WO2023167035A1 - 架橋ポリマー、その製造方法および再架橋ポリマーの製造方法 - Google Patents

架橋ポリマー、その製造方法および再架橋ポリマーの製造方法 Download PDF

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WO2023167035A1
WO2023167035A1 PCT/JP2023/005978 JP2023005978W WO2023167035A1 WO 2023167035 A1 WO2023167035 A1 WO 2023167035A1 JP 2023005978 W JP2023005978 W JP 2023005978W WO 2023167035 A1 WO2023167035 A1 WO 2023167035A1
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crosslinked polymer
crosslinked
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圭介 知野
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Eneos株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/67Unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/69Polymers of conjugated dienes

Definitions

  • the present invention relates to a crosslinked polymer, a method for producing the same, and a method for producing a recrosslinked polymer.
  • Patent Document 1 Japanese National Publication of International Patent Application No. 2003-524037 (Patent Document 1), by heat treatment of a polymer in the presence of a polyfunctional nitroxide, the atoms of the polymer chain and the oxygen atoms of the nitroxide functional groups in the polyfunctional nitroxide Thermoreversible crosslinked resins are disclosed obtained by forming thermoreversible bonds between them.
  • the crosslinked resin described in Patent Document 1 cannot necessarily be highly decrosslinked when heated.
  • conventional crosslinked resins such as those described in Patent Literature 1 are not necessarily sufficient in terms of decrosslinking performance.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and is a crosslinked polymer that can be highly decrosslinked by heating and can further reduce the 100% modulus after decrosslinking, To provide a method for producing a crosslinked polymer, which enables the production of the crosslinked polymer simply and efficiently, and a method for producing the recrosslinked polymer, which enables the production of the recrosslinked polymer using the crosslinked polymer. aim.
  • a crosslinked polymer is a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom.
  • the crosslinked chain is composed of a plurality of nitroxide structures and a specific bond (urethane bond, urea bond, thiourea bond, amide bond, isocyanate bond, at least one bond selected from the group consisting of nurate bond, allophanate bond, uretdione bond, biuret bond, carbodiimide bond, and uretonimine bond), thereby causing high degree of cross-linking by heating.
  • the present inventors have found that the 100% modulus after decrosslinking can be further reduced, and have completed the present invention.
  • the present invention provides the following aspects.
  • a crosslinked polymer that can be decrosslinked by heating is a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom. has a structure,
  • the crosslinked chain is a plurality of nitroxide structures; at least one bond selected from the group consisting of a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond;
  • the polymer constituting the main chain is styrene-butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, ethylene propylene diene rubber, hydrogenated styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene block copolymer, hydrogenated styrene-butadiene block
  • a main chain comprising a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom;
  • a functional group (I) selected from a hydroxyl group, a thio
  • Each of the functional group (I) in the compound (B) and the functional group (II) in the cross-linking agent (E) has the condition (i) that they are both isocyanate groups; one of which is an isocyanate group, and the other is a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), and a carboxy group condition (ii) that it is a selected group;
  • the functional group (I) and the functional group (II) are the functional group (I) and the functional group (II ) are isocyanate groups; alternatively, one of said functional group (I) and said functional group (II) is an isocyanate group and the other is a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, It satisfies the condition (ii) that it is a group selected from the group consisting of an alkylamino group and a carboxy group (hereinafter referred to as "functional group (X)" for convenience).
  • both the reaction between isocyanate groups and the reaction between the isocyanate group and the functional group (X) are extremely rapid even under mild conditions such as room temperature, and the combination of these functional groups is highly reactive. is known to be very high.
  • the reaction between a compound containing an isocyanate group and a compound containing a functional group (X) such as a hydroxyl group proceeds rapidly even under mild conditions such as room temperature.
  • the combination of the functional group possessed by the cross-linking agent (E) and the functional group possessed by the polymer used for cross-linking is a combination of isocyanate groups, or a combination of isocyanate groups and functional groups.
  • a main chain comprising a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom, and a side chain bonded to the carbon atom on the main chain and the side chain has the functional group (I) and a nitroxide structure, and a cross-linking agent (E) having a plurality of the functional groups (II) were mixed.
  • the combination of the functional group possessed by the cross-linking agent (E) and the functional group possessed by the polymer used for cross-linking is a combination of isocyanate groups; or a combination of an isocyanate group and a functional group (X);
  • a relatively high temperature preferably about 140 ° C. or higher
  • the crosslinking reaction does not proceed rapidly in a short time (for example, within about 10 minutes). It is possible to maintain the mixture of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) in a moldable state for a long time (in particular, the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E)
  • the present inventors have found that heating at 120° C.
  • the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) are used in combination while the mixture is heated to a relatively high temperature. (preferably about 140° C. or higher), the cross-linking reaction does not proceed sufficiently, and by applying this fact, it becomes possible to efficiently produce a cross-linked polymer molded into a desired shape.
  • a relatively high temperature preferably about 140° C. or higher
  • the crosslinked polymer molded into a desired shape is heated to 140° C. to 200° C. while using the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) in combination.
  • the crosslinked polymer can be produced, and after production (or after use) of the crosslinked polymer, it can be easily and highly by heating to a temperature (for example, 220 ° C. or higher) at which the crosslinked polymer is decrosslinked. It is possible to decrosslink the crosslinked polymer immediately, and it is also possible to reuse the polymer forming the main chain. As described above, according to the method for producing a crosslinked polymer of the present invention, it is possible to easily and efficiently produce a polymer excellent in recyclability and moldability.
  • a crosslinked polymer that can be highly decrosslinked by heating and capable of further reducing the 100% modulus after decrosslinking, and a simple and efficient production of the crosslinked polymer. It is possible to provide a method for producing a crosslinked polymer that enables the production of a recrosslinked polymer, and a method for producing a recrosslinked polymer that enables the production of a recrosslinked polymer using the crosslinked polymer.
  • Example 1 is a graph (torque chart) showing the relationship between torque and time when the kneaded material (II) obtained in Example 1 was held at a specific measurement temperature (120° C., 140° C., etc.).
  • 4 is a graph (torque chart) showing the relationship between torque and time when the kneaded material (II) obtained in Comparative Example 1 was held at a specific measurement temperature (120° C., 140° C., etc.).
  • the crosslinked polymer of the present invention is A crosslinked polymer that can be decrosslinked by heating,
  • the crosslinked polymer is a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom.
  • the crosslinked chain is a plurality of nitroxide structures; at least one bond selected from the group consisting of a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond; It has
  • the polymer constituting the main chain has at least one carbon atom selected from benzylic carbon atoms and allylic carbon atoms.
  • the polymer having at least one carbon atom selected from benzylic carbon atoms and allylic carbon atoms is not particularly limited, and known polymers containing such carbon atoms can be appropriately used.
  • polymers having at least one carbon atom selected from the benzylic carbon atom and the allylic carbon atom include optionally substituted styrene and dienes (e.g., styrene, ⁇ -methyl styrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, butadiene, isoprene, chloroprene) containing monomer units (repeating units derived from the above monomers) derived from at least one monomer selected from the group consisting of .
  • styrene and dienes e.g., styrene, ⁇ -methyl styrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, butadiene, isoprene, chloroprene
  • the polymer constituting the main chain of the crosslinked polymer of the present invention since it has a higher effect in terms of decrosslinking property, it is a monomer derived from at least one monomer selected from the group consisting of styrene and dienes. Polymers containing units are preferred.
  • examples of the diene used as the monomer include butadiene and isoprene. Among them, a monomer having an isoprene skeleton and a hydrogen atom bonded to an allylic carbon atom is more preferable.
  • polymers constituting the main chain of such crosslinked polymers polymers containing monomer units derived from at least one monomer selected from the group consisting of styrene, butadiene and isoprene are preferred from the viewpoint of crosslinkability. More preferred. Further, examples of polymers containing monomer units derived from styrene include polystyrene, copolymers of styrene and other monomers, and the like.
  • the polymer constituting the main chain of the crosslinked polymer of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining even higher crosslinkability, styrene-butadiene rubber, hydrogenated styrene-butadiene rubber, Styrene-butadiene block copolymer, hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, styrene-isoprene block copolymer, hydrogenated styrene-isoprene block copolymer, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, hydrogenated natural rubber, hydrogenated isoprene rubber , hydrogenated butadiene rubber, epoxidized natural rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber (NBR, NIR, NBIR), butyl rubber, ethylene propylene diene rubber (EPDM) are more preferable, styrene butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, but
  • each of the above-mentioned hydrogenated products (for example, hydrogenated styrene-butadiene rubber, hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, etc.) is not completely hydrogenated, but at least partially has benzylic position. Remaining carbon atoms and/or allylic carbon atoms (diene moieties) must be utilized).
  • the content (total amount) of derived monomer units is preferably 1 to 100% by mass (more preferably 10 to 100% by mass). When the content (total amount) of such monomer units derived from styrene and diene is within the above range, it is possible to more efficiently express the crosslinkability.
  • the crosslinked polymer of the present invention main chains composed of a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom are bonded to each other through a crosslinked chain at the carbon atom position. It has a cross-linked structure.
  • the crosslinked polymer of the present invention has a structure in which a plurality of polymers constituting the main chain are crosslinked at the positions of the carbon atoms via crosslinked chains.
  • Such crosslinks also include multiple nitroxide structures; urethane, urea, thiourea, amide, isocyanurate, allophanate, uretdione, biuret, carbodiimide, and uretonimine linkages. at least one bond selected from the group consisting of bonds;
  • the nitroxide structure contained in such a crosslinked chain preferably has a cyclic structure, and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (abbreviation: TEMPO, hereinafter, sometimes simply “TEMPO”), 2,2,5,5-tetramethylpyrrolidin-1-oxyl (abbreviation: PROXYL, hereinafter simply referred to as “PROXYL” in some cases), 2-azatricyclo [3.3.1.
  • TEMPO 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl
  • PROXYL 2,2,5,5-tetramethylpyrrolidin-1-oxyl
  • Such a crosslinked chain is not particularly limited as long as it has a plurality of nitroxide structures and the above-mentioned bond, but the following formula (1):
  • L is a bond selected from the group consisting of a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond. and n is an integer of 0 or 1.
  • n in the formula (1) is 1, the cyclic structure portion in the formula becomes a 6-membered ring (piperidine ring), and on the other hand, when n is 0, the cyclic structure in the formula A portion becomes a five-membered ring (pyrrolidine ring).
  • the structural portion represented by the formula: >N--O-- is a nitroxide structure, when there are multiple such structures represented by the formula (1) contains multiple nitroxide structures in the crosslinked chain.
  • such a crosslinked chain preferably has an oxygen atom in the nitroxide structure bonded to the carbon atom in the main chain.
  • the oxygen atom in the nitroxide structure is bound to the carbon atom in the main chain (the benzylic carbon atom or the allylic carbon atom in the polymer constituting the main chain). In some cases, it becomes possible to achieve a high degree of cross-linking.
  • the number of nitroxide structures contained in the crosslinked chain is not particularly limited, but from the viewpoint of compatibility between mechanical properties and crosslinkability, the number is 2 to 20. There is preferably one, more preferably 2 to 8, even more preferably 2 to 4. That is, the crosslinked chain preferably has a bis-nitroxide structure, a tri-nitroxide structure, or a tetra-nitroxide structure, more preferably a tri-nitroxide structure.
  • the bond marked with *1 is a bond selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom in the polymer constituting the main chain.
  • L is a bond selected from the group consisting of a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond.
  • R 10 is an organic group obtained by removing the functional group (II) from the cross-linking agent (E) or a reaction product between the cross-linking agents (E) (the cross-linking agent (E) is is similar to that described), and n is an integer of 0 or 1; ] It is more preferable to have any one of the structures represented by and more preferably have the structure represented by the formula (3).
  • R 10 in such formulas (2) to (3) is an organic group having an adduct structure of a polyfunctional alcohol and a polyfunctional isocyanate, an isocyanurate structure, from the viewpoint of improving mechanical properties and decrosslinking properties.
  • an organic group having a biuret structure, and an organic group having an allophanate structure are preferable, and an organic group having an adduct structure of a polyfunctional alcohol and a polyfunctional isocyanate (for example, an adduct of trimethylolpropane and hydrogenated xylene diisocyanate is more preferable.
  • R 10 is a residue obtained by removing the isocyanate group from the adduct (adduct structure ( organic group having a and an organic group having a burette structure), and when the cross-linking agent (E) described later is a buret form of a diisocyanate compound, R 10 is a residue (having a buret structure).
  • R 10 is a residue obtained by removing the isocyanate group from the allophanate compound (an organic group having an allophanate structure).
  • a urethane bond is particularly preferable from the viewpoint that it can be formed by readily available hydroxyl groups and isocyanate groups.
  • such a crosslinked polymer preferably has a crosslinked chain content of 1 to 40 parts by mass (more preferably 5 to 30 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the polymer constituting the main chain.
  • a crosslinked chain content of 1 to 40 parts by mass (more preferably 5 to 30 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the polymer constituting the main chain.
  • such a crosslinked polymer of the present invention has a main chain composed of a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom, and a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), a carboxyl group, and an isocyanate group, each having a bound side chain; At least one functional group (I) selected from the group consisting of a crosslinked polymer precursor (D) having a nitroxide radical structure; a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, formula: NHR (wherein R represents an alkyl group) with a cross-linking agent (E) having a plurality of functional groups (II) selected from an alkylamino group, a carboxyl group, and an isocyanate group (wherein the functional Group (I) and functional group (II) have the pro
  • Such a reactant can be produced by using the production method of the crosslinked polymer of the present invention. Therefore, such a crosslinked polymer precursor (D), its side chains, functional groups (I) and (II), etc. should be the same as those described later in the production method of the crosslinked polymer of the present invention. is preferred.
  • one of the functional group (I) and the functional group (II) is an isocyanate group and the other is a hydroxyl group, a thiol group, or an amino group Formula: NHR (wherein, R represents an alkyl group), when the condition (ii) is satisfied, the reaction of the functional group (I) and the functional group (II) results in a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, and a thiourea bond. A bond or an amide bond is formed, which results in the formation of a crosslinked chain containing such a bond.
  • the isocyanate group of functional group (I) or functional group (II) is further added to the urethane bond, urea bond, thiourea bond and amide bond formed by the reaction of functional group (I) and functional group (II).
  • the crosslinked chain has a structure containing an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, or a uretonimine bond. can be a thing.
  • such a crosslinked polymer may exhibit rubber properties.
  • parts such as industrial parts, rubber for building materials, soundproof rubber, rubber for automotive interior materials (instrument panels, etc.), rubber for tires, conveyor belts, hoses, anti-vibration rubber, anti-vibration rubber, isolation It can be suitably applied to uses such as shock rubber and crawlers.
  • the crosslinked polymer of the present invention can be decrosslinked by heating.
  • “decrosslinking” when the crosslinked polymer is a reaction product of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E), and the crosslinked polymer precursor ( D) and the cross-linking agent (E) mixture (which may contain additives, etc.) can be prepared as a sample.
  • Temperature When the torque is measured for about 1 to 30 minutes while heating to 120 to 250° C., at a specific temperature within the above temperature range, the torque increases and the progress of the cross-linking reaction is confirmed, and then the torque decreases.
  • the crosslinked polymer (the reactant) is decrosslinked from the decrease in torque, and the already crosslinked solid crosslinked polymer (cured product such as a sheet)
  • Temperature when kneaded for about 1 to 100 minutes with a high shear force of 1 N m or more in a pressure kneader while heating to 120 to 230 ° C. (In this case, it may be kneaded with a so-called radical trapping agent.
  • a mixture of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) (raw material of the crosslinked polymer: uncured) is heated and the torque is measured with a rheometer at a specific temperature If you can confirm the phenomenon that the torque decreases after the torque increases in ; If you can confirm the kneading torque increase (viscosity increase) when kneading the crosslinked polymer (cured product) while heating it with high shear force; When an endothermic peak can be confirmed by , it can be determined that the crosslinked polymer can be decrosslinked.
  • the crosslinked polymer of the present invention can be uncrosslinked, the polymer obtained by uncrosslinking after being used as a crosslinked polymer (the polymer constituting the main chain) is recycled and used. It is also possible to The heating temperature at the time of such decrosslinking is not particularly limited as long as it is a temperature at which decrosslinking is performed. is more preferable. The reason why the crosslinked polymer of the present invention is uncrosslinked by heating is not necessarily clear, but the crosslinked polymer of the present invention is a polymer having at least one carbon atom selected from benzylic and allylic carbon atoms.
  • a radical trapping agent such as an anti-aging agent is used in combination during heating, and the benzyl radical or allyl radical is converted into a hydrogen radical, a methyl radical, or the like. Trap is preferable.
  • the crosslinked polymer of the present invention may contain various additives in order to have properties suitable for its use.
  • additives include, but are not limited to, antioxidants, antioxidants, pigments (dyes), plasticizers (including so-called softeners), thixotropic agents, ultraviolet absorbers,
  • additives such as agents, flame retardants, solvents, surfactants (including leveling agents), dispersants, dehydrating agents, rust preventives, adhesion imparting agents, antistatic agents, fillers, and the like can be contained.
  • fillers include carbon black, silica, clay and the like. Carbon black is preferably used as such an additive from the viewpoint of further improving the cross-linking property.
  • the reason why the decrosslinking property is further improved when carbon black is used in this way is not necessarily clear, but the graphite structure in the carbon black traps (stabilizes) the benzyl radicals and allyl radicals generated by the decrosslinking. Therefore, it is considered that the decrosslinking property is further improved because the polymer after decrosslinking can be kept in a stable state.
  • the content is not particularly limited, but 1 to 100 parts by mass (more preferably 3 to 60 parts by mass) of carbon black with respect to 100 parts by mass of the crosslinked polymer. It is preferable to contain. When carbon black is used within such a content range, it tends to be possible to further improve the cross-linking property compared to when the content is outside the above range.
  • the method for producing the crosslinked polymer of the present invention comprises a starting polymer (A) having at least one hydrogen atom selected from a hydrogen atom bonded to a benzylic carbon atom and a hydrogen atom bonded to an allylic carbon atom; A functional group (I) selected from the group consisting of a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), and an isocyanate group, and a nitroxide a compound (B) having a radical; a radical initiator (C); By mixing and radically reacting the raw material polymer (A) and the compound (B), a main chain comprising a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom; A step of obtaining a crosslinked polymer precursor (D) in which the side chain has the functional group (I) and
  • Each of the functional group (I) in the compound (B) and the functional group (II) in the cross-linking agent (E) has the condition (i) that they are both isocyanate groups; one of which is an isocyanate group, and the other is a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), and a carboxy group is a group selected to satisfy any of condition (ii) that it is a selected group;
  • NHR wherein R represents an alkyl group
  • a carboxy group is a group selected to satisfy any of condition (ii) that it is a selected group;
  • First step In the first step, the raw material polymer (A), the compound (B), and the radical initiator (C) are mixed to cause a radical reaction between the raw material polymer (A) and the compound (B). This is a step of obtaining the crosslinked polymer precursor (D).
  • the starting polymer (A) used in the first step includes a hydrogen atom bonded to a benzylic carbon atom (benzylic hydrogen atom) and a hydrogen atom bonded to an allylic carbon atom (allylic hydrogen atom ) are polymers having at least one hydrogen atom.
  • the polymer having a structure obtained by removing the hydrogen atoms from the raw material polymer (A) is the main chain of the crosslinked polymer precursor (D) obtained in this step (molecular chain of the backbone portion of the polymer excluding the side chains). ) and the main chain of the finally obtained crosslinked polymer (molecular chain of the backbone portion of the polymer excluding the crosslinked chain).
  • Such a raw material polymer (A) is not particularly limited, but is the polymer described as the polymer constituting the main chain in the crosslinked polymer of the present invention, in which a hydrogen atom is bonded to the portion where the crosslinked chain is bonded. things can be used favorably. Therefore, as the raw material polymer (A), styrene and dienes (for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, butadiene, isoprene, chloroprene) which may have substituents may be used.
  • styrene and dienes for example, styrene, ⁇ -methylstyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, butadiene, isoprene, chloroprene
  • Polymers containing monomer units (repeating units derived from said monomers) derived from at least one monomer selected from the group consisting of styrene and dienes (more preferably styrene, butadiene, and isoprene) are preferred. More preferred are polymers comprising monomeric units derived from at least one selected monomer.
  • styrene-butadiene rubber hydrogenated styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene block copolymer, hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, styrene-isoprene block copolymer, hydrogenated styrene-isoprene Block copolymer, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, hydrogenated natural rubber, hydrogenated isoprene rubber, hydrogenated butadiene rubber, epoxidized natural rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber (NBR, NIR, NBIR), butyl rubber, ethylene Propylene diene rubber (EPDM) is more preferable, and styrene-butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, ethylene-propylene-diene rubber, hydrogenated st
  • Coalescence, styrene-isoprene block copolymer, and hydrogenated styrene-isoprene block copolymer are more preferred, and hydrogenated styrene-butadiene rubber, hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, hydrogenated styrene-isoprene block copolymer, natural rubber, and isoprene rubber.
  • butadiene rubber, butyl rubber and ethylene propylene diene rubber are particularly preferred, and hydrogenated styrene butadiene rubber, natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber and ethylene propylene diene rubber are most preferred.
  • such a raw material polymer (A) must have at least one hydrogen atom among the hydrogen atoms bonded to the benzylic carbon atoms and the hydrogen atoms bonded to the allylic carbon atoms.
  • the hydrogenated styrene-butadiene rubber, the hydrogenated styrene-butadiene block copolymer, and the hydrogenated styrene-isoprene block copolymer are not completely hydrogenated, and partially contain benzylic carbon atoms and It is necessary that the carbon atom at the allylic position remains (containing the hydrogen atom at the benzylic position and the hydrogen atom at the allylic position).
  • Such raw material polymer (A) can be used singly or in combination of two or more.
  • the compound (B) used for radical reaction with the raw material polymer (A) includes a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, and an alkyl represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group).
  • Such functional group (I) is selected so as to satisfy either condition (i) or condition (ii) in relation to functional group (II) in the cross-linking agent described later.
  • the functional group (I) can be obtained.
  • ) is reacted with the functional group (II) to form a urethane bond, a urea bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, a uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond.
  • At least one bond selected from the group can be formed, thereby forming the crosslinked chain (the crosslinked chain in the crosslinked polymer of the present invention).
  • the combination with the functional group (I) and the functional group (II) is a combination of an NCO group and a hydroxyl group (OH group) (in this case, these
  • the reaction forms a urethane bond: -NHCOO-), a combination of an NCO group and a thiol group (SH group) (in this case, these reactions form a thiourethane bond: -NHCOS-), an NCO group and combination with an amino group ( NH2 group) (in which case these reactions form a urea bond: —NHCONH—), in combination with an NCO group and an alkylamino group (NHR group) (in which case these reactions forms a urea bond: —NHCONR—), a combination of an NCO
  • the urethane bond portion further includes the functional group One of (I) and said functional group (II) can react with an isocyanate group (NCO group) to form an allophanate linkage.
  • the urea-bonded portion is further the functional group One of (I) and said functional group (II) can also react with an isocyanate group (NCO group) to form a biuret bond.
  • At least one of the functional group (I) and the functional group (II) is an isocyanate group (NCO group). Therefore, at least one bond selected from the group consisting of carbodiimide bond, uretdione bond, and isocyanurate bond can also be formed by reaction between isocyanate groups (NCO groups).
  • R represents an alkyl group.
  • the alkyl group (R) in such an alkylamino group preferably has 1 to 20 carbon atoms (more preferably 1 to 18 carbon atoms).
  • such an alkyl group is more preferably linear, more preferably a methyl group or an ethyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • the functional group (I) is a hydroxyl group, an amino group, a thiol (mercapto) group, an alkyl
  • an amino group is more preferred, and a hydroxyl group is particularly preferred.
  • the compound (B) is not particularly limited as long as it has the functional group (I) and a nitroxide radical, but the following formula (4):
  • Z is represented by a hydroxyl group (formula: OH), a thiol group (formula: SH), an amino group (formula: NH 2 ), a formula: NHR (wherein R represents an alkyl group) is a functional group (I) selected from the group consisting of an alkylamino group, a carboxyl group, and an isocyanate group; n is an integer of 0 or 1; ] It is preferably a compound represented by. When n is 1, the functional group (I) is attached to the carbon atom of the 4-position number in the piperidine ring of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (abbreviation: TEMPO).
  • TEMPO 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl
  • the functional group (I) is bonded to the carbon atom of the 3-position number in the pyrrolidine ring of 2,2,5,5-tetramethylpyrrolidin-1-oxyl (abbreviation: PROXYL). compound.
  • Examples of such compound (B) include 4-isocyanato-TEMPO, 4-hydroxy-TEMPO, 4-amino-TEMPO, 4-mercapto-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 3-isocyanato-PROXYL, 3-hydroxy-PROXYL, 3-amino-PROXYL, 3-mercapto-PROXYL, 3-carboxy-PROXYL and the like can be mentioned.
  • a TEMPO compound represented by the above formula (4) and n is 1), and among them, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (abbreviation: "4-hydroxy-TEMPO” or "HO-TEMPO”) is particularly preferred.
  • the compound (B) used for radical reaction with the raw material polymer (A) can be used singly or in combination of two or more.
  • the radical initiator (C) used in the first step is not particularly limited, and a known radical initiator (peroxide, azo compound, etc.) can be used as appropriate. Depending on the type, it is possible to appropriately select and use one that enables the benzylic carbon atom and/or the allylic carbon atom in the raw material polymer (A) to be converted into carbon radicals.
  • Such a radical initiator (C) is not particularly limited, but from the viewpoint of having higher hydrogen abstraction ability, peroxides are preferable, and specifically, di-tert-butyl Peroxide, tert-butyl hydroperoxide, benzoyl peroxide (BPO), methyl ethyl ketone peroxide, dicumyl peroxide (DCP), ⁇ , ⁇ '-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, 2,5-dimethyl-2 ,5-di(t-butylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3, di(2-t-butylperoxyisopropyl)benzene, etc. Oxides can be preferably used.
  • the said radical initiator (C) can be utilized individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the raw material polymer (A), the compound (B), and the radical initiator (C) are mixed to form the raw material polymer (A) and the compound (B). Radical reaction.
  • the method of mixing the raw material polymer (A), the compound (B), and the radical initiator (C) is not particularly limited, and the radical reaction can be performed.
  • a known kneader such as a pressure kneader, a short screw extruder, a twin screw extruder, and an open roll can be appropriately used for mixing.
  • the reaction conditions are not particularly limited, and known radical reaction conditions can be appropriately employed depending on the type of the raw material polymer (A). It is preferable to allow the reaction to proceed by mixing for about 1 to 30 minutes under temperature conditions (more preferably 70 to 220° C.).
  • the amount of the compound (B) used is not particularly limited, but is 1 to 30 parts by mass (more preferably 2 to 30 parts by mass) relative to 100 parts by mass of the raw material polymer (A). 20 parts by mass).
  • the amount of the compound (B) used is at least the lower limit, the crosslink density tends to be higher than when the amount is less than the lower limit, resulting in a higher level of mechanical properties.
  • the crosslink density tends to be moderate and the decrosslinking property tends to be further improved as compared with the case where the upper limit is exceeded.
  • the amount of the radical initiator (C) used is not particularly limited, but is 1 to 30 parts by mass (more preferably 2 to 25 parts by mass).
  • the amount of the radical initiator (C) used is equal to or more than the lower limit, radicals that extract hydrogen at the benzylic or allylic position more efficiently than when the amount is less than the lower limit and introduce a nitroxide radical. It tends to be possible to proceed the reaction more efficiently.
  • the crosslinkability tends to be higher, and when the radical initiator (C) is a peroxide, the formation of permanent crosslinks due to the peroxide tends to be suppressed at a higher level.
  • the radical initiator (C) converts the benzylic carbon atoms and/or allylic carbon atoms in the starting polymer (A) into carbon radicals, and then the carbon radicals (the benzylic carbon atom and/or the allylic carbon atom) of the compound (B) are reacted with the oxygen radicals in the compound (B) to react the benzylic carbon atom and/or the allylic carbon atom in the polymer.
  • the crosslinked polymer precursor (D) obtained by such a radical reaction includes a main chain made of a polymer having at least one carbon atom selected from benzylic carbon atoms and allylic carbon atoms, and the main chain and a side chain bonded to the position of the carbon atom of and the side chain has the functional group (I) and a nitroxide radical structure.
  • the main chain of such a polymer is derived from the raw material polymer (A), and is the same as the polymer that constitutes the main chain of the crosslinked polymer of the present invention.
  • the side chain bonded to the carbon atom position of the main chain is formed by bonding the oxygen radical site of the compound (B) to the carbon atom position.
  • the compound (B) is a compound represented by the formula (4)
  • the side chain formed in this way is represented by the following formula (5):
  • the bond marked with *1 is a bond that bonds to any one selected from benzylic carbon atoms and allylic carbon atoms in the polymer constituting the main chain, and n and Z has the same meaning as n and Z in Formula (4).
  • It has a structure represented by
  • the molar amount of the compound (B) that constitutes the side chain is 0.005 mol/100 g to 0.3 mol with respect to 100 g of the polymer that constitutes the main chain. /100 g (more preferably 0.01 mol/100 g to 0.2 mol/100 g).
  • the crosslinking density tends to be higher than when it is less than the lower limit, resulting in a higher level of mechanical properties.
  • the crosslinking density tends to be moderate and the decrosslinking property tends to be further improved.
  • the molar amount of compound (B) introduced can be obtained by NMR measurement.
  • the first step after preparing the crosslinked polymer precursor (D), it is preferable to purify the crosslinked polymer precursor (D) by a reprecipitation treatment.
  • a reprecipitation treatment it is possible to remove the compound (B) that has remained unreacted, and in the following second step, the unreacted compound (B) and the cross-linking agent (E ) can further suppress the progress of the side reaction that reacts with , and it becomes possible to further improve the crosslink density of the crosslinked polymer, and the resistance to compression set of the obtained polymer tends to be further improved.
  • the method of such reprecipitation is not particularly limited, but for example, after dissolving the obtained crosslinked polymer precursor (D) in a good solvent to obtain a solution, the solution is dropped into a poor solvent to precipitate.
  • a method for obtaining the crosslinked polymer precursor (D) can be adopted.
  • the good solvent and poor solvent that can be used for such reprecipitation treatment are not particularly limited, and can be used by appropriately combining known solvents according to the type of polymer. Acetone, methanol, and ethanol may be used as poor solvents.
  • various conditions such as temperature conditions during the reprecipitation treatment are not particularly limited (usually room temperature), and known methods and conditions can be appropriately employed.
  • the second step is to obtain the crosslinked polymer of the present invention by mixing the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) and heating to 140°C to 200°C.
  • the crosslinked polymer precursor (D) used in this step is obtained in the first step.
  • the cross-linking agent (E) used in the second step includes a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), a carboxy group, and It has a plurality of functional groups (II) selected from isocyanate groups.
  • Such functional group (II) should satisfy either condition (i) or condition (ii) in relation to functional group (I) in compound (B).
  • the functional group (I) in the compound (B) and the functional group (II) in the cross-linking agent (E) satisfy the following conditions (i) and (ii), respectively: [Condition (i)] The condition that both the functional group (I) and the functional group (II) are isocyanate groups, [Condition (ii)] One of the functional group (I) and the functional group (II) is an isocyanate group, and the other is a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, formula: NHR (wherein R is A condition that it is a group selected from the group consisting of an alkylamino group represented by (representing an alkyl group) and a carboxy group, must be selected to satisfy one of the following conditions.
  • the functional group (II) of the cross-linking agent (E) and the functional group (I) of the side chain are reacted to form urethane bonds and urea as described above.
  • at least one bond selected from the group consisting of a bond, a thiourea bond, an amide bond, an isocyanurate bond, an allophanate bond, an uretdione bond, a biuret bond, a carbodiimide bond, and a uretonimine bond; It becomes possible to form a crosslinked chain that bridges the main chains.
  • a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), a carboxyl group, and an isocyanate group that can be selected as the functional group (II) are , a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group), a carboxyl group, and an isocyanate group, which can be selected as the functional group (I) described above. are similar.
  • the reaction between the functional groups (I) in the crosslinked polymer precursor (D) occurs during mixing of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E). is generated and part of the isocyanate is consumed, and in the second step, it may be difficult to form the desired crosslinked chain at the desired ratio.
  • II) satisfies the condition (ii) and the functional group (II) is an isocyanate group.
  • the functional group (II) is an isocyanate group, all of the plurality of functional groups (II) must be isocyanate groups.
  • the functional group (II) is a group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a thiol group, an amino group, and an alkylamino group represented by the formula: NHR (wherein R represents an alkyl group)
  • the plurality of functional groups (II) may be the same or different.
  • Such a cross-linking agent (E) is not particularly limited as long as it has a plurality of the functional groups (II), but the cross-linking agent (E) comprising a compound in which the functional group (II) is an isocyanate group
  • the functional group (II) is an isocyanate group
  • examples include methylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (abbreviation: HDI), heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, diethylpentylene diisocyanate, trimethylbutylene diisocyanate, trimethylpentylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, hydrogenated xylene diisocyanate (abbreviation: HXDI), hydrogenated
  • trimers isocyanurates
  • diisocyanate compounds HDI, XDI, HXDI, PD, IPDI, TDI, etc.
  • polyol compounds glycolin, trimethylolpropane (TMP), etc.
  • TMP trimethylolpropane
  • cross-linking agent (E) made of a compound in which the functional group (II) is a hydroxyl group examples include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, polyether polyol, sorbitol, polyester polyol, polymer polyol, and polyethylene. Glycol, diethylene glycol, polycarbonate polyol, polybutadiene polyol and hydrogenated products thereof, acrylic polyol, and the like.
  • cross-linking agent (E) made of a compound whose functional group (II) is a thiol group examples include ethanedithiol, propanedithiol, triazinetrithiol, benzenedithiol, and xylylenedithiol.
  • examples of the cross-linking agent (E) made of a compound in which the functional group (II) is an amino group include ethylenediamine, propylenediamine, diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), urea, diethyltoluenediamine ( DETDA), dimethylthiotoluene diamine (DMTDA), polyoxypropylene diamine, triethylene glycol diamine, trimethylolpropane poly(oxypropylene) triamine, glyceryl poly(oxypropylene) triamine, polyethyleneimine and the like.
  • Examples of the cross-linking agent (E) made of a compound in which the functional group (II) is the alkylamino group include methylpropylenediamine, dimethylpropylenediamine, ethylpropylenediamine, diethylpropylenediamine, oleylpropylenediamine, and behenylpropylene. diamine and the like.
  • cross-linking agent (E) made of a compound in which the functional group (II) is a carbonyl group examples include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, Sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and the like can be mentioned.
  • cross-linking agents (E) compounds in which the functional group (II) is an isocyanate group are more preferable, and among them, from the viewpoint that the obtained cross-linked polymer has a higher resistance to compression set.
  • Diisocyanate compounds (HDI, XDI, HXDI, PD, IPDI, TDI, etc.) diisocyanate compounds (HDI, XDI, HXDI, PD, IPDI, TDI, etc.) and polyol compounds (glycerin, trimethylolpropane (TMP), etc.)
  • Adducts are more preferred, and HXDI and adducts of HXDI and trimethylolpropane (TMP) are particularly preferred.
  • the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) are mixed.
  • Such mixing is not particularly limited, and a known mixing method can be appropriately employed.
  • a known kneader such as a pressure kneader or an open roll can be appropriately used to mix the crosslinked polymer precursor (D),
  • a method of mixing with the cross-linking agent (E) can be employed.
  • the raw material polymer (A) and the like are mixed and a radical reaction is performed to obtain the crosslinked polymer precursor (D ) is produced, without taking out the crosslinked polymer precursor (D) from the kneader (pressure kneader, etc.) in which such a crosslinked polymer precursor (D) was produced, the kneader (the kneader
  • the cross-linking agent (E) may be added and mixed in a pressure kneader or the like.
  • the functional group of the cross-linking agent (E) and the cross-linking Although the combination of the functional groups possessed by the polymer to be used is the combination of the isocyanate group and the hydroxyl group, etc., as described above, surprisingly, it is possible to heat to a relatively high temperature (eg, 140° C. or higher). If so, the cross-linking will not proceed immediately, and even if a certain amount of time (for example, about 10 minutes) elapses, cross-linking will hardly be formed, so it will be possible to sufficiently maintain a moldable state.
  • a relatively high temperature eg, 140° C. or higher
  • a mixture (kneaded product) of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) is used, and after appropriately molding such as by covering it in a mold, the temperature is relatively high (for example, 140 ° C. or higher). By heating to , it is also possible to efficiently produce a crosslinked polymer in a desired shape.
  • the mixture of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) must be heated to a relatively high temperature (for example, 140° C. or higher) for the crosslinking reaction to proceed. It is also possible to distribute it as a composition for manufacturing.
  • the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) are mixed and heated at 140° C. to 200° C. (more preferably 160° C. to 190° C., more preferably 170° C. to 180° C.). to obtain a crosslinked polymer. If the heating temperature is less than the lower limit, the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) cannot be reacted at a sufficient reaction rate, and the desired crosslinked polymer cannot be efficiently produced.
  • the upper limit of the heating temperature must be set to a temperature that does not cause cross-linking or detachment of side chains within the above temperature range, depending on the type of the main chain of the polymer.
  • the amount of the crosslinker (E) used is not particularly limited, but the crosslinked polymer It is preferably 1 to 30 parts by mass (more preferably 2 to 25 parts by mass) per 100 parts by mass of the precursor (D).
  • the amount of the cross-linking agent (E) used is at least the lower limit, the cross-linking density tends to be higher and a higher level of mechanical strength can be obtained than when the amount is less than the lower limit.
  • the height of the crosslink density can be made more moderate, and the breaking elongation is improved, and the decrosslinking property is improved. tend to be more effective.
  • a plurality of main chains composed of a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom are connected to each other via a crosslinked chain bonded to the carbon atom.
  • said crosslinked chain comprises a plurality of nitroxide structures and urethane, urea, thiourea, amide, isocyanurate, allophanate, uretdione, biuret, carbodiimide, and uretonimine linkages.
  • a crosslinked polymer having at least one bond selected from the group consisting of can be obtained.
  • the crosslinked polymer obtained in this way can be decrosslinked by heating. Therefore, according to the production method of the crosslinked polymer of the present invention, the crosslinked polymer of the present invention can be produced.
  • an additive is further added at either stage before or after obtaining the crosslinked polymer.
  • additives include, but are not limited to, antioxidants, antioxidants, pigments (dyes), plasticizers (including so-called softeners), thixotropic agents, ultraviolet absorbers, additives such as agents, flame retardants, solvents, surfactants (including leveling agents), dispersants, dehydrating agents, rust inhibitors, adhesion promoters, antistatic agents, fillers, and the like.
  • examples of such fillers include carbon black, silica, clay and the like.
  • reaction formula (I) is suitable for producing the crosslinked polymer of the present invention by adopting the method for producing the crosslinked polymer of the present invention, and heating the obtained crosslinked polymer to decrosslink it. It shows one form (preferred example).
  • a "polymer containing styrene in the monomer unit” such as hydrogenated styrene-butadiene rubber (abbreviation: hydrogenated SBR) is used as the starting polymer (A), and "4-hydroxy-TEMPO” is used.
  • This is an example of producing the crosslinked polymer of the present invention by using it as the compound (B) and using "hydrogenated xylene diisocyanate (HXDI)" as the crosslinking agent (E), followed by decrosslinking.
  • reaction formula (I) first, the upper reaction in the formula is allowed to proceed to obtain a crosslinked polymer precursor (D).
  • the raw material polymer (A) and the radical initiator (C) are reacted, and from the radical initiator (C) (for example, peroxide)
  • the generated radical extracts a hydrogen atom (benzylic hydrogen) bonded to the benzylic carbon atom of the starting polymer (A) to generate a radical carbon (benzyl radical) at the benzylic position of the starting polymer (A).
  • the generated radical carbon (benzyl radical) and the nitroxide radical of the compound (B) (4-hydroxy-TEMPO) are radically reacted to bond, and the carbon atom of the benzylic position of the main chain of the compound (B ) (HXDI) is introduced to produce a crosslinked polymer precursor (D) (4-hydroxy-TEMPO-introduced polymer) having the side chain.
  • the upper reaction in the reaction formula (I) can be proceeded through the same steps as the first step described above.
  • the raw material polymer (A), the compound (B), and the radical initiator (C) are mixed as in the first step described above, in the mixed system, first, the raw material polymer
  • the reaction between (A) and the radical initiator (C) proceeds, followed by the radical reaction between the starting polymer (A) and the compound (B), and the crosslinked polymer precursor (D) is formed.
  • the reaction shown in the upper part of the reaction formula (I) by the same steps as the first step described above. Therefore, it can be said that the upper reaction of the reaction formula (I) is a preferred embodiment of the first step.
  • reaction formula (I) the crosslinked polymer precursor (D) obtained in the upper reaction and the crosslinker (E) (HXDI) are mixed and heated to 140° C. to 200° C. (however, , , Depending on the type of the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E), the heating temperature is adjusted so as not to cause detachment of the crosslinked chain after crosslinking or detachment of the side chain from the precursor before crosslinking. It is desirable to set an upper limit of) to react the crosslinked polymer precursor (D) with the crosslinker (E) (HXDI) to obtain a crosslinked polymer.
  • the hydroxyl group (OH group) of the side chain of the crosslinked polymer precursor (D) in the formula and the isocyanate group (NCO group) in the crosslinker (E) reacts to form a urethane bond, and the two crosslinked polymer precursors (D) are crosslinked by the crosslinking agent (E).
  • the resulting crosslinked polymer is a crosslinked polymer in which main chains composed of polymers having benzylic carbon atoms are bonded to the benzylic carbon atoms. It is crosslinked through the chain, and the crosslinked chain formed has two nitroxide structures (bisnitroxide structure) and a urethane bond.
  • the crosslinked polymer obtained by the reaction formula (I) can be decrosslinked by heating, and after the decrosslinking, as described in the reaction formula (I), the crosslinked polymer can be crosslinked.
  • the chain is detached and the starting polymer (A) is formed again. It is considered that the decrosslinking property of such a crosslinked polymer is exhibited because the benzyl radical is stable.
  • a radical trapping agent such as an anti-aging agent is used in combination during the decrosslinking reaction from the viewpoint of promoting the progress of the decrosslinking reaction. It is trapped by the generated hydrogen radicals.
  • the reaction as described in the reaction formula (I) it is possible to obtain the starting polymer (A) again by producing a crosslinked polymer from the starting polymer (A) and then decrosslinking it. It is possible. Therefore, for example, after manufacturing and using a molded article of a crosslinked polymer, it is possible to prepare the raw material polymer (A) from the used crosslinked polymer, and the raw material polymer (A) can be recycled and used. is possible.
  • the method for producing a crosslinked polymer and the like have been described based on the reaction formula (I), but the crosslinked polymer described in the reaction formula (I) and the method for producing the same are only examples of preferred embodiments of the present invention (specific examples One), and the crosslinked polymer of the present invention and the method for producing the crosslinked polymer of the present invention are not limited to the example described in the above reaction formula (I).
  • the polymer obtained by heating and decrosslinking the crosslinked polymer of the present invention is selected from the group consisting of a sulfur-based cross-linking agent and a peroxide-based cross-linking agent.
  • a method of recrosslinking with at least one crosslinker (F) to obtain a recrosslinked polymer is selected from the group consisting of a sulfur-based cross-linking agent and a peroxide-based cross-linking agent.
  • the crosslinked polymer of the present invention can be decrosslinked by heating.
  • the heating temperature for such decrosslinking may be appropriately set according to the structure of the crosslinked polymer so as to cause decrosslinking, and is not particularly limited. In the region, it is preferable to set the temperature at which the uncrosslinking proceeds (for example, in the case of a crosslinked polymer having a structure in which the uncrosslinking does not proceed by heating at 200 ° C., a higher temperature such that the uncrosslinking proceeds.
  • the conditions may be selected, and the crosslinked polymer is produced by heating the crosslinked polymer precursor (D) and the crosslinker (E) at a heating temperature of 140 ° C. or higher and lower than 200 ° C.
  • 200°C may be used in the case where the cross-linking proceeds at 200°C).
  • a temperature equal to or higher than the lower limit, it becomes possible to carry out the cross-linking more reliably, and by making it equal to or lower than the upper limit, it becomes possible to suppress deterioration of the polymer main chain to a higher degree.
  • a radical trapping agent such as an anti-aging agent (a generator of hydrogen radicals, methyl radicals, etc.) is used in combination during heating, and the benzyl radical is removed.
  • an anti-aging agent a generator of hydrogen radicals, methyl radicals, etc.
  • a radical trapping agent is not particularly limited, and known agents can be appropriately used.
  • Aromatic secondary amine anti-aging (oxidation) agent monophenol anti-aging (oxidation) agent, bisphenol anti-aging (oxidation) agent, polyphenol anti-aging (oxidation) agent, benzimidazole anti-aging (oxidation) agent dithiocarbamate-based anti-aging (oxidation) agents, phosphorous acid-based anti-aging (oxidation) agents, organic thioacid-based anti-aging (oxidation) agents, ultraviolet absorbers, and the like can be used.
  • the crosslinked polymer of the present invention is heated to decrosslink, and then the obtained polymer is recrosslinked with the crosslinker (F).
  • the polymer obtained after decrosslinking is basically derived from the polymer constituting the main chain of the crosslinked polymer, and at least one carbon atom out of the benzylic carbon atom and the allylic carbon atom becomes a polymer having As such a cross-linking agent (F), at least one selected from the group consisting of sulfur-based cross-linking agents and peroxide-based cross-linking agents is used.
  • the sulfur-based cross-linking agent that can be used as such a cross-linking agent (F) is not particularly limited, and cross-links a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom.
  • Any known sulfur-based cross-linking agent can be used as appropriate, as long as it allows the cross-linking to occur.
  • sulfur-based cross-linking agents include sulfur-based vulcanizing agents such as powdered sulfur, precipitated sulfur, highly dispersible sulfur, surface-treated sulfur, inert sulfur, oil-treated sulfur, dimorpholine disulfide, and alkylphenol disulfide.
  • sulfur-based cross-linking agents zinc white, magnesium oxide, litharge, p-quinonedioxime, p-dibenzoylquinonedioxime, tetrachloro-p-benzoquinone, poly-p-dinitrosobenzene, methylenedianiline and the like.
  • sulfur-based cross-linking agents from the viewpoint of reactivity, powdered sulfur, precipitated sulfur, highly dispersible sulfur, surface-treated sulfur, inert sulfur, and oil-treated sulfur are preferable, and among these, powdered sulfur and oil-treated sulfur are preferable. is more preferred, and oil treated sulfur is even more preferred.
  • a vulcanization accelerator may be used together with the sulfur-based cross-linking agent.
  • vulcanization accelerators include thiazole-based (MBT, MBTS, ZnMBT, etc.), sulfenamide-based (CBS, DCBS, BBS, etc.), guanidine-based (DPG, DOTG, OTBG, etc.), thiuram-based (TMTD, TMTM, TBzTD, TETD, TBTD, TOTN (tetrakis(2-ethylhexyl) thiuram disulfide), etc.), dithiocarbamates (ZTC, NaBDC, etc.), thioureas (ETU, etc.), xanthates (ZnBX, etc.) Sulfur accelerators and the like are included.
  • a vulcanization accelerator may be used together with the sulfur-based cross-linking agent.
  • vulcanization accelerator aids include zinc oxide (e.g., three types of zinc oxide); fatty acids such as stearic acid, acetyl acid, propionic acid, butanoic acid, acrylic acid, and maleic acid; zinc acetylate, propionic acid; Examples include zinc, fatty acid zinc such as zinc butanoate, zinc stearate, zinc acrylate, and zinc maleate.
  • the peroxide-based cross-linking agent that can be used as the cross-linking agent (F) is not particularly limited, and cross-links a polymer having at least one carbon atom selected from a benzylic carbon atom and an allylic carbon atom. Any cross-linking agent made of a known peroxide can be used as appropriate as long as it is capable of achieving this. Among these peroxide-based cross-linking agents, organic peroxides are preferable.
  • organic peroxides examples include di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butyl peroxide), oxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyne-3, 1,3-bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene, 1,1-di(t-hexyl peroxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane and other dialkyl peroxides; t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, n-butyl-4,4-bis(t-butylperoxy) peroxy esters such as valerate, 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di
  • a cross-linking aid may be used together with the peroxide-based cross-linking agent.
  • cross-linking aids include divinyl compounds such as divinylbenzene; oxime compounds such as p-quinonedioxime and p,p'-dibenzoylquinonedioxime; and N-methyl-N-4-dinitrosoaniline.
  • nitroso compounds such as nitrosobenzene
  • maleimide compounds such as trimethylolpropane-N,N'-m-phenylenedimaleimide
  • multifunctional vinyl monomers such as vinyl butyrate and vinyl stearate; and sulfur, diphenylguanidine, triallyl cyanurate, zinc dimethacrylate, zinc diacrylate and the like.
  • cross-linking agents (F) sulfur-based cross-linking agents are more preferable from the viewpoint of further improving the mechanical properties of the re-crosslinked polymer.
  • crosslinking agent (F) can be utilized individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the method (conditions) for advancing the cross-linking reaction using the cross-linking agent (F) is not particularly limited, and the type of polymer to be re-crosslinked and the cross-linking agent (F) are not particularly limited.
  • a known method for example, a known vulcanization method, etc.
  • the cross-linking reaction is allowed to proceed by appropriately setting the conditions based on a known method so that the desired cross-linking is formed. , a recrosslinked polymer can be obtained.
  • the polymer obtained by decross-linking the cross-linked polymer and the sulfur-based cross-linking agent are mixed, heated to 100 to 180° C., and heated for 1 minute to 1 hour. You may adopt the method of obtaining a recrosslinked polymer by making it react to some extent.
  • the amount of the crosslinking agent (F) used is not particularly limited, but is 0.1 to 10 parts by mass (more preferably 0.1 part by mass) relative to 100 parts by mass of the polymer obtained by decrosslinking to 5 parts by mass).
  • the content (use amount) of the cross-linking agent (F) is less than the lower limit, the cross-linking density becomes lower than when the content is higher than the lower limit.
  • the above upper limit is exceeded, the crosslink density will be higher than when the above upper limit or less, so physical properties such as elongation at break can be made desired. tends to be difficult.
  • a sample for measurement was prepared by punching out a No. 3 dumbbell-shaped test piece from the polymer sheet obtained in each example and each comparative example. Next, the measurement sample (No. 3 dumbbell-shaped test piece) was subjected to a tensile test at a tensile speed of 500 mm / min in accordance with JIS K6251 (published in 2010), and the breaking strength (T B ) [unit : MPa] and elongation at break (E B ) [unit: %] were measured at room temperature (25° C.).
  • C-Set Seven disk-shaped sheets with a diameter of 29 mm obtained by punching from the polymer sheets obtained in each example and each comparative example were superimposed so that the height (thickness) was 12.5 ⁇ 0.5 mm. Then, a sample for measurement was prepared. Next, the measurement sample was compressed by 25% using a dedicated jig, left at 70° C. for 22 hours, and then the compression set (unit: %) was measured according to JIS K6262 (issued in 2013). As a compression device, a trade name "vulcanized rubber compression set tester SCM-1000LAKC" manufactured by Dumbbell Co., Ltd. was used.
  • the cross-linking reaction progresses first at that temperature, and then the de-cross-linking progresses and softens, so if such a state can be confirmed, there is de-cross-linking performance I judge.
  • the torque value continues to increase for 10 minutes as time elapses from the start of the measurement, it is judged that the cross-linking reaction proceeds at that temperature, but the cross-linking does not occur. Since the torque increase rate is basically related to the progress of the cross-linking reaction, the cross-linking reaction sufficiently progresses in the kneaded material based on the degree of torque increase and whether or not the kneaded material can be molded after measurement.
  • a sample for measurement was prepared by punching out a test piece of . Next, using the measurement sample, a tensile test at a tensile speed of 500 mm / min was performed in accordance with JIS K6251 (published in 2010), and 100% modulus (M 100 ) [unit : MPa] was measured.
  • Example 1 ⁇ First Step: Step of Preparing Crosslinked Polymer Precursor>
  • 60 g of hydrogenated SBR manufactured by JSR Corporation, trade name "DYNARON R1321P", polymer containing 10% by mass of monomer units composed of styrene in the main chain: benzyl position in the main chain A polymer having hydrogen
  • SBR hydrogenated SBR
  • 3.99 g (0.023165 mol) of 4-hydroxy-TEMPO OH-TEMPO, molecular weight: 172.24
  • ⁇ '-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene (molecular weight: 338.49, peroxide, manufactured by NOF Co., Ltd., trade name "Perbutyl P-40") was added and kneaded for 2 minutes. By doing so, the hydrogenated SBR, 4-hydroxy-TEMPO and the radical initiator were mixed (kneaded) at a temperature of 175° C., and the obtained kneaded product (I) was released.
  • 0.038625 mol of OH-TEMPO and 0.0309 mol of a radical initiator are used with respect to 100 g of the hydrogenated SBR. Ta.
  • ⁇ Second step preparation step of crosslinked polymer> 50 g of the kneaded product (I) obtained as described above was put into a 100 cc pressure kneader heated to 40° C. and masticated for 2 minutes. Diisocyanate) with an adduct (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name “Takenate D-120N”, the following formula (6):
  • R 20 in formula (6) represents a 1,3-bis(methylene)cyclohexane group. ] (hereinafter sometimes referred to as "trimethylolpropane HXDI”), NCO group content: 10.9% by mass, NCO molecular weight: 42.0168) 7.444 g of a cross-linking agent
  • a cross-linking agent By adding and kneading for 3 minutes, the crosslinked polymer precursor, which is a radical reaction product of hydrogenated SBR and 4-hydroxy-TEMPO, and the crosslinking agent are mixed, and the resulting kneaded product (II) is released. did.
  • the kneaded product (II) is spread in a mold having a size of 150 mm long, 150 mm wide and 2 mm thick, and then pressurized under the conditions of pressure: 116 MPa, temperature: 180 ° C., pressurization time: 15 minutes. to obtain a polymer sheet of crosslinked polymer having a length of 150 mm, a width of 150 mm and a thickness of 2 mm.
  • Table 1 shows the evaluation results of the properties of the polymer sheet thus obtained.
  • Table 1 also shows the compositions of the components used in the preparation of the kneaded products (I) and (II).
  • the polymer constituting the obtained polymer sheet is obtained by cross-linking the cross-linked polymer precursor (polymer into which a side chain having a hydroxyl group as a functional group is introduced) from the components in the kneaded material (II) with a cross-linking agent. It is clear that it is a polymer having a structure, and the structure is a crosslinked chain with a structure similar to that of the reaction product of 4-hydroxy-TEMPO and a crosslinker at the benzylic carbon atom of the main chain composed of hydrogenated SBR. is bound to crosslink the main chains. Thus, it is clear that the polymer sheet consists of a crosslinked polymer.
  • the kneaded product (II) used for the preparation of the polymer sheet is a kneaded product of a cross-linking agent having three isocyanate groups and a cross-linked polymer precursor (a polymer introduced with a side chain having a hydroxyl group as a functional group).
  • a cross-linked polymer precursor a polymer introduced with a side chain having a hydroxyl group as a functional group.
  • the kneaded material (II) can be maintained in a moldable state for a relatively long time if heated at 140° C. or lower, even if the reaction proceeds due to heating.
  • Example 2 After releasing the kneaded material (I) in the first step and obtaining a reprecipitate by performing the following reprecipitation treatment, in the second step, the reprecipitate instead of the kneaded material (I) was used, and the amount of the cross-linking agent (trimethylolpropane HXDI) used was changed from 8.93 g to 3.012 g to prepare a polymer sheet composed of a cross-linked polymer in the same manner as in Example 1.
  • Table 1 shows the evaluation results of the properties of the polymer sheet thus obtained. Table 1 also shows the compositions of the components used in the preparation of the kneaded products (I) and (II).
  • Example 2 when the above-described NMR measurement was performed on the polymer in the reprecipitate instead of the polymer in the kneaded material (I), the polymer in the reprecipitate was composed of water serving as the main chain. It was confirmed that the introduction rate of 4-hydroxy-TEMPO per 100 g of added SBR (percentage of moles introduced per 100 g of main chain) was 0.0156 mol/100 g.
  • ⁇ Reprecipitation treatment> 70 g of kneaded material (I) was dissolved in 700 mL of toluene to obtain a toluene solution. Next, the toluene solution was added dropwise to 3000 mL of acetone with a pipette under stirring conditions to obtain a white precipitate (reprecipitate) in the liquid. Subsequently, the resulting white precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure at 60° C. for 15 hours in a vacuum dryer to obtain a reprecipitate.
  • Example 3 In the second step, instead of using trimethylolpropane HXDI as a cross-linking agent, HXDI (hydrogenated xylene diisocyanate, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name “Takenate 600”, NCO group content: 43.3% by mass, A polymer sheet composed of a crosslinked polymer was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.76 g of ) was used. Table 1 shows the evaluation results of the properties of the polymer sheet thus obtained. Table 1 also shows the compositions of the components used in the preparation of the kneaded products (I) and (II).
  • the type of hydrogenated SBR is selected from a polymer containing 10% by mass of monomer units composed of styrene in the main chain (manufactured by JSR Corporation, trade name "DYNARON R1321P") to a monomer composed of styrene in the main chain.
  • Example 4 when the polymer in the kneaded material (I) was subjected to NMR measurement, the introduction ratio of 4-hydroxy-TEMPO to 100 g of hydrogenated SBR serving as the main chain (the ratio of the number of moles introduced to 100 g of the main chain ) was confirmed to be 0.022946 mol/100 g.
  • Example 4 18.12 g of the obtained polymer sheet and 1.025 g of an anti-aging agent (trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.) were mixed with a pressure kneader at a shear force of 1 to 1. After kneading for 30 minutes under the conditions of 30 N m and a temperature of 220 ° C., the presence or absence of cross-linking performance was confirmed from the presence or absence of an increase in viscosity before and after kneading. When kneaded under shear condition), it is pulverized into powder and no increase in viscosity is confirmed.
  • an anti-aging agent trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.
  • the cross-linking was gradually de-crosslinked and softened to a state where it could be molded. Therefore, it can be judged that there is a decrosslinking performance with an increase in viscosity). The presence or absence of such an increase in viscosity was confirmed by an increase in torque during kneading.
  • the 100% modulus of the polymer after decrosslinking was obtained by using a pressure kneader with 18.12 g of the polymer sheet and 1.025 g of an anti-aging agent (trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.).
  • Example 5 In the second step, the amount of the cross-linking agent (trimethylolpropane HXDI) used was changed from 8.93 g to 4.4225 g. ”), a polymer sheet composed of a crosslinked polymer was prepared in the same manner as in Example 4, except that 15 g was also added. In Example 5, in the same manner as in Example 4, the presence or absence of decrosslinking performance was confirmed, and the 100% modulus of the polymer after decrosslinking was measured. Table 1 shows the evaluation results of the properties of the polymer sheet thus obtained. Table 1 also shows the compositions of the components used in the preparation of the kneaded products (I) and (II).
  • the cross-linking agent trimethylolpropane HXDI
  • Table 1 also shows the compositions of the components used in the preparation of the kneaded products (I) and (II). Further, using the kneaded product (II) obtained in Comparative Example 1, the results obtained by the above-mentioned torque measurement (confirmation test of crosslinkability and decrosslinking performance) (overall temperature between 100 ° C. and 200 ° C.) Torque chart of measured temperature) is shown in FIG.
  • EBM (trade name "Tafmer DF605" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was added to a 100 cc pressure kneader heated to 175°C, and masticated for 2 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Then, 7.5 g (0.023175 mol) of the polyfunctional nitroxide compound obtained as described above was added to the pressure kneader and kneaded for 2 minutes, and then ⁇ as a radical initiator (C).
  • EBM trade name "Tafmer DF605" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • ⁇ '-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene (peroxide, manufactured by NOF Co., Ltd., trade name "Perbutyl P-40") was added in 6.29 g and kneaded for 2 minutes to obtain EBM and A polyfunctional nitroxide compound and a radical initiator (C) were mixed (kneaded) at a temperature of 175° C., and the resulting kneaded material was discharged. The obtained kneaded product was powdery.
  • the kneaded product is spread in a mold having a size of 150 mm long, 150 mm wide and 2 mm thick, and then pressurized under the conditions of pressure: 16 MPa, temperature: 220 ° C., pressurization time: 15 minutes.
  • a polymer sheet of 150 mm long, 150 mm wide and 2 mm thick was obtained from the crosslinked polymer.
  • the polyfunctional nitroxide compound was used at a ratio of 0.038625 mol and the radical initiator (C) was used at a ratio of 0.0309 mol with respect to 100 g of the EBM. .
  • the crosslinked polymer constituting the can be decrosslinked to a higher degree by heating.
  • the difference in cross-linking performance between the cross-linked polymers obtained in Examples 1 to 5 and the cross-linked polymer obtained in Comparative Example 2 is due to the structure of the cross-linked chains formed (in the examples, those having urethane bonds ) and the type of polymer constituting the main chain.
  • the crosslinked polymers (polymer sheets) obtained in Examples 1-5 exhibited the tensile properties (breaking strength, breaking elongation) and resistance to compression set as described in Table 1, and exhibited rubber-like properties. I also found out that I have it.
  • the torque chart at 140°C shown in Fig. 1 has a slightly higher degree of increase in torque than the torque chart at 120°C, after measuring the torque at this temperature (140°C) (after 10 minutes) It was also found that the state in which molding (molding) is possible is maintained, and that the cross-linking reaction does not proceed sufficiently even with heating at 140° C. for about 10 minutes. Furthermore, in the torque charts at 160° C. and 180° C. shown in FIG. 1, the cross-linking reaction proceeded at a sufficient rate, and after 10 minutes, molding was in a difficult state (cured state).
  • the cross-linking reaction of the kneaded material (II) prepared in Example 1 proceeded sufficiently by heating at 160°C and 180°C. Considering such torque charts at 120°C, 140°C, 160°C, and 180°C, the kneaded material (II) prepared in Example 1 hardly progresses the crosslinking reaction at 120°C. Even if the reaction progresses under the conditions of , it progresses very slowly. can be sufficiently maintained. Moreover, as described above, the kneaded material (II) prepared in Example 1 must be heated to a high temperature condition exceeding at least 140° C., although the cross-linking agent having a plurality of isocyanate groups is used.
  • the cross-linking reaction does not proceed rapidly in a short period of time of about 10 minutes, and that the moldable (moldable) state can be maintained for a relatively long period of time. It was also found that the kneaded material (II) prepared in Example 1 had an ideal cross-linking reaction rate at 180° C., judging from the degree of increase in torque.
  • the torque value decreases in the initial stage of about 30 seconds from the start of measurement, but this is based on the decrease in viscosity of the crosslinked polymer precursor itself due to heating. It is clear that the subsequent increase in torque is related to the degree of progress of the cross-linking reaction, and that the decrease in torque after the torque increase is due to the de-cross-linking reaction.
  • the torque chart of the kneaded material (II) prepared in Comparative Example 1 at each temperature shows the torque over time at any temperature in the range of 100 ° C. to 200 ° C. continued to increase, it was found that the crosslinked polymer obtained in Comparative Example 1 was not decrosslinked.
  • the crosslinked polymer (polymer constituting the polymer sheet) obtained in Example 1 has a benzylic carbon atom in the main chain, whereas Comparative Example 1 Since the main chain of the crosslinked polymer obtained in does not have benzylic or allylic carbon atoms, it can be inferred that such a difference in structure caused a difference in the degree of decrosslinking performance. Since the crosslinked polymer obtained in Example 1 had carbon atoms at the benzylic position in the main chain, it is believed that it was possible to develop good decrosslinking performance through such carbon atoms.
  • Example 6 a polymer sheet was prepared in the same manner as in Example 4 above. Next, the obtained polymer sheet and an anti-aging agent (trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.) were added to 108.85 parts by weight of the polymer sheet so that the amount of anti-aging agent added was 6.16 parts by mass. The mixture was put into a pressure kneader and kneaded at a temperature of 220° C. for 30 minutes to obtain a decrosslinked polymer (decrosslinked polymer, total amount: 115.01 parts by mass). From the description of Example 4, etc., it is clear that the polymer obtained in this manner is a decrosslinked product of the crosslinked polymer obtained in Example 4.
  • an anti-aging agent trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.
  • Example 6 The properties of the recrosslinked polymer constituting the polymer sheet thus obtained were evaluated in the same manner as the evaluation method described above. The strain was 57%. In addition, the recrosslinked polymer did not have decrosslinking ability. From the results of Example 6, the crosslinked polymer obtained in Example 4 (polymer constituting the polymer sheet) can be decrosslinked after use and used as a raw material for recrosslinked polymer. I found out.
  • Example 7 a polymer sheet was prepared in the same manner as in Example 5 above. Next, the obtained polymer sheet and an anti-aging agent (trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.) were added to 138.85 parts by weight of the polymer sheet so that the amount of anti-aging agent added was 6.16 parts by weight. The mixture was put into a pressure kneader and kneaded at a temperature of 220° C. for 30 minutes to obtain a decrosslinked polymer (decrosslinked polymer, total amount: 145.01 parts by mass). From the description of Example 5 above, etc., it is clear that the polymer obtained in this manner is a decrosslinked product of the crosslinked polymer obtained in Example 5.
  • an anti-aging agent trade name "Nocrac 6C” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Co., Ltd.
  • the properties of the recrosslinked polymer constituting the polymer sheet thus obtained were evaluated in the same manner as the evaluation method described above, the strength at break was 16.0 MPa, the elongation at break was 202%, and the compression permanent strength was 16.0 MPa. The strain was 32%. In addition, the recrosslinked polymer did not have decrosslinking ability. From these results, it was found that the crosslinked polymer obtained in Example 5 (the polymer constituting the polymer sheet) can be decrosslinked after use and used as a raw material for a recrosslinked polymer. .
  • a crosslinked polymer that can be highly decrosslinked by heating and can further reduce the 100% modulus after decrosslinking, and the crosslinked polymer can be easily and It is possible to provide a method for producing a crosslinked polymer that enables efficient production, and a method for producing a recrosslinked polymer that enables production of a recrosslinked polymer using the crosslinked polymer.
  • Such crosslinked polymers of the present invention are, for example, daily necessities, automobile parts (for example, rubber parts such as hoses, belts, bushes and mounts in the engine room), electrical appliances, rubber parts such as industrial parts, rubber for construction materials, Soundproof rubber, rubber for automotive interior materials (instrument panels, etc.), rubber for tires, conveyor belts, hoses, anti-vibration rubber, anti-vibration rubber, seismic isolation rubber, crawlers, etc.

Abstract

加熱により解架橋させることが可能な架橋ポリマーであって、 前記架橋ポリマーが、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋された構造を有しており、 前記架橋鎖が、複数のニトロキシド構造と;ウレタン結合、ウレア結合、および、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合と;を有する、架橋ポリマー。

Description

架橋ポリマー、その製造方法および再架橋ポリマーの製造方法
 本発明は、架橋ポリマー、その製造方法並びに再架橋ポリマーの製造方法に関する。
 従来より、架橋前後で異なる特性を発現させることが可能となることや、リサイクル性等の観点から、加熱により解架橋可能な架橋ポリマーの研究が進められてきた。例えば、特表2003-524037号公報(特許文献1)においては、多官能性ニトロキシドの存在下におけるポリマーの熱処理により、ポリマー鎖の原子と前記多官能性ニトロキシド中のニトロキシド官能基の酸素原子との間に熱可逆性結合を形成することにより得られる、熱可逆性の架橋樹脂が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の架橋樹脂は、加熱した場合に必ずしも高度に解架橋することができないものであった。このように、特許文献1に記載のような従来の架橋樹脂は、解架橋性能の点において必ずしも十分なものではなかった。
特表2003-524037号公報
 本発明は、前記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、加熱により高度に解架橋させることが可能であり、解架橋後の100%モジュラスをより低減させることが可能な架橋ポリマー、その架橋ポリマーを簡便にかつ効率よく製造することを可能とする架橋ポリマーの製造方法、前記架橋ポリマーを用いて再架橋ポリマーを製造することを可能とする再架橋ポリマーの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、架橋ポリマーをベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が前記炭素原子の位置において架橋鎖を介して架橋された構造を有するものとし、かつ、その架橋鎖を、複数のニトロキシド構造と、特定の結合(ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合)とを有するものとすることにより、加熱により高度に解架橋させることが可能となり、解架橋後の100%モジュラスをより低減させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は以下の態様を提供する。
 [1] 加熱により解架橋させることが可能な架橋ポリマーであって、
 前記架橋ポリマーが、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋された構造を有しており、
 前記架橋鎖が、
 複数のニトロキシド構造と、
 ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合と、
を有する、架橋ポリマー。
 [2] 前記架橋鎖の前記ニトロキシド構造中の酸素原子が前記主鎖中の前記炭素原子に結合している、[1]に記載の架橋ポリマー。
 [3] 前記架橋鎖中に含まれるニトロキシド構造の数が2~20個(より好ましくは2~8個)である、[1]又は[2]に記載の架橋ポリマー。
 [4] 前記主鎖を構成するポリマーが、スチレンおよびジエンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーである、[1]~[3]のうちのいずれか1項に記載の架橋ポリマー。
 [5] 前記主鎖を構成するポリマーが、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、および、水添スチレンイソプレンブロック共重合体からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]~[4]のうちのいずれか1項に記載の架橋ポリマー。
 [6] ベンジル位の炭素原子に結合した水素原子およびアリル位の炭素原子に結合した水素原子のうちの少なくとも1つの水素原子を有する原料ポリマー(A)と、
 水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(I)、並びに、ニトロキシドラジカルを有する化合物(B)と、
 ラジカル開始剤(C)と、
を混合して、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とをラジカル反応させることにより、
 ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖を構成する前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシド構造を有するものである架橋ポリマー前駆体(D)を得る工程と、
 前記架橋ポリマー前駆体(D)と、
 水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(II)を複数有する架橋剤(E)と、
を混合して、140℃~200℃に加熱することにより、[1]~[5]のうちのいずれか1項に記載の架橋ポリマーを得る工程と、
を含み、
 前記化合物(B)中の前記官能基(I)および前記架橋剤(E)中の前記官能基(II)はそれぞれ、それらが共にイソシアネート基であるという条件(i);および、それらのうちの一方がイソシアネート基であり、かつ、もう一方が水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、カルボキシ基からなる群から選択される基であるという条件(ii);のうちのいずれかの条件を満たすように選択される基である、架橋ポリマーの製造方法。
 なお、前記本発明の架橋ポリマーの製造方法([6]に記載の方法)においては、前記官能基(I)および前記官能基(II)は、前記官能基(I)および前記官能基(II)の双方がイソシアネート基であるという条件(i);あるいは、前記官能基(I)および前記官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基でありかつもう一方が水酸基、チオール基、アミノ基、アルキルアミノ基およびカルボキシ基からなる群から選択される基(以下、便宜上、「官能基(X)」と称する)であるという条件(ii);を満たすものとなる。ここで、一般に、イソシアネート基同士の反応や、イソシアネート基と官能基(X)との反応はいずれも、室温等の温和な条件であっても極めて速く、これらの官能基同士の組み合わせは反応性が非常に高いことが知られている。このような技術常識を考慮すれば、イソシアネート基を含む化合物と、水酸基等の官能基(X)を含む化合物は、室温等の温和な条件でも反応が急激に進行してしまうものと考えることが一般的である。そのため、これまでの技術常識を考慮すると、架橋剤(E)が有する官能基と、架橋に利用するポリマーが有する官能基の組み合わせが、イソシアネート基同士の組み合わせである場合や、イソシアネート基と官能基(X)の組み合わせである場合、架橋反応が急激に進行してしまい、反応を制御することが困難で架橋時に成形することが困難となってしまうと考えることが一般的であるといえる。しかしながら、本発明のように、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシド構造を有するものである架橋ポリマー前駆体(D)と、前記官能基(II)を複数有する架橋剤(E)とを混合した場合には、架橋剤(E)が有する官能基と、架橋に利用するポリマーが有する官能基の組み合わせが、イソシアネート基同士の組み合わせ;またはイソシアネート基と官能基(X)の組み合わせ;のいずれかの組み合わせになるにもかかわらず、驚くべきことに、比較的高温(好ましくは140℃程度以上)に加熱しなければ、短時間(例えば10分以内程度)に架橋反応が急激に進行することなく、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)との混合物を成形可能な状態で長時間に亘って維持することが可能(特に、架橋ポリマー前駆体(D)や架橋剤(E)の種類によっては120℃の加熱では架橋反応がほとんど進行しない場合もある)となることを本発明者らが見出した。このように、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)との混合物を調製した場合、比較的高温としなければ、混合物中において架橋反応が十分に進行しないため、架橋時に成形する場合に、成形温度条件の自由度を非常に高くすることが可能となる。また、このような方法によれば、多官能性ニトロキシドを利用する必要もないため、煩雑な工程を利用して多官能性ニトロキシドを調製する必要がなくなり、非常に簡便にかつ効率よく架橋ポリマーを製造することも可能となる。このように、本発明は、従来の技術常識から考えられる事項に反して、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを組み合わせて利用しながら、これらの混合物が比較的高温(好ましくは140℃程度以上)に加熱しなれば架橋反応が十分に進行しないという事実を見出し、これを応用することで効率よく所望の形状に成形した架橋ポリマーを製造することが可能となることを見出して完成したものである。そして、本発明によれば、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを組み合わせて利用しながら、140℃~200℃に加熱することで、所望の形状に成形した架橋ポリマーを製造することが可能となるとともに、その架橋ポリマーの製造後(又は使用後)には、前記架橋ポリマーが解架橋されるような温度(例えば220℃以上)に加熱することで容易にかつ高度に架橋ポリマーを解架橋させることが可能となり、主鎖を形成していたポリマーを再利用することも可能となる。このように、本発明の架橋ポリマーの製造方法によれば、リサイクル性および成形性に優れたポリマーを簡便にかつ効率よく製造することが可能となる。
 [7] [1]~[5]のうちのいずれか1項に記載の架橋ポリマーを加熱して解架橋することにより得られたポリマーを、硫黄系架橋剤および過酸化物系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種の架橋剤(F)により再架橋して再架橋ポリマーを得る、再架橋ポリマーの製造方法。
 本発明によれば、加熱により高度に解架橋させることが可能であり、解架橋後の100%モジュラスをより低減させることが可能な架橋ポリマー、その架橋ポリマーを簡便にかつ効率よく製造することを可能とする架橋ポリマーの製造方法、前記架橋ポリマーを用いて再架橋ポリマーを製造することを可能とする再架橋ポリマーの製造方法を提供することが可能となる。
実施例1で得られた混練物(II)を特定の測定温度(120℃、140℃等)に保持した際のトルクと時間との関係を示すグラフ(トルクチャート)である。 比較例1で得られた混練物(II)を特定の測定温度(120℃、140℃等)に保持した際のトルクと時間との関係を示すグラフ(トルクチャート)である。
 以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。なお、本明細書においては、特に断らない限り、数値XおよびYについて「X~Y」という表記は「X以上Y以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Yのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Xにも適用されるものとする。
 〔架橋ポリマー〕
 本発明の架橋ポリマーは、
 加熱により解架橋させることが可能な架橋ポリマーであって、
 前記架橋ポリマーが、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋された構造を有しており、
 前記架橋鎖が、
 複数のニトロキシド構造と、
 ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合と、
を有するものである。
 本発明の架橋ポリマーは、主鎖(架橋鎖により架橋されるポリマー鎖)を構成するポリマーが、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる。このようなベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーとしては、特に制限されず、そのような炭素原子を含む公知のポリマーを適宜利用できる。このようなベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーとしては、例えば、置換基を有していてもよいスチレンおよびジエン(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位(前記モノマーに由来する繰り返し単位)を含むポリマーが挙げられる。
 また、本発明の架橋ポリマーの主鎖を構成するポリマーは、解架橋性の点でより高い効果が得られることから、スチレンおよびジエンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーが好ましい。ここにおいて、前記モノマーとしてのジエンとしては、例えば、ブタジエン、イソプレン等を挙げることができ、中でも、イソプレン骨格を有しかつアリル位の炭素原子に結合した水素原子を有するモノマーがより好ましい。また、このような架橋ポリマーの主鎖を構成するポリマーの中でも、解架橋性の観点から、スチレン、ブタジエンおよびイソプレンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーが更に好ましい。また、スチレンに由来するモノマー単位を含むポリマーとしては、例えば、ポリスチレン、スチレンと他のモノマーとの共重合体等が挙げられる。
 また、本発明の架橋ポリマーの主鎖を構成するポリマーは、特に制限されるものではないが、中でも、さらに高い解架橋性が得られるといった観点からは、スチレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、水添天然ゴム、水添イソプレンゴム、水添ブタジエンゴム、エポキシ化天然ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム(NBR、NIR、NBIR)、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)がより好ましく、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体が更に好ましく、水添スチレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴムが特に好ましく、水添スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴムが最も好ましい(なお、これらの好適なポリマーは、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーとして好適なものであるため、前述の各水添物(例えば、水添スチレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンブロック共重合体等)は、完全に水添されているものではなく、少なくとも一部にベンジル位の炭素原子および/またはアリル位の炭素原子(ジエン部分)が残っているものを利用する必要がある)。
 また、スチレンおよびジエン(より好ましくはスチレン、ブタジエンおよびイソプレン)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーとしては、モノマー単位の全量に対して、スチレンおよびジエンに由来するモノマー単位の含有量(総量)が1~100質量%(より好ましくは10~100質量%)のものであることが好ましい。このようなスチレンおよびジエンに由来するモノマー単位の含有量(総量)が前記範囲にある場合には解架橋性をより効率よく発現させることが可能となる。
 また、本発明の架橋ポリマーは、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋された構造を有する。このように、本発明の架橋ポリマーは、複数の前記主鎖を構成するポリマーが、それぞれ前記炭素原子の位置において、架橋鎖を介して架橋された構造を有するものである。
 また、このような架橋鎖は、複数のニトロキシド構造と;ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合を含む結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合と;を有するものである。
 このような架橋鎖中に含まれるニトロキシド構造は、環状構造を有するものであることが好ましく、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(略称:TEMPO、以下、場合により、単に「TEMPO」と称する)、2,2,5,5-テトラメチルピロリジン-1-オキシル(略称:PROXYL、以下、場合により、単に「PROXYL」と称する)、2-アザトリシクロ[3.3.1.05,8]ノナン-N-オキシル(略称:nor-AZADO)、2-アザアダマンタン-N-ヒドロキシル(略称:AZADOL)、9-アザビシクロ[3,3,1]ノナン-3-オン-N-オキシル(略称:keto-ABNO)、及び、1,1-ジメチルエチル-2-メチル-1-フェニルプロピルニトロキシドからなる群から選択される化合物に由来するニトロキシド構造であることがより好ましく、TEMPOおよび/またはPROXYLに由来するニトロキシド構造(TEMPOおよび/またはPROXYLの骨格を有する構造)であることが特に好ましい。
 このような架橋鎖は、複数のニトロキシド構造と、前記結合とを有するものであればよく、特に制限されるものではないが、下記式(1):
[式(1)中、Lはウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される結合であり、nは0又は1の整数である。]
で表される構造を複数有するものであることがより好ましい。なお、前記式(1)中のnが1である場合には式中の環状構造の部分が6員環(ピペリジン環)となり、他方、nが0である場合には式中の環状構造の部分が5員環(ピロリジン環)となる。また、前記式(1)中で表される構造において式:>N-O-で表される構造部分がニトロキシド構造であるため、このような式(1)で表される構造を複数有する場合には、架橋鎖中に複数のニトロキシド構造が含まれることとなる。
 また、このような架橋鎖は前記ニトロキシド構造中の酸素原子が前記主鎖中の前記炭素原子に結合していることが好ましい。このように、ニトロキシド構造中の酸素原子が前記主鎖中の前記炭素原子(主鎖を構成するポリマー中のベンジル位の炭素原子またはアリル位の炭素原子)に結合した構造となることで、加熱時により高度に解架橋することが可能となる。
 また、このような架橋鎖としては、前記架橋鎖中に含まれるニトロキシド構造の数は特に制限されるものではないが、機械的物性と解架橋性の両立の観点から、2個~20個であることが好ましく、2個~8個であることがより好ましく、2個~4個であることが更に好ましい。すなわち、前記架橋鎖としては、ビスニトロキシド構造、トリニトロキシド構造、または、テトラニトロキシド構造を有するものが好ましく、トリニトロキシド構造を有するものがより好ましい。
 また、このような架橋鎖としては、中でも、下記式(2)~(3):
[式(2)~(3)において、*1が付された結合手は、主鎖を構成するポリマー中のベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子の中から選択されるいずれかに結合する結合手であり、Lはウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される結合を含む構造部分であり、
 R10は、架橋剤(E)又は架橋剤(E)同士の反応物から官能基(II)を除いた有機基(なお、架橋剤(E)は後述の本発明の架橋ポリマーの製造方法において説明するものと同様のものである)であり、
 nは0又は1の整数である。]
で表される構造のうちのいずれかの構造を有するものであることがより好ましく、前記式(3)で表される構造を有するものであることが更に好ましい。
 このような式(2)~(3)中のR10は、機械的物性と解架橋性の向上の観点から、中でも、多官能アルコールと多官能イソシアネートのアダクト構造を有する有機基、イソシアヌレート構造を有する有機基、ビューレット構造を有する有機基、アロファネート構造を有する有機基が好ましく、多官能アルコールと多官能イソシアネートのアダクト構造を有する有機基(例えばトリメチロールプロパンと水添キシレンジイソシアネートとのアダクト体からイソシアネート基を除いた残基等)がより好ましい。なお、例えば、後述の架橋剤(E)が多官能アルコールと多官能イソシアネートのアダクト構造を有する化合物(アダクト体)である場合はR10はそのアダクト体からイソシアネート基を除いた残基(アダクト構造を有する有機基)となり、後述の架橋剤(E)がジイソシアネート化合物の三量体(イソシアヌレート)である場合には、R10はそのイソシアヌレート体からイソシアネート基を除いた残基(イソシアヌレート構造を有する有機基)となり、また、後述の架橋剤(E)がジイソシアネート化合物のビューレット体である場合には、R10はそのビューレット体からイソシアネート基を除いた残基(ビューレット構造を有する有機基)となり、さらには、後述の架橋剤(E)がジイソシアネート化合物のアロファネート体である場合には、R10はそのアロファネート体からイソシアネート基を除いた残基(アロファネート構造を有する有機基)となる。
 また、このような架橋鎖中に含有される、ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合としては、入手が容易な水酸基とイソシアネート基で形成できるという観点から、ウレタン結合が特に好ましい。
 また、このような架橋ポリマーは、主鎖を構成するポリマー100質量部に対して架橋鎖の含有量が1~40質量部(より好ましくは5~30質量部)であることが好ましい。このような架橋鎖の含有量が前記下限以上となると、前記下限未満の場合と比較して架橋密度が高くなることにより機械物性が向上するという点でより高い効果が得られる傾向にあり、他方、前記上限以下である場合には、前記上限を超えた場合と比較して解架橋性の点でより高い効果が得られる傾向にある。
 また、このような本発明の架橋ポリマーは、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基(I)並びにニトロキシドラジカル構造を有するものである架橋ポリマー前駆体(D)と;水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基の中から選択される官能基(II)を複数有する架橋剤(E)と;の反応物(ただし、前記官能基(I)および官能基(II)は、前記官能基(I)および官能基(II)が共にイソシアネート基であるという条件(i);または、前記官能基(I)および官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基でありかつもう一方が水酸基、チオール基、アミノ基式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、カルボキシ基からなる群から選択される基であるという条件(ii);のうちのいずれかの条件を満たす必要がある)であることが好ましい。このような反応物は、本発明の架橋ポリマーの製造方法を利用することで製造することが可能である。そのため、このような架橋ポリマー前駆体(D)やその側鎖、官能基(I)および(II)等は、後述の本発明の架橋ポリマーの製造方法において説明するものと同様のものとすることが好ましい。なお、このような反応物に関して、例えば、前記官能基(I)および官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基でありかつもう一方が水酸基、チオール基、アミノ基式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基又はカルボキシ基であるという条件(ii)を満たす場合、前記官能基(I)および官能基(II)の反応によりウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合またはアミド結合の結合が形成され、これにより、かかる結合を含む架橋鎖が形成されることとなる。また、前記官能基(I)および官能基(II)の反応により形成されるウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合およびアミド結合に対して更に官能基(I)または官能基(II)のイソシアネート基が反応したり、あるいは、系中のイソシアネート基同士が反応すること等により、架橋鎖が、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、または、ウレトンイミン結合が含まれた構造のものともなり得る。
 このような架橋ポリマーは、主鎖のポリマーの種類によってはゴム特性を示すものとすることも可能であり、例えば、日用品、自動車部品(例えばエンジンルーム内のホース、ベルト、ブッシュ、マウント等のゴム部品)、電化製品、工業部品等のゴム部品、建材用のゴム、防音ゴム、自動車内装材(インパネ等)用のゴム、タイヤ用ゴム、コンベアベルト、ホース、防振ゴム、制振ゴム、免震ゴム、クローラ等の用途に好適に応用することができる。
 また、本発明の架橋ポリマーは、加熱により解架橋させることが可能なものとなる。なお、「解架橋」について、架橋ポリマーが架橋ポリマー前駆体(D)と架橋剤(E)との反応物である場合であってかつその反応物を製造する際に利用する架橋ポリマー前駆体(D)と架橋剤(E)との混合物(添加剤等を含んでいてもよい)を試料として準備できる場合には、その混合物(未硬化)をレオメータにて0~10dN・mのせん断力で温度:120~250℃に加熱しながらトルクを1~30分間程度測定した場合に、前記温度範囲内の特定の温度において、トルクが上昇して架橋反応の進行が確認された後にトルクが減少していく現象が確認される場合には、そのトルクの減少をもって架橋ポリマー(前記反応物)が解架橋していると判断でき、また、既に架橋した固体状の架橋ポリマー(シート等の硬化物)を温度:120~230℃に加熱しながら加圧ニーダーにて1N・m以上となるような高いせん断力で1~100分間程度混練した場合(この場合、いわゆるラジカルトラップ剤とともに混練してもよい)に、混練トルクの上昇(粘度の上昇)を確認できる場合には、そのような混練トルクの上昇により解架橋しているものと判断でき(通常、既に架橋した状態の架橋ポリマーを上述のような高いせん断力で混練すると粉々になってトルクは低下するため、そのような混練を行ってトルクが上昇するような状態となる場合には、解架橋されているものと判断できる)、更には、DSC(示差熱分析)で解架橋による吸熱ピークを確認できる場合には、その架橋ポリマーは解架橋しているものと判断可能である。このように、本発明においては、架橋ポリマー前駆体(D)と架橋剤(E)との混合物(架橋ポリマーの原料:未硬化)を加熱しながらレオメータにてトルクを測定した場合において特定の温度においてトルクが上昇した後にトルクが減少する現象が確認できる場合;架橋ポリマー(硬化物)を高せん断力で加熱しながら混練した場合に混練トルクの上昇(粘度の上昇)を確認できる場合;解架橋による吸熱ピークを確認できる場合;のうちのいずれかに該当する場合に、その架橋ポリマーが解架橋可能なものであると判断できる。
 このように、本発明の架橋ポリマーは、解架橋させることが可能であるため、架橋ポリマーとして使用した後に解架橋して、得られるポリマー(主鎖を構成していたポリマー)をリサイクルして利用することも可能である。なお、このような解架橋の際の加熱温度は、解架橋が行われるような温度とすればよく、特に制限されないが、より確実にかつ高度に解架橋を行うといった観点からは、200℃以上とすることがより好ましい。なお、本発明の架橋ポリマーが加熱により解架橋する理由は必ずしも定かではないが、本発明の架橋ポリマーはベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖を有するものであり、そのベンジル位の炭素原子がラジカルとなる場合(ベンジルラジカル)、そのアリル位の炭素原子がラジカル(アリルラジカル)となる場合のいずれにおいても、これらのラジカルが比較的安定なものとなるため、加熱により良好な解架橋性を発現できるものと本発明者らは推察する。
 また、加熱により解架橋する際には、解架橋反応の進行をより促進するために、加熱時に老化防止剤等のラジカルトラップ剤を併用し、ベンジルラジカルもしくはアリルラジカルを水素ラジカル、メチルラジカル等でトラップすることが望ましい。
 なお、本発明の架橋ポリマーは、その用途に応じた特性を有するものとするために、各種添加剤を含むものとしてもよい。このような添加剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、可塑剤(いわゆる軟化剤も含む。)、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、溶剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、防錆剤、接着付与剤、帯電防止剤、フィラーなどの各種添加剤等を含有することができる。また、このようなフィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、クレイ等が挙げられる。このような添加剤としては、解架橋性の更なる向上の観点から、カーボンブラックを利用することが好ましい。このようにカーボンブラックを利用した場合に解架橋性が更に向上する理由は必ずしも定かではないが、解架橋で発生したベンジルラジカルやアリルラジカルを、カーボンブラック中のグラファイト構造がトラップ(安定化)して、解架橋後のポリマーを安定した状態のものとすることが可能となること起因して、解架橋性が更に向上するものと考えられる。なお、添加剤として好適なカーボンブラックを利用する場合、その含有量は特に制限されないが、架橋ポリマー100質量部に対して、カーボンブラックを1~100質量部(より好ましくは3~60質量部)含有させることが好ましい。このような含有量の範囲内でカーボンブラックを利用した場合に、前記範囲外とした場合と比較して、解架橋性をより向上させることが可能となる傾向にある。
 また、このような本発明の架橋ポリマーを製造するための方法としては、本発明の架橋ポリマーの製造方法を利用することが好ましい。以下、本発明の架橋ポリマーの製造方法について説明する。
 〔架橋ポリマーの製造方法〕
 本発明の架橋ポリマーの製造方法は、
 ベンジル位の炭素原子に結合した水素原子およびアリル位の炭素原子に結合した水素原子のうちの少なくとも1つの水素原子を有する原料ポリマー(A)と、
 水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(I)、並びに、ニトロキシドラジカルを有する化合物(B)と、
 ラジカル開始剤(C)と、
を混合して、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とをラジカル反応させることにより、
 ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖を構成する前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシド構造を有するものである架橋ポリマー前駆体(D)を得る工程(第一工程)と、
 前記架橋ポリマー前駆体(D)と、
 水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、イソシアネート基の中から選択される官能基(II)を複数有する架橋剤(E)と、
を混合して、140℃~200℃に加熱することにより、前記本発明の架橋ポリマーを得る工程(第二工程)と、
を含み、
 前記化合物(B)中の前記官能基(I)および前記架橋剤(E)中の前記官能基(II)はそれぞれ、それらが共にイソシアネート基であるという条件(i);および、それらのうちの一方がイソシアネート基であり、かつ、もう一方が水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、カルボキシ基からなる群から選択される基であるという条件(ii);のうちのいずれかの条件を満たすように選択される基である、方法である。以下、第一工程と第二工程とを分けて説明する。
  (第一工程)
 第一工程は、前記原料ポリマー(A)と、前記化合物(B)と、前記ラジカル開始剤(C)とを混合して、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とをラジカル反応させることにより、前記架橋ポリマー前駆体(D)を得る工程である。
 このような第一工程に用いる前記原料ポリマー(A)は、ベンジル位の炭素原子に結合した水素原子(ベンジル位の水素原子)およびアリル位の炭素原子に結合した水素原子(アリル位の水素原子)のうちの少なくとも1つの水素原子を有するポリマーである。このような原料ポリマー(A)から、前記水素原子を除いた構造を有するポリマーが、本工程において得られる架橋ポリマー前駆体(D)の主鎖(側鎖を除いたポリマーの骨格部分の分子鎖)および最終的に得られる架橋ポリマーの主鎖(架橋鎖を除いたポリマーの骨格部分の分子鎖)を構成するポリマーとなる。
 このような原料ポリマー(A)としては、特に制限されないが、前記本発明の架橋ポリマーにおいて主鎖を構成するポリマーとして説明したものであって架橋鎖が結合している部分に水素原子が結合したものを好適に利用できる。そのため、かかる原料ポリマー(A)としては、置換基を有していてもよいスチレンおよびジエン(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位(前記モノマーに由来する繰り返し単位)を含むポリマーが好ましく、スチレンおよびジエン(更に好ましくはスチレン、ブタジエン、および、イソプレン)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーがより好ましい。また、このような原料ポリマー(A)の中でも、スチレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、水添天然ゴム、水添イソプレンゴム、水添ブタジエンゴム、エポキシ化天然ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム(NBR、NIR、NBIR)、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)がより好ましく、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体が更に好ましく、水添スチレンブタジエンゴム、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンイソプレンブロック共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴムが特に好ましく、水添スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴムが最も好ましい。ただし、このような原料ポリマー(A)は、ベンジル位の炭素原子に結合した水素原子およびアリル位の炭素原子に結合した水素原子のうちの少なくとも1つの水素原子を有するものである必要があるため、前記水添スチレンブタジエンゴム、前記水添スチレンブタジエンブロック共重合体、前記水添スチレンイソプレンブロック共重合体はいずれも、完全に水添されたものではなく、一部にベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子が残存した状態のもの(ベンジル位の水素原子およびアリル位の水素原子を含むもの)である必要がある。このような原料ポリマー(A)は、1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用することができる。
 また、前記原料ポリマー(A)とラジカル反応させるために利用する前記化合物(B)は、水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(I)、並びに、ニトロキシドラジカルを有する化合物である。なお、このような官能基(I)は、後述の架橋剤中の官能基(II)との関係で、前記条件(i)及び条件(ii)のうちのいずれかの条件を満たすように選択される必要がある。このように、前記条件(i)~(ii)のうちのいずれかの条件を満たすように前記官能基(I)および前記官能基(II)を選択して用いることで、前記官能基(I)と官能基(II)とを反応させた際に、ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合を形成することが可能となり、これにより前記架橋鎖(本発明の架橋ポリマー中の架橋鎖)を形成させることが可能となる。このように、本発明においては、例えば、前記条件(ii)を満たすように前記官能基(I)および前記官能基(II)を選択する場合、前記官能基(I)および前記官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基(NCO基)となるため、前記官能基(I)および官能基(II)との組み合わせは、NCO基と水酸基(OH基)との組み合わせ(この場合、これらの反応によりウレタン結合:-NHCOO-が形成される)、NCO基とチオール基(SH基)との組み合わせ(この場合、これらの反応によりチオウレタン結合:-NHCOS-が形成される)、NCO基とアミノ基(NH基)との組み合わせ(この場合、これらの反応によりウレア結合:-NHCONH-が形成される)、NCO基とアルキルアミノ基(NHR基)との組み合わせ(この場合、これらの反応によりウレア結合:-NHCONR-が形成される)、NCO基とカルボキシ基との組み合わせ(この場合、これらの反応により脱炭酸してアミド結合:-NHCO-が形成される)となり、これらの官能基同士の反応により、ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、および、アミド結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合が形成されることとなる。なお、前記条件(ii)を満たすように前記官能基(I)および前記官能基(II)を選択する場合であって、ウレタン結合が形成される場合、そのウレタン結合部分が更に、前記官能基(I)および前記官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基(NCO基)と反応して、アロファネート結合が形成され得る。また、前記条件(ii)を満たすように前記官能基(I)および前記官能基(II)を選択する場合であって、ウレア結合が形成される場合、そのウレア結合部分が更に、前記官能基(I)および前記官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基(NCO基)と反応して、ビューレット結合も形成され得る。また、前記条件(i)及び前記条件(ii)のうちのいずれの条件を満たす場合においても、前記官能基(I)および前記官能基(II)のうちの少なくとも一方はイソシアネート基(NCO基)となることから、イソシアネート基(NCO基)同士の反応によって、カルボジイミド結合、ウレトジオン結合、および、イソシアヌレート結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合も形成され得る。
 このような官能基(I)として選択され得る式:NHRで表されるアルキルアミノ基において、Rはアルキル基を示す。このようなアルキルアミノ基中のアルキル基(R)としては、炭素数が1~20(更に好ましくは1~18)のものがより好ましい。また、このようなアルキル基は、反応時の立体障害を低下させるという観点から、直鎖状であることがより好ましく、メチル基、エチル基であることが更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
 また、前記官能基(I)は、最終的に架橋剤(E)と反応させる際に、より迅速に反応させることが可能となるといった観点から、水酸基、アミノ基、チオール(メルカプト)基、アルキルアミノ基であることがより好ましく、水酸基であることが特に好ましい。
 また、前記化合物(B)は、前記官能基(I)とニトロキシドラジカルとを有するものであればよく、特に制限されるものではないが、下記式(4):
[式(4)中、Zは水酸基(式:OH)、チオール基(式:SH)、アミノ基(式:NH)、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(I)であり、nは0又は1の整数である。]
で表される化合物であることが好ましい。なお、nが1の場合、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(略称:TEMPO)のピペリジン環中の4位の位置番号の炭素原子に官能基(I)が結合した化合物となり、nが0の場合、2,2,5,5-テトラメチルピロリジン-1-オキシル(略称:PROXYL)のピロリジン環中の3位の位置番号の炭素原子に官能基(I)が結合した化合物となる。
 また、このような化合物(B)としては、例えば、4-イソシアナト-TEMPO、4-ヒドロキシ-TEMPO、4-アミノ-TEMPO、4-メルカプト-TEMPO、4-カルボキシ-TEMPO、3-イソシアナト-PROXYL、3-ヒドロキシ-PROXYL、3-アミノ-PROXYL、3-メルカプト-PROXYL、3-カルボキシ-PROXYL等を挙げることができる。
 また、このような化合物(B)としては、中でも、入手容易性や低コストといった観点から、4位の位置に官能基(I)が結合したTEMPO化合物(上記式(4)で表されかつnが1である化合物)が好ましく、中でも、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(略称:「4-ヒドロキシ-TEMPO」又は「HO-TEMPO」)が特に好ましい。なお、前記原料ポリマー(A)とラジカル反応させるために利用する化合物(B)は、1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用することができる。
 また、第一工程に用いるラジカル開始剤(C)としては、特に制限されず、公知のラジカル開始剤(過酸化物、アゾ化合物等)を適宜利用することができ、前記原料ポリマー(A)の種類に応じて、前記原料ポリマー(A)中のベンジル位の炭素原子および/またはアリル位の炭素原子を炭素ラジカルとすることが可能となるようなものを適宜選択して利用すればよい。
 このようなラジカル開始剤(C)としては、特に制限されるものではないが、中でも、より高い水素引き抜き能を有するという観点から、過酸化物が好ましく、具体的には、ジ-tert-ブチルペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル(BPO)、メチルエチルケトンペルオキシド、ジクミルペルオキシド(DCP)、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソピロピルベンゼン、2,5-ジメチルー2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、ジ(2-t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等の過酸化物を好適に利用することができる。なお、前記ラジカル開始剤(C)は、1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用することができる。
 また、第一工程においては、前記原料ポリマー(A)と、前記化合物(B)と、前記ラジカル開始剤(C)とを混合して、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とをラジカル反応させる。
 このようなラジカル反応に際して、前記原料ポリマー(A)と、前記化合物(B)と、前記ラジカル開始剤(C)との混合の方法は、特に制限されず、ラジカル反応させることが可能となるように公知の混合方法を適宜採用でき、例えば、加圧ニーダー、短軸押出機、二軸押出機、オープンロール等の公知の混練機を適宜利用して混合する方法を採用することができる。また、このようなラジカル反応に際して、反応条件は特に制限されるものではなく、前記原料ポリマー(A)の種類等に応じて、公知のラジカル反応の条件を適宜採用でき、例えば、60~230℃(より好ましくは70~220℃)の温度条件下、1~30分間程度混合して反応を進行せしめることが好ましい。
 また、このようなラジカル反応に際して、前記化合物(B)の使用量は特に制限されるものではないが、前記原料ポリマー(A)100質量部に対して1~30質量部(より好ましくは2~20質量部)であることが好ましい。このような化合物(B)の使用量が前記下限以上の場合には、前記下限未満の場合と比較して架橋密度がより高くなり、より高い水準の機械物性が得られる傾向にあり、他方、前記上限以下の場合には、前記上限を超えた場合と比較して、架橋密度の高さが適度なものとなって解架橋特性がより向上する傾向にある。
 また、このようなラジカル反応に際して、前記ラジカル開始剤(C)の使用量は特に制限されるものではないが、前記原料ポリマー(A)100質量部に対して1~30質量部(より好ましくは2~25質量部)であることが好ましい。このようなラジカル開始剤(C)の使用量が前記下限以上の場合には、前記下限未満の場合と比較してベンジル位やアリル位の水素をより効率よく引き抜いて、ニトロキシドラジカルを導入するラジカル反応をさらに効率よく進行させることが可能となる傾向にあり、他方、前記上限以下の場合には、前記上限を超えた場合と比較して、架橋密度の高さが適度なものとなって解架橋性がより高くなる傾向にあるとともに、ラジカル開始剤(C)が過酸化物である場合に、その過酸化物による永久架橋の生成がより高い水準で抑制される傾向にある。
 なお、このようなラジカル反応は、先ず、前記ラジカル開始剤(C)により前記原料ポリマー(A)中のベンジル位の炭素原子および/またはアリル位の炭素原子を炭素ラジカルとし、次いで、かかる炭素ラジカルの部位(ベンジル位の炭素原子および/またはアリル位の炭素原子)に、前記化合物(B)中の酸素ラジカルを反応させて、ポリマー中のベンジル位の炭素原子および/またはアリル位の炭素原子に、化合物(B)に由来する側鎖を形成して、架橋ポリマー前駆体(D)(ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシドラジカル構造を有するポリマー)を得る反応となる。
 また、このようなラジカル反応により得られる架橋ポリマー前駆体(D)は、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシドラジカル構造を有するポリマーである。このようなポリマーの主鎖は、前記原料ポリマー(A)に由来したものとなり、前記本発明の架橋ポリマーにおいて主鎖を構成するポリマーとして説明したものと同様のものとなる。また、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖は、前記炭素原子の位置に、前記化合物(B)の酸素ラジカル部位が結合して形成されるものとなる。なお、このようにして形成される側鎖は、例えば、前記化合物(B)が前記式(4)で表される化合物である場合には、下記式(5):
[式中、*1が付された結合手は主鎖を構成するポリマー中のベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子の中から選択されるいずれかに結合する結合手であり、nおよびZはそれぞれ式(4)中のnおよびZと同義である。]
で表される構造を有するものとなる。
 このようにして得られる架橋ポリマー前駆体(D)においては、主鎖を構成するポリマー100gに対する側鎖を構成する前記化合物(B)の導入モル量が0.005モル/100g~0.3モル/100g(より好ましくは0.01モル/100g~0.2モル/100g)であることが好ましい。このような導入モル量を前記下限以上とすると、前記下限未満の場合と比較して、架橋密度がより高くなってより高い水準の機械物性が得られる傾向にあり、他方、前記上限以下とすると、前記上限を超えた場合と比較して、架橋密度の高さが適度なものとなって解架橋性がより向上する傾向にある。なお、このような化合物(B)の導入モル量はNMR測定により求めることができる。
 また、第一工程において、架橋ポリマー前駆体(D)を調製した後には、再沈殿処理により、架橋ポリマー前駆体(D)を精製することが好ましい。このように、再沈殿処理を施すことで、未反応で残存してしまった化合物(B)を除去することができ、続く下記第二工程において、未反応の化合物(B)と架橋剤(E)とが反応してしまう副反応が進行することをより抑制でき、架橋ポリマーの架橋密度をより向上させることが可能となって、得られるポリマーの圧縮永久歪に対する耐性がより向上する傾向にある。このような再沈殿の方法は特に制限されないが、例えば、得られた架橋ポリマー前駆体(D)を良溶媒に溶解せしめて溶液を得た後、その溶液を貧溶媒中に滴下することで沈殿物として、架橋ポリマー前駆体(D)を得る方法を採用することができる。なお、このような再沈殿処理に利用可能な良溶媒や貧溶媒は特に制限されず、ポリマーの種類に応じて、公知の溶媒を適宜組み合わせて利用でき、例えば、良溶媒としてトルエンを利用し、貧溶媒としてアセトン、メタノール、エタノールを利用してもよい。また、再沈殿処理の際の温度条件等の各種条件も特に制限されず(通常は室温)、公知の方法及び条件を適宜採用できる。
  (第二工程)
 第二工程は、前記架橋ポリマー前駆体(D)と、前記架橋剤(E)とを混合して、140℃~200℃に加熱することにより、前記本発明の架橋ポリマーを得る工程である。なお、かかる工程に用いる架橋ポリマー前駆体(D)は前記第一工程により得られるものである。
 また、第二工程に用いる前記架橋剤(E)は、水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基の中から選択される官能基(II)を複数有するものである。なお、このような官能基(II)は、前述の化合物(B)中の官能基(I)との関係で、前記条件(i)及び条件(ii)のうちのいずれかの条件を満たすように選択される必要がある。すなわち、本発明においては、前記化合物(B)中の前記官能基(I)および前記架橋剤(E)中の前記官能基(II)はそれぞれ、下記条件(i)及び条件(ii):
[条件(i)]前記官能基(I)および官能基(II)が共にイソシアネート基であるという条件、
[条件(ii)]前記官能基(I)および官能基(II)のうちの一方がイソシアネート基であり、かつ、もう一方が水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、カルボキシ基からなる群から選択される基であるという条件、
のうちのいずれかの条件を満たすように選択する必要がある。このような条件を満たす場合には、前記架橋剤(E)が有する官能基(II)と前記側鎖が有する官能基(I)とを反応させることにより、前述のように、ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合を形成することが可能となり、これにより主鎖同士を架橋する架橋鎖を形成することが可能となる。
 このような官能基(II)として選択され得る水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基は、前述の官能基(I)として選択され得る水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基と同様のものである。官能基(I)にイソシアネートを使用すると、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)との混合中に、前記架橋ポリマー前駆体(D)中の官能基(I)同士の反応が生じてイソシアネートの一部が消費され、第二工程において、所望の架橋鎖を所望の割合で形成することが困難となる可能性が生じ得るといった観点から、官能基(I)及び官能基(II)が前記条件(ii)を満たし、かつ、前記官能基(II)がイソシアネート基であることがより好ましい。なお、官能基(II)がイソシアネート基である場合、複数の官能基(II)はいずれもイソシアネート基とする必要がある。他方、官能基(II)が水酸基、チオール基、アミノ基、および、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基からなる群から選択される基である場合、複数の官能基(II)はそれぞれ同一のものであってもあるいは異なるものであってもよい。
 このような架橋剤(E)としては、前記官能基(II)を複数有するものであればよく、特に制限されないが、前記官能基(II)がイソシアネート基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(略称:HDI)、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ジエチルペンチレンジイソシアネート、トリメチルブチレンジイソシアネート、トリメチルペンチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート(略称:HXDI)、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロペンチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、シクロヘプチレンジイソシアネート、シクロデシレンジイソシアネート、トリシクロデシレンジイソシアネート、アダマンタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、ビシクロデシレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(略称:PDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’-ジイソシアネート(略称:H12MDI)、イソホロンジイソシアネート(略称:IPDI)、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、キシレンジイソシアネート(略称:XDI)、トルエンジイソシアネート(略称:TDI)、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)の三量体(イソシアヌレート)、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)とポリオール化合物(グリセリン、トリメチロールプロパン(TMP)等)とのアダクト体、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)のビュレット体、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)のアロファネート体等が挙げられる。
 また、前記官能基(II)が水酸基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリエーテルポリオール、ソルビトール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオールおよびその水添物、ならびにアクリルポリオール等が挙げられる。また、前記官能基(II)がチオール基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、エタンジチオール、プロパンジチオール、トリアジントリチオール、ベンゼンジチオール、キシリレンジチオール等が挙げられる。さらに、前記官能基(II)がアミノ基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラアミン(TETA)、尿素、ジエチルトルエンジアミン(DETDA)、ジメチルチオトルエンジアミン(DMTDA)、ポリオキシプロピレンジアミン、トリエチレングリコールジアミン、トリメチロールプロパンポリ(オキシプロピレン)トリアミン、グリセリルポリ(オキシプロピレン)トリアミン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。また、前記官能基(II)が前記アルキルアミノ基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、メチルプロピレンジアミン、ジメチルプロピレンジアミン、エチルプロピレンジアミン、ジエチルプロピレンジアミン、オレイルプロピレンジアミン、ベヘニルプロピレンジアミン等が挙げられる。また、前記官能基(II)がカルボニル基である化合物からなる架橋剤(E)としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
 このような架橋剤(E)の中でも、前記官能基(II)がイソシアネート基である化合物がより好ましく、中でも、得られる架橋ポリマーの圧縮永久歪に対する耐性が更に高度なものとなるといった観点からは、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)、ジイソシアネート化合物(HDI、XDI、HXDI、PD、IPDI、TDI等)とポリオール化合物(グリセリン、トリメチロールプロパン(TMP)等)とのアダクト体であることが更に好ましく、HXDI、HXDIとトリメチロールプロパン(TMP)とのアダクト体であることが特に好ましい。
 また、第二工程においては、前記架橋ポリマー前駆体(D)と、前記架橋剤(E)とを混合する。このような混合に際しては、特に制限されず、公知の混合方法を適宜採用でき、例えば、加圧ニーダー、オープンロール等の公知の混練機を適宜利用して前記架橋ポリマー前駆体(D)と、前記架橋剤(E)とを混合する方法を採用することができる。なお、前記架橋ポリマー前駆体(D)を得る際に、例えば、混練機(加圧ニーダー等)を用いて、原料ポリマー(A)等を混合してラジカル反応を行って架橋ポリマー前駆体(D)を製造している場合には、そのような架橋ポリマー前駆体(D)が製造された混練機(加圧ニーダー等)から架橋ポリマー前駆体(D)を取り出すことなく、その混練機(加圧ニーダー等)中に前記架橋剤(E)を添加して混合してもよい。ここで、従来の技術常識では、混練機中の架橋ポリマー前駆体(D)に架橋剤(E)を混合すると、140℃未満の低温の温度域においても、前記官能基(I)と前記官能基(II)とが直ちに反応して架橋構造が形成されて硬化し、架橋ポリマーは成形が困難なものとなると考えられてきた。そのため、このような架橋ポリマー前駆体(D)と、前記特定の架橋剤(E)とを組み合わせて用いて、架橋ポリマーを製造するといった技術は、これまで報告されていない。これに対して、前記架橋ポリマー前駆体(D)と、前記官能基(II)を複数有する架橋剤(E)とを混合した場合には、架橋剤(E)が有する官能基と、架橋に利用するポリマーが有する官能基との組み合わせが、前述のようにイソシアネート基と水酸基等との組み合わせ等になるにも拘わらず、驚くべきことに、比較的高温度(例えば140℃以上)に加熱しなれば、架橋が直ちに進行することはなく、ある程度時間(例えば10分程度)を経過させても、架橋がほとんど形成されないため、成形することが可能な状態を十分に維持することが可能となることを本発明者らは見出している。そのため、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)との混合物(混練物)を用いて、これを型に敷き詰める等して適宜成形した後に比較的高温度(例えば140℃以上)に加熱することで、所望の形状の架橋ポリマーを効率よく製造することも可能である。なお、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)との混合物は、比較的高温度(例えば140℃以上)に加熱しなければ、架橋反応が進行しないため、これを架橋ポリマーの製造用の組成物として流通させることも可能である。
 また、第二工程においては、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを混合し、140℃~200℃(より好ましくは160~190℃、更に好ましくは170~180℃)に加熱することにより架橋ポリマーを得る。このような加熱温度が前記下限未満では、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを十分な反応速度で反応させることができず、所望の架橋ポリマーを効率よく製造することができなくなり、他方、前記上限を超えると、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを反応させて形成された架橋鎖や、前記架橋ポリマー前駆体(D)中の側鎖が主鎖から脱離してしまい、所望の架橋ポリマーを製造することができなくなる。なお、加熱温度の上限は、ポリマーの主鎖の種類等に応じて、前記温度範囲において、解架橋や側鎖の脱離が生じないような温度に設定する必要がある。
 また、前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを混合する際に、前記架橋剤(E)の使用量(添加量)は特に制限されるものではないが、前記架橋ポリマー前駆体(D)100質量部に対して1~30質量部(より好ましくは2~25質量部)であることが好ましい。このような架橋剤(E)の使用量が前記下限以上の場合には、前記下限未満の場合と比較して架橋密度がより高くなりより高い水準の機械強度が得られる傾向にあり、他方、前記上限以下の場合には、前記上限を超えた場合と比較して、架橋密度の高さをより適度なものとすることができ、破断伸びの向上、および、解架橋性の向上の点でより高い効果が得られる傾向にある。
 このような加熱により、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる、複数の主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋されており;前記架橋鎖が、複数のニトロキシド構造と、ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合とを有する架橋ポリマーを得ることができる。なお、このようにして得られる架橋ポリマーは、加熱により解架橋させることが可能なものとなる。そのため、本発明の架橋ポリマーの製造方法によれば、上記本発明の架橋ポリマーを製造することができる。
 なお、本発明の架橋ポリマーの製造方法においては、得られる架橋ポリマーに用途に応じた特性を付与する等といったことから、架橋ポリマーを得る前又は得た後のいずれかの段階で添加剤を更に添加してもよい。このような添加剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、老化防止剤、酸化防止剤、顔料(染料)、可塑剤(いわゆる軟化剤も含む。)、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難燃剤、溶剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散剤、脱水剤、防錆剤、接着付与剤、帯電防止剤、フィラーなどの各種添加剤等を含有することができる。また、このようなフィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、クレイ等が挙げられる。なお、このような添加剤の添加は、第二工程において架橋剤(E)を添加して混合する際に併せて行うことが好ましい。
 〈本発明の架橋ポリマー及び本発明の架橋ポリマーの製造方法の好適な一実施形態〉
 以下、前述の本発明の架橋ポリマー及び本発明の架橋ポリマーの製造方法の好適な一実施形態を下記反応式(I)に基づいてより具体的に説明する。なお、下記反応式(I)は、本発明の架橋ポリマーの製造方法を採用して本発明の架橋ポリマーを製造し、かつ、得られた架橋ポリマーを加熱して解架橋する場合についての好適な一形態(好適な一例)を示すものである。
 前記反応式(I)は、水添スチレン-ブタジエンゴム(略称:水添SBR)のような「モノマー単位にスチレンを含むポリマー」を原料ポリマー(A)として用い、「4-ヒドロキシ-TEMPO」を化合物(B)として用い、「水添キシレンジイソシアネート(HXDI)」を架橋剤(E)として利用して、本発明の架橋ポリマーを製造し、それを解架橋する場合の一例である。
 反応式(I)の反応においては、先ず、式中の上段の反応を進行せしめて架橋ポリマー前駆体(D)を得る。このような反応式(I)中の上段の反応においては、先ず、前記原料ポリマー(A)とラジカル開始剤(C)とが反応して、ラジカル開始剤(C)(例えば過酸化物)から発生したラジカルが原料ポリマー(A)のベンジル位の炭素原子に結合していた水素原子(ベンジル位水素)を引き抜き、原料ポリマー(A)のベンジル位にラジカル炭素(ベンジルラジカル)が生成される。次いで、生成されたラジカル炭素(ベンジルラジカル)と、化合物(B)(4-ヒドロキシ-TEMPO)のニトロキシドラジカルとがラジカル反応して結合し、主鎖のベンジル位の炭素原子の位置に化合物(B)(HXDI)に由来する側鎖が導入され、前記側鎖を有する架橋ポリマー前駆体(D)(4-ヒドロキシ-TEMPO導入ポリマー)が生成される。このような反応式(I)中の上段の反応は、前述の第一工程と同様の工程により進行せしめることが可能である。すなわち、前述の第一工程のように、前記原料ポリマー(A)と、前記化合物(B)と、前記ラジカル開始剤(C)とを混合した場合、その混合系においては、先ず、前記原料ポリマー(A)とラジカル開始剤(C)との反応が進行し、続いて、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とのラジカル反応が進行して、前記架橋ポリマー前駆体(D)が得られる。このように、前述の第一工程と同様の工程により前記反応式(I)の上段のような反応を引き起こすことが可能となる。そのため、前記反応式(I)の上段の反応は、前記第一工程の好適な実施形態であるといえる。
 次いで、反応式(I)においては、上段の反応で得られた架橋ポリマー前駆体(D)と、前記架橋剤(E)(HXDI)とを混合して、140℃~200℃に加熱(ただし、架橋ポリマー前駆体(D)や架橋剤(E)の種類に応じて、架橋後の架橋鎖の脱離や、架橋前の前駆体からの側鎖の脱離等が生じないように加熱温度の上限を設定することが望ましい)することにより、架橋ポリマー前駆体(D)と、前記架橋剤(E)(HXDI)とを反応させて、架橋ポリマーを得る。このような反応式(I)に示す反応においては、式中の架橋ポリマー前駆体(D)の側鎖が有する水酸基(OH基)と、架橋剤(E)中のイソシアネート基(NCO基)とが反応して、ウレタン結合が形成されており、2つの架橋ポリマー前駆体(D)が架橋剤(E)により架橋されている。このように、反応式(I)に記載の実施形態においては、得られる架橋ポリマーは、ベンジル位の炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、そのベンジル位の炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋されたものとなるとともに、形成された架橋鎖が2つのニトロキシド構造(ビスニトロキシド構造)とウレタン結合とを有するものとなる。
 また、このような反応式(I)で得られた架橋ポリマーは、これを加熱することで解架橋することが可能であり、解架橋後には、反応式(I)に記載のように、架橋鎖が外れて、原料ポリマー(A)が再度形成されることとなる。なお、このような架橋ポリマーの解架橋性は、ベンジルラジカルが安定なために発現するものと考えられる。また、反応式(I)においては、解架橋反応の進行を促進させるといった観点から、解架橋反応時に老化防止剤等のラジカルトラップ剤を併用しており、これによりベンジルラジカルを、ラジカルトラップ剤から発生した水素ラジカルによりトラップしている。
 このように、上記反応式(I)に記載するような反応を利用すれば、原料ポリマー(A)から架橋ポリマーを製造した後、これを解架橋して原料ポリマー(A)を再度得ることが可能である。そのため、例えば、架橋ポリマーの成形品を製造して使用した後に、その使用後の架橋ポリマーから原料ポリマー(A)を調製することも可能であり、原料ポリマー(A)をリサイクルして利用することが可能である。
 以上、反応式(I)に基づいて架橋ポリマーの製造方法等について説明したが、反応式(I)に記載する架橋ポリマーおよびその製造方法はあくまでも本発明の好適な実施形態の一例(具体例の一つ)に過ぎず、本発明の架橋ポリマーおよび本発明の架橋ポリマーの製造方法は、上記反応式(I)に記載した例に限定されるものではない。
 〔再架橋ポリマーの製造方法〕
 本発明の再架橋ポリマーの製造方法は、前記本発明の架橋ポリマーを加熱して解架橋することにより得られたポリマーを、硫黄系架橋剤および過酸化物系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種の架橋剤(F)により再架橋して再架橋ポリマーを得る、方法である。
 前記本発明の架橋ポリマーは加熱により解架橋することが可能なものである。このような解架橋を行う際の加熱温度は、架橋ポリマーの構造に応じて解架橋するように適宜設定すればよく、特に制限されないが、200℃以上(より好ましくは200~250℃)の温度域において、解架橋が進行する温度に設定することが好ましい(例えば、200℃の加熱では解架橋が進行しないような構造の架橋ポリマーの場合には、解架橋が進行するような、より高温の条件を選択すればよく、また、架橋ポリマーが前記架橋ポリマー前駆体(D)と前記架橋剤(E)とを140℃以上200℃未満の加熱温度で加熱して製造したものであって、200℃で解架橋が進行するようなものである場合には、200℃としてもよい)。このような温度を前記下限以上とすることで、より確実に解架橋を行うことが可能となり、前記上限以下とすることでポリマー主鎖の劣化をより高度に抑制することが可能となる。
 また、加熱により解架橋する際には、解架橋反応の進行をより促進するために、加熱時に老化防止剤等のラジカルトラップ剤(水素ラジカルやメチルラジカル等の発生剤)を併用し、ベンジルラジカルもしくはアリルラジカルを、そのラジカルトラップ剤から発生する水素ラジカルやメチルラジカルでトラップすることが望ましい。このようなラジカルトラップ剤としては、特に制限されるものではなく、公知のものを適宜利用することができ、例えば、ヒンダードアミン系老化(酸化)防止剤、アミン-ケトン系老化(酸化)防止剤、芳香族第二級アミン系老化(酸化)防止剤、モノフェノール系老化(酸化)防止剤、ビスフェノール系老化(酸化)防止剤、ポリフェノール系老化(酸化)防止剤、ベンズイミダゾール系老化(酸化)防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化(酸化)防止剤、亜リン酸系老化(酸化)防止剤、有機チオ酸系老化(酸化)防止剤、紫外線吸収剤等を利用することができる。
 また、本発明の再架橋ポリマーの製造方法においては、前記本発明の架橋ポリマーを加熱して解架橋した後、得られたポリマーを前記架橋剤(F)により再架橋する。なお、解架橋後に得られるポリマーは、基本的に、架橋ポリマーの主鎖を構成していたポリマーに由来したものとなり、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーとなる。このような架橋剤(F)としては、硫黄系架橋剤および過酸化物系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種を利用する。
 また、このような架橋剤(F)として利用可能な硫黄系架橋剤としては、特に制限されず、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーを架橋させることが可能なものであればよく、公知の硫黄系架橋剤を適宜利用できる。このような硫黄系架橋剤としては、例えば、粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イオウ、不活性イオウ、油処理イオウ、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイドなどのイオウ系加硫剤や、亜鉛華、酸化マグネシウム、リサージ、p-キノンジオキシム、p-ジベンゾイルキノンジオキシム、テトラクロロ-p-ベンゾキノン、ポリ-p-ジニトロソベンゼン、メチレンジアニリン等が挙げられる。このような硫黄系架橋剤の中でも、反応性の観点から、粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イオウ、不活性イオウ、油処理イオウが好ましく、中でも、粉末硫黄、油処理硫黄がより好ましく、油処理硫黄が更に好ましい。
 さらに、再架橋に際しては、前記架橋剤(F)として硫黄系架橋剤を利用する場合、前記硫黄系架橋剤とともに加硫促進剤を利用してもよい。このような加硫促進剤としては、チアゾール系(MBT、MBTS、ZnMBT等)、スルフェンアミド系(CBS、DCBS、BBS等)、グアニジン系(DPG、DOTG、OTBG等)、チウラム系(TMTD、TMTM、TBzTD、TETD、TBTD、TOTN(テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド)等)、ジチオカルバミン酸塩系(ZTC、NaBDC等)、チオウレア系(ETU等)、キサントゲン酸塩系(ZnBX等)の加硫促進剤等が挙げられる。
 また、再架橋に際しては、前記架橋剤(F)として硫黄系架橋剤を利用する場合、前記硫黄系架橋剤とともに加硫促進助剤を利用してもよい。このような加硫促進助剤としては、例えば、酸化亜鉛(例えば酸化亜鉛3種);ステアリン酸、アセチル酸、プロピオン酸、ブタン酸、アクリル酸、マレイン酸等の脂肪酸;アセチル酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、ブタン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、マレイン酸亜鉛等の脂肪酸亜鉛等が挙げられる。
 また、前記架橋剤(F)として利用可能な過酸化物系架橋剤は、特に制限されず、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーを架橋させることが可能なものであればよく、公知の過酸化物からなる架橋剤を適宜利用できる。このような過酸化物系架橋剤としては、中でも、有機過酸化物が好ましい。また、このような有機過酸化物としては、例えば、ジ-t-ブチルパーオキシド、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、1,3-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン等のジアルキルパーオキシド類;t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、n-ブチル-4,4-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレレート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン-3等のパーオキシエステル類;ジアセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、p-クロロベンゾイルパーオキシド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類等が挙げられる。この中では、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3-ビス(t-ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼンを好適に使用することができる。なお、このような有機過酸化物は、1分間半減期温度が140℃~230℃であることが好ましい。
 再架橋に際しては、前記架橋剤(F)として過酸化物系架橋剤(好ましくは有機過酸化物)を用いる場合、前記過酸化物系架橋剤とともに架橋助剤を利用してもよい。このような架橋助剤としては、例えば、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物;p-キノンジオキシム、p,p’-ジベンゾイルキノンジオキシム等のオキシム化合物;N-メチル-N-4-ジニトロソアニリン、ニトロソベンゼン等のニトロソ化合物;トリメチロールプロパン-N,N’-m-フェニレンジマレイミド等のマレイミド化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等の多官能性メタクリレートモノマー;ビニルブチラート、ビニルステアレート等の多官能性ビニルモノマー等;その他イオウ、ジフェニルグアニジン、トリアリルシアヌレート、ジメタクリル酸亜鉛、ジアクリル酸亜鉛等等が挙げられる。
 また、このような架橋剤(F)の中でも、再架橋ポリマーの機械物性がより向上するといった観点から、硫黄系架橋剤がより好ましい。なお、このような架橋剤(F)は1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて利用することができる。
 また、このような再架橋の際に、架橋剤(F)を用いて架橋反応を進行させるための方法(条件)は、特に制限されず、再架橋されるポリマーの種類や架橋剤(F)の種類等に応じて、公知の方法(例えば、公知の加硫方法等)を適宜採用することできる。このように、ポリマーの種類や架橋剤(F)の種類等に応じて、所望の架橋が形成されるように、公知の方法に基づいて適宜条件を設定して、架橋反応を進行させることで、再架橋ポリマーを得ることができる。なお、架橋反応を進行させるための方法(条件)として、前記架橋ポリマーを解架橋して得られるポリマーと、硫黄系架橋剤とを混合し、100~180℃に加熱して1分~1時間程度反応させることで再架橋ポリマーを得る方法を採用してもよい。
 また、このような架橋剤(F)の使用量としては、特に制限されないが、解架橋することにより得られたポリマー100質量部に対して0.1~10質量部(より好ましくは0.1~5質量部)とすることが好ましい。このような架橋剤(F)の含有量(使用量)が前記下限未満では、架橋させた場合に、前記下限以上の場合と比較して架橋密度が低くなるため、破断強度等の物性を所望のものとすることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、前記上限以下の場合と比較して架橋密度が高くなるため、破断伸び等の物性を所望のものとすることが困難となる傾向にある。
 このようにして再架橋することで再架橋ポリマーを得ることができ、これにより、本発明の架橋ポリマーをリサイクルすることが可能となる。
 以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 先ず、各実施例等で採用された各工程で得られたポリマー(架橋ポリマー前駆体、架橋ポリマー、解架橋後のポリマー)の特性の評価方法について説明する。
 <NMR測定>
 各実施例等において、第一の工程において得られた混練物(I)中のポリマー(架橋ポリマー前駆体)について、主鎖を構成する水添SBRに対して導入された4-ヒドロキシ-TEMPOの割合(導入率)を確認するために、NMR測定を行った。このようなNMR測定に際しては、BRUKER社製のNMR測定装置(型番:AVNEO600)を利用し、溶媒としてCDCLを用いて600MHzの測定条件で測定を行った。
 <引張特性の測定>
 各実施例及び各比較例で得られたポリマーシートから3号ダンベル状の試験片を打ち抜くことで測定用サンプルを調製した。次いで、前記測定用サンプル(3号ダンベル状の試験片)に対して、引張速度500mm/分での引張試験をJIS K6251(2010年発行)に準拠して行い、破断強度(T)[単位:MPa]、および、破断伸び(E)[単位:%]を室温(25℃)にて測定した。
 <圧縮永久歪(C-Set)の測定>
 各実施例及び各比較例で得られたポリマーシートから打ち抜いて得られた、直径29mmの円盤状のシートを7枚重ね合わせて、高さ(厚み)が12.5±0.5mmになるようにして測定用サンプルを調製した。次いで、前記測定用サンプルを、専用治具で25%圧縮し、70℃で22時間放置した後の圧縮永久歪(単位:%)をJIS K6262(2013年発行)に準拠して測定した。なお、圧縮装置としてはダンベル社製の商品名「加硫ゴム圧縮永久歪試験器 SCM-1000LAKC」を用いた。
 <トルクの測定(架橋性及び解架橋性能の確認試験)>
 実施例1~3及び比較例1~2で調製した混練物(II)をそれぞれ用い、レオメータ(東洋精機社製、型番:ロータスレオメータRLR-4)を利用して、100℃から200℃までの間の温度範囲において20℃ごとに測定温度を設定して、せん断力:0~4dN・mの条件で、各測定温度での混練物(II)のトルクを測定して、トルクの値に基づいて、架橋反応の進行の程度や、解架橋(軟化)の有無を評価した。なお、このような測定に際しては、トルクの測定ごとに、前記混練物(II)の小片7gをそれぞれ、レオメータに投入し、各測定温度でのトルクを測定した。また、このようなトルクの測定は、JIS K6300-2:2001に準拠して行った。なお、トルクの測定により得られる特定の温度のトルクチャートにおいて、測定開始から10分経過するまでの間に、時間の経過とともに一度トルクが上昇した後、トルクの値が低下する現象が発生している場合には、その温度において、先ず、架橋反応が進行し、その後、解架橋が進行して軟化していると判断できることから、そのような状態が確認できる場合には、解架橋性能があると判断する。他方、測定開始から時間の経過とともに、10分間そのままトルクの値が増加し続けている場合には、その温度において架橋反応が進行するものの、解架橋は生じないものと判断する。なお、トルクの増加速度は基本的に架橋反応の進行の程度と関連するため、トルクの増加の程度や測定後の混練物の成形の可否に基いて、混練物中で架橋反応が十分に進行しているか否かを判断することが可能である。そして、いずれかの測定温度において解架橋が進行していると判断できるものを解架橋性能「あり」と評価し、いずれの測定温度においても解架橋が生じていないものを解架橋性能「なし」と評価する。
 <解架橋後のポリマーの100%モジュラスの測定>
 実施例1~3及び比較例1~2で得られた各ポリマーシートのうち、上述の解架橋性能の有無の確認試験において解架橋性能ありと判断されたものについて、先ず、各実施例及び各比較例で得られたポリマーシートを、解架橋が進行する温度(220℃)に加熱して解架橋させた後、その解架橋後のポリマーを型に敷き詰めて圧力:16MPa、温度:80℃、加圧時間:15分間の条件で加圧プレスを行って、縦:150mm、横:150mmおよび厚み:2mmのポリマーシートに再成型し、得られた解架橋後のポリマーのシートから3号ダンベル状の試験片を打ち抜くことで測定用サンプルを調製した。次いで、前記測定用サンプルを利用して、引張速度500mm/分の条件の引張試験をJIS K6251(2010年発行)に準拠して行い、室温(25℃)における100%モジュラス(M100)[単位:MPa]を測定した。
 (実施例1)
 <第一の工程:架橋ポリマー前駆体の調製工程>
 175℃に加熱した100cc加圧ニーダーに、60gの水添SBR(JSR株式会社製、商品名「DYNARON R1321P」、主鎖にスチレンからなるモノマー単位を10質量%含有するポリマー:主鎖にベンジル位水素を有するポリマー)を投入し、回転数:50rpmの条件で2分間素練りを行った。次いで、前記加圧ニーダーに対して4-ヒドロキシ-TEMPO(OH-TEMPO、分子量:172.24)を3.99g(0.023165mol)添加して2分間混練した後、更に、ラジカル開始剤としてα,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(分子量:338.49、過酸化物、日本油脂株式会社製、商品名「パーブチルP-40」)を6.29g投入して2分間混練することにより、水添SBRと4-ヒドロキシ-TEMPOとラジカル開始剤とを175℃の温度条件下において混合(混練)し、得られた混練物(I)を放出した。なお、このような混練物(I)の調製に際しては、前記水添SBR100gに対して、OH-TEMPOが0.038625molとなる割合で使用されかつラジカル開始剤が0.0309molとなる割合で使用された。
 このような混練物(I)中のポリマーの構造を解析するため、アセトンによる再沈殿処理(後述の実施例2で採用している再沈殿処理と同様の処理とした)を施した後に、前述のNMR測定を行ったところ、主鎖となる水添SBR100gに対する4-ヒドロキシ-TEMPOの導入率(主鎖100gに対する導入モル数の割合)が0.0156mol/100gであることが確認された。このような結果から、混練物(I)中に、水添SBRと4-ヒドロキシ-TEMPOとのラジカル反応物として、4-ヒドロキシ-TEMPOが導入された水添SBRが形成されていることが明らかとなった。このような結果から、第一の工程により、4-ヒドロキシ-TEMPOに由来した側鎖(官能基として水酸基を有する側鎖)が導入された水添SBRからなる架橋ポリマー前駆体を含む混練物(I)が得られたことが分かった。
 このような結果から、混練物(I)中には、4-ヒドロキシ-TEMPOが導入されたポリマー、すなわち、4-ヒドロキシ-TEMPOに由来する側鎖(官能基として水酸基を有する側鎖)が導入されたポリマー(水添SBRと4-ヒドロキシ-TEMPOとのラジカル反応物:架橋ポリマー前駆体)が形成されていることが明らかとなった。
 <第二の工程:架橋ポリマーの調製工程>
 前述のようにして得られた混練物(I)50gを、40℃に加熱した100cc加圧ニーダーに投入して2分間素練りした後、前記加圧ニーダーにトリメチロールプロパンとHXDI(水添キシレンジイソシアネート)とのアダクト体(三井化学株式会社製、商品名「タケネートD-120N」、下記式(6):
[式(6)中のR20は1,3-ビス(メチレン)シクロヘキサン基を示す。]
で表される化合物(以下、場合により「トリメチロールプロパンHXDI」と称する。)、NCO基の含有量:10.9質量%、NCOの分子量:42.0168)である架橋剤を7.444g更に投入して、3分間混練することにより、水添SBRと4-ヒドロキシ-TEMPOとのラジカル反応物である架橋ポリマー前駆体と、架橋剤とを混合し、得られた混練物(II)を放出した。次いで、混練物(II)を縦:150mm、横:150mmおよび厚み:2mmの大きさのモールドに敷き詰めた後、圧力:116MPa、温度:180℃、加圧時間:15分間の条件で加圧プレスを行って、架橋ポリマーからなる縦:150mm、横:150mmおよび厚み:2mmのポリマーシートを得た。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。また、前記混練物(II)を利用した前述のトルクの測定(架橋性及び解架橋性能の確認試験)により得られた結果(実施例1では120℃から200℃の間の測定温度のトルクチャート)を図1に示す。
 なお、得られたポリマーシートを構成するポリマーは、混練物(II)中の成分から、前記架橋ポリマー前駆体(官能基として水酸基を有する側鎖が導入されたポリマー)が架橋剤により架橋された構造を有するポリマーであることは明らかであり、その構造は、水添SBRからなる主鎖のベンジル位の炭素原子に、4-ヒドロキシ-TEMPOと架橋剤との反応物と同様の構造の架橋鎖が結合して、主鎖同士を架橋しているものとなっていることは明らかである。このように、前記ポリマーシートは架橋ポリマーからなるものであることは明らかである。また、前記ポリマーシートの調製に利用した混練物(II)は、イソシアネート基を3つ有する架橋剤と、架橋ポリマー前駆体(官能基として水酸基を有する側鎖が導入されたポリマー)との混練物であるにもかかわらず、前述のように型に敷き詰めることが可能となるような成型性を有するものであった。そこで、混練物(II)の硬化(架橋)が開始する温度を測定すべく、混練物(II)と同様にして得られた混練物を120℃から200℃まで20℃ずつ昇温して、各温度で10分間保持する測定を行ったところ、120℃の加熱温度では硬化(架橋)反応はほとんど進行しておらず(レオメータでのトルクの上昇がほとんどない)、10分程度の加熱では成型可能な状態のままであった。なお、140℃の加熱温度においては硬化(架橋)反応の進行の程度は緩やかであり、140℃の加熱温度においても10分間の加熱では成型可能な状態を維持していた。このような結果から、混練物(II)においては、イソシアネート基を3つ有する架橋剤を利用しているにも関わらず、水酸基とイソシアネート基とが120℃の測定温度においてもほとんど反応せず、120℃以下の加熱であれば、側鎖に水酸基を有するポリマーと架橋剤との混合状態を十分に安定した状態で維持(ほとんど反応させずに維持)できることは明らかであるものと考えられる。また、このような測定から、混練物(II)は140℃以下の加熱であれば、仮に加熱で反応が進行したとしても成型可能な状態を比較的長時間保持できることも分かった。
 (実施例2)
 前記第一の工程において前記混練物(I)を放出した後に下記再沈殿処理を施して再沈殿物を得た後、第二の工程において、前記混練物(I)の代わりに前記再沈殿物を用いるとともに、架橋剤(トリメチロールプロパンHXDI)の使用量を8.93gから3.012gに変更した以外は、実施例1と同様にして、架橋ポリマーからなるポリマーシートを調製した。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。また、実施例2において、前記混練物(I)中のポリマーの代わりに再沈殿物中のポリマーに対して前述のNMR測定を行ったところ、再沈殿物中のポリマーは、主鎖となる水添SBR100gに対する4-ヒドロキシ-TEMPOの導入率(主鎖100gに対する導入モル数の割合)が0.0156mol/100gのものであることが確認された。
 <再沈殿処理>
 先ず、混練物(I)70gをトルエン700mLに溶解させてトルエン溶液を得た。次いで、前記トルエン溶液をアセトン3000mLに対して、撹拌条件下、ピペットで滴下し、液中に白色の沈殿物(再沈殿物)を得た。次いで、得られた白色沈殿物をろ過により回収し、真空乾燥機で60℃、15時間の条件で減圧乾燥させることにより、再沈殿物を得た。
 (実施例3)
 第二の工程において、架橋剤としてトリメチロールプロパンHXDIを利用する代わりにHXDI(水添キシレンジイソシアネート、三井化学株式会社製、商品名「タケネート600」、NCO基の含有量:43.3質量%、)を0.76g利用した以外は、実施例2と同様にして、架橋ポリマーからなるポリマーシートを調製した。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。
 (実施例4)
 第一の工程において、水添SBRの種類を、主鎖にスチレンからなるモノマー単位を10質量%含有するポリマー(JSR株式会社製、商品名「DYNARON R1321P」)から、主鎖にスチレンからなるモノマー単位を34質量%含有するポリマー(JSR株式会社製、商品名「NT120」、1,4ブタジエン構造および1,2ブタジエン構造を14.9質量%含む)に変更し、かつ、第二の工程において、架橋剤(トリメチロールプロパンHXDI)の使用量を8.93gから4.4225gに変更した以外は、実施例1と同様にして、架橋ポリマーからなるポリマーシートを調製した。なお、第一の工程において、前記水添SBR100gに対してOH-TEMPOが0.038625molとなる割合で使用された。また、実施例4において、前記混練物(I)中のポリマーについてNMR測定を行ったところ、主鎖となる水添SBR100gに対する4-ヒドロキシ-TEMPOの導入率(主鎖100gに対する導入モル数の割合)は0.022946mol/100gのものであることが確認された。
 また、実施例4においては、得られたポリマーシート18.12gと、老化防止剤(大内新興化学社製の商品名「ノクラック6C」)1.025gとを加圧ニーダーでせん断力:1~30N・m、温度:220℃の条件で30分混練した後、混練前後における粘度の上昇の有無から解架橋性能の有無を確認した(通常の架橋ポリマーのシートは、上述のような条件(高せん断条件)で混練すると粉砕されて粉体状となり粘度の上昇は何ら確認されないのに対して、加熱しながら混練して粘度が上昇することを確認できる場合には、ポリマーが一度粉末状となった後に徐々に解架橋して成形等が可能な状態に軟化されていったものと考えられ、これにより粉体状から粘度の測定が可能な状態となって、粘度の上昇が確認できるものと考えられることから粘度の上昇をもって解架橋性能があるものと判断できる)。なお、このような粘度の上昇の有無は混練時のトルクの上昇により確認した。また、解架橋後のポリマーの100%モジュラスは、ポリマーシート18.12gと、老化防止剤(大内新興化学社製の商品名「ノクラック6C」)1.025gとを加圧ニーダーを利用して220℃の温度条件で30分混練した混練物を解架橋後のポリマーとして利用した以外は、前述の<解架橋後のポリマーの100%モジュラスの測定>の欄に記載した方法と同様の方法を採用して測定を行った。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。
 (実施例5)
 第二の工程において、架橋剤(トリメチロールプロパンHXDI)の使用量を8.93gから4.4225gに変更し、更に、架橋剤の添加の際にカーボンブラック(東海カーボン社製の商品名「N339」)15gを併せて添加した以外は、実施例4と同様にして、架橋ポリマーからなるポリマーシートを調製した。なお、実施例5においては、実施例4と同様にして、解架橋性能の有無の確認および解架橋後のポリマーの100%モジュラスの測定を行った。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。
 (比較例1)
 水添SBR(JSR株式会社製、商品名「DYNARON R1321P」、主鎖にスチレンからなるモノマー単位を10質量%含有するポリマー)の代わりに、エチレンブテンゴム(三井化学社製の商品名「タフマー DF605」、エチレン含有量56質量%、密度:0.861g/cm、場合により「EBM」と称する。)を利用した以外は、実施例1と同様にして、架橋ポリマーからなるポリマーシートを調製した。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物(I)及び(II)の調製に利用した成分の組成を併せて示す。また、比較例1で得られた混練物(II)を利用し、前述のトルクの測定(架橋性及び解架橋性能の確認試験)により得られた結果(100℃から200℃までの間の全測定温度のトルクチャート)を図2に示す。
 (比較例2)
 先ず、5gのヒンダードアミン系の化合物(ADEKA社製、アデカスタブLA-68(分子量1900)を15gのジクロロメタンに溶解して溶液を得た。次いで、前記溶液を、40質量%過酢酸を含有する水/ジクロロメタンの2相混合物(35質量%のKCO溶液によりそのpHを7に調製したものを利用)7.5g中に滴下した。なお、前記溶液の滴下中、温度は15℃として、pHは7に維持し、滴下後に撹拌を1時間行った。このような溶液の滴下および撹拌により、前記2相混合物は次第にオレンジから赤色となった。そして、撹拌後の混合物から有機相をデカントにより回収し、溶媒を減圧下で蒸発させて、下記式(7):
[式(7)中のR30は下記式(8):
で表される4価の有機基を示す。]
で表される多官能ニトロキシド化合物(赤い固体:分子量:1942)を得た。このような化合物の収率は98%であった。
 次に、175℃に加熱した100cc加圧ニーダーに、60gのEBM(三井化学社製の商品名「タフマー DF605」)を投入し、回転数:50rpmの条件で2分間素練りを行った。次いで、前記加圧ニーダーに対して、前述のようにして得られた多官能ニトロキシド化合物を7.5g(0.023175mol)添加して2分間混練した後、更に、ラジカル開始剤(C)としてα,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(過酸化物、日本油脂株式会社製、商品名「パーブチルP-40」)を6.29g投入して2分間混練することにより、EBMと多官能ニトロキシド化合物とラジカル開始剤(C)とを175℃の温度条件下において混合(混練)し、得られた混練物を放出した。なお、得られた混練物は粉末状であった。次いで、前記混練物を縦:150mm、横:150mmおよび厚み:2mmの大きさのモールドに敷き詰めた後、圧力:16MPa、温度:220℃、加圧時間:15分間の条件で加圧プレスを行って、架橋ポリマーからなる縦:150mm、横:150mmおよび厚み:2mmのポリマーシートを得た。なお、このような混練物の調製に際しては、前記EBM100gに対して、多官能ニトロキシド化合物が0.038625molとなる割合で使用されかつラジカル開始剤(C)が0.0309molとなる割合で使用された。また、このようなポリマーシートは、その製造に利用した成分から、EBMが前記多官能ニトロキシド化合物により架橋された架橋ポリマーであることは明らかである。このようにして得られたポリマーシートの特性の評価結果を表1に示す。なお、表1には、混練物の調製に利用した成分の組成を併せて示す。
 表1に示した結果等からも明らかなように、実施例1~5で得られたポリマーシートを構成する架橋ポリマーはいずれも解架橋性能を有することが確認され、解架橋後の100%モジュラスが0.48MPa以下となっていることが確認された。これに対して、比較例1で得られたポリマーシートは解架橋性能を有しておらず、また、比較例2で得られたポリマーシートは解架橋性能を有していたが100%モジュラスが1.58MPaとなっており、比較例2で得られたポリマーシートにおいては100%モジュラスを低い値とすることができなかった。なお、100%モジュラスの値が大きくなるほど架橋密度が大きくなると考えられることから、比較例2で得られたポリマーシートを構成する架橋ポリマーと比較して、実施例1~5で得られたポリマーシートを構成する架橋ポリマーは、加熱により、より高度に解架橋させることが可能なものであることが分かった。また、実施例1~5で得られた架橋ポリマーと比較例2で得られた架橋ポリマーの架橋性能の違いは、形成される架橋鎖の構造(実施例ではウレタン結合を有するものとなっている)や、主鎖を構成するポリマーの種類等に由来するものと考えられる。さらに、実施例1~5で得られた架橋ポリマー(ポリマーシート)は、表1に記載するような引張特性(破断強度、破断伸び)及び圧縮永久歪に対する耐性を示し、ゴムのような特性を有するものとなっていることも分かった。
 また、トルクの測定(解架橋性能の有無の確認試験)において、実施例1で調製した混練物(II)は、図1に示すように、180℃以下の温度条件の各トルクチャートでは時間の経過に伴ってトルクの値が上昇しており、測定開始から10分以内にトルクの低下が確認されなかったのに対して、200℃のトルクチャートにおいては、最初トルクが上昇(3分前後までトルクが上昇)するものの、その後、トルクが低下しており、解架橋(軟化)が起こっていることが確認された。この点、より具体的に検討すると、先ず、図1に示す120℃のトルクチャートではトルクが測定開始から10分間ほとんど上昇していないことが分かり、実施例1で調製した混練物(II)は、120℃では架橋反応はほとんど進行しないものと考えられ、実際に、トルクの測定後(10分後)にも、成形(成型)が可能な状態が維持されていた。このような結果から、120℃の加熱では架橋反応は十分に進行しないことが分かった。また、図1に示す140℃のトルクチャートは、120℃のトルクチャートと比較すると若干トルクの上昇の程度が上がっているものの、かかる温度(140℃)でのトルクの測定後(10分後)にも、成形(成型)が可能な状態が維持されており、140℃の加熱においても10分間程度の加熱では架橋反応は十分に進行しないことが分かった。さらに、図1に示す160℃及び180℃のトルクチャートは、双方とも架橋反応が十分な速度で進行しており、10分後には、成形が困難な状態(硬化した状態)となっていた。このような結果から、実施例1で調製した混練物(II)は、160℃及び180℃の加熱により架橋反応は十分に進行することが分かった。このような120℃、140℃、160℃、および、180℃のトルクチャートを考慮すると、実施例1で調製した混練物(II)は、120℃で架橋反応はほとんど進行しないこと、140℃以下の条件では反応が進行したとしても、とても穏やかに進行する程度であること、等から、120℃以下で加熱した場合には、基本的に、ほとんど反応が進行せず、混練物として安定した状態を十分に維持できるものであることは明らかである。また、上述のように、実施例1で調製した混練物(II)は、イソシアネート基を複数有する架橋剤を利用しているにも関わらず、少なくとも140℃を超えるような高温条件に加熱しなければ、10分程度の短時間に架橋反応が急激に進行することはなく、成形(成型)が可能な状態を比較的長時間維持できることも分かった。なお、実施例1で調製した混練物(II)は、トルクの上昇の程度から、180℃が架橋反応の進行速度が理想的なものであることも分かった。また、図1に示すトルクチャートにおいて、測定開始から30秒間程度の初期の段階ではトルクの値が減少しているが、これは加温による架橋ポリマー前駆体自体の粘度低下に基づくものであり、その後のトルクの上昇が架橋反応の進行の程度に関連していること、トルク上昇後のトルクの低下が解架橋反応に基づくものであることは明らかである。
 また、トルクの測定(解架橋性能の有無の確認試験)により求められた、実施例2で調製した混練物(II)の各温度のトルクチャート(測定開始から10分間のトルクのチャート)を確認したところ、実施例1と同様に、やはり200℃のトルクチャートにおいて、時間の経過によりトルクが低下して解架橋(軟化)が起こることが確認された。なお、実施例2で得られたポリマーシートに関しては、実施例4等と同様に、そのポリマーシート18.123gと、老化防止剤(大内新興化学社製の商品名「ノクラック6C」)1.025gとを加圧ニーダーでせん断力:1~30N・m、温度:220℃の条件で30分混練した後、混練前後における粘度の低下の有無を確認したところ、粘度の上昇が確認され、かかる試験においても加熱により解架橋(軟化)が起こることが確認された。また、実施例3で調製した混練物(II)の各温度のトルクチャート(測定開始から10分間のトルクのチャート)を確認したところ、200℃のトルクチャートにおいて、時間の経過によりトルクが低下して解架橋(軟化)が起こることが確認された。さらに、実施例4及び5については、上述のように、ポリマーシートを加圧ニーダーを利用してせん断力:1~30N・m、温度:220℃の条件で30分混練したところ、混練前後における粘度の上昇が確認され、加熱により解架橋(軟化)が起こることが確認された。
 これに対して、図2に示すように、比較例1で調製した混練物(II)の各温度のトルクチャートは、100℃~200℃の範囲のいずれの温度においても時間の経過ととともにトルクが上昇し続けていることから、比較例1で得られた架橋ポリマーは解架橋しないものであることが分かった。なお、図1と図2の結果に関して考察したところ、実施例1で得られた架橋ポリマー(ポリマーシートを構成するポリマー)は主鎖がベンジル位の炭素原子を有するのに対して、比較例1で得られる架橋ポリマーは主鎖がベンジル位及びアリル位の炭素原子を有していないため、そのような構造の相違に起因して解架橋性能の程度に違いが生じたものと推察でき、実施例1で得られる架橋ポリマーは主鎖にベンジル位の炭素原子を有していたため、かかる炭素原子を介して良好な解架橋性能を発現させることが可能になったものと考えられる。
 また、実施例1で得られたポリマーシートと、実施例2~3で得られたポリマーシートを比較すると、再沈殿を行った場合に、圧縮永久歪に対する耐性がより高くなることが分かった。そのため、第一の工程において混練物(I)を得た後に再沈殿処理を行うことで、圧縮永久歪の観点でより性能の高い架橋ポリマーが得られることも分かった。
 (実施例6)
 先ず、前述の実施例4と同様にしてポリマーシートを調製した。次いで、得られたポリマーシートと老化防止剤(大内新興化学社製の商品名「ノクラック6C」)とを、ポリマーシート108.85質量部に対する老化防止剤の添加量が6.16質量部となるようにして加圧ニーダーに投入し、220℃の温度条件で30分混練することにより、解架橋されたポリマー(解架橋ポリマー、全量:115.01質量部)を得た。なお、前述の実施例4の記載等から、このようにして得られるポリマーは、実施例4で得られた架橋ポリマーの解架橋物であることは明白である。
 次いで、得られた解架橋ポリマー115.01質量部に対して、硫黄系架橋剤である油処理硫黄(細井化学工業株式会社製、商品名「HK2000-5」)3質量部、加硫促進助剤としての酸化亜鉛(ハクスイテック社製の酸化亜鉛3種)3質量部、加硫促進助剤としてのステアリン酸(日本精化社製)1質量部、加硫促進剤であるスルフェンアミド系促進剤(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド:大内新興化学社製の商品名「ノクセラーCZ」)2質量部、および、加硫促進剤であるグアニジン系促進剤(1,3-ジフェニルグアニジン、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーD」)1質量部を添加して、オープンロール機(ロールサイズ:直径1インチ×長さ2インチ、ロールの数:2本)を用いて混合した後、160℃で43分間プレス加硫(プレス成形しつつ加硫)することにより、再架橋したポリマーからなる縦150mm、横150mm、厚さ2mmのポリマーシートを得た。
 このようにして得られたポリマーシートを構成する再架橋ポリマーの特性を、前述の評価方法と同様にして評価したところ、破断強度が4.7MPaであり、破断伸びが231%であり、圧縮永久歪が57%であった。なお、再架橋ポリマーは解架橋性能を有していなかった。このような実施例6の結果から、実施例4で得られた架橋ポリマー(ポリマーシートを構成するポリマー)は使用後に解架橋させて、再架橋ポリマーの原料として利用することが可能なものであることが分かった。
 (実施例7)
 先ず、前述の実施例5と同様にしてポリマーシートを調製した。次いで、得られたポリマーシートと老化防止剤(大内新興化学社製の商品名「ノクラック6C」)とを、ポリマーシート138.85質量部に対する老化防止剤の添加量が6.16質量部となるようにして加圧ニーダーに投入し、220℃の温度条件で30分混練することにより、解架橋されたポリマー(解架橋ポリマー、全量:145.01質量部)を得た。なお、前述の実施例5の記載等から、このようにして得られるポリマーは、実施例5で得られた架橋ポリマーの解架橋物であることは明白である。
 次いで、得られた解架橋ポリマー145.01質量部に対して、硫黄系架橋剤である油処理硫黄(細井化学工業株式会社製、商品名「HK2000-5」)、加硫促進助剤としての酸化亜鉛(ハクスイテック社製の酸化亜鉛3種)3質量部、加硫促進助剤としてのステアリン酸(日本精化社製)1質量部、加硫促進剤であるスルフェンアミド系促進剤(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド:大内新興化学社製の商品名「ノクセラーCZ」)2質量部、および、加硫促進剤であるグアニジン系促進剤(1,3-ジフェニルグアニジン、大内新興化学社製の商品名「ノクセラーD」)1質量部を添加して、オープンロール機(ロールサイズ:直径1インチ×長さ2インチ、ロールの数:2本)を用いて混合した後、160℃で43分間プレス加硫(プレス成形しつつ加硫)することにより、再架橋したポリマーからなる縦150mm、横150mm、厚さ2mmのポリマーシートを得た。
 このようにして得られたポリマーシートを構成する再架橋ポリマーの特性を、前述の評価方法と同様にして評価したところ、破断強度が16.0MPaであり、破断伸びが202%であり、圧縮永久歪が32%であった。なお、再架橋ポリマーは解架橋性能を有していなかった。このような結果から、実施例5で得られた架橋ポリマー(ポリマーシートを構成するポリマー)は使用後に解架橋させて、再架橋ポリマーの原料として利用することが可能なものであることが分かった。
 以上説明したように、本発明によれば、加熱により高度に解架橋させることが可能であり、解架橋後の100%モジュラスをより低減させることが可能な架橋ポリマー、その架橋ポリマーを簡便にかつ効率よく製造することを可能とする架橋ポリマーの製造方法、前記架橋ポリマーを用いて再架橋ポリマーを製造することを可能とする再架橋ポリマーの製造方法を提供することが可能となる。このような本発明の架橋ポリマーは、例えば、日用品、自動車部品(例えばエンジンルーム内のホース、ベルト、ブッシュ、マウント等のゴム部品)、電化製品、工業部品等のゴム部品、建材用のゴム、防音ゴム、自動車内装材(インパネ等)用のゴム、タイヤ用ゴム、コンベアベルト、ホース、防振ゴム、制振ゴム、免震ゴム、クローラ等の用途に好適に利用可能である。

Claims (7)

  1.  加熱により解架橋させることが可能な架橋ポリマーであって、
     前記架橋ポリマーが、ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖同士が、前記炭素原子の位置に結合した架橋鎖を介して架橋された構造を有しており、
     前記架橋鎖が、
     複数のニトロキシド構造と、
     ウレタン結合、ウレア結合、チオウレア結合、アミド結合、イソシアヌレート結合、アロファネート結合、ウレトジオン結合、ビューレット結合、カルボジイミド結合、および、ウレトンイミン結合からなる群から選択される少なくとも1種の結合と、
    を有する、架橋ポリマー。
  2.  前記架橋鎖の前記ニトロキシド構造中の酸素原子が前記主鎖中の前記炭素原子に結合している、請求項1に記載の架橋ポリマー。
  3.  前記架橋鎖中に含まれるニトロキシド構造の数が2~20個である、請求項1に記載の架橋ポリマー。
  4.  前記主鎖を構成するポリマーがスチレンおよびジエンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーである、請求項1に記載の架橋ポリマー。
  5.  前記主鎖を構成するポリマーが、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、水添スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンブロック共重合体、水添スチレンブタジエンブロック共重合体、スチレンイソプレンブロック共重合体、および、水添スチレンイソプレンブロック共重合体からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の架橋ポリマー。
  6.  ベンジル位の炭素原子に結合した水素原子およびアリル位の炭素原子に結合した水素原子のうちの少なくとも1つの水素原子を有する原料ポリマー(A)と、
     水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(I)、並びに、ニトロキシドラジカルを有する化合物(B)と、
     ラジカル開始剤(C)と、
    を混合して、前記原料ポリマー(A)と前記化合物(B)とをラジカル反応させることにより、
     ベンジル位の炭素原子およびアリル位の炭素原子のうちの少なくとも1つの炭素原子を有するポリマーからなる主鎖と、前記主鎖の前記炭素原子の位置に結合した側鎖とを有しかつ前記側鎖が前記官能基(I)およびニトロキシド構造を有するものである架橋ポリマー前駆体(D)を得る工程と、
     前記架橋ポリマー前駆体(D)と、
     水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、カルボキシ基、および、イソシアネート基からなる群から選択される官能基(II)を複数有する架橋剤(E)と、
    を混合して、140℃~200℃に加熱することにより、請求項1~5のうちのいずれか一項に記載の架橋ポリマーを得る工程と、
    を含み、
     前記化合物(B)中の前記官能基(I)および前記架橋剤(E)中の前記官能基(II)はそれぞれ、それらが共にイソシアネート基であるという条件(i);および、それらのうちの一方がイソシアネート基であり、かつ、もう一方が水酸基、チオール基、アミノ基、式:NHR(式中、Rはアルキル基を示す)で表されるアルキルアミノ基、および、カルボキシ基からなる群から選択される基であるという条件(ii);のうちのいずれかの条件を満たすように選択される基である、架橋ポリマーの製造方法。
  7.  請求項1~5のうちのいずれか一項に記載の架橋ポリマーを加熱して解架橋することにより得られたポリマーを、硫黄系架橋剤および過酸化物系架橋剤からなる群から選択される少なくとも1種の架橋剤(F)により再架橋して再架橋ポリマーを得る、再架橋ポリマーの製造方法。
PCT/JP2023/005978 2022-03-01 2023-02-20 架橋ポリマー、その製造方法および再架橋ポリマーの製造方法 WO2023167035A1 (ja)

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