以下,對用以實施本發明之形態(以下稱為「本實施形態」)進行詳細說明,但本發明並不限定於以下之記載,可於其主旨之範圍內進行各種變化而實施。 [改性共軛二烯系聚合物] 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物如下: 藉由凝膠滲透層析法(GPC)所獲得之偶合聚合物之比例為改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%,且藉由吸附GPC所獲得之改性率為上述改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%, 於以Mp
1
表示上述改性共軛二烯系聚合物之藉由GPC所獲得之偶合聚合物之峰頂分子量,以Mp
2
表示非偶合聚合物之峰頂分子量時,為(Mp
1
/Mp
2
)≧3.4, 收縮因數(g')未達0.60。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物藉由設為上述構成,而成為慕尼黏度之經時穩定性充分,可獲得優異之加工性及耐磨耗性,且於製成硫化物時低遲滯損失性優異者。 <共軛二烯系聚合物鏈> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為具有偶合殘基、及與該偶合殘基鍵結之共軛二烯系聚合物鏈。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物中之所謂「共軛二烯系聚合物鏈」係與偶合殘基鍵結之改性共軛二烯系聚合物之構成單元,例如為藉由使下文所述之共軛二烯系聚合物與偶合劑進行反應而產生之來自共軛二烯系聚合物之結構單元。 <偶合殘基> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物中之所謂「偶合殘基」係與共軛二烯系聚合物鏈鍵結之改性共軛二烯系聚合物之構成單元,例如為藉由使下文所述之共軛二烯系聚合物與偶合劑進行反應而產生之來自偶合劑之結構單元。 <偶合率> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物藉由GPC(凝膠滲透層析法)所獲得之偶合聚合物之比例(以下亦稱為「偶合率」)為上述改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之偶合率可以如下方式求出。 首先,使用本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之藉由GPC獲得的分子量分佈曲線,分為未與偶合劑反應之最低分子量成分即共軛二烯系聚合物波峰(以下稱為「非偶合聚合物波峰」)、及共軛二烯系聚合物鏈經由偶合殘基鍵結而成之更高分子量成分即「偶合聚合物波峰」。 於上述分子量分佈曲線中,波峰面積未達整體之5%之波峰不視為波峰,而視為具有來自非偶合聚合物之波峰、及來自偶合聚合物之波峰各1個。 將「偶合聚合物波峰」相對於總質量之比例以百分比表示者為偶合率(質量%)。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之偶合率較佳為40~70質量%,更佳為50~70質量%。 若偶合率為30質量%以上,則於製成硫化物時可獲得優異之低遲滯損失性之改性共軛二烯系聚合物。 若偶合率未達70質量%,則可獲得慕尼黏度之經時穩定性充分之改性共軛二烯系聚合物。 GPC之測定可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行。 改性共軛二烯系聚合物之偶合率可藉由在製造本實施形態之改性共軛二烯系聚合物時調整偶合劑之官能基數、添加量等而控制。 <改性率> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物藉由吸附GPC所獲得之改性率(以下亦簡稱為「改性率」)為上述改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%。 藉由吸附GPC所獲得之改性率可以如下方式進行測定。 首先,測定使用吸附改性共軛二烯系聚合物之管柱之吸附GPC、及使用不吸附改性共軛二烯系聚合物之管柱之非吸附GPC。根據該等GPC之差,以相對於總質量之百分比表示所吸附之聚合物之質量者為改性率(質量%)。 具體而言,藉由吸附GPC所獲得之改性率可藉由下文所述之實施例所記載之方法而求出。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之改性率較佳為40~70質量%,更佳為50~70質量%。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物例如為分子中具有胺結構或鹼性氮原子之改性共軛二烯系聚合物之情形時,作為吸附GPC,可使用二氧化矽系管柱,作為非吸附GPC,可使用聚苯乙烯系管柱。於該情形時,藉由吸附GPC所獲得之改性率意指測定具有胺結構或鹼性氮原子之聚合物之含有比例。 若改性率為30質量%以上,則於製成硫化物時可獲得優異之低遲滯損失性之改性共軛二烯系共聚物。 若改性率未達70質量%,則表現出改性共軛二烯系聚合物之慕尼黏度充分之經時穩定性。 改性共軛二烯系聚合物之改性率可藉由在製造本實施形態之改性共軛二烯系聚合物時之使偶合劑反應之反應步驟中調整偶合劑之添加量、反應溫度、反應時間等反應條件而控制。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為具有氮原子及/或矽原子。 藉由本實施形態之改性共軛二烯系聚合物具有氮原子及/或矽原子,而成為製成硫化物時之加工性優異、於製成硫化物時之低遲滯損失性、該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、及耐磨耗性優異者。 矽原子例如可藉由使共軛二烯系聚合物與具有矽原子之偶合劑進行反應而以偶合劑殘基之形式導入至改性共軛二烯系聚合物中。即於該情形時,矽原子係來自偶合劑者。改性共軛二烯系聚合物中具有矽原子之情況可藉由下文所述之實施例所記載之利用金屬分析之方法而確認。 氮原子例如可藉由使用具有氮原子者作為下文所述之共軛二烯系聚合物之聚合起始劑、使共軛二烯系聚合物與具有氮原子之偶合劑進行反應,而以偶合劑殘基之形式導入至改性共軛二烯系聚合物中。即於該情形時,氮原子係來自偶合劑者。改性共軛二烯系聚合物中具有氮原子之情況可藉由下文所述之實施例所記載之檢測是否吸附至特定管柱之方法而確認。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物就製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡之觀點而言,較佳為具有6分支以上之分支結構,較佳為具有7分支以上之分支結構,較佳為具有8分支以上之分支結構。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物中之分支結構之數量可藉由調整共軛二烯系聚合物之活性末端與偶合劑之添加量之化學計量比而控制。 <慕尼黏度> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為於100℃測得之慕尼黏度ML
1 + 4
(100℃)為30~150。 若慕尼黏度為上述範圍,則有製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡優異且耐磨耗性優異之傾向。 慕尼黏度ML
1 + 4
(100℃)較佳為40以上且120以下,更佳為45以上且100以下。 慕尼黏度之測定係使用非油展之改性共軛二烯系聚合物進行測定。 慕尼黏度之測定可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之慕尼黏度可藉由在聚合步驟中調整聚合起始劑或單體之量、聚合溫度或聚合時間而控制。 又,可藉由在改性步驟中調整偶合劑之添加量而控制。 <重量平均分子量(Mw)> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為重量平均分子量(Mw)為20萬以上且200萬以下。 又,本實施形態之改性共軛二烯系聚合物就加工性及耐磨耗性之觀點而言,較佳為相對於該改性共軛二烯系聚合物之總量,重量平均分子量為200萬以上之改性共軛二烯系聚合物未達0.3質量%,更佳為0.2質量%以下,進而較佳為0.15質量%以下。於重量平均分子量為上述範圍之情形時,有製成硫化物時之加工性優異之傾向。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之重量平均分子量更佳為40萬以上且180萬以下,進而較佳為40萬以上且100萬以下,進而更佳為50萬以上且100萬以下。 <分子量分佈> 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物中,以重量平均分子量(Mw)相對於數量平均分子量(Mn)之比表示之分子量分佈(Mw/Mn)較佳為1.15~2.30,更佳為1.30~2.00,進而更佳為1.40~1.80。分子量分佈為該範圍之改性共軛二烯系聚合物有於製成硫化物時之低遲滯損失性、耐磨耗性、及加工性優異之傾向。 又,本實施形態之改性共軛二烯系聚合物就低遲滯損失性、耐磨耗性、及加工性之觀點而言,較佳為於GPC中具有兩個分子量波峰,於該情形時,較佳為高分子側之分子量波峰之分子量分佈為1.0~1.3,更佳為1.0~1.2,進而較佳為1.0~1.1。此處,高分子側之分子量波峰係經偶合之聚合物之分子量波峰。 控制為上述範圍之方法並無限定,例如藉由以下文所述之分批式進行聚合,可將GPC中之分子量波峰數控制為兩個以上,且可將高分子量側之分子量波峰之分子量分佈控制為上述範圍。 於本說明書中,所謂「分子量」係藉由GPC(凝膠滲透層析法)所獲得之標準聚苯乙烯換算分子量。 對於改性共軛二烯系聚合物及下文所述之共軛二烯系聚合物之數量平均分子量、重量平均分子量、分子量分佈、特定之高分子量成分之含量可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為於藉由GPC所獲得之分子量曲線中檢測出非偶合聚合物波峰、及單一之偶合聚合物波峰者。 於該情形時,有於製成硫化物時之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、加工性及耐磨耗性優異之傾向。 <偶合聚合物之峰頂分子量、及非偶合聚合物之峰頂分子量> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物於將該改性共軛二烯系聚合物之藉由GPC所獲得之偶合聚合物之峰頂分子量設為Mp
1
,將非偶合聚合物之峰頂分子量設為Mp
2
之情形時,以下之關係式成立。 (Mp
1
/Mp
2
)≧3.4 又,較佳為以下之關係式成立。 (Mp
1
/Mp
2
)≧3.8 於上述關係式成立之情形時,有製成硫化物時之優異之加工性、於製成硫化物時之優異之低遲滯損失性、該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、及耐磨耗性更優異之傾向。 上述(Mp
1
/Mp
2
)更佳為4.0以上。 再者,Mp
2
較佳為10萬以上且80萬,更佳為12萬以上且70萬以下,進而較佳為15萬以上且50萬以下。 又,Mp
1
較佳為20萬以上且150萬以下,更佳為30萬以上且130萬以下,進而較佳為40萬以上且120萬以下。 Mp
1
及Mp
2
可藉由下文所述之實施例所記載之方法而求出。 又,可藉由使用具有6官能基以上之官能基之偶合劑,且以化學計量調整共軛二烯系聚合物之活性末端與偶合劑之添加量,可控制上述(Mp
1
/Mp
2
)之值。 再者,於(Mp
1
/Mp
2
)≧3.4之情形時,有改性共軛二烯系聚合物中之主成分於1個偶合殘基上鍵結有6分子以上之共軛二烯系聚合物鏈之傾向。 又,於(Mp
1
/Mp
2
)≧3.8之情形時,有改性共軛二烯系聚合物中之主成分於1個偶合殘基上鍵結有8分子以上之共軛二烯系聚合物鏈之傾向。 <收縮因數(g')> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之收縮因數(g')未達0.60。 通常,具有分支之聚合物與絕對分子量相同之直鏈狀之聚合物相比,有分子之尺寸變小之傾向。本實施形態之收縮因數(g')係相對於假定上絕對分子量相同之直鏈狀聚合物的分子所占尺寸之比率之指標。即,有聚合物之分支度越大,收縮因數(g')越小之傾向。 於本實施形態中,使用固有黏度作為分子之尺寸之指標,直鏈狀之聚合物係設為符合固有黏度[η]=-3.883M
0.771
之關係式者(M為絕對分子量)。 算出改性共軛二烯系聚合物之各絕對分子量時之收縮因數(g')。根據來自偶合聚合物之波峰之峰頂分子量,隨著分子量之增大,波峰之高度變小。算出與變得未達峰頂分子量高度之10%之前之分子量相對應之收縮因數(g')之平均值,作為該改性共軛二烯系聚合物之收縮因數(g')而使用。 此處,所謂「分支」係使1個聚合物與其他聚合物直接或間接地鍵結而形成者。又,「分支度」係相對於1個分支而言直接或間接地互相鍵結之聚合物之數量。 例如,於5條共軛二烯系聚合物鏈經由偶合劑殘基間接地互相鍵結之情形時,分支度為5。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之收縮因數(g')未達0.60,較佳為未達0.50,更佳為0.45以下,進而較佳為0.42以下。 又,收縮因數(g')之下限並無特別限定,可為檢測極限值以下,較佳為0.20以上,更佳為0.22以上,進而較佳為0.25以上。 收縮因數(g')為該範圍之改性共軛二烯系聚合物有製成硫化物時之加工性優異、於製成硫化物時之低遲滯損失性與耐磨耗性亦優異之傾向。 由於收縮因數(g')有依賴於分支度之傾向,因此例如可以分支度作為指標而控制收縮因數(g')。 具體而言,於製成分支度為6之改性共軛二烯系聚合物之情形時,其收縮因數(g')有成為0.55以上且未達0.60之傾向,於製成分支度為8之改性共軛二烯系聚合物之情形時,其收縮因數(g')有成為0.38以上且0.44以下之傾向。收縮因數(g')可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為具有分支,且分支度為6以上。 又,改性共軛二烯系聚合物具有1個以上之偶合殘基及與該偶合殘基鍵結之共軛二烯系聚合物鏈,進而,更佳為上述分支含有相對於1個該偶合殘基而鍵結有6條以上之該共軛二烯系聚合物鏈之分支。 藉由以分支度為6以上、及分支含有相對於1個偶合殘基而鍵結有6條以上之共軛二烯系聚合物鏈之分支之方式特定出改性共軛二烯系聚合物之結構,可更確實地使收縮因數(g')未達0.60。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物進而較佳為具有分支,且分支度為7以上,進而更佳為分支度為8以上。分支度之上限並無特別限定,較佳為18以下。 又,改性共軛二烯系聚合物具有1個以上之偶合殘基及與該偶合殘基鍵結之共軛二烯系聚合物鏈,進而,上述分支進而更佳為含有相對於1個該偶合殘基而鍵結有7條以上之該共軛二烯系聚合物鏈之分支,進而更佳為含有相對於1個該偶合殘基而鍵結有8條以上之該共軛二烯系聚合物鏈之分支。 相對於1個偶合殘基而鍵結之共軛二烯系聚合物鏈之數量可根據收縮因數(g')之值進行確認,藉由以分支度為8以上、及分支含有相對於1個偶合殘基而鍵結有8條以上之共軛二烯系聚合物鏈之分支之方式特定出改性共軛二烯系聚合物之結構,可使收縮因數(g')成為0.44以下。 進而,藉由使用具有特定結構之偶合劑,並將添加量控制為特定之範圍內,而可將收縮因數(g')控制為未達0.50。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為具有矽原子,更佳為上述矽原子之至少1個為構成碳數1~20之烷氧基甲矽烷基或矽烷醇基之矽原子。 藉此,於將本實施形態之改性共軛二烯系聚合物製成與二氧化矽之組合物時,烷氧基甲矽烷基或矽烷醇基與二氧化矽進行反應,二氧化矽之分散性變得良好,有製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡優異之傾向。 此處,矽原子較佳為來自改性共軛二烯系聚合物中之偶合殘基者。 於製造如上述之改性共軛二烯系聚合物之步驟中,偶合反應步驟中所使用之偶合劑較佳為具有矽原子且矽原子形成碳數1~20之烷氧基甲矽烷基、鹵化甲矽烷基、或氮雜甲矽烷基之化合物。 於偶合劑之結構中,除了氮雜甲矽烷基以外,氮原子與矽原子直接以單鍵鍵結之結構容易藉由水解而使氮-矽鍵斷開。因此,作為偶合劑之結構,即使為聚合物成為分支結構之結構,若經由與聚合物進行反應,藉由蒸汽汽提等去除溶劑之步驟等,則氮與矽之鍵斷開而亦變得不為分支結構。因此,無法將本實施形態之聚合物之峰頂分子量(Mp
1
)相對於非偶合聚合物之峰頂(Mp
2
)之比(Mp
1
/Mp
2
)設為特定之值以上,無法將收縮因數(g')設為特定之值,故而不適於作為偶合劑。 偶合殘基更佳為具有胺結構或鹼性氮原子之化合物。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為如上述般具有偶合殘基、及與該偶合殘基鍵結之共軛二烯系聚合物鏈,且較佳為該偶合殘基具有矽原子,共軛二烯系聚合物鏈與偶合殘基之矽原子鍵結。 藉此,有製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、以及耐磨耗性更優異之傾向。 於該情形時,可相對於1個矽原子而鍵結有複數條共軛二烯系聚合物鏈。又,亦可為共軛二烯系聚合物鏈與烷氧基或羥基鍵結於一個矽原子,其結果為矽原子之至少1個成為與共軛二烯系聚合物鏈鍵結並且構成烷氧基甲矽烷基或矽烷醇基之矽原子。 藉由將本實施形態之改性共軛二烯系聚合物或下文所述之改性前之共軛二烯系聚合物於惰性溶劑中進一步氫化,可將雙鍵之全部或一部分轉換為飽和烴。 於該情形時,有耐熱性、耐候性提高,可防止於高溫下加工之情形時之製品之劣化,作為橡膠之運動性能提高之傾向。其結果為,於汽車用途等各種用途中發揮出更優異之性能。 基於共軛二烯化合物之不飽和雙鍵之氫化率可根據目的而任意選擇,並無特別限定。於用作硫化物之情形時,較佳為部分殘存有共軛二烯部之雙鍵。就該觀點而言,共軛二烯系聚合物中之共軛二烯部之氫化率較佳為3.0%以上且70%以下,更佳為5.0%以上且65%以下,進而較佳為10%以上且60%以下。尤其是藉由將乙烯基選擇性地氫化,有耐熱性及運動性能提高之傾向。 氫化率可藉由核磁共振裝置(NMR)而求出。 本實施形態之改性共軛二烯系共聚物可製成添加有伸展油之油展聚合物。 不論本實施形態之改性共軛二烯系共聚物為非油展抑或油展,就製成橡膠硫化物時之加工性與於製成硫化物時之耐磨耗性之觀點而言,於100℃下測得之慕尼黏度ML
1 + 4
均較佳為30以上且150以下,更佳為20以上且100以下,進而較佳為30以上且80以下。 慕尼黏度可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 <通式(I)之改性共軛二烯系聚合物> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物較佳為下述通式(I)所表示之結構。 [化1]
式(I)中,D
1
表示共軛二烯系聚合物鏈,R
1
~R
3
各自獨立地表示碳數1~20之伸烷基,R
4
及R
7
各自獨立地表示碳數1~20之烷基,R
5
、R
8
、及R
9
各自獨立地表示氫原子或碳數1~20之烷基,R
6
及R
10
各自獨立地表示碳數1~20之伸烷基,R
11
表示氫原子或碳數1~20之烷基。 m及x表示1~3之整數,且x≦m,p表示1或2,y表示1~3之整數,且y≦(p+1),z表示1或2之整數。 於存在複數個之情形時之D
1
、R
1
~R
11
、m、p、x、y、及z各自獨立,可相同亦可不同。 i表示0~6之整數,j表示0~6之整數,k表示0~6之整數,且(i+j+k)為3~10之整數,((x×i)+(y×j)+(z×k))為6~30之整數。 A表示碳數1~20之烴基或具有選自由氧原子、氮原子、矽原子、硫原子、及磷原子所組成之群中之至少1種原子且不具有活性氫之有機基。 作為A所表示之碳數1~20之烴基,包括飽和、不飽和、脂肪族、及芳香族之烴基。 所謂不具有活性氫之有機基係使共軛二烯系聚合物所具有之活性末端失活之有機基。作為不具有活性氫之有機基,例如為不存在羥基(-OH)、二級胺基(>NH)、一級胺基(-NH
2
)、及巰基(-SH)之具有活性氫之官能基之有機基。 作為該有機基,例如可列舉:三級胺基、矽氧烷基。 藉此,改性共軛二烯系聚合物有製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、及耐磨耗性更優異之傾向。 更佳為m-x=1,y為1~2之整數,且y=p,z=1。 又,(i+j+k)更佳為3~6之整數,進而較佳為3或4。 R
1
~R
3
更佳為各自獨立為單鍵或碳數1~5之伸烷基,進而較佳為單鍵或碳數1~3之伸烷基。 R
5
、R
8
、及R
9
更佳為各自獨立為氫原子或碳數1~5之烷基,進而較佳為氫原子或碳數1~3之烷基,進而更佳為氫原子、甲基或乙基。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物為上述通式(I)所表示之化合物之情形時,通式(I)中之A較佳為表示下述通式(II)~(V)之任一者。 [化2]
式(II)中,B
1
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
1
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 B
1
較佳為碳數1~8之烴基。 a較佳為1~4之整數,更佳為2~4之整數,進而較佳為2。 [化3]
上述式(III)中,B
2
表示單鍵或碳數1~20之烴基,B
3
表示碳數1~20之烷基,a表示1~10之整數。B
2
及B
3
分別於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 [化4]
上述式(IV)中,B
4
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
4
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 [化5]
上述式(V)中,B
5
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
5
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 藉由本實施形態之改性共軛二烯系聚合物具有上述構成,有本實施形態之效果、即製成硫化物時之加工性更優異之傾向,且有於製成硫化物時低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡及耐磨耗性更優異之傾向。又,有實用上變得容易獲得之傾向。 於通式(I)中,更佳為A表示式(II)或(III),且k為0。 通式(I)中,較佳為A表示式(II)或(III),k為0,且式(II)或(III)中a為2~10之整數。 通式(I)中,更佳為A表示式(II),j為0,k為0,且式(II)中a為2~4之整數。 通式(I)中,進而更佳為A表示式(II),j為0,k為0,且式(II)中a為2。 [改性共軛二烯共聚物之製造方法] 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法較佳為包括:聚合步驟,其係使用有機單鋰化合物作為聚合起始劑,使至少共軛二烯化合物進行聚合,而獲得共軛二烯系聚合物;及反應步驟,其係使上述共軛二烯系聚合物與具有6官能以上、較佳為8官能以上之官能基之偶合劑進行反應,且以相對於上述聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳,上述偶合劑之官能基之莫耳數成為0.3莫耳以上且未達0.7莫耳之方式進行反應。 根據本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法,可製造如下改性共軛二烯系聚合物:藉由GPC所獲得之偶合聚合物之比例為上述改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%,藉由吸附GPC所獲得之改性率為上述改性共軛二烯系聚合物整體之30質量%以上且未達70質量%,於以Mp
1
表示改性共軛二烯系聚合物之藉由GPC所獲得之偶合聚合物之峰頂分子量,以Mp
2
表示非偶合聚合物之峰頂分子量時,為(Mp
1
/Mp
2
)≧3.4,收縮因數(g')未達0.60。 尤其是藉由將偶合劑之官能基之莫耳數設為特定之範圍,而可控制偶合率與改性率,藉由使用具有6官能以上之官能基之偶合劑,可控制Mp
1
/Mp
2
、收縮因數(g')。 <聚合步驟> 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法中之聚合步驟中,將有機單鋰化合物作為聚合起始劑,使至少共軛二烯化合物進行聚合,而獲得共軛二烯系聚合物。 聚合步驟較佳為藉由利用活性陰離子聚合反應之成長反應進行之聚合,藉此,有可獲得具有活性末端之共軛二烯系聚合物,可獲得高改性率之改性二烯系聚合物之傾向。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法中之<聚合步驟>中所製造之共軛二烯系聚合物可使至少共軛二烯化合物進行聚合而獲得,視需要可使共軛二烯化合物與乙烯基取代芳香族化合物兩者進行共聚合而獲得。 作為共軛二烯化合物,只要為能夠聚合之單體,則無特別限定,例如,較佳為每分子含有4~12個碳原子之共軛二烯化合物,更佳為含有4~8個碳原子之共軛二烯化合物。 作為此種共軛二烯化合物,並不限定於以下,例如可列舉:1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、1,3-己二烯、1,3-庚二烯。 該等中,就工業上獲得之容易性之觀點而言,較佳為1,3-丁二烯、異戊二烯。 該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 作為乙烯基取代芳香族化合物,只要為能夠與共軛二烯化合物共聚合之單體,則無特別限定,較佳為單乙烯基芳香族化合物。 作為單乙烯基芳香族化合物,並不限定於以下,例如可列舉:苯乙烯、對甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基乙基苯、乙烯基二甲苯、乙烯基萘、二苯基乙烯。 該等中,就工業上獲得之容易性之觀點而言,較佳為苯乙烯。 該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 若於上述共軛二烯化合物及/或乙烯基取代芳香族化合物中作為雜質而含有丙二烯(allene)類、乙炔類等,則有阻礙下文所述之反應步驟之反應之虞。因此,該等雜質之含量濃度(質量)之合計較佳為200 ppm以下,更佳為100 ppm以下,進而較佳為50 ppm以下。 作為丙二烯(allene)類,例如可列舉丙二烯(propadiene)、1,2-丁二烯。 作為乙炔類,例如可列舉乙基乙炔、乙烯基乙炔。 共軛二烯系聚合物可為無規共聚物,亦可為嵌段共聚物。為了將共軛二烯系聚合物製成橡膠狀聚合物,較佳為相對於共軛二烯系聚合物之單體整體,使用40質量%以上之共軛二烯化合物,更佳為使用55質量%以上。 作為無規共聚物,並不限定於以下者,例如可列舉:丁二烯-異戊二烯無規共聚物等包含2種以上之共軛二烯化合物之無規共聚物;丁二烯-苯乙烯無規共聚物、異戊二烯-苯乙烯無規共聚物、丁二烯-異戊二烯-苯乙烯無規共聚物之包含共軛二烯與乙烯基取代芳香族化合物之無規共聚物。 作為共聚物鏈中之各單體之組成分佈,並無特別限定,例如可列舉:接近統計上無規之組成之完全無規共聚物、組成分佈為錐狀之錐形(梯度)無規共聚物。 共軛二烯之鍵結方式、即1,4-鍵或1,2-鍵等之組成可均勻,亦可具有分佈。 作為嵌段共聚物,並不限定於以下者,例如可列舉:包含2個嵌段之2型嵌段共聚物(二嵌段)、包含3個嵌段之3型嵌段共聚物(三嵌段)、包含4個嵌段之4型嵌段共聚物(四嵌段)。 作為構成1個嵌段之聚合物,可為包含1種單體之聚合物,亦可為包含2種以上之單體之共聚物。例如若以「B」表示包含1,3-丁二烯之聚合物嵌段,以「B/I」表示1,3-丁二烯與異戊二烯之共聚物,以「B/S」表示1,3-丁二烯與苯乙烯之共聚物,以「S」表示包含苯乙烯之聚合物嵌段,則以B-B/I 2型嵌段共聚物、B-B/S 2型嵌段共聚物、S-B 2型嵌段共聚物、B-B/S-S 3型嵌段共聚物、S-B-S 3型嵌段共聚物、S-B-S-B 4型嵌段共聚物等表示。 於上述式中,各嵌段之邊界未必必須明確地區別。又,於1個聚合物嵌段為包含2種單體A及B之共聚物之情形時,嵌段中之A及B可均勻地分佈,或亦可分佈為錐狀。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法之<聚合步驟>中,較佳為至少使用有機單鋰化合物作為聚合起始劑。 作為有機單鋰化合物,並不限定於以下,例如可列舉低分子化合物、可溶化之低聚物之有機單鋰化合物。 又,作為有機單鋰化合物,可列舉於其有機基與其鋰之鍵結方式中例如具有碳-鋰鍵之化合物、具有氮-鋰鍵之化合物、具有錫-鋰鍵之化合物。 有機單鋰化合物之作為聚合起始劑之使用量較佳為根據作為目標之共軛二烯系聚合物或改性共軛二烯系聚合物之分子量而決定。相對於聚合起始劑之使用量的共軛二烯化合物等單體之使用量有與聚合度有關,即,與數量平均分子量及重量平均分子量有關之傾向。因此,為了增大分子量,宜將聚合起始劑向減少之方向調整,為了降低分子量,宜將聚合起始劑量向增加之方向調整。 有機單鋰化合物較佳為具有取代胺基之烷基鋰化合物、或二烷基胺基鋰。於該情形時,可獲得於聚合起始末端具有作為胺基之構成要素之氮原子的共軛二烯系聚合物。 所謂取代胺基,係不具有活性氫、或活性氫經保護之結構之胺基。 作為具有不具有活性氫之胺基之烷基鋰化合物,並不限定於以下,例如可列舉:3-二甲胺基丙基鋰、3-二乙胺基丙基鋰、4-(甲基丙基胺基)丁基鋰、4-六亞甲基亞胺基丁基鋰。 作為具有活性氫經保護之結構之胺基的烷基鋰化合物,並不限定於以下,例如可列舉:3-雙(三甲基甲矽烷基)胺基丙基鋰、4-三甲基甲矽烷基甲基胺基丁基鋰。 作為二烷基胺基鋰,並不限定於以下,例如可列舉:二甲基醯胺鋰、二乙基醯胺鋰、二丙基醯胺鋰、二丁基醯胺鋰、二正己基醯胺鋰、二庚基醯胺鋰、二異丙基醯胺鋰、二辛基醯胺鋰、二-2-乙基己基醯胺鋰、二癸基醯胺鋰、乙基丙基醯胺鋰、乙基丁基醯胺鋰、乙基苄基醯胺鋰、甲基苯乙基醯胺鋰、六亞甲基醯亞胺鋰、吡咯啶鋰、哌啶鋰、七亞甲基醯亞胺鋰、𠰌啉鋰、1-鋰氮雜環辛烷、6-鋰-1,3,3-三甲基-6-氮雜雙環[3.2.1]辛烷、1-鋰-1,2,3,6-四氫吡啶。 該等具有取代胺基之有機單鋰化合物亦可使能夠聚合之單體、例如1,3-丁二烯、異戊二烯、苯乙烯等單體少量反應,作為可溶化之低聚物之有機單鋰化合物而使用。 有機單鋰化合物較佳為烷基鋰化合物。於該情形時,可獲得於聚合起始末端具有烷基之共軛二烯系聚合物。 作為烷基鋰化合物,並不限定於以下,例如可列舉:正丁基鋰、第二丁基鋰、第三丁基鋰、正己基鋰、苄基鋰、苯基鋰、茋基鋰。作為烷基鋰化合物,就工業上獲得之容易性及控制聚合反應之容易性之觀點而言,較佳為正丁基鋰、第二丁基鋰。 該等之有機單鋰化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。又,亦可與其他有機金屬化合物併用。 作為上述其他有機金屬化合物,例如可列舉:鹼土金屬化合物、其他鹼金屬化合物、其他有機金屬化合物。 作為鹼土金屬化合物,並不限定於以下,例如可列舉:有機鎂化合物、有機鈣化合物、有機鍶化合物。 又,亦可列舉鹼土金屬之烷氧化物、磺酸鹽、碳酸鹽、醯胺之化合物。 作為有機鎂化合物,例如可列舉二丁基鎂、乙基丁基鎂。 作為其他有機金屬化合物,例如可列舉有機鋁化合物。 作為聚合步驟中之聚合反應方式,並不限定於以下,例如可列舉批次式(亦稱為「分批式」)、連續式之聚合反應方式,更佳為分批式。 批次式之反應器例如可使用附帶攪拌機之槽型者。 於批次式中,較佳為將單體、惰性溶劑、及聚合起始劑於起初進料至反應器中,視需要於聚合中連續或間斷地追加單體,於該反應器內獲得含有聚合物之聚合物溶液,於聚合結束後將聚合物溶液排出。 於連續式中,較佳可使用活塞流型反應器。於連續式中,較佳為連續地將單體、惰性溶劑、及聚合起始劑進料至反應器中,於該反應器內獲得含有聚合物之聚合物溶液,並將聚合物溶液連續地排出。 聚合步驟較佳為於惰性溶劑中實施聚合。 作為惰性溶劑,例如可列舉飽和烴、芳香族烴等烴系溶劑。 作為烴系溶劑,並不限定於以下,例如可列舉:丁烷、戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烴;環戊烷、環己烷、甲基環戊烷、甲基環己烷等脂環族烴;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴及包含該等之混合物之烴。 藉由在供於聚合反應前,利用有機金屬化合物對作為雜質之丙二烯(allene)類、及乙炔類進行處理,有可獲得高濃度之具有活性末端之共軛二烯系聚合物的傾向,且有可獲得改性率較高之改性共軛二烯系聚合物之傾向,故而較佳。 於聚合步驟中,亦可添加極性化合物。 藉由添加極性化合物,可使芳香族乙烯基化合物與共軛二烯化合物無規地共聚合,亦可作為用以控制共軛二烯部之微結構之乙烯基化劑而使用。 又,亦於促進聚合之起始反應及成長反應等方面具有效果。 作為極性化合物,並不限定於以下,例如可列舉:四氫呋喃、二乙醚、二㗁烷、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、二甲氧基苯、2,2-雙(2-四氫呋喃基)丙烷等醚類;四甲基乙二胺、二哌啶基乙烷、三甲胺、三乙胺、吡啶、
啶等三級胺化合物;第三戊醇鉀、第三丁醇鉀、第三丁醇鈉、戊醇鈉等鹼金屬烷氧化物化合物;三苯基膦等膦化合物等。 該等極性化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 極性化合物之使用量並無特別限定,可根據目的等進行選擇,相對於聚合起始劑1莫耳,較佳為0.01莫耳以上且100莫耳以下。此種極性化合物(乙烯基化劑)作為聚合物共軛二烯部分之微結構之調節劑,可根據所需之乙烯基鍵量而適量使用。多數極性化合物同時於共軛二烯化合物與芳香族乙烯基化合物之共聚合中具有有效之無規化效果,有可調整芳香族乙烯基化合物之分佈或用作苯乙烯嵌段量之調整劑之傾向。作為使共軛二烯化合物與芳香族乙烯基化合物無規化之方法,例如可使用如日本專利特開昭59-140211號公報所記載之以苯乙烯之總量與1,3-丁二烯之一部分開始共聚合反應,並於共聚合反應之中途間斷地添加剩餘之1,3-丁二烯的方法。 於聚合步驟中,聚合溫度較佳為進行活性陰離子聚合之溫度,就生產性之觀點而言,較佳為0℃以上且120℃以下。藉由處於此種範圍內,有可充分地確保聚合結束後相對於活性末端之偶合劑之反應量的傾向。更佳為50℃以上且100℃以下。 聚合步驟中所獲得之下文所述之<反應步驟>前之共軛二烯系聚合物較佳為於100℃下測得之慕尼黏度為10以上且60以下,更佳為15以上且50以下,進而更佳為20以上且45以下。若共軛二烯系聚合物之慕尼黏度為上述範圍,則本實施形態之改性共軛二烯系聚合物有加工性、低遲滯損失性及耐磨耗性優異之傾向。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物、或下文所述之<反應步驟>前之共軛二烯系聚合物中之鍵結共軛二烯量並無特別限定,較佳為40質量%以上且100質量%以下,更佳為55質量%以上且80質量%以下。 又,本實施形態之改性共軛二烯系聚合物或下文所述之<反應步驟>前之共軛二烯系聚合物中之鍵結芳香族乙烯基量並無特別限定,較佳為0質量%以上且60質量%以下,更佳為20質量%以上且45質量%以下。 若鍵結共軛二烯量及鍵結芳香族乙烯基量為上述範圍,則有於製成硫化物時低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、耐磨耗性更優異之傾向。 此處,鍵結芳香族乙烯基量可藉由苯基之紫外吸光而測定,由此亦可求出鍵結共軛二烯量。具體而言,可依照下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物或下文所述之<反應步驟>前之共軛二烯系聚合物中,共軛二烯鍵結單元中之乙烯基鍵量並無特別限定,較佳為10莫耳%以上且75莫耳%以下,更佳為20莫耳%以上且65莫耳%以下。 若乙烯基鍵量為上述範圍,則有於製成硫化物時低遲滯損失性、以及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、及耐磨耗性更優異之傾向。此處,於分支改性二烯系聚合物為丁二烯與苯乙烯之共聚物之情形時,可藉由Hampton之方法(R.R.Hampton, Analytical Chemistry, 21, 923(1949))求出丁二烯鍵結單元中之乙烯基鍵量(1,2-鍵量)。 具體而言,可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 關於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之微結構,於上述改性共軛二烯系聚合物中之各鍵量處於上述範圍內,進而,改性共軛二烯系聚合物之玻璃轉移溫度(Tg)處於-45℃以上且-15℃以下之範圍內時,有可獲得低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡更優異之硫化物之傾向。 關於玻璃轉移溫度,依照ISO 22768:2006,一面於特定之溫度範圍內升溫一面記錄DSC(Differential Scanning Calorimeter,示差掃描熱析法)曲線,將DSC微分曲線之峰頂(反曲點(Inflection point))設為玻璃轉移溫度。 具體而言,可藉由下文所述之實施例所記載之方法進行測定。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物為共軛二烯-芳香族乙烯基共聚物之情形時,較佳為連鎖有30個以上之芳香族乙烯基單元之嵌段數較少或無該嵌段者。更具體而言,於共聚物為丁二烯-苯乙烯共聚物之情形時,於藉由Kolthoff之方法(I.M.KOLTHOFF, et al., J. Polym. Sci. 1, 429(1946)所記載之方法)將共聚物分解並分析不溶於甲醇之聚苯乙烯量的公知之方法中,連鎖有30個以上之芳香族乙烯基單元之嵌段相對於改性共軛二烯系共聚物之總量,較佳為5.0質量%以下,更佳為3.0質量%以下。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之下文所述的<反應步驟>前之共軛二烯系聚合物為共軛二烯-芳香族乙烯基共聚物之情形時,較佳為芳香族乙烯基單元單獨存在之比例較多。 具體而言,於共聚物為丁二烯-苯乙烯共聚物之情形時,於藉由作為田中等人之方法(Polymer, 22, 1721(1981))而已知之利用臭氧分解之方法分解上述共聚物,並藉由GPC分析苯乙烯鏈分佈之情形時,較佳為相對於總鍵結苯乙烯量,單離苯乙烯量為40質量%以上,且苯乙烯之鏈為8個以上之鏈苯乙烯結構為5質量%以下。於該情形時,有所獲得之硫化橡膠成為遲滯損失尤其低之優異之性能的傾向。 <分子量及分子量分佈之調整> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之分子量例如可藉由如上所述般調整作為聚合起始劑之有機單鋰化合物之使用量而控制。 又,本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之分子量分佈於批次式、連續式之聚合方式中,可藉由調整滯留時間分佈而有效地控制。例如,若減小滯留時間分佈、即使成長反應之時間分佈變窄,則有分子量分佈變小之傾向。於批次式中,較佳為使用以反應器內之組成變得均勻之程度進行充分攪拌之附帶攪拌機之槽型反應器的方法,於連續式中,較佳為使用幾乎無逆混之管型反應器之方法。於任一方法中,均較佳為如下方法:將聚合起始劑較佳為與單體同時添加,或於添加單體後於短時間之間添加,為了使聚合起始速度變快,而將聚合起始溫度設為例如30℃以上、更佳為40℃以上而開始聚合。又,為了加快聚合起始速度,較佳為將極性化合物添加至反應系中之方法。 <反應步驟> 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法於上述聚合步驟後,實施使該聚合步驟中獲得之共軛二烯系聚合物與特定之偶合劑進行反應之反應步驟。 於反應步驟中,較佳為包括使上述共軛二烯系聚合物與具有6官能以上之官能基之偶合劑進行反應之反應步驟,更佳為包括使其與具有8官能以上之官能基之偶合劑進行反應之反應步驟。 此時,作為偶合劑之添加量,較佳為以相對於聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳,偶合劑之官能基之莫耳數成為0.3莫耳以上且未達0.7莫耳之方式進行反應。 藉由將偶合劑之官能基之莫耳數設為特定之範圍,而可將偶合率與改性率控制為本發明範圍內,藉由使用具有6官能以上之官能基之偶合劑,設為如上述之添加量,而可控制為(Mp
1
/Mp
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)≧3.4,且將收縮因數(g')控制為未達0.60。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之上述反應步驟中,較佳為如上述般,以偶合劑之添加量相對於聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳,偶合劑之官能基之莫耳數成為0.3莫耳以上且未達0.7莫耳之方式進行反應。該量作為改性共軛二烯系聚合物之改性步驟中之偶合劑之添加量為較少之量。 於使用例如烷氧基化合物作為偶合劑之情形時,通常有因烷氧基彼此自縮合而導致改性共軛二烯系聚合物之慕尼黏度發生經時變化之虞。 另一方面,藉由以上述方式,減少改性步驟中之偶合劑之添加量,而有可減少反應後殘存於改性共軛二烯系聚合物中之烷氧基之數量,可有效地抑制慕尼黏度之經時變化之傾向。 上述所謂「6官能以上」意指具有6個以上與共軛二烯系聚合物之活性末端反應之官能基。 例如鹵化甲矽烷基係將與鹵素數相同之數量設為其官能基數,氮雜甲矽烷基係設為1官能基,羰基係設為1官能基,環氧基係設為1官能基,酯基係設為2官能基,而求出化合物之合計之官能基數。 但是於偶合劑具有烷氧基甲矽烷基之情形時,通常,有與矽原子鍵結之烷氧基不完全反應而每個矽原子殘留1個烷氧基之傾向。藉此,聚合物黏度之經時變化較小,於製成硫化物時可獲得尤其優異之低遲滯損失性、及該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡。因此,將烷氧基甲矽烷基之官能基數設為從與相同之矽原子鍵結之烷氧基數減去1所得之數。更具體而言,三烷氧基甲矽烷基係設為2官能基,二烷氧基甲矽烷基係設為1官能基,單烷氧基甲矽烷基係設為0官能基,而算出偶合劑之官能基數。為了正確地算出偶合劑之添加量,官能基之計數方法亦較重要。 偶合劑之官能基數較佳為6官能基以上且30官能基以下,更佳為6官能基以上且20官能基以下,進而較佳為6官能基以上且12官能基以下,進而更佳為8官能以上且12官能以下。 又,用作偶合劑之化合物較佳為不具有活性氫。於偶合劑不具有活性氫之情形時,有可抑制副反應,容易調整偶合率、改性率、上述偶合聚合物之峰頂分子量Mp
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與非偶合聚合物之峰頂分子量Mp
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之比(Mp
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/Mp
2
)、及收縮因數(g')之傾向。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法中,就調整改性共軛二烯系聚合物之改性率之觀點而言,較佳為使用如下方法之任一者或兩者:於聚合步驟中,設為用作聚合起始劑之化合物之分子中具有胺結構或鹼性氮原子之共軛二烯系聚合物之方法;或於反應步驟中,設為用作偶合劑之化合物之分子中具有胺結構或鹼性氮原子之結構之方法。 於用作聚合起始劑之化合物為分子中具有胺結構或鹼性氮原子之情形時,可使用分子中不具有胺結構或鹼性氮原子之偶合劑。 作為分子中不具有胺結構或鹼性氮原子之偶合劑,並不限定於以下,例如可列舉:為6官能之1,3,5-三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)環己烷、為6官能之1,2-雙(三氯甲矽烷基)乙烷、為6官能之十四烷-2,4,6,8,10,12-六酮、為8官能之雙(3-三氯甲矽烷基丙基)二氯甲矽烷等。 作為分子中具有胺結構或鹼性氮原子之偶合劑,並不限定於以下,例如可列舉:為6官能之三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、為6官能之雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、為6官能之雙(3-三氯甲矽烷基丙基)甲基胺、為6官能之1,3,5-三(二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、為8官能之四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺等。 反應步驟中之反應溫度較佳為設為與共軛二烯系聚合物之聚合溫度相同之溫度,更佳為0℃以上且120℃以下,進而較佳為50℃以上且100℃以下。 反應步驟中之反應時間較佳為設為10秒以上、更佳為設為30秒以上而反應。 反應步驟中之混合可為機械攪拌、利用靜態混合器之攪拌等任一者。 於聚合步驟為分批式之情形時,較佳為反應步驟亦為分批式。 於聚合步驟為連續式之情形時,較佳為反應步驟亦為連續式。 反應步驟中之反應器例如可使用附帶攪拌機之槽型、管型者。 偶合劑可藉由惰性溶劑加以稀釋而連續地供給至反應器。於聚合步驟為批次式之情形時,可為向聚合反應器中投入偶合劑之方法,亦可移送至其他反應器中進行反應步驟。 從聚合步驟至反應步驟之時間較短為宜,較佳為10分鐘以內,更佳為5分鐘以內。於該情形時,有可獲得較高之偶合率、較高之改性率之傾向。 所謂從聚合步驟至反應步驟之時間,例如於聚合步驟為分批式之情形時,係指達到聚合之波峰溫度後添加偶合劑之前之時間,於聚合步驟為連續式之情形時,係指向排出反應器之含有共軛二烯系聚合物之溶液中添加偶合劑之前之時間。 作為上述反應步驟中所使用之具有6官能以上之官能基之偶合劑,較佳為下述通式(VI)所示之化合物。 [化6]
式(VI)中,R
12
~R
14
各自獨立地表示碳數1~20之伸烷基,R
15
~R
18
、及R
20
各自獨立地表示碳數1~20之烷基,R
19
及R
22
各自獨立地表示碳數1~20之伸烷基,R
21
表示碳數1~20之烷基或三烷基甲矽烷基。 m表示1~3之整數,p表示1或2。於存在複數個之情形時之R
12
~R
22
、m、及p各自獨立,可相同亦可不同。 i表示0~6之整數,j表示0~6之整數,k表示0~6之整數,且(i+j+k)為3~10之整數,((m-1)×i+p×j+k)表示6~30之整數。 A表示碳數1~20之烴基或具有選自由氧原子、氮原子、矽原子、硫原子、磷原子所組成之群中之至少1種原子且不具有活性氫之有機基。 作為A所表示之碳數1~20之烴基,包括飽和、不飽和、脂肪族、及芳香族之烴基。 所謂具有選自由氧原子、氮原子、矽原子、硫原子、磷原子所組成之群中之至少1種原子且不具有活性氫之有機基係使共軛二烯系聚合物所具有之活性末端失活之有機基。作為該不具有活性氫之有機基,例如為不存在羥基(-OH)、二級胺基(>NH)、一級胺基(-NH
2
)、及巰基(-SH)之具有活性氫之官能基之有機基。 作為該有機基,例如可列舉:三級胺基、矽氧烷基。 於上述式(VI)中,(i+j+k)較佳為3~6之整數,更佳為3或4。 R
12
~R
14
更佳為各自獨立為單鍵或碳數1~5之伸烷基,進而較佳為單鍵或碳數1~3之伸烷基。R
16
、R
18
、及R
20
更佳為各自獨立為碳數1~5之烷基,進而較佳為碳數1~3之烷基,進而更佳為甲基或乙基。 上述通式(VI)所表示之偶合劑具有至少3個含矽官能基,該含矽官能基之種類如上所述為1種~3種。即,一種偶合劑可含有之含矽官能基之種類為1~3種。 上述通式(VI)所表示之偶合劑所具有之烷氧基甲矽烷基有與共軛二烯系聚合物所具有之活性末端進行反應,使烷氧基鋰解離,而形成共軛二烯系聚合物鏈之末端與偶合殘基之矽之鍵的傾向。 偶合劑1分子所具有之SiOR之總數減去因反應而減少之SiOR數所得之值成為偶合殘基所具有之烷氧基甲矽烷基之數量。因未反應而殘存之烷氧基甲矽烷基可藉由最後加工時之水等而容易地成為矽烷醇(Si-OH基)。 又,上述通式(VI)所表示之偶合劑於j≠0及/或k≠0時,具有氮矽雜環基。 氮矽雜環基形成>N-Li鍵及共軛二烯系聚合物末端與偶合殘基之矽之鍵。再者,>N-Li鍵有藉由最後加工時之水等而容易地成為>NH及LiOH之傾向。 於反應步驟中,若相對於1個矽原子上具有3個烷氧基、即三烷氧基矽烷基1莫耳,使3莫耳之共軛二烯系聚合物之活性末端進行反應,則有發生與至多2莫耳之共軛二烯系聚合物之反應,1莫耳之烷氧基因未反應而殘存之傾向。 再者,若烷氧基大量殘存於偶合殘基中,則有因最後加工時、儲藏時發生縮合反應而導致聚合物黏度大幅變化之傾向。 於本實施形態中,較佳為相對於1個矽原子而因未反應殘留1個烷氧基甲矽烷基。於該情形時,聚合物黏度之變化較小,於製成硫化物時可獲得尤其優異之低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡。 作為上述通式(VI)所表示之偶合劑,並不限定於以下,例如可列舉:三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺、三(3-三丙氧基甲矽烷基丙基)胺、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-甲基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,6-六亞甲基二胺、五(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)二乙三胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)甲矽烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]甲矽烷、3-三[2-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)乙氧基]甲矽烷基-1-三甲氧基甲矽烷基丙烷、1-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-3,4,5-三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)環己烷、1-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-3,4,5-三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)環己烷、3,4,5-三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-環己基-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]醚、磷酸(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)酯、磷酸雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)酯-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]酯、磷酸雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]酯-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)酯、磷酸三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]酯、異氰脲酸三(三甲氧基甲矽烷基)酯、及異氰脲酸三(三乙氧基甲矽烷基)酯等。 於上述式(VI)中,A較佳為表示下述通式(II)~(V)之任一者。 [化7]
式(II)中,B
1
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
1
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 B
1
較佳為碳數1~8之烴基。 a較佳為1~4之整數,更佳為2~4之整數,進而較佳為2。 [化8]
式(III)中,B
2
表示單鍵或碳數1~20之烴基,B
3
表示碳數1~20之烷基,a表示1~10之整數。 B
2
及B
3
分別於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 [化9]
式(IV)中,B
4
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
4
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。 [化10]
式(V)中,B
5
表示單鍵或碳數1~20之烴基,a表示1~10之整數。B
5
於存在複數個之情形時各自獨立,可相同亦可不同。藉此,有可獲得本實施形態之具有更優異之性能之改性共軛二烯系聚合物的傾向。 於上述式(VI)中,作為A以上述式(II)表示之情形時之偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、三(3-乙氧基甲矽烷基丙基)胺、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺、三[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷、四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、四(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、三[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、三[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-乙氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,6-六亞甲基二胺、五(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)二乙三胺。 於上述式(VI)中,作為A以上述式(III)表示之情形時之偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、雙(2-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-甲基-1,3-丙二胺、雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、雙(2-三乙氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-甲基-1,3-丙二胺、雙[3-(2,2-二乙氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、N
1
,N
1'
-(丙烷-1,3-二基)雙(N
1
-甲基-N
3
,N
3
-雙(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)-1,3-丙二胺)、N
1
-(3-(雙(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)胺基)丙基)-N
1
-甲基-N
3
-(3-(甲基(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)胺基)丙基)-N
3
-(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)-1,3-丙二胺。 於上述式(VI)中,作為A以上述式(IV)表示之情形時之偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)甲矽烷、三[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]甲矽烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、(3-三甲氧基甲矽烷基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、雙[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)-雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]甲矽烷、雙[3-(1-甲氧基-2-三甲基甲矽烷基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]-雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)甲矽烷、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-雙[3-(1-甲氧基-2-甲基-1-矽雜-2-氮雜環戊烷)丙基]甲矽烷。 於上述式(VI)中,作為A以上述式(V)表示之情形時之偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:3-三[2-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)乙氧基]甲矽烷基-1-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙烷、3-三[2-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)乙氧基]甲矽烷基-1-三甲氧基甲矽烷基丙烷。 於上述式(VI)中,A較佳為表示上述式(II)或上述式(III),k表示0。藉此,有成為容易獲得之偶合劑之傾向,並且於將改性共軛二烯系聚合物製成硫化物時,有耐磨耗性及低遲滯損失性變得更優異之傾向。 作為此種偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺、三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺、雙[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-甲基-1,3-丙二胺。 於一實施形態中,上述式(VI)中,A更佳為表示上述式(II)或上述式(III),k表示0,且於上述式(II)或上述式(III)中,a表示2~10之整數。 於該情形時,a更佳為表示2~4之整數。 藉此,於進行硫化時,有耐磨耗性及低遲滯損失性變得更優異之傾向。 作為此種偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:四[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-[3-(2,2-二甲氧基-1-氮雜-2-矽雜環戊烷)丙基]-1,3-雙胺基甲基環己烷、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷、N
1
-(3-(雙(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)胺基)丙基)-N
1
-甲基-N
3
-(3-(甲基(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)胺基)丙基)-N
3
-(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)-1,3-丙二胺。 於一實施形態中,上述式(VI)中,A進而較佳為表示上述式(II),j表示0,k表示0,且於上述式(II)中,a表示2~4之整數。 進而更佳為於上述式(VI)中,A表示上述式(II),j表示0,k表示0,且於上述式(II)中,a表示2。 藉此,於進行硫化時,有耐磨耗性及低遲滯損失性變得更優異之傾向。 作為此種偶合劑,並不限定於以下者,例如可列舉:四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺、四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-雙胺基甲基環己烷。 於上述式(VI)中,偶合劑之官能基數((m-1)×i+p×j+k)為6~30之整數,較佳為6~10之整數,更佳為7~10之整數。 於反應步驟中,只要以相對於聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳,偶合劑之官能基之莫耳數成為0.3莫耳以上且未達0.7莫耳之方式進行反應即可,較佳為0.4莫耳以上且未達0.7莫耳,更佳為0.5莫耳以上且未達0.7莫耳。聚合步驟中所添加之有機單鋰化合物中,一部分有不參與偶合反應之傾向。即,由於共軛二烯系聚合物之活性末端於聚合步驟中或聚合步驟至反應步驟之間一部分失活,因此所添加之偶合劑於相對於聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳,偶合劑之官能基之莫耳數為0.7以上時有成為過量之傾向。若成為過量,則有不滿足本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之要件即偶合率或改性率之傾向。 藉由以使相對於聚合步驟中所使用之有機單鋰化合物1莫耳的偶合劑之官能基之莫耳數之關係成為上述數值範圍之方式調整偶合劑之使用量,有製成硫化物時之加工性、於製成硫化物時之低遲滯損失性、該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、及耐磨耗性更優異之傾向。 為了以成為所需之偶合率之方式實施反應步驟,而調整相對於有機單鋰化合物1莫耳所添加之偶合劑之官能基之莫耳數,若其過量,則有少於6分支之5分支以下之聚合物的比例增加,而不易滿足本實施形態之收縮因數(g')或Mp
1
/Mp
2
之要件之傾向。 因此,較佳為將偶合劑之添加量設為不大幅背離偶合率之量,並且防止聚合起始劑之失活。較佳為相對於偶合劑之添加量的偶合率之背離為10%以內,更佳為8%以內,進而較佳為5%以內。此外,於偶合率為30質量%以上且未達70質量%、改性率為30質量%以上且未達70質量%時,有容易滿足收縮因數(g')或Mp
1
/Mp
2
之要件之傾向。 於上述反應步驟中,為了滿足偶合率為30質量%以上且未達70質量%、改性率為30質量%以上且未達70質量%、偶合聚合物之峰頂分子量(Mp
1
)與非偶合聚合物之峰頂分子量(Mp
2
)為(Mp
1
/Mp
2
)≧3.4、及收縮因數(g')未達0.60,必須將偶合劑之添加量精密地控制於特定之範圍內,以選擇性地製造具有特定分支結構之聚合物。 然而,為了獲得分支數較大之聚合物,必須使用具有6官能以上之官能基之偶合劑,偶合劑之官能數越大,反應比之控制越困難。 偶合劑之添加量係以相對於有機單鋰化合物之添加量1莫耳,偶合劑之官能基之莫耳數成為0.3莫耳以上且未達0.7莫耳之範圍之方式進行控制,進而必須應用避免添加量產生誤差之方法。作為此種方法,例如可列舉對聚合前之單體或聚合溶劑、及反應器之雜質進行處理之方法等。 作為對反應器之雜質進行處理之方法,例如可列舉利用聚合起始劑使於聚合反應前存在於反應器中之可能會妨礙聚合反應之水分等雜質中和之方法。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物亦可將共軛二烯部適當氫化。 將本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之共軛二烯部氫化之方法並無特別限定,可利用公知之方法。 作為適宜之氫化之方法,可列舉藉由在觸媒之存在下向聚合物溶液中吹入氣體狀氫之方法進行氫化之方法。 作為觸媒,例如可列舉:使貴金屬擔載於多孔質無機物質而成之觸媒等非均質相觸媒;使鎳、鈷等之鹽可溶化並與有機鋁等反應而成之觸媒、使用二茂鈦等茂金屬之觸媒等均質相觸媒。該等中,就可選擇溫和之氫化條件之觀點而言,較佳為二茂鈦觸媒。又,芳香族基之氫化可藉由使用貴金屬之擔載觸媒而進行。 作為氫化觸媒,並不限定於以下者,例如可列舉:(1)使Ni、Pt、Pd、Ru等金屬擔載於碳、二氧化矽、氧化鋁、矽藻土等而成之擔載型非均質相氫化觸媒;(2)使用Ni、Co、Fe、Cr等之有機酸鹽或乙醯丙酮鹽等過渡金屬鹽與有機鋁等還原劑之所謂Ziegler型氫化觸媒;(3)Ti、Ru、Rh、Zr等之有機金屬化合物等所謂有機金屬錯合物等。進而,作為氫化觸媒,例如亦可列舉日本專利特公昭42-8704號公報、日本專利特公昭43-6636號公報、日本專利特公昭63-4841號公報、日本專利特公平1-37970號公報、日本專利特公平1-53851號公報、日本專利特公平2-9041號公報、日本專利特開平8-109219號公報所記載之公知之氫化觸媒。作為較佳之氫化觸媒,可列舉二茂鈦化合物與還原性有機金屬化合物之反應混合物。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之製造方法中,可於反應步驟後向共聚物溶液中視需要而添加失活劑、中和劑等。 作為失活劑,並不限定於以下,例如可列舉:水;甲醇、乙醇、異丙醇等醇等。 作為中和劑,並不限定於以下,例如可列舉:硬脂酸、油酸、特十碳酸(碳數9~11個且以10個為中心之分支較多之羧酸混合物)等羧酸;無機酸之水溶液、二氧化碳。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物就防止聚合後之凝膠產生之觀點、及提高加工時之穩定性之觀點而言,較佳為添加橡膠用穩定劑。作為橡膠用穩定劑,並不限定於以下者,可使用公知者,例如較佳為2,6-二第三丁基-4-羥基甲苯(BHT)、3-(4'-羥基-3',5'-二第三丁基苯酚)丙酸正十八烷基酯、2-甲基-4,6-雙[(辛硫基)甲基]苯酚等抗氧化劑。 為了進一步改善本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之加工性,可視需要於改性共軛二烯系共聚物中添加伸展油。 作為於改性共軛二烯系聚合物中添加伸展油之方法,並不限定於以下,較佳為將伸展油添加至改性共軛二烯系聚合物溶液中並進行混合,製成油展共聚物溶液,並對所獲得者進行脫溶劑之方法。 作為伸展油,例如可列舉:芳香油、環烷油、石蠟油等。該等中,就環境安全上之觀點、以及防滲油及濕地抓地力特性之觀點而言,較佳為藉由IP346法之多環芳香族(PCA)成分為3質量%以下之芳香族油代替品。作為芳香族油代替品,可列舉:Kautschuk Gummi Kunststoffe 52(12)799(1999)中所示之TDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts,處理芳烴油)、MES(Mild Extraction Solvate,淺度溶劑抽提油)等、以及RAE(Residual Aromatic Extracts,殘餘芳烴抽提油)。 伸展油之添加量並無特別限定,相對於改性共軛二烯系聚合物100質量份,較佳為1質量份以上且50質量份以下,更佳為2質量份以上且37.5質量份以下。 作為由聚合物溶液獲得本實施形態之改性共軛二烯系聚合物之方法,可使用公知之方法。作為該方法,並不限定於以下,例如可列舉:藉由蒸汽汽提等將溶劑分離後,將聚合物過濾分離,進而對其進行脫水及乾燥而獲得聚合物之方法;利用沖洗箱(flushing tank)進行濃縮,進而利用排氣式擠出機等去揮發之方法;利用轉筒乾燥機等直接去揮發之方法。 本實施形態之改性共軛二烯系聚合物可製成硫化物而適宜地使用。 作為硫化物,例如可列舉輪胎、軟管、鞋底、防振橡膠、汽車零件、免振橡膠,又,亦可列舉耐衝擊性聚苯乙烯、ABS樹脂等之樹脂強化用橡膠。尤其是改性共軛二烯系聚合物可適宜地用於輪胎用之胎面橡膠之組合物。硫化物例如可藉由如下方式獲得:將本實施形態之改性共軛二烯系聚合物視需要與二氧化矽系無機填充劑、碳黑等無機填充劑、除本實施形態之改性共軛二烯系聚合物以外之橡膠狀聚合物、矽烷偶合劑、橡膠用軟化劑、硫化劑、硫化促進劑、硫化助劑等進行混練,而製成改性共軛二烯系聚合物組合物,其後進行加熱而硫化。 [橡膠組合物] 本實施形態之橡膠組合物含有橡膠成分、及相對於上述橡膠成分100質量份為5.0質量份以上且150質量份以下之二氧化矽系填充劑。 上述橡膠成分相對於該橡膠成分100質量%含有10質量%以上之上述本實施形態之改性共軛二烯系聚合物。 橡膠組合物藉由使二氧化矽系填充劑分散,有製成硫化物時之加工性更優異之傾向,有於製成硫化物時低遲滯損失性、該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、及耐磨耗性更優異之傾向。 於將本實施形態之橡膠組合物用於輪胎、防振橡膠等汽車零件、鞋等硫化橡膠用途之情形時,亦較佳為含有二氧化矽系填充劑。 於橡膠組合物中,可將除本實施形態之改性共軛二烯系聚合物以外之橡膠狀聚合物(以下簡稱為「橡膠狀聚合物」)與本實施形態之改性共軛二烯系聚合物組合使用。 作為此種橡膠狀聚合物,並不限定於以下,例如可列舉:共軛二烯系聚合物或其氫化物、共軛二烯系化合物與乙烯基芳香族化合物之無規共聚物或其氫化物、共軛二烯系化合物與乙烯基芳香族化合物之嵌段共聚物或其氫化物、非二烯系聚合物、天然橡膠。 作為具體之橡膠狀聚合物,並不限定於以下,例如可列舉:丁二烯橡膠或其氫化物、異戊二烯橡膠或其氫化物、苯乙烯-丁二烯橡膠或其氫化物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物或其氫化物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物或其氫化物等苯乙烯系彈性體、丙烯腈-丁二烯橡膠或其氫化物。 作為非二烯系聚合物,並不限定於以下,例如可列舉:乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠、乙烯-丁烯-二烯橡膠、乙烯-丁烯橡膠、乙烯-己烯橡膠、乙烯-辛烯橡膠等烯烴系彈性體、丁基橡膠、溴化丁基橡膠、丙烯酸系橡膠、氟橡膠、聚矽氧橡膠、氯化聚乙烯橡膠、表氯醇橡膠、α,β-不飽和腈-丙烯酸酯-共軛二烯共聚合橡膠、胺基甲酸酯橡膠、聚硫橡膠。 作為天然橡膠,並不限定於以下,例如可列舉:作為煙膠片之RSS3~5號、SMR(Standard Malaysian Rubber,標準馬來西亞橡膠)、環氧化天然橡膠。 上述各種橡膠狀聚合物亦可為賦予有羥基、胺基等具有極性之官能基之改性橡膠。於用於輪胎用之情形時,可較佳地使用丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、天然橡膠、丁基橡膠。 橡膠狀聚合物之重量平均分子量就耐磨耗性與加工性之平衡之觀點而言,較佳為2,000以上且2,000,000以下,更佳為5,000以上且1,500,000以下。又,亦可使用低分子量之橡膠狀聚合物、所謂液狀橡膠。該等橡膠狀聚合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 於製成含有本實施形態之改性共軛二烯系聚合物與橡膠狀聚合物之橡膠組合物之情形時,改性共軛二烯系聚合物相對於橡膠狀聚合物之含有比率(質量比)以(改性共軛二烯系聚合物/橡膠狀聚合物)計,較佳為10/90以上且100/0以下,更佳為20/80以上且90/10以下,進而較佳為50/50以上且80/20以下。 因此,橡膠成分相對於該橡膠成分之總量(100質量份),較佳為含有10質量份以上且100質量份以下之本實施形態之改性共軛二烯系聚合物,更佳為含有20質量份以上且90質量份以下,進而較佳為含有50質量份以上且80質量份以下。 若(改性共軛二烯系聚合物/橡膠狀聚合物)之含有比率為上述範圍,則於製成硫化物時低遲滯損失性、低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡優異,耐磨耗性優異。 橡膠組合物中之二氧化矽系填充劑之含量相對於含有改性共軛二烯系聚合物之橡膠成分100質量份,為5.0質量份以上且150質量份,較佳為20質量份以上且100質量份以下,更佳為25質量份以上且60質量份以下。 二氧化矽系填充劑之含量就表現該填充劑之添加效果之觀點而言,為5.0質量份以上,就使填充劑充分地分散、使橡膠組合物之加工性及機械強度成為實用上充分者之觀點而言,為150質量份以下。 作為二氧化矽系填充劑,並無特別限定,可使用公知者,例如較佳為含有SiO
2
或Si
3
Al作為構成單元之固體粒子,更佳為含有SiO
2
或Si
3
Al作為構成單元之主成分之固體粒子。 此處,所謂主成分,係指於二氧化矽系填充劑中含有50質量%以上、較佳為70質量%以上、更佳為80質量%以上之成分。 作為二氧化矽系填充劑,並不限定於以下,例如可列舉:二氧化矽、黏土、滑石、雲母、矽藻土、矽灰石、蒙脫石、沸石、玻璃纖維等無機纖維狀物質。 又,亦可列舉:表面經疏水化之二氧化矽系無機填充劑、二氧化矽系無機填充劑與除二氧化矽系以外之無機填充劑之混合物。 該等中,就強度及耐磨耗性等觀點而言,較佳為二氧化矽及玻璃纖維,更佳為二氧化矽。 作為二氧化矽,並不限定於以下,例如可列舉:乾式二氧化矽、濕式二氧化矽、合成矽酸鹽二氧化矽。於該等二氧化矽中,就抗濕滑性之平衡優異之觀點而言,較佳為濕式二氧化矽。 於本實施形態之橡膠組合物中,就獲得實用上良好之耐磨耗性之觀點而言,二氧化矽系填充劑之藉由BET(Brunauer-Emmett-Teller,布厄特)吸附法求出之氮吸附比表面積較佳為100 m
2
/g以上且300 m
2
/g以下,更佳為170 m
2
/g以上且250 m
2
/g以下。又,可視需要將比表面積相對較小(例如,比表面積未達200 m
2
/g)之二氧化矽系填充劑與比表面積相對較大(例如,為200 m
2
/g以上)之二氧化矽系填充劑組合使用。 於本實施形態中,尤其於使用比表面積相對較大(例如,為200 m
2
/g以上)之二氧化矽系填充劑之情形時,改性共軛二烯系聚合物有改善二氧化矽之分散性,尤其是提高耐磨耗性與低遲滯損失性之傾向。 於本實施形態之橡膠組合物中,除了二氧化矽系填充劑以外,亦可使用其他填充劑。 作為其他填充劑,並不限定於以下者,例如可列舉:碳黑、金屬氧化物、金屬氫氧化物。其中,較佳為碳黑。該等可單獨使用1種,亦可併用2種以上。 作為碳黑,並不限定於以下者,例如可列舉:SRF(Semi-Reinforcing Furnace,半補強碳黑)、FEF(Fast Extruding Furnace,快壓出碳黑)、HAF(High Abrasion Furnace,高耐磨碳黑)、ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace,中超耐磨碳黑)、SAF(Super Abrasion Furnace,超耐磨碳黑)等各類別之碳黑。該等中,較佳為氮吸附比表面積為50 m
2
/g以上、且鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量為80 mL/100 g以下之碳黑。 碳黑之含量相對於含有改性共軛二烯系聚合物之橡膠成分100質量份,較佳為0.5質量份以上且100質量份以下,更佳為3.0質量份以上且100質量份以下,進而較佳為5.0質量份以上且50質量份以下。 碳黑之含量就表現乾地抓地力性能、導電性等輪胎等用途所要求之性能之觀點而言,較佳為設為0.5質量份以上,就分散性之觀點而言,較佳為設為100質量份以下。 所謂金屬氧化物,係指以化學式MxOy(M表示金屬原子,x及y各自獨立地表示1~6之整數)作為構成單元之主成分之固體粒子。作為金屬氧化物,並不限定於以下者,例如可列舉:氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋅。作為金屬氫氧化物,並不限定於以下者,例如可列舉:氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋯。 橡膠組合物亦可含有矽烷偶合劑。 矽烷偶合劑具有使橡膠成分與二氧化矽系填充劑之相互作用變得緊密之功能,具有針對橡膠成分及二氧化矽系填充劑之各者之親和性或鍵結性之基,較佳為於一分子中具有硫鍵部分與烷氧基甲矽烷基或矽烷醇基部分之化合物。 作為此種化合物,並不限定於以下,例如可列舉:雙-[3-(三乙氧基甲矽烷基)-丙基]四硫醚、雙-[3-(三乙氧基甲矽烷基)-丙基]二硫醚、雙-[2-(三乙氧基甲矽烷基)-乙基]四硫醚。 矽烷偶合劑之含量相對於上述二氧化矽系填充劑100質量份,較佳為0.1質量份以上且30質量份以下,更佳為0.5質量份以上且20質量份以下,進而較佳為1.0質量份以上且15質量份以下。若矽烷偶合劑之含量為上述範圍,則有可使利用矽烷偶合劑之上述添加效果更顯著之傾向。 本實施形態之橡膠組合物就謀求其加工性之改良之觀點而言,亦可含有橡膠用軟化劑。 作為橡膠用軟化劑,適宜為礦物油、或者液狀或低分子量之合成軟化劑。 用於謀求橡膠之軟化、增容、及加工性之提高之被稱為加工處理油或伸展油的礦物油系之橡膠用軟化劑為芳香族環、環烷環、及鏈烷鏈之混合物,鏈烷鏈之碳數於全部碳中占50%以上者稱為鏈烷系,環烷環碳數於全部碳中占30%以上且45%以下者稱為環烷系,芳香族碳數於全部碳中占超過30%者稱為芳香族系。 於本實施形態之改性共軛二烯系聚合物為共軛二烯化合物與乙烯基芳香族化合物之共聚物之改性物之情形時,作為所使用之橡膠用軟化劑,具有適度之芳香族含量者由於有與共聚物之親和良好之傾向,故而較佳。 本實施形態之橡膠組合物中之橡膠用軟化劑之含量相對於含有改性共軛二烯系聚合物之橡膠成分100質量份,較佳為0質量份以上且100質量份以下,更佳為5質量份以上且60質量份以下,進而較佳為5質量份以上且30質量份以下。 藉由橡膠用軟化劑之含量相對於橡膠成分100質量份為100質量份以下,有抑制滲出、抑制橡膠組合物表面之黏膩之傾向。 本實施形態之橡膠組合物可藉由將改性共軛二烯系聚合物、二氧化矽系無機填充材、其他視需要之其他橡膠狀聚合物、碳黑或其他填充劑、矽烷偶合劑、橡膠用軟化劑等添加劑加以混合而獲得。 關於將改性共軛二烯系聚合物與其他橡膠狀聚合物、二氧化矽系填充劑、碳黑或其他填充劑、矽烷偶合劑、橡膠用軟化劑等添加劑加以混合之方法,並不限定於以下,例如可列舉:使用開口滾筒、班布里混合機、捏合機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機等通常之混和機之熔融混練方法;將各成分溶解混合後將溶劑加熱去除之方法。 該等中,就生產性、良混練性之觀點而言,較佳為利用滾筒、班布里混合機、捏合機、擠出機之熔融混練法。 又,可應用將橡膠成分與其他填充劑、矽烷偶合劑、及添加劑一次性混練之方法、分為複數次進行混合之方法之任一者。 本實施形態之橡膠組合物亦可製成利用硫化劑實施硫化處理之硫化組合物。 作為硫化劑,並不限定於以下者,例如可列舉:有機過氧化物及偶氮化合物等自由基產生劑、肟化合物、亞硝基化合物、聚胺化合物、硫、硫化合物。 硫化合物包括一氯化硫、二氯化硫、二硫醚化合物、高分子多硫化合物等。 硫化劑之含量相對於橡膠成分100質量份,較佳為0.01質量份以上且20質量份以下,更佳為0.1質量份以上且15質量份以下。作為硫化方法,可應用先前公知之方法,硫化溫度較佳為120℃以上且200℃以下,更佳為140℃以上且180℃以下。 於硫化時,可視需要使用硫化促進劑及硫化助劑。 作為硫化促進劑,可使用先前公知之材料,並不限定於以下者,例如可列舉:亞磺醯胺系、胍系、秋蘭姆系、醛-胺系、醛-氨系、噻唑系、硫脲系、二硫代胺基甲酸酯系之硫化促進劑。 又,作為硫化助劑,並不限定於以下者,例如可列舉:鋅白、硬脂酸。硫化促進劑之含量相對於橡膠成分100質量份,較佳為0.01質量份以上且20質量份以下,更佳為0.1質量份以上且15質量份以下。 於本實施形態之橡膠組合物中,亦可於無損本發明之目的之範圍內使用除上述以外之其他軟化劑及填充劑、耐熱穩定劑、抗靜電劑、耐候穩定劑、防老化劑、著色劑、滑劑等各種添加劑。作為其他軟化劑,可使用公知之軟化劑。作為其他填充劑,具體而言,可列舉:碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋁、硫酸鋇。作為上述耐熱穩定劑、抗靜電劑、耐候穩定劑、防老化劑、著色劑、潤滑劑,分別可使用公知之材料。 本實施形態之橡膠組合物可適宜地用作輪胎用橡膠組合物。 關於本實施形態之輪胎用橡膠組合物,並不限定於以下者,例如可用於:省油耗輪胎、全季節輪胎、高性能輪胎、無釘防滑輪胎等各種輪胎:胎面、胎體、胎側、胎圈部等輪胎各部位。尤其是輪胎用橡膠組合物由於在製成硫化物時低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡及耐磨耗性優異,故而可更佳地用作省油耗輪胎、高性能輪胎之胎面。 [輪胎] 本實施形態之輪胎含有本實施形態之橡膠組合物。 本實施形態之輪胎並不限定於以下,例如可為省油耗輪胎、全季節輪胎、高性能輪胎、無釘防滑輪胎等各種輪胎。又,可為選自由胎面、胎體、胎側、及胎圈部所組成之群中之輪胎至少一個部位使用本實施形態之橡膠組合物而成之輪胎。 尤其是本實施形態之輪胎由於低遲滯損失性、該低遲滯損失性與抗濕滑性之平衡、耐磨耗性優異,故而可適宜地用作省油耗輪胎、高性能輪胎。 [實施例] 以下,列舉具體之實施例及比較例,對本實施形態進行詳細說明,但本實施形態並不受以下之實施例任何限定。 再者,實施例1~7、及比較例1~7之聚合物之分析係藉由以下所示之方法進行。 (1)鍵結苯乙烯量 藉由氯仿將試樣100 mg定容為100 mL,溶解而製成測定樣品。 根據由苯乙烯之苯基引起之UV254 nm之吸收,測定鍵結苯乙烯量(質量%)(島津製作所公司製造,分光光度計「UV-2450」)。 (2)丁二烯部位之微結構(1,2-乙烯基鍵量) 將試樣50 mg溶解於10 mL之二硫化碳中而製成測定樣品。 使用溶液池,於600~1000 cm
-1
之範圍內測定紅外線光譜,並根據特定波數下之吸光度,依照Hampton之方法之計算式求出丁二烯部分之微結構(日本分光公司製造,傅立葉變換紅外分光光度計「FT-IR230」)。 (3)慕尼黏度ML
1 + 4
(100℃) 使用慕尼黏度計(上島製作所公司製造,「VR1132」),依照JIS K6300(ISO289-1)及ISO289-4,測定慕尼黏度。測定溫度設為100℃。首先,將試樣預熱1分鐘後,使轉子以2 rpm旋轉,測定4分鐘後之轉矩而設為慕尼黏度(ML
1 + 4
(100℃))。 (4)玻璃轉移溫度(Tg) 依照ISO 22768:2006,使用MAC Science公司製造之示差掃描熱量計「DSC3200S」,於氦氣50 mL/分鐘之流通下,一面從-100℃起以20℃/分鐘進行升溫一面記錄DSC曲線,將DSC微分曲線之峰頂(Inflection point)設為玻璃轉移溫度。 (5)偶合率及分子量 使用將3根以聚苯乙烯系凝膠作為填充劑之管柱連結而成之GPC測定裝置,測定層析圖,基於使用標準聚苯乙烯之校準曲線求出偶合率、重量平均分子量(Mw)、及數量平均分子量(Mn)、峰頂分子量(Mp
1
、Mp
2
)。 其中,所謂Mp
1
表示改性共軛二烯系聚合物之藉由GPC所獲得之偶合聚合物之峰頂分子量,於存在複數個偶合聚合物之波峰之情形時,將波峰之高度最高之波峰之峰頂分子量設為Mp
1
。 所謂Mp
2
表示共軛二烯系聚合鏈之非偶合聚合物(最低分子量側波峰)之峰頂分子量。 溶離液係使用四氫呋喃(THF)。管柱係使用保護管柱:Tosoh公司製造之TSKguardcolumn SuperH-H、管柱:Tosoh公司製造之TSKgel SuperH5000、TSKgel SuperH6000、TSKgel SuperH7000。於烘箱溫度40℃、THF流量1.0 mL/分鐘之條件下使用RI檢測器(Tosoh公司製造,「HLC8020」)。將測定用之試樣10 mg溶解於20 mL之THF中而製成測定溶液,將測定溶液20 μL注入至GPC測定裝置中進行測定。 (6)改性率 藉由應用經改性之成分吸附於以二氧化矽系凝膠作為填充劑之GPC管柱之特性進行測定。具體而言,根據對於含有試樣及低分子量內部標準聚苯乙烯之試樣溶液利用聚苯乙烯系凝膠管柱所測得之層析圖與利用二氧化矽系管柱所測得之層析圖之差量測定對二氧化矽管柱之吸附量,求出改性率。 ・試樣溶液之製備: 將試樣10 mg及標準聚苯乙烯5 mg溶解於20 mL之THF中而製成試樣溶液。 ・使用聚苯乙烯系管柱之GPC測定條件: 使用THF作為溶離液,將試樣溶液20 μL注入至裝置中進行測定。管柱使用保護管柱:Tosoh公司製造之TSKguardcolumn SuperH-H、管柱:Tosoh公司製造之TSKgel SuperH5000、TSKgel SuperH6000、TSKgel SuperH7000。於管柱烘箱溫度40℃、THF流量1.0 mL/分鐘之條件下,使用RI檢測器(Tosoh公司製造之HLC8020)進行測定而獲得層析圖。 ・使用二氧化矽系管柱之GPC測定條件: 使用THF作為溶離液,將試樣50 μL注入至裝置中進行測定。管柱係使用保護管柱:DIOL 4.6×12.5 mm 5 micron、管柱:Zorbax PSM-1000S、PSM-300S、PSM-60S。於管柱烘箱溫度40℃、THF流量0.5 mL/分鐘之條件下,利用Tosoh公司製造之CCP8020系列組合型GPC系統:AS-8020、SD-8022、CCPS、CO-8020、RI-8021,使用RI檢測器進行測定,而獲得層析圖。 ・改性率之計算方法: 將使用聚苯乙烯系管柱之層析圖之波峰面積之整體設為100,算出試樣之波峰面積P1、標準聚苯乙烯之波峰面積P2之值。又,將使用二氧化矽系管柱之層析圖之波峰面積之整體設為100,算出試樣之波峰面積P3、標準聚苯乙烯之波峰面積P4之值。使用該等值,根據下述式求出改性率(%)。 改性率(%)=[1-(P2×P3)/(P1×P4)]×100 (其中,P1+P2=P3+P4=100) (7)氮原子之有無 進行與上述(6)相同之測定,於所算出之改性率為10%以上之情形時,判斷為具有氮原子。藉此,確認實施例1~7、及比較例2~5、7之改性共軛二烯系聚合物具有氮原子,比較例1、6之改性共軛二烯系聚合物不具有氮原子。 (8)矽原子之有無 以改性共軛二烯系聚合物0.5 g作為試樣,依照JIS K 0101 44.3.1,使用紫外可見分光光度計(島津製作所公司製造之商品名「UV-1800」)進行測定,藉由鉬藍吸光光度法進行定量。藉此,於檢測到矽原子之情形時(檢測下限10質量ppm),判斷為具有矽原子。藉此,確認實施例1~7、及比較例1~7之改性共軛二烯系聚合物具有矽原子。 (9)收縮因數(g') 以改性共軛二烯系聚合物作為試樣,使用將3根以聚苯乙烯系凝膠作為填充劑之管柱連結而成之GPC測定裝置(Malvern公司製造之商品名「GPCmax VE-2001」),並且使用按照光散射檢測器、RI檢測器、黏度檢測器(Malvern公司製造之商品名「TDA305」)之順序連接之3個檢測器,基於標準聚苯乙烯,根據光散射檢測器與RI檢測器之測定結果求出絕對分子量,根據RI檢測器與黏度檢測器之測定結果求出固有黏度。直鏈聚合物係依照固有黏度[η]=-3.883M
0.771
,算出作為與各分子量相對應之固有黏度之比的收縮因數(g')。上述式中,M為絕對分子量。 從來自偶合聚合物之波峰之峰頂分子量起,波峰之高度隨著分子量之增大而減小,使用與未達峰頂分子量高度之10%之前之分子量相對應的收縮因數(g')之平均值作為該改性共軛二烯系聚合物之收縮因數(g')。 溶離液使用5 mmol/L之添加有三乙胺之THF。管柱係將Tosoh公司製造之商品名「TSKgel G4000HXL」、「TSKgel G5000HXL」、及「TSKgel G6000HXL」連接而使用。將測定用之試樣20 mg溶解於10 mL之THF中而製成測定溶液,將測定溶液100 μL注入至GPC測定裝置中,於烘箱溫度40℃、THF流量1 mL/分鐘之條件下進行測定。 [實施例1] 使用內容積5 L(L/D:3.4)且具備攪拌機及套管之能夠控制溫度之高壓釜作為反應器,於反應器中放入正己烷1995 g及用以中和存在於反應器內之可能會妨礙聚合反應之雜質的正丁基鋰,並於70℃下攪拌5分鐘後,冷卻至室溫並抽出溶液,使反應器內變空。繼而,將預先去除雜質之正己烷1670 g、苯乙烯83 g、1,3-丁二烯236 g、作為極性物質之2,2-雙(2-四氫呋喃基)丙烷1.15 mmol放入至反應器中,於反應器內成為58℃時添加作為聚合起始劑之正丁基鋰(表1中記載為「NBL」)2.30 mmol,而開始聚合。 從剛開始聚合後起,反應器內之溫度逐漸上升,達到波峰溫度,該溫度為78℃。於確認到溫度之降低時,添加作為偶合劑之三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺(表中省略為「a」)0.27 mmol,進一步攪拌10分鐘。於達到波峰溫度之2分鐘後添加偶合劑。 添加作為聚合停止劑之乙醇2.30 mmol而使反應停止,獲得含有改性共軛二烯系聚合物之聚合物溶液。 於所獲得之聚合溶液中添加作為抗氧化劑之2,6-二第三丁基-4-羥基甲苯0.64 g後,藉由蒸汽汽提去除溶劑,經由真空乾燥而獲得改性共軛二烯系聚合物A。 將改性共軛二烯系聚合物A之分析結果示於表1。 [實施例2] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為1.55 mmol。 將偶合劑之添加量從0.27 mmol變更為0.090 mmol。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為73℃。 又,將極性物質之添加量變更為0.886 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物B。 將改性共軛二烯系聚合物B之分析結果示於表1。 [實施例3] 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺(表中省略為「b」)。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為75℃。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物C。 將改性共軛二烯系聚合物C之分析結果示於表1。 [實施例4] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為2.12 mmol。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺(表中省略為「c」),將添加量從0.27 mmol變更為0.18 mmol。 聚合起始溫度為56℃,聚合波峰溫度為79℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.12 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物D。 將改性共軛二烯系聚合物D之分析結果示於表1。 [實施例5] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為1.47 mmol。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺(表中省略為「c」),將添加量從0.27 mmol變更為0.067 mmol。 聚合起始溫度為56℃,聚合波峰溫度為78℃。 又,將極性物質之添加量變更為0.840 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物E。 將改性共軛二烯系聚合物E之分析結果示於表1。 [實施例6] 將聚合單體調整為下述表1所示之量。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為79℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.10 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物F。 將改性共軛二烯系聚合物F之分析結果示於表1。 [實施例7] 將聚合單體調整為下述表1所示之量。 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為2.12 mmol。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺(表中省略為「c」),將添加量從0.27 mmol變更為0.18 mmol。 聚合起始溫度為56℃,聚合波峰溫度為77℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.08 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物G。 將改性共軛二烯系聚合物G之分析結果示於表1。 [比較例1] 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為1,2-雙(三氯甲矽烷基)乙烷(表中省略為「d」)。 聚合起始溫度為56℃,聚合波峰溫度為76℃。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物H。 將改性共軛二烯系聚合物H之分析結果示於表1。 [比較例2] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為2.64 mmol。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-N-甲基胺(表中省略為「e」),將添加量從0.27 mmol變更為0.46 mmol。 聚合起始溫度為58℃,聚合波峰溫度為74℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.24 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物I。 將改性共軛二烯系聚合物I之分析結果示於表1。 [比較例3] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為2.35 mmol。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-N-甲基胺(表中省略為「e」),將添加量從0.27 mmol變更為0.79 mmol。 聚合起始溫度為58℃,聚合波峰溫度為75℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.24 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物J。 將改性共軛二烯系聚合物J之分析結果示於表1。 [比較例4] 將偶合劑添加量從0.27 mmol變更為0.39 mmol。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為77℃。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物K。 將改性共軛二烯系聚合物K之分析結果示於表1。 [比較例5] 將聚合起始劑之添加量從2.30 mmol變更為1.50 mmol。 將偶合劑之添加量從0.27 mmol變更為0.073 mmol。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為74℃。 又,將極性物質之添加量變更為0.800 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物L。 將改性共軛二烯系聚合物L之分析結果示於表1。 [比較例6] 將聚合單體調整為下述表1所示之量。 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為1,2-雙(三氯甲矽烷基)乙烷(表中省略為「d」)。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為74℃。 又,將極性物質之添加量變更為1.100 mmol。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物M。 將改性共軛二烯系聚合物M之分析結果示於表1。 [比較例7] 將偶合劑從三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺變更為三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺(表中省略為「b」),將添加量從0.27 mmol變更為0.33 mmol。 聚合起始溫度為57℃,聚合波峰溫度為75℃。 除此以外,以與實施例1相同之方式,獲得改性共軛二烯系聚合物N。 將改性共軛二烯系聚合物N之分析結果示於表1。 [表1]
關於表1中之符號之含義,示於以下。 ﹡1 NBL:正丁基鋰 ﹡2 使用2,2-雙(2-四氫呋喃基)丙烷 ﹡3 a:三(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺:(6官能) b:三(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺:(6官能) c:四(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-1,3-丙二胺:(8官能) d:1,2-雙(三氯甲矽烷基)乙烷:(6官能) e:雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)-N-甲基胺:(4官能) ﹡4 偶合劑分子中之三烷氧基甲矽烷基係設為2官能基,二烷氧基甲矽烷基係設為1官能基,單烷氧基甲矽烷基係設為0官能基,鹵化甲矽烷基係將與鹵素數相同之數量設為官能基數,氮雜甲矽烷基係設為1官能基,而計算偶合劑之官能基數,將該官能基數除以聚合起始劑之莫耳數所得之值作為鋰當量比而表示。 表1中之改性率中,「-」意指未檢測出改性率。 [實施例8~14]、[比較例8~14] 以實施例1~7、及比較例1~7中獲得之改性共軛二烯系聚合物(試樣A~N)作為原料橡膠,按照以下所示之調配組成,製造含有各原料橡膠之橡膠組合物。 改性共軛二烯系聚合物(試樣A~N):100質量份(脫油) 二氧化矽(Evonik Degussa公司製造,「Ultrasil 7000 GR」,氮吸附比表面積170 m
2
/g):75.0質量份 碳黑(東海碳公司製造,「Seast KH(N339)」):5.0質量份 矽烷偶合劑(Evonik Degussa公司製造,「Si75」,雙(三乙氧基甲矽烷基丙基)二硫醚):6.0質量份 S-RAE油(JX Nippon Oil & Energy公司製造,「Process NC140」):30.0質量份 鋅白:2.5質量份 硬脂酸:2.0質量份 防老化劑(N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺):2.0質量份 硫:1.7質量份 硫化促進劑1(N-環己基-2-苯并噻唑基亞磺醯胺):1.7質量份 硫化促進劑2(二苯基胍):2.0質量份 合計:227.9質量份 藉由下述方法將上述材料進行混練而獲得橡膠組合物。 使用具備溫度控制裝置之密閉混練機(內容量0.3 L),作為第一段之混練,於填充率65%、轉子轉數30~50 rpm之條件下,將原料橡膠(試樣A~M)、填充劑(二氧化矽、碳黑)、矽烷偶合劑、加工處理油、鋅白、硬脂酸進行混練。此時,控制密閉混合機之溫度,於排出溫度155~160℃下獲得各橡膠組合物(調配物)。 繼而,作為第二段之混練,將上述第一混練中獲得之調配物冷卻至室溫後,添加防老化劑,為了提高二氧化矽之分散而再次混練。於該情形時,亦藉由控制混合機之溫度,而將調配物之排出溫度調整為155~160℃。 將第二混練中獲得之調配物冷卻至室溫後,作為第三段之混練,藉由設定為70℃之開口滾筒,添加硫、硫化促進劑1、2進行混練。 其後,進行成型,於160℃下利用硫化加壓機硫化20分鐘。對硫化前之橡膠組合物、及硫化後之橡膠組合物進行評價。 具體而言,藉由下述方法進行評價。將其結果示於表2。 (評價1)調配物慕尼黏度 以上述所獲得之第二段之混練後、且第三段之混練前之調配物作為試樣,使用慕尼黏度計,依照JIS K6300-1,於130℃下進行1分鐘之預熱後,測定使轉子以每分鐘2轉旋轉4分鐘後之慕尼黏度。 值越小,表示加工性越優異。 (評價2)黏彈性參數 使用Rheometric Scientific公司製造之黏彈性試驗機「ARES」,以扭轉模式測定黏彈性參數。 各測定值係將針對比較例7之橡膠組合物之結果設為100而進行指數化。 將於50℃下以頻率10 Hz、變形3%測得之tanδ設為低遲滯損失性之指標。指數越小,表示低遲滯損失性越良好。 (評價3)經時變化(1個月後之慕尼黏度上升情況) 將改性共軛二烯系聚合物於常溫、常壓下保管1個月,測定保管後之慕尼黏度,算出與剛聚合後所測得之慕尼黏度之差異。 值越小,表示經時變化越少,品質穩定性越優異。 [表2]
根據表2確認,實施例8~14之橡膠組合物(改性共軛二烯系聚合物組合物)與比較例8之橡膠組合物相比,儘管調配前之慕尼黏度為相同程度,但製成硫化物時之調配物慕尼黏度較低,表現出良好之加工性,於製成硫化物時之低遲滯損失性優異。又,確認到與比較例9、10、14之橡膠組合物相比,儘管調配前之慕尼黏度為相同程度,但製成硫化物時之調配物慕尼黏度較低,表現出良好之加工性,且保管1個月後之慕尼黏度上升程度亦較低,表現出良好之品質穩定性。 若將實施例9之橡膠組合物與比較例12之橡膠組合物相比,則確認到於製成硫化物時之低遲滯損失性優異。 若將實施例8、9、10之橡膠組合物與比較例8之橡膠組合物相比,則確認到儘管調配前之慕尼黏度為相同程度,但製成硫化物時之調配物慕尼黏度較低,表現出良好之加工性,於製成硫化物時之低遲滯損失性優異,進而,實施例8、9、10之橡膠組合物於聚合1個月後之慕尼黏度上升程度亦較低,表現出良好之品質穩定性。 根據表2確認,實施例13、14之橡膠組合物與比較例13相比,儘管調配前之慕尼黏度為相同程度,但製成硫化物時之調配物慕尼黏度較低,表現出良好之加工性,於製成硫化物時之低遲滯損失性優異。 本申請案係基於2016年8月19日向日本特許廳提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2016-161429),將其內容作為參照而併入本文中。 [產業上之可利用性] 本發明之改性共軛二烯系聚合物於製成硫化橡膠時表現出優異之低遲滯損失性,且與其他成分混合而製成組合物時或製成硫化橡膠時之加工性亦優異,可適宜地用作輪胎面、鞋類、工業用品等各種構件之材料。