WO2002074820A1 - Caoutchouc expanse a l'huile et composition de caoutchouc - Google Patents

Caoutchouc expanse a l'huile et composition de caoutchouc Download PDF

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WO2002074820A1
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rubber
oil
weight
extended
polymer
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PCT/JP2002/002459
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Takeshi Karato
Manabu Tomisawa
Takahiko Fukahori
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Zeon Corporation
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    • C08L53/02Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes

Definitions

  • the present invention relates to an oil-extended rubber and a rubber composition, and more particularly, to a rubber bridge having excellent low heat build-up, wet drip property, and abrasion resistance when silicide is blended as a reinforcing agent. And a rubber composition containing the oil-extended rubber.
  • Background Art Automobile tires can run long distances with less fuel (excellent in cost), have a short braking distance on wet roads (excellent in wet grip), and have worn tire surfaces. Performance (e.g., excellent wear resistance).
  • NR natural rubber
  • BR polybutadiene
  • IR polyisoprene
  • SBR styrene-butadiene copolymer rubber
  • NR natural rubber
  • BR polybutadiene
  • IR polyisoprene
  • SBR styrene-butadiene copolymer rubber
  • the composition is used as a rubber material for tires.
  • rubber compositions containing such carbon black have insufficient low heat buildup.
  • a method for improving low heat build-up there is known a method using a force-pulling polymer obtained by force-pulling the active terminal of a polymer polymerized by an organolithium catalyst with a force-pulling agent such as tin tetrachloride.
  • a force-pulling agent such as tin tetrachloride.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-55912 discloses that butagenil has a bond with at least one metal selected from silicon, germanium, tin and lead, and has a high Bull bond content.
  • a coupling polymer consisting of styrene and butadiene is disclosed.
  • the above-mentioned coupling polymer is blended with carbon black, the low heat build-up is somewhat improved, but when silica is blended, the effect of improving the low heat build-up is insufficient. And it is inferior in wear resistance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-292161 discloses an oil-extended rubber made of a specific styrene-butadiene copolymer rubber obtained by solution polymerization using an organolithium catalyst, silica, silica black,
  • a rubber composition for a tire tread comprising a silane coupling agent and a vulcanizing agent, is disclosed.
  • a rubber composition improves low heat build-up and abrasion resistance as compared with a composition containing only carbon black as a reinforcing agent, but the degree of improvement is insufficient.
  • WO 96/30419 discloses a styrene-butadiene-isoprene random copolymer rubber containing 0.5 to 0.5% by weight of isoprene units.
  • silica When silica is blended with such a copolymer rubber, it has a low heat build-up compared to a rubber that does not contain an isoprene unit. The degree of improvement is insufficient.
  • the object of the present invention is to provide an oil-extended rubber which can provide a rubber crosslinked product having low heat build-up, excellent wet drip properties and excellent abrasion resistance when silica is blended as a reinforcing agent. And a rubber cross-linked product obtained by cross-linking the rubber composition.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • styrene and 1,3-butadiene were solution-polymerized with an organolithium catalyst, and then a specific amount of By blending silica as a reinforcing agent with oil-extended rubber consisting of a coupling polymer obtained by polymerizing prene and then coupling with a silicon-containing coupling agent and an extension oil, low heat build-up, wet drip properties
  • silica as a reinforcing agent with oil-extended rubber consisting of a coupling polymer obtained by polymerizing prene and then coupling with a silicon-containing coupling agent and an extension oil
  • An oil-extended rubber obtained by blending an extender oil with a conjugated gen-based rubber comprising: an organic active metal as an initiator in the conjugated gen-based rubber-hydrocarbon solvent; 1, 3 - 8 0 wt 0/0 or more butadiene, after polymerizing the 8 0 weight 0/0 or less and aromatic Zokubi sulfonyl of 8 0% or more by weight of monomer a monomer mixture of isoprene, the remainder Isoprene is added and polymerized, and then the remaining 1,3-butadiene and aromatic butyl monomer are added to continue the polymerization to obtain a polymer having an active terminal (ripping polymer)
  • An oil-extended rubber characterized by being obtained by reacting an oil-extended rubber with
  • Oil extended rubber of the present invention 1, 3-butadiene unit 3 0-9 9.9 wt 0/0, isoprene units from 0.1 to 1 0% by weight and aromatic Bulle monomer unit 0-6 0 wt%
  • An oil-extended rubber obtained by blending an extender oil with a conjugated gen-based rubber comprising: an organically active metal as an initiator in a hydrocarbon solvent; After polymerizing a monomer mixture consisting of at least 80% by weight of 1,3-butadiene, at most 80% by weight of isoprene and at least 80% by weight of an aromatic vinyl monomer, the remaining isoprene is added.
  • the conjugated diene rubber constituting the oil-extended rubber is 30 to 99.9% by weight, preferably 45 to 96.8% by weight, more preferably 50 to 89.7% by weight of 1,3-butadiene unit.
  • isoprene units from 0.1 to 1 0 weight 0/0, preferably from 0.2 to 5 weight 0/0, more preferably from 0.3 to 4% by weight and aromatic Bulle monomer unit 0-6 0 weight 0/0, preferably 3-5 0% by weight, more preferably from 1 0-4 5 weight 0/0.
  • 1,3-butadiene unit content of the conjugated gen-based rubber is small, low heat build-up and poor grip properties are inferior, and when it is large, abrasion resistance is inferior.
  • the unit amount of isoprene in the conjugated diene rubber is small, low heat build-up, poor grip and poor abrasion resistance are obtained, and on the other hand, a large amount of conjugated rubber is inferior in wet grip property and abrasion resistance. If the amount of the aromatic vinyl monomer unit in the conjugated diene rubber is large, low heat build-up and abrasion resistance are inferior. It is preferable to contain an aromatic biel monomer unit in that it has a better balance between wet grip properties and abrasion resistance.
  • aromatic butyl monomer examples include styrene; styrene; 2-methyl styrene, 3-methyl styrene, 4-methyl styrene, 2, 4-diisopropyl styrene, and 2, 4-dimethino.
  • Alkyl-substituted styrenes such as styrene, 4-t-butylstyrene, and 5-t-butynol-2-methylstyrene; N, N-dimethylaminomethylstyrene, N, N-jetizoleaminomethinolestyrene, N, N-dimethyla N, N, such as minethinolestyrene, N-methymerene N-ethyl / reaminoethylenostyrene, N, N-jeti / reaminoethylenostyrene, N, N-dipropylaminoethylstyrene, N, N-dioctylaminoethylstyrene —Disubstituted aminostyrenes.
  • styrene is preferably used.
  • the aromatic butyl monomers are used alone or in combination of
  • the conjugated gen-based rubber used in the present invention does not substantially impair the effects of the present invention, and, to the extent that it does not contain 1,3-butadiene units, isoprene units and aromatic vinyl monomer units. Other monomer units may be included. Other monomers other than 1,3-butadiene, isoprene and aromatic butyl monomers include, for example, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl (meth) acrylate, and the like.
  • Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomers Olefin monomers such as ethylene, propylene, isobutylene and bielcyclohexane; Non-conjugated diene monomers such as 1,4-pentadiene and 1,4-hexadiene And the like.
  • the amount of these monomer units is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the conjugated rubber is preferably 200,000 to 2,000,000, more preferably 500,000 to 1,500,000. 0 0 0. When Mw is in this range, processing is easy, and low heat buildup and abrasion resistance are excellent.
  • the ratio (Mw / Mn) of Mw to the number average molecular weight (Mn) of the conjugated rubber is preferably in the range of 1.5 to 3.
  • MwZMn is in this range, processing is easy, and lower heat generation and higher wear resistance are obtained.
  • the conjugated gen-based rubber used in the present invention comprises, in a hydrocarbon solvent, an organic active metal as an initiator, and at least 80% by weight of 1,3-butadiene among monomers used for polymerization; After polymerizing a monomer mixture consisting of not more than 80% by weight and not less than 80% by weight of the aromatic vinyl monomer, the remaining isoprene is added and polymerized, and then the remaining 1,3-butadiene is polymerized. And a polymer having an active terminal obtained by adding an aromatic butyl monomer and continuing polymerization to react with a coupling agent.
  • hydrocarbon solvent examples include aliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, hexane and 2-butene; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane and cyclohexene; benzene, toluene and xylene Aromatic hydrocarbons;
  • the amount of hydrocarbon solvent used depends on the monomer concentration, usually:! The proportion is such that it is ⁇ 50% by weight, preferably 10 ⁇ 40% by weight.
  • organic active metal an organic alkali metal compound is preferably used, and specific examples thereof include n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, stilbenelithium and the like.
  • Organic monolithium compounds dilithiomethane, 1,4-dilithiobutane, 1,4-dilithi-2-
  • Organic polyvalent lithium compounds such as ethylcyclohexane and 1,3,5-trilithiobenzene
  • organic sodium compounds such as sodium naphthalene
  • organic potassium compounds such as potassium naphthalene.
  • organolithium compounds, particularly organomonolithium compounds are preferred.
  • These organic active metals can be used alone or in combination of two or more. The amount used is preferably in the range of 1 to 20 mmol, more preferably in the range of 2 to 15 mmol, per 1, OOO g of the monomer mixture.
  • a polar compound can be added to obtain a desired value of the number of bull bonds in the 1,3-butadiene unit.
  • the polar compound include ether compounds such as dibutyl ether and tetrahydrofuran; tertiary amines such as tetramethylethylenediamine; metal alkoxides; and phosphine compounds. Among them, ether compounds and tertiary amines are preferably used, and tertiary amines are more preferably used.
  • the amount of the polar compound to be used is preferably in the range of 0.01 to 100 mol, more preferably 0.3 to 30 mol, per 1 mol of the organic active metal. When the amount of the polar compound used is within this range, it is easy to adjust the amount of bull bonds in the 1,3-butadiene unit, and it is unlikely that a problem due to deactivation of the catalyst occurs.
  • the amount of each monomer used in the polymerization may be appropriately set so that the amount of each monomer unit of the finally obtained conjugated rubber becomes a desired value.
  • the polymer is obtained by adding 3-butadiene and an aromatic butyl monomer and continuing the polymerization to react the obtained polymer having an active terminal with a coupling agent.
  • 1,3-butadiene or aromatic biel monomer used in the initial polymerization process is small, low heat buildup and poor abrasion resistance will result.
  • Use of isoprene in early polymerization stages If the ratio is high, the heat generation is low and the wear resistance is poor.
  • 1,3-butadiene and isoprene and the aromatic vinyl are combined so that the bonding mode between 1,3-butadiene and isoprene and the aromatic vinyl monomer forms a random bond. It is preferable to carry out polymerization while continuously adding a mixture with a monomer.
  • the residual amount of added isoprene is preferably 0.2 to 5% by weight, more preferably 0.3 to 4% by weight, based on the total amount of the monomers used for the polymerization.
  • the use ratio of 1,3-butadiene and aromatic butyl monomer is not 100% by weight in the initial polymerization step, after the initial polymerization, the remaining isoprene is added and the mixture is polymerized. Then, the remaining 1,3-butadiene and the remaining aromatic butyl monomer are added, and the polymerization is continued.
  • a method of adding the remaining 1,3-butadiene and the remaining aromatic vinyl monomer polymerization is performed so that the bonding mode of the 1,3-butadiene and the aromatic vinyl monomer forms a random bond.
  • a method of continuously adding a mixture of 1,3-butadiene and an aromatic butyl monomer is preferred.
  • the polymerization reaction is preferably carried out in a polymerization mode such as a batch system or a continuous system at a temperature in the range of 178 to 150 ° C., and is preferably carried out in a batch system.
  • a conjugated rubber is obtained by reacting a polymer having an active terminal (hereinafter sometimes abbreviated as “living polymer”) obtained by completing the above polymerization reaction with a coupling agent.
  • living polymer a polymer having an active terminal
  • a force coupling agent may be added to the polymerization system.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer before reacting with the coupling agent is preferably 5,000 to 2,000, 0000, more preferably 50,000 to 700. , 0 00, particularly preferably 150, 0 00-500, 0 00. If Mw is too small, low heat build-up and abrasion resistance tend to be inferior, and if Mw is too large, processability of the rubber composition tends to be inferior.
  • the ratio (Mw / Mn) of Mw and the number average molecular weight (Mn) of the polymer before reacting with the coupling agent is preferably 1.02 to 3, more preferably 1.05 to 2.5. And particularly preferably 1.1 to 2. If this ratio is excessively large, low heat buildup tends to be inferior. Conversely, if this ratio is excessively small, production is difficult and rubber composition tends to be inferior in processability.
  • the force coupling agent is not particularly limited as long as it can react with the living polymer to form a polymer (coupling polymer) in which a plurality of living polymers are force coupled to one molecule of the force coupling agent.
  • a polymer coupling polymer
  • the force-pulling agent examples include a silicon-containing force-pulling agent, a tin-containing force-pulling agent, an epoxy-containing force-pulling agent, an isocyanate-group-containing force-pulling agent, an ester group-containing force-pulling agent, and alkenyl.
  • Group-containing power ringing agents and halogenated hydrocarbons Among them, a silicon-containing coupling agent, an epoxy group-containing force coupling agent and an isocyanate group-containing power coupling agent are preferable, and a silicon-containing coupling agent and an epoxy group-containing power coupling agent are more preferable.
  • silicon-containing coupling agent examples include alkoxysilane compounds such as tetramethoxysilicon, tetraethoxysilicon, tetrabutoxysilicon, and alkyltriphenoxysilicon; silicon tetrachloride, silicon tetrabromide, and tetraiodide.
  • Halogenated silane compounds such as silicon, monomethyltrichlorosilicate, monoethynoletrichlorosilicate, monobutinoletrichlorosilicate, monohexyltrichlorosilicon, monomethyltripromocene, bistrichlorosilylethane; monochlorotrime And halogenated silicon compounds such as toxicoke, monopromotrimethoxy, dichlorodimethoxy, dibutodimethoxy, trichloromethoxy, tribromomethoxy, and the like. Of these, alkoxysilane compounds and silane compounds are preferred, and tetramethoxysilicon and tetrachlorosilane are more preferred.
  • tin-containing coupling agents examples include tin tetrachloride, tin tetrabromide, monomethinoletrichlorotin, monoethynoletriclotin tin, monobutinoletriclotin tin, monohexyl / retriclotin tin, bis Tin halide compounds such as trichlorostannylethane; alkoxytin compounds such as tetramethoxytin, tetraethoxytin and tetrabutoxytin; and the like.
  • the phosphorus-containing coupling agent examples include trisnoylphenyl phosphite, trimethyl phosphite, and triethyl phosphite.
  • epoxy group-containing coupling agent examples include tetradalicydyl 1,3-bisaminomethylcyclohexane, tetradalicydyl 1,3-bisaminomethylbenzene, epoxy modified silicone, epoxidized soybean oil And epoxidized linseed oil. Of these, tetraglycidyl 1,3-bisaminomethylcyclohexane is preferred.
  • isocyanate group-containing coupling agent examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenylethanediisocyanate, 1,3, 5-benzenetriisocyanate. Of these, 2,4-tolylene diisocyanate is preferred.
  • ester group-containing coupling agent examples include dimethyl adipate, getyl adipate, dimethyl terephthalate, getyl terephthalate, dimethyl phthalate, and dimethyl isophthalate.
  • alkenyl group-containing coupling agent examples include dibutylbenzene, diisopropenylbenzene and the like.
  • halogenated hydrocarbon examples include chloroform, tripromethane, trifluoromethane, trichloropropane, tribromopropane, carbon tetrachloride, tetrachloroethane, and the like.
  • These coupling agents can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the coupling agent to be used can be appropriately selected according to the required weight average molecular weight, the force coupling ratio, the reactivity of the force coupling agent, and the like. Molar equivalents are preferred.
  • the coupling ratio for polymers the total amount, more living polymer with respect to the coupling agent 1 molecules were generated by force Ppuringu polymer ratio of (force Ppuringu polymer) (wt 0/0) It can be measured by gel-permeation 'chromatographic analysis.
  • Power Ppuringu factor of conjugated diene-based rubber is preferably from 1 0 wt 0/0 or more, more preferably 3 0-9 0% by weight, more preferably 4 0-8 0 weight. / 0 , particularly preferably 55 to 80% by weight.
  • the coupling ratio may be excessively low, resulting in poor workability, or low heat build-up and poor wear resistance.
  • the coupling reaction is preferably carried out at 0 to 150 ° C. under reaction conditions of 0.5 to 20 hours.
  • the conjugated gen-based rubber used in the present invention is obtained by reacting a polymer having an active terminal with a coupling agent, and then reacting the unreacted polymer having an active terminal with a modifier to form a modifying group on the polymer terminal. May be contained.
  • the modifying agent examples include N, N-disubstituted aminoalkyl (meth) acrylamide compounds such as N, N-dimethylaminopropyl acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl methacrylamide; N, N-disubstituted aminoaromatic compounds such as N-dimethylaminoethylstyrene, N, N-ethylaminoethylstyrene; N-methinoley 2-pyrrolidone, N-vininoley 2-pyrrolidone, N-pheninoley 2 - N- substituted cyclic amides such as pyromellitic re pyrrolidone, N- methyl- ⁇ - force Puroratatamu; 1, 3-di-methylcarbamoyl Honoré ethylene urea, 1, 3 - Jechiru 2- ⁇ f ⁇ - substituted cyclic ureas such as Midazorijinon; N-sub
  • an anti-aging agent such as a phenol-based stabilizer, a phosphorus-based stabilizer, or a zeolite-based stabilizer may be added to the obtained polymer solution.
  • the amount of the antioxidant to be added may be appropriately determined depending on the type and the like. Further, if desired, extender oil may be blended.
  • Known methods may be used to obtain the polymer from the polymer solution.For example, after separating the solvent by steam stripping, the solid is filtered off, and the solid is dried to obtain a solid rubber. Can be adopted.
  • the oil-extended rubber of the present invention is obtained by blending an extension oil with the conjugated gen-based rubber.
  • the extender oil blended with the conjugated gen-based rubber has a total acid value of 2 mgKOHZg or less, preferably 1 mgKOHZg or less, more preferably 0.5 mgKOH / g or less, as measured according to JIS K2501 (potentiometric titration method). Things. If an extender oil having an excessively large total acid value is added, low heat build-up and abrasion resistance tend to be poor, and performance may be insufficient depending on the application.
  • the pour point of the extender oil is preferably between 150 ° C. and + 70 ° C., more preferably between 130 ° C. and + 50 ° C., particularly preferably between 120 ° C. and + 20 ° C. If the pour point is too low, the abrasion resistance tends to be poor. Conversely, if the pour point is too high, the transfer of the extension oil tends to be difficult, and the low heat build-up tends to be poor.
  • the aroma carbon content (CA ° / 0 ) of the extender oil measured by the method described in ASTM D 3238 is preferably 5% or more, more preferably 15% or more, and the paraffin carbon content (CP%) is preferably It is 70 ° / 0 or less, more preferably 60% or less, particularly preferably 50% or less. If the CA% is too low or the CP% is too high, the tensile strength and wear resistance tend to be poor. Further, the content of polycyclic aromatics according to the method of IP 346 is preferably less than 3%.
  • the compounding amount of the extender oil is preferably 5 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 80 parts by weight, and particularly preferably 15 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the conjugated diene rubber. When the amount is within this range, the balance between low heat generation and abrasion resistance is excellent.
  • the viscosity of the oil-extended rubber is preferably from 20 to 100, more preferably from 30 to 80, and particularly preferably from 40 to 70. When the Mooney viscosity is in this range, the processability of the rubber composition is good and the balance of physical properties is excellent.
  • the oil-extended rubber of the present invention is obtained by obtaining the conjugated gen-based rubber as a solid rubber, then compounding an extended oil and mechanically mixing the conjugated gen-based rubber, or a polymer solution containing the conjugated gen-based rubber. It can be manufactured by mixing a desired amount of extender oil in advance and obtaining a solid oil-extended rubber. The latter method can be preferably employed in that the extending oil can be more easily and uniformly mixed.
  • the rubber composition of the present invention contains the above oil-extended rubber.
  • the rubber composition of the present invention further contains other rubbers other than the conjugated rubber. You may go out.
  • Other rubbers include, for example, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), emulsion-polymerized SBR (styrene-butadiene copolymer rubber), solution-polymerized random SBR (5-50% by weight of bound styrene, butadiene 1,2-bond content 10-80%, high trans SBR (trans bond content of butadiene 70-95%), low cis BR (polybutadiene rubber), high cis BR, high trans BR (trans of butadiene (Bond content 70-95%), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, emulsion-polymerized styrene-acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, high vinyl S
  • NR, BR, IR and SBR are preferably used. These rubbers can be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio of the conjugated rubber is set to 10% by weight or more based on the total amount of the rubber component. It is more preferably in the range of 20 to 90% by weight, and particularly preferably in the range of 30 to 80% by weight. If this ratio is too low, a sufficient improvement effect cannot be obtained.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains silica as an essential component.
  • silica examples include dry-process white carbon, wet-process white carbon, colloidal silica, and precipitated silica disclosed in JP-A-62-62838.
  • wet-process white carbon containing hydrated caic acid as a main component is preferable.
  • a carbon-silica dual phase filler having silica supported on the surface of carbon black may be used.
  • These silicas can be used alone or in combination of two or more.
  • the nitrogen adsorption specific surface area of the silica is preferably from 50 to 40 Om 2 / g, more preferably from 100 to 22 Om 2 ⁇ . Within this range, the abrasion resistance and the low heat generation are more excellent.
  • the pH of silica must be less than pH 7. And more preferably pH 5 to 6.9.
  • the amount of silica is preferably 10 to 150 parts by weight, more preferably 20 to 120 parts by weight, and particularly preferably 40 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of all the rubber components.
  • silane coupling agent examples include butyltriethoxysilane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethyoxysilane, ⁇ - (j8-aminoethyl); ⁇ -aminoprobiyltrimethoxysilane, bis (3 — (Triethoxysilyl) propyl) tetrasulfide, bis (3- (triethoxysilyl) propyl) disulfide, etc., and ⁇ -trimethoxysilylpropyl dimethylthiocarpamilte described in JP-A-6-248116.
  • silane coupling agents such as trastulfide and ⁇ -trimethoxysilylpropyl benzothiazyltetrasnosulfide. Among them, tetrasulfides are preferred.
  • These silane coupling agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the silane coupling agent is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of silica.
  • the rubber composition of the present invention may contain carbon black such as furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, and graphite.
  • furnace black is preferable, and specific examples thereof include SAF, ISAF, HSAF-HS, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF, HAF-HS, HAF-LS, and FEF. .
  • These carbon blacks can be used alone or in combination of two or more.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black is preferably 5 to 200 m 2 Zg, more preferably 80 to 13 Om 2 / g, and the adsorption amount of dibutyl phthalate (DBP) is preferably 5 to 300300 ml / l OO g, more preferably 80-160 ml / l OO g. Within this range, mechanical properties and wear resistance are excellent. Further, carbyl: Cetyltri disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-230290
  • the adsorption specific surface area of mombromide (CTAB) is 110-170m 2 / g, and the DBP (24M4DBP) oil absorption after repeatedly applying compression four times at a pressure of 165MPa
  • CTAB adsorption specific surface area
  • DBP 24M4DBP
  • the use of a high-structure carbon black with a ratio of I 10 to 130 ml / 100 g further improves the abrasion resistance.
  • the compounding amount of carbon black is usually 150 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total rubber component, and the total amount of silica and carbon black is 100 parts by weight of the total rubber component. It is preferable that the amount be 10 to 150 parts by weight.
  • the rubber composition of the present invention may contain, in addition to the above components, a cross-linking agent, a cross-linking accelerator, a cross-linking activator, an anti-aging agent, an activator, a process oil, a plasticizer, a lubricant, a filler, and the like according to a conventional method.
  • a cross-linking agent e.g., a cross-linking accelerator, a cross-linking activator, an anti-aging agent, an activator, a process oil, a plasticizer, a lubricant, a filler, and the like according to a conventional method.
  • the required amount of each agent can be blended.
  • crosslinking agent examples include sulfur such as powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur; sulfur halides such as sulfur monochloride and sulfur dichloride; dicumyl peroxide, ditertiary lipyl peroxide.
  • Organic peroxides such as p-quinone dioxime, p, min, hexamethylene diamine canolebamate, 4,4'-methylenebis_o-chloroaniline, and other polyvalent amine compounds; alkyl having a methylol group Phenolic resin; among these, sulfur is preferred, and powdered sulfur is more preferred.
  • These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the compounding amount of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 15 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of all rubber components.
  • Examples of the citrus promoter include N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide, N-t-butyl-1-benzo-benzothiazolesulfenamide, and N-oxethylene_2-benzothiazo-1 Sulfenamide-based cross-linking accelerators, such as N- / resnolefenamide, N-year-old xyethylene-1-benzobenzothiazo / res / lefenamide, N, N'-diisopropyl / le-2-benzothiazolsulfenamide; diphenyl Guanidine-based cross-linking accelerators such as danidine, di-tolylguanidine, and ortho-trinolebiguanidine; thioperia-based cross-linking accelerators such as getylthiourea; 2-mercaptobenzothiazol, dibenzothiazyl disulphide Thiazole-based cross-linking accelerators such as 1,2-mercapto
  • crosslinking accelerators can be used alone or in combination of two or more.
  • the compounding amount of the crosslinking accelerator is preferably 0.1 to 15 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of all rubber components.
  • the crosslinking activator for example, higher fatty acids such as stearic acid, zinc oxide and the like can be used.
  • the zinc oxide preferably has a high surface activity and a particle size of 5 ⁇ m or less, for example, active zinc white having a particle size of 0.05 to 0.2 nm or zinc white having a particle size of 0.3 to 1 ⁇ m. Can be.
  • a zinc oxide surface-treated with a dispersant or wetting agent may be used.
  • the blending amount of the crosslinking activator is appropriately selected, but the blending amount of the higher fatty acid is preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0.1 to 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of all rubber components. 5 to 5 parts by weight, and the amount of zinc oxide is preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total rubber component. It is.
  • Mineral oil or synthetic oil may be used as the process oil.
  • mineral oil aloma oil, naphthenic oil, paraffin oil and the like are usually used.
  • Other compounding agents include activators such as dimethylene glycol, polyethylene glycol, and silicone oil; fillers such as calcium carbonate, tanolek, and clay; tackifiers such as petroleum resins and cumarone resins; and waxes.
  • the rubber composition containing silica can be obtained by kneading each component according to a conventional method.
  • a rubber composition can be obtained by kneading a compounding agent excluding a crosslinking agent and a crosslinking accelerator and an oil-extended rubber, and then mixing the kneaded product with a crosslinking agent and a crosslinking accelerator.
  • the kneading temperature of the compounding agent excluding the crosslinking agent and the crosslinking accelerator and the oil-extended rubber is preferably from 80 to 200 ° C, more preferably from 120 to 180 ° C, and the kneading time is as follows: Preferably it is 30 seconds to 30 minutes.
  • the rubber composition of the present invention is usually used as a rubber crosslinked product.
  • the crosslinking method is not particularly limited, and may be selected according to the shape and size of the crosslinked product.
  • the crosslinkable rubber composition may be filled in a mold and heated to heat the resin, and the resin may be crosslinked at the same time as molding. Alternatively, the crosslinkable rubber composition molded in advance may be heated and crosslinked.
  • the crosslinking temperature is preferably from 120 to 200 ° C, more preferably from 140 to 180 ° C, and the crosslinking time is usually from 1 to about 20 minutes.
  • the rubber composition of the present invention provides a rubber cross-linked product having excellent low heat build-up, wet grip properties and abrasion resistance. Used for various parts, or used for rubber products such as hoses, window frames, belts, shoe soles, vibration-isolating rubber, automotive parts, and as resin-reinforced rubber such as impact-resistant polystyrene and ABS resin. Will be possible. It is especially excellent as a tire tread for fuel-efficient tires.In addition, it is also used as a material for tire treads such as season tires, high performance tires and studless tires, side walls, under treads, carcass and beat parts. It is suitable.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polymer was measured by gel permeation chromatography (GPC), and the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene was determined.
  • GPC gel permeation chromatography
  • Detection is performed by a differential refractometer R 1 -8020 (Toso-Iso). (Manufactured by one company).
  • Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C) was measured according to JIS K6300.
  • Wear resistance was measured using a Lambourn abrasion tester according to JIS K6264. This characteristic is represented by an index (wear resistance index). The larger the value, the better.
  • the wet grip property was measured by using RDA-II manufactured by Rheometrics Co., Ltd. under the conditions of 0.5% twist and 2 OHz at ta ⁇ ⁇ and elastic modulus (G,) at 0 ° C. This characteristic is indicated by an index.
  • the t an S (0 ° C) value is large and the G '(0 ° C) value is small.
  • the low heat build-up was measured by using RDA-II manufactured by Rheometrics Co., Ltd. and measuring the ta ⁇ ⁇ at 60 ° C under a condition of 0.5% twist and 2 OHz. This property is indicated by an index. When this t an S (60 ° C) value is small, it indicates that the heat generation is excellent. Also, subtract the value of G '(0.1%) at 0.1% torsion and 10 Hz and 50 ° C from the value of G and (2.5%) at 2.5% torsion and 10 Hz and 50 ° C. Calculate (AG '(2.5-0.1)) and indicate it by exponent. The smaller this value, the better the low heat resistance.
  • Example 1 As in Example 1, except that the initial charge composition, initial reaction conditions, intermediate addition compositions, intermediate addition conditions, post-reaction compositions, post-reaction conditions, and the amounts of the coupling agent and force coupling agent shown in Table 1 were changed. In this way, oil-extended rubbers B to M were obtained.
  • Example 7 and Comparative Example 4 the type of the extension oil was changed to Ennernel 849A (Pretty Petriam; CA2 8%), and in Example 8 and Comparative Example 5, The type of extender oil was changed to NP700 (made by Idemitsu Kosan; CA 19%).
  • the weight average molecular weight of the polymer before the coupling reaction the styrene unit amount, the Biel unit amount, the isoprene unit amount, the weight average molecular weight and the coupling ratio of the conjugated rubber, and the Mooney viscosity of the oil-extended rubber are shown. Shown in 1.
  • 1,3-butadiene 320 320 320 320 650 Isoprene 0 0 0 0 0 0 Continuous addition time (min) 60 60 60 60 90 or ia oiftoi ° (° c 65 65 66 65 65
  • Coupling agent (* 1) I [[III Coupling agent addition amount (parts) 0.11 0.15 0.11 0.11 0.13 Conjugated gen-based rubber ABCDE Styrene unit amount (96) 35 35 34 35 35 Vinyl bond amount (%) 40 40 41 40 41 Isoprene unit amount (%) 0.5 0.9 1.6 1.1 1.3
  • Coupling agent 1 Tetramethoxysilane
  • Coupling agent ⁇ ⁇ ⁇ trachlorosilane
  • Coupling agent 1 ⁇ tramethoxysilane
  • Coupling agent 11 tetrachlorosilane
  • Coupling agent m tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane (Example 9)
  • the temperature at the end of the mixing was 150 ° C. Once cooled to room temperature, the mixture was kneaded again for 3 minutes at 110 ° C as the starting temperature, and 1.4 parts of sulfur and a crosslinking accelerator (N-hexylhexyl-2-benzothioate) were added to the resulting mixture. 1.7 parts of disulfenamide and 2 parts of diphenyldanidine) were added and kneaded with an open roll at 50 ° C, and then press-crosslinked at 160 ° C for 30 minutes to prepare a test piece. Abrasion, wet drip properties and low heat build-up were measured. The results are shown in Table 2 as an index with Comparative Example 6 being 100.
  • Example 9 was carried out in the same manner as in Example 9, except that the oil-extended rubber A was replaced with oil-extended rubber BF and I to K, respectively.
  • the abrasion resistance, wet grip property, and low heat resistance were measured for each, and the results are shown in Table 2 as an index with Comparative Example 6 being 100.
  • a rubber composition comprising silica and the oil-extended rubber of Comparative Example 2 comprising a coupling polymer randomly containing isoprene units but containing isoprene units but produced outside the range specified in the present invention, and an extension oil
  • the product (Comparative Example II) is slightly superior in abrasion resistance and low heat generation to Comparative Example 6, but inferior in wet gripping property.
  • ⁇ : I 4 4 is excellent in abrasion resistance, wet drip property and low heat generation.
  • silica was replaced with Zeosi 11 13 MP (Rhodia), the amount of the silane coupling agent Si 69 was 5.3 parts, and the vulcanization accelerator The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of diphenylguanidine was changed to 1.6 parts. The results are shown in Table 3 using an index with Comparative Example 9 being 100.
  • Table 3 shows that the oil-extended rubber (Comparative Example 4) consisting of a coupling polymer containing no isoprene unit and an extender oil was obtained from the coupling polymer and extender oil produced within the range specified in the present invention. It can be seen that the rubber composition (Example 15) obtained by blending silica with the oil-extended rubber G (Example 7) has excellent abrasion resistance, wet grip properties and low heat generation. Table 3
  • Example 16 The same procedures as in Example 16 were performed, except that the oil-extended rubber M was used. Table 4 shows the results. Table 4 Coupling polymer and extension manufactured within the range specified in the present invention with respect to oil-extended rubber M (Comparative Example 5) composed of a coupling polymer containing no isoprene unit and extension oil It can be seen that the rubber composition (Example 16) obtained by blending silica with the oil-extended rubber H composed of oil (Example 8) is excellent in abrasion resistance, pet grip, and low heat generation.
  • an oil-extended rubber and an oil-extended rubber capable of providing a rubber cross-linked product having low heat build-up, excellent wet drip properties and excellent wear resistance when silica is blended as a reinforcing agent
  • a rubber composition comprising: The rubber composition of the present invention can be suitably used for tire treads of fuel-efficient tires.

Description

油展ゴムおよびゴム組成物
技術分野 本発明は、 油展ゴムおよびゴム組成物に関し、 さらに詳しくは、 補強剤としてシリ 力を配合した場合に、 低発熱性、 ウエットダリップ性およぴ耐摩耗性に優れるゴム架 橋物を与え得る油展ゴムおよび該油展ゴムを含むゴム組成物に関する。 背景技術 自動車タイヤには、 より少ない燃料で長距離の走行が可能である (低 費性に優れ る。)、 湿潤路面での制動距離が短い (ウエットグリップ性に優れる。)、 タイヤ表面が 磨耗し難い (耐磨耗性に優れる。) などの性能が要求される。
特に、 近年、 省資源や環境対策などが重視されるにつれて、 低燃費性に優れる自動 車タイヤに対する要求はますます厳しくなつてきた D低燃費性に優れるタイヤを製造 するためには、 一般に、 発熱しにくい (低発熱性に優れる。) ゴム架橋物を与えるこ とができるゴム材料を使用することが有効である。
タイヤ用のゴムとしては、 天然ゴム (N R )、 ポリブタジエン (B R)、 ポリイソプ レン ( I R )、 スチレン一ブタジエン共重合ゴム (S B R ) などが汎用され、 通常、 これらのゴムにカーボンブラックを配合したゴム組成物がタイヤ用ゴム材料として 使用されている。 しかしながら、 このようなカーボンブラックを配合したゴム組成物 は、 低発熱性が不十分である。
そこで、 低発熱性を改善するために、 カーボンブラックに代えてシリカを配合する 方法が提案されている。 ところが、 シリカ配合ゴム組成物は、 カーボンブラック配合 ゴム組成物に比べて、 耐摩耗性に劣るという問題点があった。 この原因の一つは、 ゴ ムに対するシリカの親和性がカーボンブラックよりも小さいために、十分な補強効果 を発現することができないことにあると考えられている。
低発熱性を改善する方法として、有機リチウム触媒によって重合した重合体の活性 末端を四塩化錫のような力ップリング剤で力ップリングした力ップリング重合体を 用いる方法が知られている。 例えば、 特開昭 5 7 - 5 5 9 1 2号公報には、 ケィ素、 ゲルマニウム、錫および鉛から選ばれた少なくとも一種の金属とブタジェニルとの結 合を有し、 高ビュル結合含量の、 スチレンとブタジエンとからなるカップリング重合 体が開示されている。 しかしながら、 上記のカップリング重合体は、 カーボンブラッ クを配合した場合には、 低発熱性が幾分改善されるものの、 シリカを配合した場合に は、 低発熱性の改善効果が不十分で、 かつ耐摩耗性に劣る。
また、 特開平 7— 2 9 2 1 6 1号公報には、 有機リチウム触媒によって溶液重合し て得られた特定のスチレン一ブタジエン共重合ゴムからなる油展ゴムに、 シリカ、 力 一ボンブラック、 シランカツプリング剤および加硫剤を配合した、 タイヤトレッド用 ゴム組成物が開示されている。'このようなゴム組成物は、 補強剤としてカーボンブラ ックのみを配合したものに比べ、 低発熱性ゃ耐摩耗性が改善されるものの、 その改善 度合いは不十分である。
さらに、 国際公開 9 6 X 3 0 4 1 9号公報には、 イソプレン単位を 0 . 5〜; L 0重 量%含む、スチレン一ブタジエン一イソプレンランダム共重合ゴムが開示されている。 このような共重合ゴムにシリカを配合した場合、イソプレン単位を含まないものに比 ベ、 低発熱性ゃ耐磨耗性に優れるものの、 低発熱性、 ゥエツトグリップ性および耐磨 耗性のパランスの改善度合いは不十分である。 発明の開示 本発明の目的は、 補強剤としてシリカを配合した場合に、 低発熱性、 ウエットダリ ップ性おょび耐摩耗性に優れるゴム架橋物を与え得る油展ゴム、該油展ゴムを含むゴ ム組成物および該ゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物を提供することにある。
本発明者らは、 前記従来技術の問題点を解決すべく鋭意検討の結果、 スチレンおよ び 1, 3 _ブタジエンを、 有機リチウム触媒で溶液重合した後、 さらに特定量のイソ プレンを重合し、次いでケィ素含有カップリング剤でカツプリングして得られたカツ プリング重合体と伸展油とからなる油展ゴムに、 補強剤としてシリカを配合すると、 低発熱性、 ウエットダリップ性および耐摩耗性に優れたゴム架橋物が得られることを 見出し、 この知見に基づき本発明を完成するに至った。
かくして、 本発明によれば、 1 , 3—ブタジエン単位 3 0〜9 9 . 9重量%、 イソ プレン単位 0 . 1〜1 0重量%および芳香族ビュル単量体単位 0〜 6 0重量0/。からな る共役ジェン系ゴムに伸展油を配合した油展ゴムであって、 該共役ジェン系ゴム力 炭化水素溶媒中、 有機活性金属を開始剤として用い、 重合に使用する単量体のうち、 1 , 3 -ブタジエンの 8 0重量0 /0以上、 イソプレンの 8 0重量0 /0以下および芳香族ビ 二ル単量体の 8 0重量%以上からなる単量体混合物を重合した後、残余のィソプレン を添カ卩して重合し、 次いで、 残余の 1, 3 -ブタジエンおよび芳香族ビュル単量体を 添加して重合を継続して得られた活性末端を有する重合体 (リピング重合体) とカツ プリング剤とを反応させて得られたものであることを特徴とする油展ゴムが提供さ れる。
また、 本亮明によれば、 該油展ゴムを含むゴム組成物が提供される。 発明を実施するための最良の形態 以下の本発明を詳細に説明する。
本発明の油展ゴムは、 1, 3—ブタジエン単位 3 0〜9 9 . 9重量0 /0、 イソプレン 単位 0 . 1〜 1 0重量%および芳香族ビュル単量体単位 0〜 6 0重量%からなる共役 ジェン系ゴムに伸展油を配合した油展ゴムであって、該共役ジェン系ゴムが、炭化水 素溶媒中、 有機活性金属を開始剤として用い、 重合に使用する単量体のうち、 1, 3 -ブタジエンの 8 0重量%以上、 ィソプレンの 8 0重量%以下および芳香族ビニル単 量体の 8 0重量%以上からなる単量体混合物を重合した後、残余のィソプレンを添加 して重合し、 次いで、 残余の 1, 3 -ブタジエンおよび芳香族ビニル単量体を添加し て重合を継続して得られた活性末端を有する重合体(リビング重合体) とカップリン グ剤とを反応させて得られたものであることを特徴とする。 油展ゴムを構成する共役ジェン系ゴムは、 1, 3—ブタジエン単位 3 0〜9 9 . 9 重量%、 好ましくは 4 5〜 9 6 . 8重量%、 より好ましくは 5 0〜 8 9 . 7重量%、 イソプレン単位 0 . 1〜1 0重量0 /0、 好ましくは 0 . 2〜5重量0 /0、 より好ましくは 0 . 3〜 4重量%および芳香族ビュル単量体単位 0〜 6 0重量0 /0、好ましくは 3〜 5 0重量%、 より好ましくは 1 0〜4 5重量0 /0からなる。 共役ジェン系ゴムの 1 , 3— ブタジェン単位量が少ないと、低発熱性およぴゥェットグリップ性に劣り、 逆に多い と耐磨耗性に劣る。 共役ジェン系ゴムのイソプレン単位量が少ないと低発熱性、 ゥェ ットグリップ性およぴ耐磨耗性に劣り、逆に多レ、とウエットグリツプ性および耐磨耗 性に劣る。 共役ジェン系ゴムの芳香族ビニル単量体単位量が多いと、低発熱性および 耐磨耗性に劣る。 ウエットグリップ性と耐磨耗性のバランスにより優れる点で、 芳香 族ビエル単量体単位を含むことが好ましい。
共役ジェン系ゴムの 1, 3—ブタジエン単位中のビュル結合量は、 通常、 5重量0 /0 以上、 好ましくは 1 0〜9 0重量%、 より好ましくは 1 5〜8 0重量。 /0、 特に好まし くは 2 0〜7 0重量%の範囲である。 ビュル結合量が過度に少ない重合体は製造が困 難であり、 またシリカ配合ゴム組成物の加工性が悪化する傾向があり、逆に過度に多 い重合体は製造しにくくなるとともに、 耐摩耗性が不十分になる傾向がある。
芳香族ビュル単量体としては、 例えば、 スチレン; ひーメチルスチレン、 2—メチ ノレスチレン、 3—メチノレスチレン、 4—メチ /レスチレン、 2, 4—ジィソプロピノレス チレン、 2 , 4ージメチノレスチレン、 4一 t一ブチルスチレン、 5— t—ブチノレー 2 ーメチルスチレンなどのアルキル置換スチレン; N , N—ジメチルアミノメチルスチ レン、 N , N—ジェチゾレアミノメチノレスチレン、 N , N—ジメチルァミノェチノレスチ レン、 N—メチメレー N—ェチ /レアミノェチノレスチレン、 N, N—ジェチ /レアミノェチ ノレスチレン、 N, N—ジプロピルアミノエチルスチレン、 N , N—ジォクチルァミノ ェチルスチレンなどの N, N—ジ置換アミノスチレンを挙げることができる。 これら の中でも、スチレンが好ましく使用される。芳香族ビュル単量体は、それぞれ単独で、 または 2種以上を組み合わせて用いられる。
本発明で用いる共役ジェン系ゴムは、 本発明の効果を本質的に阻害しなレ、範囲で、 1, 3—ブタジェン単位、 イソプレン単位および芳香族ビュル単量体単位以外のその 他の単量体単位を含んでいてもよい。 1 , 3—ブタジエン、 イソプレンおよび芳香族 ビュル単量体以外のその他の単量体としては、 例えば、 イソプロピル (メタ) アタリ レート、 n—ブチルァクリレート、 t一ブチル (メタ) アタリレートなどのエチレン 性不飽和カルボン酸エステル単量体;エチレン、 プロピレン、 イソブチレン、 ビエル シクロへキサンなどのォレフィン単量体; 1, 4—ペンタジェン、 1, 4一へキサジ ェンなどの非共役ジェン単量体;などが挙げられる。 これらの単量体単位量は、 2 0 重量%以下とするのが好ましく、 1 0重量%以下とするのがより好ましい。
共役ジェン系ゴムの重量平均分子量 (Mw) は、 好ましくは 2 0 0, 0 0 0〜 2, 0 0 0 , 0 0 0、 より好ましくは 5 0 0, 0 0 0〜1, 5 0 0, 0 0 0である。 Mw がこの範囲にあると、 加工し易く、 より低発熱性と耐磨耗性とに優れる。
共役ジェン系ゴムの Mwと数平均分子量 (M n ) との比 (Mw/M n ) は、 好まし くは 1 . 5〜3の範囲にある。 MwZM nがこの範囲にあると、 加工し易く、 より低 発熱性と耐磨耗性とに優れる。
本発明で用いる共役ジェン系ゴムは、 炭化水素溶媒中、 有機活性金属を開始剤とし て用い、 重合に使用する単量体のうち、 1, 3 -ブタジエンの 8 0重量%以上、 イソ プレンの 8 0重量%以下および芳香族ビニル単量体の 8 0重量%以上からなる単量 体混合物を重合した後、 残余のイソプレンを添カ卩して重合し、 次いで、 残余の 1, 3 -ブタジェンおよび芳香族ビュル単量体を添加して重合を継続して得られた活性末端 を有する重合体とカップリング剤とを反応させて得られる。
炭化水素溶媒としては、 例えば、 ブタン、 ペンタン、 へキサン、 2—ブテンなどの 脂肪族炭化水素;シクロペンタン、 シクロへキサン、 シクロへキセンなどの脂環式炭 化水素;ベンゼン、 トルエン、 キシレンなどの芳香族炭化水素;が挙げられる。 炭化 水素溶媒の使用量は、単量体濃度が、通常、:!〜 5 0重量%となるような割合であり、 好ましくは 1 0 ~ 4 0重量%となるような割合である。
有機活性金属としては、 有機アルカリ金属化合物が好ましく使用され、 その具体例 としては、 例えば、 n—プチルリチウム、 s e c—ブチルリチウム、 t—プチルリチ ゥム、 へキシルリチウム、 フエ二ルリチウム、 スチルベンリチウムなどの有機モノリ チウム化合物;ジリチオメタン、 1, 4ージリチォブタン、 1, 4—ジリチォ一2— ェチルシクロへキサン、 1, 3 , 5—トリリチォベンゼンなどの有機多価リチウム化 合物;ナトリウムナフタレンなどの有機ナトリウム化合物;カリゥムナフタレンなど の有機カリウム化合物が挙げられる。 これらのなかでも、 有機リチウム化合物、 特に 有機モノリチウム化合物が好ましい。 これらの有機活性金属は、 それぞれ単独で、 ま たは 2種以上を組み合わせて用いることができる。 その使用量は、 単量体混合物 1, O O O g当り、好ましくは 1〜2 0ミリモル、 より好ましくは 2〜 1 5ミリモルの範 囲である。
重合に際して、 1, 3—ブタジエン単位中のビュル結合量を所望の値とするために、 極性化合物を添加することができる。 極性化合物としては、 例えば、 ジブチルエーテ ル、 テトラヒ ドロフランなどのエーテル化合物;テトラメチルエチレンジァミンなど の三級ァミン;アル力リ金属アルコキシド;ホスフィン化合物などが挙げられる。 な かでも、 エーテル化合物、 三級ァミンが好ましく用いられ、 三級ァミンがより好まし く用いられる。極性化合物の使用量は、有機活性金属 1モルに対して、好ましくは 0 . 0 1〜 1 0 0モル、 より好ましくは 0 . 3〜3 0モルの範囲である。 極性化合物の使 用量がこの範囲にあると、 1 , 3—ブタジエン単位中のビュル結合量の調節が容易で あり、 かつ触媒の失活による不具合も発生し難い。
重合に使用する各単量体の量は、最終的に得られる共役ジェン系ゴムの各単量体単 位量が所望の値になるように適宜設定すればよい。
重合に使用する単量体のうち、 1, 3 -ブタジエンの 8 0重量%以上、 好ましくは 9 0重量%以上、 より好ましくは 9 5重量。 /0以上、 イソプレンの 8 0重量%以下、 好 ましくは 7 0重量%以下、 より好ましくは 6 0重量%以下、 および芳香族ビニル単量 体の 8 0重量%以上、好ましくは 9 0重量 °/o以上、 より好ましくは 9 5重量%以上か らなる単量体混合物を重合 (初期の重合工程) した後、 残余のイソプレンを添カ卩して 重合をし、 次いで、 残余の 1, 3 -ブタジエンおよび芳香族ビュル単量体を添加して 重合を継続して得られた活性末端を有する重合体とカップリング剤とを反応させて 得られる。
初期の重合工程における 1, 3—ブタジェンや芳香族ビエル単量体の使用割合が少 ないと、 低発熱性おょぴ耐磨耗性に劣る。 初期の重合工程におけるイソプレンの使用 割合が多いと、 低発熱性おょぴ耐磨耗性に劣る。 初期の重合工程においては、 1 , 3 ープタジェンおよびィソプレンと芳香族ビュル単量体との結合様式がランダム結合 を形成するように、 重合の進行に伴い、 1 , 3—ブタジエンおよびイソプレンと芳香 族ビュル単量体との混合物を連続的に添加しながら重合することが好ましい。
初期の重合を行なった後、 残余のイソプレンを添加して重合する。 ここでは、 イソ プレン単位のみからなる連鎖を形成するように重合することが肝要である。 よって、 残余のィソプレンを添加する時点では、初期の重合力 Sほぼ完結していることが好まし い。 また、 残余のイソプレンの添カ卩量は、 重合に使用する単量体全量の、 0 . 2〜5 重量%であることが好ましく、 0 . 3〜 4重量%であることがより好ましい。
初期の重合工程において、 1, 3—ブタジエンおよび芳香族ビュル単量体の使用割 合が 1 0 0重量%でない場合には、初期の重合の後、残余のィソプレンを添加して重 合し、 次いで残余の 1, 3 -ブタジエンおよび残余の芳香族ビュル単量体を添加して 重合を継続する。 残余の 1, 3 -ブタジエンおよび残余の芳香族ビュル単量体を添加 する方法としては、 1, 3—ブタジエンと芳香族ビュル単量体との結合様式がランダ ム結合を形成するように、 重合の進行に伴い、 1, 3—ブタジエンと芳香族ビュル単 量体との混合物を連続的に添加する方法が好ましレ、。
重合反応は、好ましくは一 7 8〜 1 5 0 °Cの範囲で、 回分式あるいは連続式などの 重合様式で行われ、 好ましくは回分式で行われる。
以上の重合反応を完結させて得られる活性末端を有する重合体 (以下、 「リビング 重合体」 と略することがある。) とカップリング剤と反応させて共役ジェン系ゴムを 得る。 但し、 リビング重合体とカップリング剤との反応速度が、 リビング重合体と単 量体との反応速度より極めて遅い場合、重合系内に未反応の単量体が残存している状 態で、 力ップリング剤を重合系に添加してもよい。
カップリング剤と反応させる前の重合体の重量平均分子量 (Mw) は、 好ましくは 5, 0 0 0〜2, 0 0 0, 0 0 0、 より好ましくは 5 0, 0 0 0〜 7 0 0, 0 0 0、 特に好ましくは 1 5 0, 0 0 0 - 5 0 0 , 0 0 0である。 Mwが、 過度に小さいと低 発熱性および耐摩耗性に劣る傾向があり、逆に過度に大きいとゴム組成物の加工性に 劣る傾向がある。 カップリング剤と反応させる前の重合体の Mwと数平均分子量 (M n ) の比 (Mw /M n ) は、 好ましくは 1 . 0 2〜3、 より好ましくは 1 . 0 5〜2 . 5、 特に好ま しくは 1 . 1〜2である。 この比が過度に大きいと低発熱性に劣る傾向があり、 逆に 過度に小さいと製造が困難であり、 ゴム組成物の加工性に劣る傾向がある。
力ップリング剤は、 前記のリビング重合体と反応して、 1分子の力ップリング剤に 対して複数のリビング重合体が力ップリングした重合体 (カツプリング重合体) を形 成し得るものであれば特に限定されず、 ゴム工業の分野で通常使用されるものが使用 できる。
力ップリング剤としては、 例えば、 ケィ素含有力ップリング剤、 錫含有力ップリン グ剤、 リン含有力ップリング剤、 エポキシ基含有力ップリング剤、 ィソシァネート基 含有力ップリング剤、 エステル基含有力ップリング剤、 アルケニル基含有力ップリン グ剤、 ハロゲン化炭化水素が挙げられる。 なかでも、 ケィ素含有カップリング剤、 ェ ポキシ基含有力ップリング剤およびィソシァネート基含有力ップリング剤が好まし く、 ケィ素含有カツプリング剤およびエポキシ基含有力ップリング剤がより好ましい。 ケィ素含有カップリング剤としては、 例えば、 テトラメ トキシケィ素、 テトラエト キシケィ素、 テトラブトキシケィ素、 アルキルトリフエノキシケィ素などのアルコキ シシラン化合物;四塩化ケィ素、 四臭化ケィ素、 四ヨウ化ケィ素、 モノメチルトリク ロロケィ素、 モノェチノレトリクロロケィ素、 モノブチノレトリクロロケィ素、 モノへキ シルトリクロロケィ素、 モノメチルトリプロモケィ素、 ビストリクロロシリルエタン などのハロゲン化シラン化合物;モノクロロトリメ トキシケィ素、 モノプロモトリメ トキシケィ素、 ジクロロジメ トキシケィ素、 ジブ口モジメ トキシケィ素、 トリクロ口 メトキシケィ素、 トリブロモメ トキシケィ素などのァノレコキシハロゲン化ケィ素化合 物;などが挙げられる。 なかでも、 アルコキシシラン化合物およびノヽ口ゲン化シラン 化合物が好ましく、 テトラメ トキシケィ素および四塩ィ匕ケィ素がより好ましい。
錫含有力ップリング剤としては、 例えば、 四塩化錫、 四臭化錫、 モノメチノレトリク ロロ錫、 モノェチノレトリクロ口錫、 モノブチノレトリクロ口錫、 モノへキシ /レトリクロ 口錫、ビストリクロロスタニルェタンなどのハロゲン化錫化合物;テトラメ トキシ錫、 テトラエトキシ錫、テトラブトキシ錫などのアルコキシ錫化合物;などが挙げられる。 リン含有力ップリング剤としては、 例えば、 トリスノユルフェニルホスファイト、 トリメチルホスフアイ ト、 トリェチルホスフアイトなどが挙げられる。
エポキシ基含有力ップリング剤としては、 例えば、 テトラダリシジルー 1, 3 _ビ スアミノメチルシク口へキサン、 テトラダリシジルー 1, 3—ビスアミノメチルベン ゼン、 エポキシ変成シリコーン、 エポキシ化大豆油、 エポキシ化亜麻仁油などが挙げ られる。 なかでも、 テトラグリシジルー 1 , 3—ビスアミノメチルシク口へキサンが 好ましい。
イソシァネート基含有カップリング剤としては、 例えば、 2, 4—トリレンジイソ シァネート、 2, 6—トリレンジイソシァネート、 ジフエ二ルメタンジイソシァネー ト、 ジフエニルェタンジイソシァネート、 1, 3, 5—ベンゼントリイソシァネート などが挙げられる。 なかでも、 2, 4一トリレンジイソシァネートが好ましい。
エステル基含有カップリング剤としては、 例えば、 アジピン酸ジメチル、 アジピン 酸ジェチル、 テレフタル酸ジメチル、 テレフタル酸ジェチル、 フタル酸ジメチル、 ィ ソフタル酸ジメチルなどが挙げられる。
アルケニル基含有カップリング剤としては、 例えば、 ジビュルベンゼン、 ジイソプ 口ぺニルベンゼンなどが挙げられる。
ハロゲン化炭化水素としては、 例えば、 クロ口ホルム、 トリプロモメタン、 トリク ロロェタン、 トリクロ口プロパン、 トリブロモプロパン、 四塩化炭素、 テトラクロ口 ェタンなどが挙げられる。
これらのカップリング剤は、 それぞれ単独で、 または二種以上を組み合わせて使用 することができる。
カツプリング剤の使用量は、 要求される重量平均分子量や力ップリング率、 力ップ リング剤の反応性などに応じて適宜選択することができる 1 有機活性金属に対して、 0 . 1〜 1 0モル当量が好ましい。
ここで、 カップリング率は、 重合体全量に対する、 1分子のカップリング剤に対し て複数のリビング重合体が力ップリングして生成した重合体 (力ップリング重合体) の割合 (重量0 /0) であり、 ゲル■パーミエーシヨン 'クロマトグラフ分析により、 測 定できる。 共役ジェン系ゴムの力ップリング率は、 好ましくは 1 0重量0 /0以上、 より好ましく は 3 0〜 9 0重量%、 さらに好ましくは 4 0〜 8 0重量。 /0、 特に好ましくは 5 5〜 8 0重量%である。 カップリング率が過度に低レヽと加工性に劣つたり、 低発熱性およぴ 耐磨耗性に劣る場合がある。
カツプリング反応は、 好ましくは、 0〜 1 5 0 °Cで、 0 . 5〜 2 0時間の反応条件 で行われる。
本発明で用いる共役ジェン系ゴムは、活性末端を有する重合体とカツプリング剤と 反応させた後、 未反応で残る活性末端を有する重合体と変性剤とを反応させて、 重合 体末端に変性基を導入した末端変性重合体を含んでいてもよい。
変性剤としては、 例えば、 N , N—ジメチルァミノプロピルァクリルァミ ド、 N, N—ジメチルァミノプロピルメタクリルアミ ドなどの N, N—ジ置換アミノアルキル (メタ) アクリルアミド化合物; N, N—ジメチルアミノエチルスチレン、 N , N— ジェチルァミノエチルスチレンなどの N , N—ジ置換ァミノ芳香族ビュル化合物; N ーメチノレー 2—ピロリ ドン、 N—ビニノレー 2—ピロリ ドン、 N—フエニノレー 2—ピロ リ ドン、 N—メチルー ε—力プロラタタムなどの N—置換環状アミド類; 1, 3—ジ メチノレエチレン尿素、 1, 3—ジェチルー 2—^ f ミダゾリジノンなどの Ν—置換環状 尿素類; 4 , 4 ' 一ビス (ジメチルァミノ) ベンゾフエノン、 4, 4, 一ビス (ジェ チノレアミノ) ベンゾフエノンなどの N—置換アミノケトン類;などが挙げられる。 重合反応後、 カップリング反応し、 所望により重合停止剤を添加して、 重合反応を 停止する。 重合停止剤としては、 通常、 メタノール、 エタノールなどのアルコール類 や水が使用され、 アルコール類が好ましく使用できる。
得られた重合体溶液に、 所望により、 フエノール系安定剤、 リン系安定剤、 ィォゥ 系安定剤などの老化防止剤を添カ卩してもよい。 老化防止剤の添加量は、 その種類など に応じて適宜決定すればよい。 さらに、 所望により、 伸展油を配合してもよい。
重合体溶液から重合体を取得する方法は、 公知の方法を採用すればよく、 例えば、 スチームストリツビングなどで溶媒を分離した後、 固体をろ別し、 さらにそれを乾燥 して固形状ゴムを取得する方法などが採用できる。
本発明の油展ゴムは、 前記の共役ジェン系ゴムに伸展油を配合したものである。 共役ジェン系ゴムに配合される伸展油は、 J I S K2501 (電位差滴定法) に 準じて測定した全酸価が、 通常、 2mgKOHZg以下、 好ましくは lmgKOHZ g以下、 より好ましくは 0. 5mgKOH/g以下のものである。 全酸価が過度に大 きい伸展油を配合すると、低発熱性ゃ耐摩耗性に劣る傾向があり、用途によっては性 能が不十分となる場合がある。
伸展油の流動点は、好ましくは一 50 °C〜+ 70 °C、 より好ましくは一 30 °C〜 + 50°C、 特に好ましくは一 20°C〜+ 20°Cである。 流動点が過度に低いと耐摩耗性 が劣る傾向があり、 逆に過度に高いと伸展油の移送がし難く、低発熱性が劣る傾向に ある。
伸展油の ASTM D 3238に記載の測定法によるァロマ炭素含有量 (CA°/0) は好ましくは 5 %以上、より好ましくは 1 5 %以上であり、パラフィン炭素含有量(C P %) は好ましくは 70 °/0以下、 より好ましくは 60 %以下、 特に好ましくは 50 % 以下である。 CA%が低すぎたり CP%が高すぎると、 引張強度および耐摩耗性に劣 る傾向がある。 また、 I P 346の方法による多環芳香族の含有量は 3%未満である ことが好ましい。
伸展油の配合量は、 共役ジェン系ゴム 100重量部に対して、好ましくは 5〜 10 0重量部、 より好ましくは 10〜 80重量部、 特に好ましくは 15〜 60重量部であ る。 配合量がこの範囲にあると、 低発熱性と耐磨耗性のバランスに優れる。
油展ゴムのム一-一粘度は、好ましくは 20〜 100、より好ましくは 30〜 80、 特に好ましくは 40~ 70である。 ムーニー粘度がこの範囲にあると、 ゴム組成物の 加工性が良好で、 かつ物性のバランスに優れる。
本発明の油展ゴムは、 前記の共役ジェン系ゴムを固形状のゴムとして取得した後、 伸展油を配合して機械的に混合する方法や前記の共役ジェン系ゴムを含有する重合 体溶液に、予め所望量の伸展油を混合した後、 固形状の油展ゴムとして取得する方法 で製造できる。 より簡便で、 かつより均一に伸展油を配合できる点で、 後者の方法が 好ましく採用できる。
本発明のゴム組成物は、 前記の油展ゴムを含む。
本発明のゴム組成物は、 さらに前記の共役ジェン系ゴム以外のその他のゴムを含ん でいてもよい。 その他のゴムとしては、 例えば、 天然ゴム (NR)、 ポリイソプレン ゴム (I R)、 乳化重合 SBR (スチレン一ブタジエン共重合ゴム)、 溶液重合ランダ ム SBR (結合スチレン 5〜50重量%、 ブタジエン部分の 1 , 2—結合含有量 10 〜80%)、 高トランス SBR (ブタジエン部のトランス結合含有量 70〜 95%)、 低シス BR (ポリブタジエンゴム)、 高シス BR、 高トランス BR (ブタジエン部の トランス結合含有量 70〜95%)、 スチレン一イソプレン共重合ゴム、 ブタジエン —イソプレン共重合ゴム、乳化重合スチレン一ァクリロニトリル一ブタジエン共重合 ゴム、 アクリロニトリル一ブタジエン共重合ゴム、 高ビニル SB R—低ビエル SB R ブロック共重合ゴム、 ポリイソプレン一SBRブロック共重合ゴム、 ポリスチレン一 ポ ブタジエン一ポリスチレンブロック共重合体、 アクリルゴム、 ェピクロロヒ ドリ ンゴム、 フッ素ゴム、 シリコンゴム、 エチレン一プロピレンゴム、 ウレタンゴムなど が挙げられる。 なかでも、 NR、 BR、 I R、 S BRが好ましく用いられる。 これら のゴムは、 それぞれ単独で、 または 2種以上を組み合わせて使用することができる。 本発明のゴム組成物が、前記の共役ジェン系ゴム以外のその他のゴムを含有する場 合、 前記の共役ジェン系ゴムの割合を、 ゴム成分の全量に対して、 10重量%以上と することが好ましく、 20〜90重量%の範囲とすることがより好ましく、 30〜8 0重量%の範囲とすることが特に好ましい。 この割合が低すぎると、 十分な改善効果 を得ることができなくなる。
本発明のゴム組成物は、 シリカを必須成分として含むことが好ましい。
シリカとしては、 例えば、 乾式法ホワイトカ一ボン、 湿式法ホワイトカーボン、 コ ロイダルシリカ、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、 含水ケィ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが 好ましい。 また、 カーボンブラック表面にシリカを担持させたカーボン一シリカ デ ユアル ·フェイズ' フィラーを用いてもよい。 これらのシリカは、 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。 シリカの窒素吸着比表面積 (ASTM D3037— 81に準じ BET法で測定される。) は、 好ましくは 50 〜40 Om2/g、より好ましくは 100〜22 Om2 ^である。この範囲であると、 より耐摩耗性おょぴ低発熱性に優れる。 また、 シリカの pHは、 pH 7未満であるこ とが好ましく、 pH5~6. 9であることがより好ましレ、。シリカの配合量は、 全ゴ ム成分 100重量部に対して、 好ましくは 10〜150重量部、 より好ましくは 20 〜1 20重量部、 特に好ましくは 40〜100重量部である。
低発熱性および耐摩耗性がさらに改善されるので、 さらにシランカツプリング剤を 配合することが好ましい。 シランカップリング剤としては、 例えば、 ビュルトリエト キシシラン、 β一 (3, 4一エポキシシク口へキシル) ェチルトリメ トキシシラン、 Ν- (j8—アミノエチ■;レ) 一 γ—ァミノプロビルトリメ トキシシラン、 ビス (3— (ト リエトキシシリル) プロピル) テトラスルフィ ド、 ビス (3- (トリエトキシシリル) プロピル) ジスルフィ ドなどや、 特開平 6— 2481 16号公報に記載されている γ ートリメ トキシシリルプロピルジメチルチオカルパミルテトラスルフイ ド、 γ—トリ メ トキシシリルプロピルべンゾチアジルテトラスノレフィ ドなどのテトラスルフィ ド 類などを挙げることができる。 なかでも、 テトラスルフイド類が好ましい。 これらの シランカップリング剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用す ることができる。 シランカップリング剤の配合量は、 シリカ 100重量部に対して、 好ましくは 0. 1〜30重量部、 より好ましくは 1〜1 5重量部である。
本発明のゴム組成物には、 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、 グラフアイ トなどのカーボンブラックを配合してもよ い。これらの中でも、ファーネスブラックが好ましく、その具体例としては、 SAF、 I SAF、 I SAF— HS、 I SAF— LS、 I I S A F— H S、 H A F、 HA F— HS、 HAF— LS、 FEFなどが挙げられる。 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 (N 2 SA) は、 好ましくは 5〜200m2Zg、 より好ましく は 80〜1 3 Om2/gであり、 ジプチルフタレート (DBP) 吸着量は、 好ましく は 5〜300ml/l O O g、 より好ましくは 80〜160m l /l O O gである。 この範囲であると、 機械的特性および耐摩耗性に優れる。 さらに、 カーボ: として、特開平 5— 230290号公報に開示されているセチルトリ
ゥムブロマイド (CTAB) の吸着比表面積が 1 10〜 170m2/gであり、 16 5MP aの圧力で 4回繰り返し圧縮を加えた後の DB P (24M4DBP) 吸油量が I 1 0 ~ 1 3 0 m l / 1 0 0 gであるハイストラクチャ一カーボンブラックを用い ると、 耐摩耗性がさらに改善される。 カーボンブラックの配合量は、 全ゴム成分 1 0 0重量部に対して、 通常、 1 5 0重量部以下であり、 シリカとカーボンブラックの合 計量が、 全ゴム成分 1 0 0重量部に対して、 1 0〜1 5 0重量部となるようにするこ とが好ましい。
本発明のゴム組成物には、 上記成分以外に、 常法に従って、 架橋剤、 架橋促進剤、 架橋活性化剤、 老化防止剤、 活性剤、 プロセス油、 可塑剤、 滑剤、 充填剤などの配合 剤をそれぞれ必要量配合できる。
架橋剤としては、 粉末硫黄、 沈降硫黄、 コロイド硫黄、 不溶性硫黄、 高分散性硫黄 などの硫黄;一塩化硫黄、二塩化硫黄などのハロゲン化硫黄;ジクミルパーォキシド、 ジターシャリプチルパーォキシドなどの有機過酸化物; p—キノンジォキシム、 p, ミン、 へキサメチレンジァミンカノレバメート、 4, 4 ' ーメチレンビス _ o—クロ口 ァニリンなどの有機多価ァミン化合物;メチロール基をもつたアルキルフエノール樹 脂;などが挙げられ、 これらの中でも、 硫黄が好ましく、 粉末硫黄がより好ましい。 これらの架橋剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて用いられる。 架橋剤の配合量は、 全ゴム成分 1 0 0重量部に対して、 好ましくは 0 . 1〜 1 5重量 部、 より好ましくは 0 . 5〜5重量部である。
架橘促進剤としては、 例えば、 N—シクロへキシル _ 2—ベンゾチアジルスルフェ ンアミ ド、 N— tーブチル一 2—べンゾチアゾールスルフェンァミ ド、 N—ォキシェ チレン _ 2 _ベンゾチアゾ一/レスノレフェンアミ ド、 N—才キシエチレン一 2 _ベンゾ チアゾ一/レス/レフェンアミ ド、、 N, N' —ジイソプロピ /レー 2—べンゾチアゾー ス ルフェンアミドなどのスルフェンアミド系架橋促進剤;ジフエニルダァニジン、 ジォ ルト トリルグァ二ジン、 オルト トリノレビグァニジンなどのグァニジン系架橋促進剤; ジェチルチオゥレアなどのチォゥレア系架橋促進剤; 2—メルカプトベンゾチアゾー ル、 ジベンゾチアジルジスルフイド、 2—メルカプトべンゾチアゾーノレ亜鉛塩などの チアゾール系架橋促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフイ ド、 テトラメチルチゥ ラムジスルフィドなどのチウラム系架橋促進剤;ジメチルジチォカルバミン酸ナトリ ゥム、 ジェチルジチォカルバミン酸亜鉛などのジチォ力ルバミン酸系架橋促進剤;ィ ソプロピルキサントゲン酸ナトリウム、 ィソプロピルキサントゲン酸亜鉛、 プチルキ サントゲン酸亜鉛などのキサントゲン酸系架橋促進剤;などの架橋促進剤が挙げられ る。 なかでも、 スルフェンアミド系架橋促進剤を含むものが特に好ましい。 これらの 架橋促進剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて用いられる。 架橋 促進剤の配合量は、 全ゴム成分 1 0 0重量部に対して、 好ましくは 0 . 1〜 1 5重量 部、 より好ましくは 0 . 5 ~ 5重量部である。
架橋活性化剤としては、 例えば、 ステアリン酸などの高級脂肪酸や酸化亜鉛などを 用いることができる。酸化亜鉛は、表面活性の高い粒度 5 μ m以下のものが好ましく、 例えば、 粒度が 0 . 0 5〜 0 . 2 n mの活性亜鉛華や 0 . 3〜 1 μ mの亜鉛華などを 挙げることができる。 また、 酸化亜鉛としては、 了ミン系の分散剤や湿潤剤で表面処 理したものなどを用いることもできる。 架橋活性化剤の配合量は適宜選択されるが、 高級脂肪酸の配合量は、 全ゴム成分 1 0 0重量部に対して、 好ましくは 0 . 0 5〜 1 5重量部、 より好ましくは 0 . 5〜 5重量部であり、 酸化亜鉛の配合量は、 全ゴム成 分 1 0 0重量部に対して、 好ましくは 0. 0 5〜1 0重量部、 より好ましくは 0 . 5 〜 3重量部である。
プロセス油としては、 鉱物油や合成油を用いてよい。 鉱物油は、 ァロマオイル、 ナ フテンオイル、 パラフィンオイルなどが通常用いられる。 その他の配合剤としては、 ジェチレングリコール、 ポリエチレングリコール、 シリコーンオイノレなどの活性剤; 炭酸カルシウム、 タノレク、 クレーなどの充填剤;石油樹脂、 クマロン樹脂などの粘着 付与剤; ワックスなどが挙げられる。
シリカを含むゴム組成物は、常法に従って各成分を混練することにより得ることが できる。 例えば、 架橋剤と架橋促進剤を除く配合剤と油展ゴムを混練後、 その混練物 に架橋剤と架橋促進剤を混合してゴム組成物を得ることができる。架橋剤と架橋促進 剤を除く配合剤と油展ゴムの混練温度は、 好ましくは 8 0〜 2 0 0 °C、 より好ましく は 1 2 0〜 1 8 0 °Cであり、 その混練時間は、 好ましくは 3 0秒〜 3 0分である。 架 橋剤と架橋促進剤の混合は、 通常 1 0 0 °C以下、 好ましくは 8 0 °C以下まで冷却後に 行われる。 本発明のゴム組成物は、 通常、 ゴム架橋物として使用される。 架橋方法は、 特に限 定されず、 架橋物の形状、 大きさなどに応じて選択すればよい。 金型中に架橋性ゴム 糸且成物を充填して加熱することにより成形と同時に架橋してもよく、予め成形してお いた架橋性ゴム組成物を加熱して架橋してもよい。 架橋温度は、好ましくは 1 20〜 200 °C、 より好ましくは 140〜 180 °Cであり、 架橋時間は、 通常、 1〜; L 20 分程度である。
本発明のゴム組成物は、低発熱性、 ウエットグリップ性および耐摩耗性に優れるゴ ム架橋物を与えるので、 その特性を生かす各種用途、 例えばトレッド、 カーカス、 サ イドウォール、 ビード部などのタイヤ各部位への利用、 あるいはホース、 窓枠、 ベル ト、 靴底、 防振ゴム、 自動車部品などのゴム製品への利用、 さらには耐衝撃性ポリス チレン、 ABS樹脂などの樹脂強化ゴムとして利用が可能になる。 特に低燃費タイヤ のタイヤトレッド用として優れており、 その他にもォー シーズンタイヤ、 高性能タ ィャ、 スタッドレスタイヤなどのタイヤトレツ ド、 サイ ドウオール、 アンダートレツ ド、 カーカス、 ビート部などの材料としても好適である。
以下に、 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 における部おょぴ%は、断りのない限り重量基準である。なお、各種の物性の測定は、 下記の方法に従って行った。
(1) 重合体中の結合スチレン量とブタジエン部分のビニル結合単位含量は、 ^1一 NMRで測定した。
( 2 ) 重合体の重量平均分子量 (Mw) は、 ゲル■パーミエーシヨン 'クロマトグラ フィ (GPC) で測定し、 標準ポリスチレン換算の重量平均分子量を求めた。 GPC は HLC— 8020 (東ソ一社製) で、カラムとして GMH— HR— H (東ソ一社製) を二本連結したものを用い、 検出は、 示差屈折計 R 1 -8020 (東ソ一社製) を用 いて行った。
(3) カップリング率は、 G PCで測定し、 分析チャートにおけるの高分子量側と低 分子量側のチヤ一トの面積比から求めた。
(4) ムーニー粘度 (ML1 + 4, 100°C) は、 J I S K6300に準じて測定し た。 (5) 耐摩耗性は、 J I S K6264に従い、 ランボーン摩耗試験機を用いて測定 した。 この特性は、指数(耐摩耗指数)で表示した。 この値は、大きいほど好ましい。
( 6 )ウエットグリツプ性は、レオメ トリックス社製造 R DA- I Iを用い、 0. 5 % ねじれ、 2 OHzの条件で 0°Cにおける t a η δおよび弾性率 (G,) を測定した。 この特性は、 指数で表示した。 t a n S (0°C) 値が大きく、 G' (0°C) 値が小さ. いととウエットグリツプ性に優れることを示す。
(7) 低発熱性は、 レオメ トリックス社製造 RDA— I Iを用い、 0. 5%ねじれ、 2 OHzの条件で 60°Cにおける t a η δを測定した。この特性は、指数で表示した。 この t a n S (60°C) 値が小さいと低発熱性に優れることを示す。 また、 2. 5% ねじれ、 10Hz、 50°Cにおける G, (2. 5%) の値から 0. 1%ねじれ、 10 Hz、 50°Cにおける G' (0. 1%) の値を減じた直 (AG '(2. 5— 0. 1)) を求め、 指数で示す。 この値が小さいほど、 低楽熱性に優れる。
(実施例 1 )
攪拌機付きオートクレープに、シク口へキサン 4000部、スチレン 270部、 1 , 3一ブタジエン 330部およびテトラメチルエチレンジァミン (TMEDA) 0. 3 7部を仕込んだ後、 n—ブチルリチウム 0. 3部を加え、 45 °Cで重合を開始した(初 期反応)。 重合開始 15分後に、 スチレン 80部と 1, 3 _ブタジエン 320部の混 合物を 60分間かけて連続的に添加した (途中添加反応)。 重合転化率が 100%に なったことを確認してから、 イソプレン 5. 4部を添加し 10分間反応させた後 (後 反応)、 重合溶液を一部抜き出した。 残部の重合溶液にテトラメ トキシシラン 0. 1 1部を添加して、 30分間反応させ (カップリング反応)、 メタノールを添カ卩して停 止し、 共役ジェン系ゴム Aを含有する重合体溶液を得た。 重合反応時の重合系の最高 反応温度は、 65 °Cであつた。 カツプリング反応前に抜き出した重合溶液にメタノー ルを添加して停止した後、 風乾してカツプリング反応前の重合体を得た。 この重合体 の重量平均分子量を表 1に示す。
共役ジェン系ゴム Aを含有する重合体溶液の一部を取り出し、 ゴム分 100部あた り、 老化防止剤として 2, 4一ビス (n—ォクチルチオメチノレ) 一 6—メチルフエノ ールを 0. 2部を添加した後、 スチームストリッビング法により固形状ゴムの回収を 行い、 ロールにかけて脱水し、 さらに熱風乾燥機にて乾燥し、 共役ジェン系ゴム Aを 得た。 このゴムのスチレン単位量、 ビュル単位量、 イソプレン単位量、 重量平均分子 量および力ップリング率を測定し、 表 1に示す。
共役ジェン系ゴム Aを含有する重合体溶液の残部に、 ゴム分 1 0 0部あたり、老化 防止剤として 2, 4一ビス ( n—ォクチルチオメチル)一 6—メチルフエノールを 0 . 2部および伸展油としてフッコール 'フレックス M (富士興産社製; C A 4 3 %) を 3 7 . 5部添加した後、 スチームストリッビング法により固形状ゴムの回収を行い、 ロールにかけて脱水し、 さらに熱風乾燥機にて乾燥し、 油展ゴム Aを得た。 油展ゴム Aのムーエー粘度を測定し、 その値を表 1に示す。
(実施例 2 ~ 8および比較例 1〜 5 )
表 1に示す、 初期仕込み組成、 初期反応条件、 途中添加組成、 途中添加条件、 後反 応組成、後反応条件、カツプリング剤および力ップリング剤添加量に変更した以外は、 実施例 1と同様に行ない、 油展ゴム B〜Mを得た。
但し、 実施例 7および比較例 4においては、 伸展油の種類を E n e r t h e n e l 8 4 9 A (プリティッシュぺトリアム社製; C A 2 8 %) に変更し、 実施例 8および 比較例 5においては、 伸展油の種類を N P 7 0 0 (出光興産社製; C A 1 9 %) に変 更した。
それぞれ、 カップリング反応前の重合体の重量平均分子量、 共役ジェン系ゴムのス チレン単位量、 ビエル単位量、 イソプレン単位量、 重量平均分子量およびカップリン グ率、 並びに油展ゴムのムーニー粘度を表 1に示す。
実施例
1 2 3 4 5
(初期反応)
初期.仕込み組成 (部)
スチレン 270 270 270 270 0
1 , 3—ブタジエン 330 330 330 330 0 イソプレン 0 0 0 0 3 n—ブチルリチウム 0.3 0.33 0.3 0.3 0.32
TMEDA 0.37 0.42 0.37 0.37 0.44 重合開始温度 (°c) 45 45 45 45 50 初期反応時間 (分) 15 15 15 15 10
(途中添加反応)
途中添加組成 (部)
スチレン 80 80 80 80 350
1 , 3—ブタジエン 320 320 320 320 650 イソプレン 0 0 0 0 0 連続添加時間 (分) 60 60 60 60 90 或 ia oift显度 (°c 65 65 66 65 65
(後反応)
イソプレン (部) 5.4 9.3 16.3 10.9 9.7 反応時間(分) 10 10 10 10 10
1 , 3—ブタジエン (部) 0 0 0 8.6 0 反応時間(分) 10
カツプリング反応前の重合体の Mw (万) 34 30 34 35 34
(カップリング反応)
カップリング剤(* 1 ) I [[ I I I カップリング剤添加量 (部) 0.11 0.15 0.11 0.11 0.13 共役ジェン系ゴム A B C D E スチレン単位量(96) 35 35 34 35 35 ビニル結合量 (%) 40 40 41 40 41 イソプレン単位量(%) 0.5 0.9 1.6 1.1 1.3
Mw (万) 80 78 80 79 80 カップリング率(%) 60 75 60 59 60 油展ゴム A B C D E 油展ゴムのム一ニー粘度 50 48 50 49 50
* 1 : カップリング剤 1=テトラメトキシシラン
カップリング剤 【【=亍卜ラクロロシラン
カップリング剤 IH-亍トラグリシジル一 1 , 3- ビスアミノメチルシクロへキサン 表 1つづき
Figure imgf000021_0001
* カップリング剤 〖=亍トラメ卜キシシラン
カップリング剤 ί【=亍卜ラクロロシラン
カップリング剤 Η【=亍トラグリシジルー 3—ビスアミノメチルシクロへキサン 表 1つづき
Figure imgf000022_0001
カップリング剤 1=亍トラメトキシシラン
カップリング剤 11=テトラクロロシラン
カップリング剤 m=テトラグリシジル一 1 , 3—ビスアミノメチルシクロへキサン (実施例 9)
容量 25 Om lのブラベンダータイプミキサー中で、実施例 1で得た油展ゴム A 1 37. 5部 (ゴム分 100部) を 30秒素練りし、 次いでシリカ (Z e o s i 1 1 20 OMP、 ローディア社製) 53部とシランカップリング剤 (S i 69、 デグッサ 社製) 6. 4部を添加して、 110°Cを開始温度として 2分間混合後、シリカ 27部、 酸化亜鉛 (亜鉛華 # 1、 本荘ケミカルネ土製、 粒度 0. 4 m) 2部、 ステアリン酸 2 部、 および老化防止剤 (ノクラック 6 C、 大内新興社製) 2部を添加し、 さらに 2分 間混練した。 混鍊終了時の温度は 150°Cであった。 一旦室温まで冷却した後再度 1 10°Cを開始温度として 3分間混練し、 得られた混合物に、 硫黄 1. 4部および架橋 促進剤 (N- -シク口へキシル一 2—べンゾチアジルスルフェンァミ ド 1. 7部とジフ ェニルダァニジン 2部の混合物) を添加して 50°Cのオープンロールで混練した後、 160°Cで 30分間プレス架橋して試験片を作製し、耐磨耗性、 ウエットダリップ性 および低発熱性の測定を行なった。 結果を、 表 2に、 比較例 6を 100とする指数で 示す。
(実施例 10〜 14および比較例 6〜 8 )
油展ゴム Aに代えて、 それぞれ、 油展ゴム B〜Fおよび I〜Kを使用した以外は、 実施例 9と同様に行なつた。 それぞれ、 耐磨耗性、 ウエットグリップ性および低 熱 性の測定を行い、 結果を、 表 2に、 比較例 6を 100とする指数で示す。
表 2 実施例 比較例
θ 10 11 12 13 14 6 7 8 油展ゴム A Β C D E F I J K イソプレン単位量(0/0) 0.5 0.9 1.6 1.1 1.3 2.8 0 1.6 15 架橋ゴム物性
耐磨耗性 (指数) 107 112 110 111 110 115 100 103 73 ウエットグリップ性 1X tan ά at 0°C (指数) 105 110 105 109 105 112 100 99 121
G' at 0°C (指数) 82 83 82 82 77 90 100 102 74 低発熱性
tan d at 60°C (指数) 96 90 95 95 92 96 100 98 132 厶 G' (2· 5— 0. 1 ) at 50°C (指数) 84 68 74 70 74 75 100 96 147
表 2から以下のようなことがわかる。
イソプレン単位を含まない、カツプリング重合体と伸展油と力 らなる比較例 1の油 展ゴムにシリカを配合したゴム組成物 (比較例 6 ) は、 耐磨耗性、 ウエットグリップ 性およぴ低発熱性に劣る。
ィソプレン単位を含むものの、本発明で規定する範囲外で製造されたィソプレン単 位がランダムに結合したカップリング重合体と伸展油とからなる比較例 2の油展ゴ ムにシリカを配合したゴム組成物 (比較例 Ί ) は、 比較例 6に比べ、 耐磨耗性および 低発熱性にやや優れるものの、 ウエットグリツプ性に劣る。
ィソプレン単位量が本発明で規定する範囲より多い力ップリング重合体と伸展油 とからなる比較例 3の油展ゴムにシリカを配合したゴム組成物 (比較例 8 ) は、 比較 例 6に比べ、 ウエットグリップ性に優れるものの、 耐磨耗性および低発熱性に劣る。 これらの比較例に比べ、本発明で規定する範囲内で製造された力ップリング重合体 と伸展油とからなる油展ゴム (実施例 1〜6 ) にシリカを配合したゴム組成物 (実施 例 9〜: I 4 ) は、 耐磨耗性、 ウエットダリップ性および低発熱性に優れる。
(実施例 1 5および比較例 9 )
油展ゴム Gおよび Lに代え、 シリカを Z e o s i 1 1 1 3 5 M P (ローディア社 製) に代え、 シランカップリング剤 S i 6 9の配合量を 5 . 3部に、 加硫促進剤のジ フエ-ルグァ二ジンの配合量を 1 . 6部に変更した以外は、 実施例 1と同様に行なつ た。 結果を、 比較例 9を 1 0 0とする指数で、 表 3に示す。
表 3から、イソプレン単位を含まないカツプリング重合体と伸展油とからなる油展 ゴム (比較例 4 ) に対して、 本発明で規定する範囲内で製造されたカップリング重 合体と伸展油とからなる油展ゴム G (実施例 7 ) にシリカを配合したゴム組成物 (実 施例 1 5 ) は、 耐磨耗性、 ウエットグリップ性および低発熱性に優れていることがわ かる。 表 3
室施傰 比輕例
15 9 油展ゴム r I イソプレン単位量(o/o) v.o Ω 架橋ゴム物性
耐磨耗性 (指数) \JO UV ウエットグリップ性
tan<5 at 0°C (指数) 102 100
G'at 0°C (指数) 88 100 低発熱性
tan (5 at 60°C (指数) 96 100
AG' (2. 5-0. 1) at 50°C (指数) 88 100
実施例 比較例
16 10 油展コム H M イソプレン単位量(。 ) 0.7 0 架橋ゴム物性
耐磨耗性 (指数) 108 100 ウエットグリップ性
tand at 0°C (指数) 103 100
G'at 0°C (指数) 88 100 低発熱性
tan 5 at 60°C (指数) 93 100
AG' (2. 5-0. 1) at 50°C (指数) 86 100 (実施例 1 6)
容量 25 Om 1のブラベンダータイプミキサー中で、実施例 8で得た油展ゴム H 1 10部と高シスブタジエンゴム (BR 1 220、 日本ゼオン社製) 20部を 30秒素 練りし、 次いでプロセス油 (フッコール M) 10部、 シリカ (Z e o s i 1 1 16 5MP、 ローディア社製) 40部おょぴシランカップリング剤 (S i 69) 3. 2部 を添カ卩して、 1 10°Cを開始温度として 2分間混合後、カーボンブラック N 220 (シ 一スト 6、 東海カーボン社製) 40部、 酸化亜鉛 (亜鉛華 # 1) 3部、 ステアリン酸 2部および老化防止剤 (ノクラック 6 C、 大内新興社製) 2部を加えて、 さらに 2分 間混練した。 混鍊終了時の温度は 150°Cであった。 一旦室温まで冷却した後再度 1 10°Cを開始温度として 3分間混練し、 得られた混合物と、 硫黄 1. 4部および架橋 促進剤 (N—シク口へキシル一 2—ベンゾチアジルスルフェンアミド 1. 7部とジフ 工ニルダァニジン 0. 9部の混合物) を 50°Cのオープンロールで混練した後、 16 0°Cで 30分間プレス架橋して試験片を作製し、 各物性を測定した。 測定値は比較例 10を 100とする指数で表した。 結果を表 4に示す。
(比較例 10 )
油展ゴム Mに代えた以外は、 実施例 16と同様に行なった。 結果を表 4に示す。 表 4力ゝら、ィソプレン単位を含まないカツプリング重合体と伸展油とからなる油展 ゴム M (比較例 5) に対して、 本発明で規定する範囲内で製造されたカップリング重 合体と伸展油とからなる油展ゴム H (実施例 8) にシリカを配合したゴム組成物 (実 施例 16) は、 耐磨耗性、 ゥヱットグリップ性および低発熱性に優れていることがわ かる。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 補強剤としてシリカを配合した場合に、 低発熱性、 ウエットダリ ップ性および耐摩耗性に優れるゴム架橋物を与え得る油展ゴムおよび該油展ゴムを 含むゴム組成物が提供される。 本発明のゴム組成物は、低燃費タイヤのタイヤトレツ ド用として好適に使用できる。

Claims

請求の範囲
1. 1, 3—ブタジエン単位 30〜9 9. 9重量0 /0、 イソプレン単位 0. 1〜1
0重量0 /0および芳香族ビュル単量体単位 0〜 6 0重量0 /0からなる共役ジェン系ゴム に伸展油を配合した油展ゴムであって、 該共役ジェン系ゴムが、 炭化水素溶媒中、 有 機活性金属を開始剤として用い、 重合に使用する単量体のうち、 1, 3 -ブタジエン の 80重量%以上、ィソプレンの 80重量%以下および芳香族ビュル単量体の 80重 量%以上からなる単量体混合物を重合した後、 残余のィソプレンを添カ卩して重合し、 次いで、 残余の 1, 3 -ブタジェンおよび芳香族ビニル単量体を添カ卩して重合を継続 して得られた活性末端を有する重合体 (リビング重合体) とカップリング剤とを反応 させて得られたものであることを特徴とする油展ゴム。
2. カツプリング剤が、 ケィ素含有力ップリング剤またはエポキシ基含有力ップ リング剤である請求の範囲 1に記載の油展ゴム。
3. 共役ジェン系ゴムの重量平均分子量が 200, 000〜2, 000, 000 である請求の範囲 1に記載の油展ゴム。
4. 残余のイソプレンの添加量力 重合に使用する単量体全量の 0. 2〜5重量% である請求の範囲 1に記載の油展ゴム。
5. 1分子の力ップリング剤に対して複数のリビング重合体が力ップリングして 生成した重合体の量が、 重合体全量に対して、 1 0重量%以上である請求の範困 1に 記載の油展ゴム。
6. 共役ジェン系ゴムが、 1, 3—ブタジエン単位 45〜96. 8重量0 /0、 イソ プレン単位 0. 2-5重量0 /0および芳香族ビュル単量体単位 3〜 50重量0 /0からなる ものである請求の範囲 1に記載の油展ゴム。
7. 伸展油の配合量が、 共役ジェン系ゴム 1 00重量部に対して、 5〜: L 00重 量部の範囲である請求の範囲 1記載の油展ゴム。
8. 請求の範囲 1に記載の油展ゴムを含むゴム組成物。
9. シリカを必須成分として含む請求の範囲 8に記載のゴム組成物。
1 0. タイヤトレッド用である請求の範囲 8に記載のゴム組成物。
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