其混練時間以30秒~30分鐘為佳。並且,此混練物與對熱不穩定之成分的混合通常在冷卻至100℃以下──良佳為80℃以下──之後進行。
〈橡膠交聯物〉
本發明之橡膠交聯物係將於上已述之本發明之橡膠組成物交聯而成者。
本發明之橡膠交聯物可藉由使用本發明之橡膠組成物,透過例如對應所期望之形狀的成形機如擠製機、射出成形機、壓縮機、輥等來進行成形,透過加熱來進行交聯反應,以橡膠交聯物之形式將形狀固定化來製造。在此情況下,可在預先成形之後交聯,亦可與成形同時進行交聯。成形溫度通常為10~200℃,以25~120℃為佳。交聯溫度通常為100~200℃,以130~190℃為佳,交聯時間通常為1分鐘~24小時,以2分鐘~12小時為佳,以3分鐘~6小時為尤佳。
並且,依橡膠交聯物的形狀、大小等,會有即使表面已交聯但仍未充分交聯至內部的情形,故亦可進一步加熱進行二次交聯。
作為加熱方法,適當選擇加壓加熱、蒸汽加熱、烘箱加熱、熱風加熱等使用於橡膠之交聯的一般方法即可。
如此操作而獲得之本發明之橡膠交聯物由於係使用於上已述之本發明之共軛二烯系聚合物而獲得者,故係低燃料消耗特性及耐磨耗特性優異者。是故,本發明之橡膠交聯物可活用其優異之特性,使用於例如輪胎中之胎面行駛面、胎面基部、胎體、胎側、胎圈部等輪胎各部位的材料;軟管、皮帶、基墊、橡膠緩衝墊、其他各種工業用品的材料;樹脂的耐衝擊性改良劑;樹脂薄膜緩衝劑;鞋底;橡膠鞋;高爾夫球;玩具;等各種用途。尤其,本發明之橡膠交聯物由於低燃料消耗特性及耐磨耗特性優異,故合適於輪胎的材料。
『實施例』
以下進一步依據詳細之實施例說明本發明,但本發明並不受限於此等實施例。此外,各例中之「份」及「%」,除非特別註記,否則係重量基準。針對各種量測及評價,依循以下方法進行。
〈苯乙烯單元的含量、乙烯基鍵結量〉
苯乙烯單元的含量(重量%)、共軛二烯單體單元中之乙烯基鍵結量(莫耳%)依循JIS K6239(2007),藉由 1H-NMR法來求出。
〈苯乙烯嵌段率〉
作為芳族乙烯單體嵌段率的苯乙烯嵌段率將以下文獻作為參考,藉由以氘代氯仿為溶媒的 1H-NMR來量測。求出在將所獲得之 1H-NMR光譜之6.1~7.7 ppm定為源自苯乙烯之尖峰並將其中之6.1~6.88 ppm定為源自苯乙烯嵌段之尖峰時,源自苯乙烯嵌段之尖峰面積相對於源自苯乙烯之尖峰面積的比例,將此值做成2.5倍並以百分率表示者定為苯乙烯嵌段率。 參考文獻:Sardelis, K. Michels, H. J. Allen, G. Polymer, 1984, 25, 1011
〈共軛二烯系聚合物的慕尼黏度〉
針對共軛二烯系聚合物,依循JIS K 6300-1:2013,在以下條件下量測慕尼黏度(ML1+4)。 ・試驗溫度:100℃ ・轉子的種類:L形 ・使用試驗機:島津製作所公司製,島津慕尼黏度計SMV-300J
〈矽含量〉
矽含量,針對透過將共軛二烯系聚合物(A)~(L)加壓成形而獲得之加壓成形薄片,藉由進行螢光X射線量測來量測。加壓成形條件及螢光X射線量測條件定為如下。
(加壓成形條件)
使用神藤金屬工業所製壓縮成形機(機型AYSR-10),在溫度150℃、無加壓的條件下加熱共軛二烯系聚合物5分鐘之後,在溫度150℃、最高壓力5 MPa的條件下,重複進行5分鐘之加熱加壓20次,隨後,在溫度25℃、無加壓並急速冷卻的條件下,進行冷卻加壓,獲得加壓成形薄片(直徑25 mm、厚度30 mm)。此外,為了防止共軛二烯系聚合物(A)~(L)與金屬接觸,使用經PTFE薄膜(NAFLON膠帶 TOMBO9001,NICHIAS Corporation製)包覆之鑄模來進行加壓成形。
(螢光X射線量測條件)
螢光X射線量測使用螢光X射線裝置(ZSX Primus II,Rigaku Corporation製)。於試樣架安裝加壓成形薄片,將薄膜(Ultra-Polyester,厚度1.5 μm,Chemplex Industries製)貼附至量測面。針對所獲得之試樣,在下述條件下進行螢光X射線量測,依據下述標準曲線特定矽含量。 (i)量測條件:X射線管,Rh,30 kV,100 mA,光圈⌀20 mm (ii)量測氣體環境:真空 (iii)標準曲線 使用Polyethylen Reference Materials(RRM-PE-01,Rigaku Corporation公司製)作為標準曲線標準化試樣。針對矽含量為82重量ppm、544重量ppm、808重量ppm的標準化試樣,分別進行螢光X射線量測,製作一次式之標準曲線。
〈離子強度指數〉
離子強度指數,針對包含共軛二烯系聚合物(A)~(L)及內部標準聚苯乙烯的試樣溶液,進行使用苯乙烯系管柱的GPC量測及使用陽離子交換管柱的GPC量測,依據此等結果,依循下述式(I)來算出。 離子強度指數(%)=[1-(A CX/B CX)×(B sty/A sty)]×100  (I) A CX:利用使用陽離子交換管柱的GPC量測獲得之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰面積 B CX:利用使用陽離子交換管柱的GPC量測獲得之內部標準聚苯乙烯之尖峰的尖峰面積 B sty:利用使用苯乙烯系管柱的GPC量測獲得之內部標準聚苯乙烯之尖峰的尖峰面積 A sty:利用使用苯乙烯系管柱的GPC量測獲得之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線的尖峰面積 於此,所謂在A CX及A sty之定義中之共軛二烯系聚合物之分子量分布曲線,係謂自所獲得之分子量分布曲線排除未達分子量5000之區域,並進一步排除內部標準聚苯乙烯之尖峰而獲得之分子量分布曲線。
使用苯乙烯系管柱的GPC量測在下述條件下進行。
(GPC裝置及軟體)
(i)送液泵:LC-20AD(島津製作所公司製)
(ii)除氣機:DGU-20A3(島津製作所公司製)
(iii)自動取樣器:SIL-20A HT(島津製作所公司製)
(iv)管柱烘箱:CTO-20A(島津製作所公司製)
(v)微差折射率偵測器(RID):RID-10A(島津製作所公司製)
(vi)系統控制器:CBM-20A(島津製作所公司製)
(vii)量測/分析軟體:LC solution ver. 1.24 SP1
(viii)量測條件 GPC管柱:Plus Pore系列 Poly Pore 7.5 mm I.D.×300 mm(Agilent Technologies Japan, Ltd.製) 2根 移動相:對於四氫呋喃(關東化學公司製,特級,不含穩定劑)3 L加入2-(乙基胺基)乙醇(FUJIFILM Wako Chemical Corporation製,特級)25 mg 流速:1 mL/分鐘 管柱烘箱溫度:35℃ 偵測:微差折射率偵測器(RID) RID槽溫度:35℃ 試樣溶液注入量:100 μL GPC管柱校正用標準物質:PStQuick Kit-H(東曹公司製)
(ix)試樣溶液製備條件 溶媒:對於四氫呋喃(關東化學公司製,特級,不含穩定劑)20 mL加入分子量5000之標準聚苯乙烯A5000(東曹公司製)5 mg作為內部標準。 試樣溶液濃度:0.5 mg/mL 溶解用自動振動器:DF-8020(東曹公司製) 溶解條件:將10 mg之試樣與20 mL之溶媒放入螺蓋樣品瓶並拴緊,利用DF-8020以60往返/分鐘的攪拌速度在室溫下攪拌120分鐘。利用安裝有過濾用過濾器的針筒進行過濾。 過濾用過濾器:Millex-LG,孔徑0.45 μm,親水性,PTFE,過濾器直徑25 mm(Merck公司製)
使用陽離子交換管柱的GPC量測在下述條件下進行。此外,在使用陽離子交換管柱的GPC量測中使用的量測溶液使用與在上述使用苯乙烯系管柱的GPC量測中使用的量測溶液相同者。
(GPC裝置及軟體)
(i)送液泵:LC-20AD(島津製作所公司製)
(ii)除氣機:DGU-20A3(島津製作所公司製)
(iii)自動取樣器:SIL-20A HT(島津製作所公司製)
(iv)管柱烘箱:CTO-20A(島津製作所公司製)
(v)微差折射率偵測器(RID):RID-10A(島津製作所公司製)
(vi)系統控制器:CBM-20A(島津製作所公司製)
(vii)量測/分析軟體:LC solution ver. 1.24 SP1
(viii)量測條件 GPC管柱:Inertcil CX(4.6×250 mm,GL Sciences Inc.製)2根 移動相:四氫呋喃(關東化學公司製,特級,不含穩定劑) 流速:0.7 mL/分鐘 管柱烘箱溫度:35℃ 偵測:微差折射率偵測器(RID) RID槽溫度:35℃ 試樣溶液注入量:100 μL GPC管柱校正用標準物質:PStQuick Kit-H(東曹公司製)
(ix)試樣溶液製備條件 溶媒:對於四氫呋喃(關東化學公司製,特級,不含穩定劑)20 mL加入分子量5000之標準聚苯乙烯A5000(東曹公司製)5 mg作為內部標準。 試樣溶液濃度:0.5 mg/mL 溶解用自動振動器:DF-8020(東曹公司製) 溶解條件:將10 mg之試樣與20 mL之溶媒放入螺蓋樣品瓶並拴緊,利用DF-8020以60往返/分鐘的攪拌速度在室溫下攪拌120分鐘。利用安裝有過濾用過濾器的針筒進行過濾。 過濾用過濾器:Millex-LG,孔徑0.45 μm,親水性,PTFE,過濾器直徑25 mm(Merck公司製)
〈重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、在分子量分布曲線中的尖峰之數量、各尖峰的峰頂分子量〉
針對包含共軛二烯系聚合物(A)~(L)及內部標準聚苯乙烯的試樣溶液,比照上述離子強度指數的量測,進行使用苯乙烯系管柱的GPC量測,獲得共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線。依據所獲得之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線求出重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)。此外,重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)係以聚苯乙烯換算之形式求出。並且,以被基線或極小值包夾且具有1個極大值之區域為單位分割所獲得之共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線,求出分割出之各區域的尖峰面積,在將共軛二烯系聚合物的分子量分布曲線整體的尖峰面積定為100%時,將擁有1%以上之尖峰面積之區域的數量求出作為分子量的尖峰之數量。再來,針對分割出之各區域(僅限擁有1%以上之尖峰面積的區域)的尖峰,將分子量最低之區域的尖峰定為第1尖峰,第1尖峰之後自分子量低之區域依序定義為第2尖峰、第3尖峰之後,求出各尖峰的峰頂分子量(表示在各區域中之極大值的分子量)。
〈加工性(薄片的光澤)〉
針對一次混練後橡膠組成物薄片之表面,以目視觀察,將有強光澤的情形評價為◎,將有弱光澤的情形評價為○,將無光澤的情形評價為╳。一次混練後橡膠組成物薄片的光澤愈強,意謂共軛二烯系聚合物的加工性愈優異。
〈加工性(薄片邊緣的裂痕)〉
針對一次混練後橡膠組成物薄片的薄片邊緣,以目視觀察,將薄片邊緣平滑而未裂開的情形評價為◎,將薄片邊緣有凹凸而未裂開的情形評價為○,將薄片邊緣裂開的情形評價為╳。一次混練後橡膠組成物薄片之薄片邊緣之裂痕的產生愈受到抑制,意謂共軛二烯系聚合物的加工性愈優異。
〈加工性(矽石分散)〉
加工未交聯橡膠組成物,製作3 cm見方且約5 g之試片。將試片在100℃下預熱4分鐘之後,使用PREMIER RPA(ALPHA TECHNOLOGIES公司製),在溫度40℃、頻率10 Hz之條件下,量測在動態應變0.7%及42%下的儲存彈性係數G′。算出在動態應變0.7%下的儲存彈性係數G′與在動態應變42%下的儲存彈性係數G′之差(ΔG′)。針對在各實施例、比較例中之儲存彈性係數G′之差(ΔG′),算出將在實施例1中之儲存彈性係數G′之差(ΔG′)定為100的指數,定為加工性(矽石分散)之值。加工性(矽石分散)之值愈大,意謂未交聯橡膠組成物所包含之矽石的分散狀態愈良好,意謂共軛二烯系聚合物的加工性愈優異。
〈低燃料消耗特性〉
將橡膠交聯物薄片衝壓成形為厚度2 mm、長度40 mm之條片狀而獲得試片。針對所獲得之試片,使用黏彈性量測裝置(上島製作所公司製),在頻率10 Hz、初始拉伸10%、應變幅度2%及溫度60℃之條件下,量測損耗正切(tanδ(60℃))。針對在各實施例、比較例中之損耗正切(tanδ(60℃)),算出將在實施例1中之損耗正切(tanδ(60℃))定為100的指數,定為低燃料消耗特性之值。低燃料消耗特性之值愈大,意謂所獲得之橡膠交聯物的低燃料消耗特性愈優異。
〈耐磨耗特性〉
針對橡膠交聯物薄片,進行JIS K6264-2(2005)所制定之DIN磨耗試驗,量測相對磨耗體積。針對各實施例、比較例中之相對磨耗體積,算出將在實施例2中之相對磨耗體積定為100的指數,定為耐磨耗特性之值。耐磨耗特性之值愈大,意謂所獲得之橡膠交聯物的耐磨耗特性愈優異。
〈具有活性末端之聚合物嵌段(A)的製備〉
於經氮氣置換之800 mL容器添加環己烷140.8 g及四甲基乙二胺3.0 mmol,再來添加正丁基鋰30.0 mmol。隨後,緩緩添加異戊二烯113.6 g及苯乙烯9.2 g,在50℃之容器內使之反應120分鐘,藉此獲得具有活性末端的聚合物嵌段(A)。所獲得之聚合物嵌段(A)的重量平均分子量(Mw)為6,500,分子量分布(Mw/Mn)為1.10,苯乙烯單體單元含量為7.5重量%,異戊二烯單體單元含量為92.5重量%及乙烯基鍵結含量為7.0莫耳%。
〈製造例1〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷(住友化學公司製,商品名:己烷(一般品),密度0.68 g/mL)7956 g、環己烷1014 g、四甲基乙二胺3.08 mmol、1,3-丁二烯425 g及苯乙烯680 g、哌啶4.27 mmol。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入正丁基鋰4.27 mmol,在55℃下起始聚合。繼續聚合反應15分鐘之後,耗費85分鐘連續添加1,3-丁二烯595 g。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,於經過10分鐘後以環氧基的含量呈3.42 mmol之方式添加由下述式(13)所示之聚有機矽氧烷,使之反應20分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為2當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.20份之2,4-雙(辛硫甲基)-6-甲基酚(RIANOX公司製,商品名:RIANOX1520)作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
[化8]
Figure 02_image015
〈製造例2〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷7956 g、環己烷1014 g、四甲基乙二胺2.63 mmol、1,3-丁二烯425 g及苯乙烯680 g。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入換算成鋰原子含量為4.38 mmol之在上述中獲得之具有活性末端的聚合物嵌段(A),在55℃下使之進行聚合成長反應。繼續聚合反應15分鐘之後,耗費85分鐘連續添加1,3-丁二烯595 g。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,加入正丁基鋰1.2 mmol,進一步於經過10分鐘後以環氧基的含量呈3.42 mmol之方式添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷,使之反應20分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為2當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.20份之2,4-雙(辛硫甲基)-6-甲基酚作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
〈製造例3〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷9180 g、環己烷1170 g、四甲基乙二胺5.2 mmol、1,3-丁二烯500 g及苯乙烯800 g。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入換算成鋰原子含量為20.0 mmol之在上述中獲得之具有活性末端的聚合物嵌段(A),在55℃下使之進行聚合成長反應。繼續聚合反應15分鐘之後,耗費75分鐘連續添加1,3-丁二烯700 g。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,於經過10分鐘後以環氧基的含量呈12 mmol之方式添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷,使之反應20分鐘,添加3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷20 mmol,使之反應15分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為2當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.20份之2,4-雙(辛硫甲基)-6-甲基酚作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
〈製造例4〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷9180 g、環己烷1170 g、四甲基乙二胺5.06 mmol、1,3-丁二烯400 g及苯乙烯560 g。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入換算成鋰原子含量為8.03 mmol之在上述中獲得之具有活性末端的聚合物嵌段(A),在45℃下使之進行聚合成長反應。繼續聚合反應20分鐘之後,分別耗費82分鐘連續添加1,3-丁二烯544 g、耗費60分鐘連續添加苯乙烯96 g。在自鏈聚合成長起始後經過55分鐘之時點上,加入1,6-雙(三氯矽基)己烷0.55 mmol作為耦合劑。在自1,6-雙(三氯矽基)己烷之添加後經過5分鐘之後,加入雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷1.02 g及換算成鋰原子含量為2.90 mmol之在上述中獲得之具有活性末端的聚合物嵌段(A)。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,於經過10分鐘後以環氧基含量的總和呈11.45 mmol之方式添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷。各自之添加後的反應時間定為10分鐘。之後,再加入正丁基鋰25.7 mmol並使之反應10分鐘之後,以環氧基的含量呈8.09 mmol之方式添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷,使之反應10分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為2當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.20份之2,4-雙(辛硫甲基)-6-甲基酚作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
〈製造例5〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷9180 g、環己烷1170 g、四甲基乙二胺5.2 mmol、1,3-丁二烯500 g及苯乙烯800 g、雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷0.43 g。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入換算成鋰原子含量為20.0 mmol之在上述中獲得之具有活性末端的聚合物嵌段(A),在55℃下使之進行聚合成長反應。繼續聚合反應15分鐘之後,添加雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷0.86 g,耗費75分鐘連續添加1,3-丁二烯700 g。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,於經過10分鐘後以環氧基的含量呈12 mmol之方式添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷,使之反應20分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為2當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.20份之2,4-雙(辛硫甲基)-6-甲基酚作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
〈製造例6〉
除了未添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷以外,進行與製造例1相同的操作,獲得聚合物溶液。
〈製造例7〉
於內容積20 L之附有攪拌機之高壓釜在氮氣環境下置入工業用己烷7650 g、環己烷2925 g、四氫呋喃8.81 mL、乙二醇二丁基醚0.88 mL、1,3-丁二烯248 g及苯乙烯526 g。為了使在聚合之失去活性中作用的雜質預先無毒化,將少量之正丁基鋰作為去除劑加入至高壓釜之後,加入正丁基鋰3.16 mmol,在43℃下起始聚合。繼續聚合反應20分鐘之後,分別耗費200分鐘連續添加1,3-丁二烯680 g、耗費55分鐘連續添加苯乙烯93 g。之後,確認聚合轉化率呈95%至100%之範圍後,添加四氯化矽0.31 mmol,使之反應30分鐘。之後,添加相對於高壓釜內之鋰總量為1.5當量之甲醇作為聚合終止劑,獲得含有共軛二烯系聚合物的溶液。於此溶液分別添加相對於共軛二烯系聚合物100份為0.40份及0.20份之丙烯酸-2-三級丁基-6-(3-三級丁基-2-羥基-5-甲基苄基)-4-甲基苯酯(住友化學公司製,商品名:SUMILIZER GM)及肆(3-月桂基硫基丙酸)新戊四醇酯(住友化學公司製,商品名:SUMILIZER TP-D)作為抗老化劑,獲得聚合物溶液。
〈製造例8〉
除了未添加正丁基鋰1.2 mmol與由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷以外,進行與製造例2相同的操作,獲得聚合物溶液。
〈製造例9〉
除了將四甲基乙二胺變更為5.37 mmol及未添加由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷以外,進行與製造例5相同的操作,獲得聚合物溶液。
〈製造例10〉
除了在自聚合起始後經過15分鐘後置入雙(二乙基胺基)甲基乙烯基矽烷1.83 g及添加[3-(二乙基胺基)丙基]三甲氧基矽烷6.41 mmol代替由上述式(13)所示之聚有機矽氧烷並使之反應15分鐘以外,進行與製造例1相同的操作,獲得聚合物溶液。
[實施例1~8及比較例1~4]
在製造例1~10中獲得之各聚合物溶液所包含之各共軛二烯系聚合物的質量及油(新日本石油公司製,商品名「Aromax T-DAE」)的質量之比如同表1所示,將聚合物溶液與油混合,攪拌混合至呈均勻之後,利用蒸汽蒸餾將溶媒去除,利用已設定為60℃的真空乾燥機施加乾燥處理24小時,獲得共軛二烯系聚合物(A)~(L)。針對所獲得之共軛二烯系聚合物(A)~(L),進行苯乙烯單元的含量、乙烯基鍵結量、苯乙烯嵌段率、慕尼黏度、矽含量、離子強度指數、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、在分子量分布曲線中的尖峰之數量、各尖峰的峰頂分子量之量測及評價。結果揭示於表1。
在容量250 mL之LABO PLASTOMILL中,將實施例1~8、比較例1~4相關之共軛二烯系橡膠(A)~(L)捏練30秒,隨後以表2所示之摻合比例(質量份),添加硫及硫化促進劑,進一步混練3.5分鐘,自LABO PLASTOMILL排出一次混練後之橡膠組成物。該組成物排出時之LABO PLASTOMILL的指示溫度為140℃。將所獲得之一次混練後之橡膠組成物直接通過已設定為間隙寬度1.5 mm且溫度50℃的開放輥2次,藉此獲得一次混練後橡膠組成物薄片。針對所獲得之一次混練後橡膠組成物薄片,評價加工性(薄片的光澤)及加工性(薄片邊緣的裂痕)。結果揭示於表2。
其次,將一次混練後橡膠組成物薄片捲繞至已設定為50℃的開放輥,添加硫及硫化促進劑,將此等混練,藉此獲得薄片狀之未交聯橡膠組成物。針對所獲得之未交聯橡膠組成物,評價加工性(矽石分散)。結果揭示於表2。
藉由將在上述中獲得之未交聯橡膠組成物在160℃下加熱交聯30分鐘~35分鐘,獲得橡膠交聯物薄片。針對所獲得之橡膠交聯物薄片,評價低燃料消耗特性及耐磨耗特性。結果揭示於表2。
『表1』
表1
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4
混合比率(份) 製造例1 100 80 30 50
製造例2 20 70 66.7 66.7
製造例3 33.3
製造例4 100 42 54
製造例5 33.3
製造例6 50
製造例7 100
製造例8 66.7
製造例9 33.3
製造例10 58 46 100
20 20 20 20 20 20 20 20 20 37.5 20 20
共軛二烯系聚合物的物性 苯乙烯單元的含量 (重量%) 40 40 40 40 41 40 41 41 41 40 40 41
乙烯基 鍵結量 (mol%) 25 24 23 23 37 23 30 31 24 24 24 25
苯乙烯 嵌段率(%) 2.8 2.8 2.8 2.3 2.2 2.2 2.4 2.3 2.6 4.0 2.1 2.5
慕尼黏度 85 81 75 95 62 96 82 78 80 65 56 97
矽含量 (重量ppm) 97 106 130 257 623 254 398 444 40 0 27 234
離子強度 指數(%) 38.1 31.2 9.4 2.4 3.6 0.8 44.9 36 68.0 0 0 83.4
Mw(×10 4) 88 81 90 82 63 79 72 71 75 110 43 67
Mw/Mn 1.64 1.66 1.53 1.74 1.80 1.70 1.64 1.64 1.48 1.62 1.41 1.35
分子量的 尖峰數量 3 3 3 4 4 5 5 5 3 2 3 2
第1尖峰的峰頂分子量(×10 4) 63 60 59 16 9 17 10 10 60 60 17 68
第2尖峰的峰頂分子量(×10 4) 128 124 120 60 33 38 38 38 129 106 58 141
第3尖峰的峰頂分子量(×10 4) 175 173 168 120 71 60 79 79 177 89
第4尖峰的峰頂分子量(×10 4) 166 102 122 119 119
第5尖峰的峰頂分子量(×10 4) 168 148 148
共軛二烯系 聚合物 A B C D E F G H I J K L
『表2』
2
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4
摻合(份) 共軛二烯系聚合物(A)(※) 120
共軛二烯系聚合物(B)(※) 120
共軛二烯系聚合物(C)(※) 120
共軛二烯系聚合物(D)(※) 120
共軛二烯系聚合物(E)(※) 120
共軛二烯系聚合物(F)(※) 120
共軛二烯系聚合物(G)(※) 120
共軛二烯系聚合物(H)(※) 120
共軛二烯系聚合物(I)(※) 120
共軛二烯系聚合物(J)(※) 137.5
共軛二烯系聚合物(K)(※) 120
共軛二烯系聚合物(L)(※) 120
矽石 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80
17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 0 17.5 17.5
矽烷耦合劑 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4
碳黑 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
氧化鋅 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
抗老化劑 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
硬脂酸 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
硫化促進劑(1) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
硫化促進劑(2) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
評價 加工性 (薄片的 光澤)
加工性 (薄片邊緣的 裂痕)
加工性 (矽石分散) 100 108 112 126 152 131 144 154 53 92 38 123
低燃料消耗特性 100 110 109 109 118 118 125 126 100 89 82 118
耐磨耗特性 103 100 105 113 112 125 137 137 80 77 89 87
(※)在上表中,共軛二烯系聚合物(A)~(L)的摻合量分別包含表1所記載之量的油。
此外,表2所示之各材料如下。 ・矽石:贏創公司製,商品名「ULTRASIL(註冊商標)7000GR」 ・油:新日本石油公司製,商品名「Aromax T-DAE」 ・矽烷耦合劑:四硫化雙[3-(三乙氧基矽基)丙基](贏創德固賽公司製,商品名「Si69」) ・碳黑:卡博特日本公司製,商品名「N339」 ・氧化鋅:正同化學工業公司製,商品名「氧化鋅2種」 ・抗老化劑:6PPD,N-苯基-N′-(1,3-二甲基丁基)對伸苯二胺(大內新興化學工業公司製,商品名「NOCRAC 6C」) ・硬脂酸:日油公司製,商品名「珠狀硬脂酸Tsubaki」 ・硫:鶴見化學公司製,商品名「硫325網目」 ・硫化促進劑(1):N-環己基-2-苯并噻唑次磺醯胺(大內新興化學工業公司製,商品名「NOCCELER CZ-G」) ・硫化促進劑(2):二苯基胍(大內新興化學工業公司製、商品名「NOCCELER D」)
由表1、表2可確認以下諸點。
亦即,係為矽含量為95重量ppm以上、離子強度指數為75%以下之共軛二烯系聚合物的共軛二烯系聚合物,其係加工性優異且可賦予耐磨耗特性及低燃料消耗特性優異之橡膠交聯物者(實施例1~8)。
另一方面,在矽含量未達95重量ppm的情況下或離子強度指數超過75%的情況下,係加工性、所獲得之橡膠交聯物之耐磨耗特性及低燃料消耗特性的平衡低劣者(比較例1~4)。
無。
無。
無。

Claims (10)

  1. 一種共軛二烯系聚合物,其係至少含有共軛二烯單體單元的共軛二烯系聚合物,矽含量為95重量ppm以上,離子強度指數為75%以下。
  2. 如請求項1所述之共軛二烯系聚合物,其中分子量分布(Mw/Mn)為1.5以上。
  3. 如請求項1或2所述之共軛二烯系聚合物,其中重量平均分子量(Mw)為20萬以上。
  4. 如請求項1或2所述之共軛二烯系聚合物,其中矽含量為150重量ppm以上。
  5. 如請求項1或2所述之共軛二烯系聚合物,其中離子強度指數為0.5~60%。
  6. 如請求項1或2所述之共軛二烯系聚合物,其中在分子量分布曲線中的尖峰之數量為2個以上。
  7. 如請求項1或2所述之共軛二烯系聚合物,其含有末端改質基。
  8. 一種橡膠組成物,其含有如請求項1至7之任一項所述之共軛二烯系聚合物與填充劑。
  9. 一種橡膠交聯物,其係將如請求項8所述之橡膠組成物交聯而成者。
  10. 一種輪胎,其包含如請求項9所述之橡膠交聯物。
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