WO2012147565A1 - 変性共役ジエン系ゴム、その製造方法、及びゴム組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a modified conjugated diene rubber, a production method thereof, and a rubber composition containing the modified conjugated diene rubber. More specifically, a method for producing a modified conjugated diene rubber capable of producing a crosslinked rubber excellent in processability, tensile strength, abrasion resistance, wet skid resistance, and low hysteresis loss characteristics, and such a production method Modified conjugated diene rubber having excellent shape retention obtained by the above, a rubber composition containing the modified conjugated diene rubber, and a crosslinked rubber obtained by crosslinking (for example, vulcanizing) the rubber composition (for example, Vulcanized rubber).
- conjugated diene rubber for example, styrene-butadiene copolymer
- emulsion polymerization method As a rubber for automobile tires, a conjugated diene rubber (for example, styrene-butadiene copolymer) obtained by an emulsion polymerization method is known.
- various conjugated diene rubbers capable of realizing excellent fuel efficiency have been proposed in the hope of improving the fuel efficiency of automobiles.
- a conjugated diolefin or a (co) polymer rubber of a conjugated diolefin and an aromatic vinyl compound (2) a primary amino group bonded to a (co) polymer chain, an alkoxysilyl group, And (3) a bifunctional or higher functional monomer is copolymerized in the (co) polymer chain, and / or a bifunctional or higher functional coupling agent is used at least in the (co) polymer chain.
- a conjugated diolefin (co) polymer rubber characterized in that it is partially coupled, and a rubber composition containing the conjugated diolefin (co) polymer have been proposed (Patent Document 1).
- a modified diene polymer rubber obtained from Step 2 of obtaining a modified polymer rubber by reacting the active polymer with a compound represented by a specific formula, and the modified diene polymer rubber A rubber composition has been proposed (Patent Document 2).
- a polymer having an active site of an organometallic in the molecule A primary modification reaction in which a hydrocarbyloxysilane compound is allowed to react with the active site, and then a secondary modification reaction in which a hydrocarbyloxysilane compound is further reacted via a condensation reaction between hydrocarbyloxysilyl groups.
- Patent Document 3 a rubber composition containing a modified polymer obtained by the method has been proposed.
- an object of the present invention is to provide a method for producing a modified conjugated diene rubber that can be used as a raw material for a crosslinked rubber that can be used for applications such as automobile tires and can improve fuel efficiency of automobiles and the like. To do.
- the present inventor reacted a conjugated diene polymer having an alkali metal or alkaline earth metal active terminal with a specific hydrocarbyloxysilane compound, and then produced a reaction. If the modified conjugated diene rubber is manufactured by mixing at least one selected from the group consisting of a modified conjugated diene polymer and an organic acid compound and an organic acid derivative, the above object can be achieved.
- the headline and the present invention were completed. That is, the present invention provides the following [1] to [8].
- step (a) a conjugated diene compound, or a conjugated diene polymer having an alkali metal or alkaline earth metal active terminal obtained by polymerizing a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound, and the following functional group (I ) And (II) are reacted with a hydrocarbyloxysilane compound having one or more in the molecule to obtain a modified conjugated diene polymer having a functional group (II), and (b) in step (a).
- a step of obtaining a modified conjugated diene rubber by mixing the obtained modified conjugated diene polymer with one or more selected from the group consisting of an organic acid compound and an organic acid derivative. Production method.
- Functional group (I) Hydrocarbyloxysilyl group
- Functional group (II) Nitrogen-containing group in which both two hydrogen atoms of the primary amino group are substituted with protecting groups [2]
- the organic acid compound and organic acid derivative are [1] which is a carboxylic acid, a carboxylic acid derivative, an organic (phosphorous) phosphoric acid, an organic (phosphorous) phosphoric acid derivative, an organic sulfonic acid, an organic sulfonic acid derivative, an organic sulfinic acid, an organic sulfinic acid derivative or an organic thioic acid
- [3] The method for producing a modified conjugated diene rubber according to the above [1] or [2], comprising the step of (c) bringing the modified conjugated diene rubber obtained in the step (b) into contact with water.
- [4] The method for producing a modified conjugated diene rubber according to any one of [1] to [3], wherein the modified conjugated diene rubber has an onium structure formed by the modified conjugated diene polymer.
- [5] A modified conjugated diene rubber obtained by the method for producing a modified conjugated diene rubber according to any one of [1] to [4].
- [6] A rubber composition comprising the modified conjugated diene rubber according to [5], silica and / or carbon black, and a crosslinking agent.
- [7] A crosslinked rubber obtained by crosslinking the rubber composition according to [6].
- [8] A tire having the crosslinked rubber according to [7].
- the production method of the present invention it is possible to produce a crosslinked rubber excellent in workability, tensile strength, abrasion resistance, wet skid resistance, and low hysteresis loss characteristics, and a modified conjugate having excellent shape retention. Diene rubber can be obtained. Since the crosslinked rubber produced using the modified conjugated diene rubber is excellent in wear resistance and low hysteresis characteristics, it can be used in applications such as automobile tires to improve low fuel consumption performance of automobiles and the like. it can.
- the method for producing the modified conjugated diene rubber of the present invention comprises: (a) a conjugated diene having an active end of an alkali metal or alkaline earth metal obtained by polymerizing a conjugated diene compound or a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound.
- Step (a) includes a conjugated diene compound, or a conjugated diene polymer having an alkali metal or alkaline earth metal active terminal obtained by polymerizing a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound, and a functional group (described later). This is a step of obtaining a modified conjugated diene polymer having a functional group (II) by reacting a hydrocarbyloxysilane compound having at least one of each of I) and (II) in the molecule.
- conjugated diene polymer having an alkali metal or alkaline earth metal active terminal examples include an anionic polymer obtained by polymerizing a conjugated diene compound alone or copolymerizing a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound. be able to.
- the method for producing the conjugated diene polymer is not particularly limited except that the anionic polymerization is performed with an alkali metal or alkaline earth metal polymerization initiator (hereinafter also referred to as “polymerization initiator”) as described above.
- polymerization initiator an alkali metal or alkaline earth metal polymerization initiator
- any of a batch type and a continuous type may be sufficient as the superposition
- the active site metal atom present in the molecule of the conjugated diene polymer is an alkali metal or alkaline earth metal, preferably lithium, sodium, potassium, magnesium, or barium, and particularly preferably lithium. .
- alkali metals or alkaline earth metals have the same action from the viewpoint that it is possible to obtain a conjugated diene polymer having a metal active terminal capable of reacting with a hydrocarbyloxysilane compound. Even those that are not described in the examples described below can be used in the present invention. Furthermore, it is also effective to mix a functional group-containing monomer and activate the functional group in the polymer with an alkali metal initiator.
- conjugated diene monomer examples include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1 , 3-hexadiene, 1,3-heptadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 3-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 2-chloro-1, 3-butadiene and the like are preferable. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
- 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like are particularly preferable.
- These conjugated diene monomers have the same action from the viewpoint that a conjugated diene polymer having a metal active terminal capable of reacting with a hydrocarbyloxysilane compound can be obtained. Even those not described in the examples can be used in the present invention.
- aromatic vinyl compound examples include styrene, vinyl toluene (for example, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene), ⁇ -methylstyrene, vinylxylene (for example, 2,4-dimethylstyrene).
- the monomer concentration in the solvent is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 30% by mass from the viewpoint of maintaining a balance between productivity and ease of polymerization control. %.
- the content of the aromatic vinyl compound in the charged monomer mixture is determined by the low hysteresis loss characteristics and wet skid resistance of the resulting crosslinked rubber composition. From the viewpoint of maintaining the balance, the content is preferably 3 to 55% by mass, more preferably 5 to 50% by mass.
- Examples of the compound used as the alkali metal or alkaline earth metal polymerization initiator include alkyl lithium, alkylene dilithium, lithium alkylene imide, lithium dialkyl amide, phenyl lithium, stilbene lithium, lithium naphthalene, sodium naphthalene, potassium naphthalene, n-butylmagnesium, n-hexylmagnesium, ethoxycalcium, calcium stearate, t-butoxystrontium, ethoxybarium, isopropoxybarium, ethylmercaptobarium, t-butoxybarium, phenoxybarium, diethylaminobarium, barium stearate, ketylbarium, Sodium biphenyl, potassium-tetrahydrofuran complex, potassium diethoxyethane complex, ⁇ -me Sodium salt of Le styrene tetramer and the like.
- organic lithium compounds such as alkyl lithium and lithium amide compounds such as lithium alkylene imide are preferable.
- organolithium compound a conjugated diene polymer having a hydrocarbon group at the polymerization initiation terminal and the other terminal being a polymerization active site is obtained.
- lithium amide compound a conjugated diene polymer having a nitrogen-containing group at the polymerization initiation terminal and the other terminal being a polymerization active site is obtained.
- alkali metal or alkaline earth metal polymerization initiators are the same from the viewpoint that a conjugated diene polymer having a metal active terminal capable of reacting with a hydrocarbyloxysilane compound can be obtained. Even if it has an action and is not described in the examples described later, it can be used in the present invention.
- organic lithium compound those having a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are preferable.
- lithium amide compound for example, lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium piperide, lithium heptamethylene imide, lithium dodecamethylene imide, lithium morpholide, lithium dimethyl amide, lithium diethyl amide, lithium dibutyl amide, lithium Dipropylamide, lithium diisopropylamide, lithium diheptylamide, lithium dihexylamide, lithium dioctylamide, lithium di-2-ethylhexylamide, lithium didecylamide, lithium-N-methylpiperazide, lithium ethylpropylamide, lithium ethylbutyramide, lithium Ethylbenzylamide, lithium methylphenethylamide, 3- [N, N-bis (trimethylsilyl)]-1-pro Tritium, 3- [N, N-bis (trimethylsilyl)]-2-methyl-1-propyllithium, 3- [N, N-bis (trimethylsilyl)]-2-methyl
- cyclic lithium amides such as lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium piperidide, lithium heptamethylene imide, lithium dodecamethylene imide and the like from the viewpoint of high interaction effect on carbon black and silica and high polymerization initiating ability Is preferred.
- lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, and lithium piperidide are particularly preferable.
- these lithium amide compounds are often prepared in advance from a secondary amine and a lithium compound as a polymerization initiator, but can also be prepared in a polymerization system (in-situ). .
- the amount of the polymerization initiator used is preferably selected in the range of 0.2 to 20 mmol per 100 g of monomer.
- a specific method for producing a conjugated diene polymer by anionic polymerization using the lithium compound as a polymerization initiator is, for example, an organic solvent inert to the reaction, such as aliphatic, alicyclic or aromatic.
- a hydrocarbon solvent such as a hydrocarbon compound
- the conjugated diene monomer or the conjugated diene monomer and the aromatic vinyl compound are anionically polymerized in the presence of a randomizer used as desired using the lithium compound as a polymerization initiator.
- a method can be mentioned. By such a method, the target conjugated diene polymer can be obtained.
- the hydrocarbon solvent preferably has 3 to 8 carbon atoms.
- Randomizer used as desired is control of the microstructure of the conjugated diene polymer, for example, vinyl bond (1,2 bond) of butadiene moiety in butadiene-styrene copolymer, isoprene weight Control of composition distribution of monomer units in conjugated diene polymers such as increase of vinyl bonds (1, 2, and 3, 4 bonds) in the polymer, for example, randomization of butadiene units and styrene units in butadiene-styrene copolymers It is a compound having an action such as chemical conversion.
- the randomizer is not particularly limited, and any one of known compounds generally used as a conventional randomizer can be appropriately selected and used.
- a potassium compound may be added together with the polymerization initiator.
- potassium compounds added together with the polymerization initiator include potassium isopropoxide, potassium tert-butoxide, potassium tert-amyloxide, potassium n-heptaoxide, potassium benzyloxide, and potassium alkoxide represented by potassium phenoxide.
- potassium phenoxide potassium salts such as isovaleric acid, caprylic acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linolenic acid, benzoic acid, phthalic acid, 2-ethylhexanoic acid; dodecylbenzenesulfonic acid, tetradecylbenzene Potassium salts of organic sulfonic acids such as sulfonic acid, hexadecylbenzenesulfonic acid, octadecylbenzenesulfonic acid; diethyl phosphite, diisopropyl phosphite, diphenyl phosphite, dibutyl phosphite Potassium salts of organic phosphorous acid partial esters such as phosphorous acid dilauryl the like.
- organic sulfonic acids such as sulfonic acid, hexadecylbenz
- These potassium compounds are preferably added in an amount of 0.005 to 0.5 mol per gram atomic equivalent of alkali metal or alkaline earth metal as a polymerization initiator.
- the amount is less than 0.005 mol, the effect of adding a potassium compound (improved reactivity of the polymerization initiator, randomization of the aromatic vinyl compound or imparting a short chain or a long chain) may not appear.
- the amount exceeds 0.5 mol, the polymerization activity is lowered, the productivity is greatly lowered, and the modification efficiency in the modification reaction with the hydrocarbyloxysilane compound may be lowered.
- the temperature in this polymerization reaction is preferably ⁇ 20 to 150 ° C., more preferably 0 to 120 ° C.
- the polymerization reaction can be carried out under generated pressure, but it is usually preferred to operate at a pressure sufficient to keep the monomer in a substantially liquid phase. That is, the pressure depends on the individual substances to be polymerized, the polymerization medium used and the polymerization temperature, but a higher pressure than the generated pressure can be used if desired. Such a pressure can be obtained by an appropriate method such as pressurizing the reactor with a gas inert to the polymerization reaction.
- the glass transition temperature (Tg) of the obtained polymer or copolymer obtained by differential thermal analysis is preferably ⁇ 90 ° C. to 0 ° C. It is difficult to obtain a polymer having a temperature lower than -90 ° C. Further, when the temperature exceeds 0 ° C., the viscosity becomes too high in the room temperature region, and handling may be difficult.
- hydrocarbyloxysilyl groups of the functional group (I) possessed by the hydrocarbyloxysilane compound may be present in the molecule.
- the hydrocarbyloxysilyl group preferably has two or more hydrocarbyloxy groups. When two or more hydrocarbyloxy groups are present, these may be the same as or different from each other.
- Suitable hydrocarbyloxysilyl groups include alkoxysilyl groups having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, aryloxysilyl groups having an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, and allyloxy having an allyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a silyl group or an aralkyloxysilyl group having an aralkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the nitrogen-containing group in which both of the two hydrogen atoms of the primary amino group, which is the functional group (II) of the hydrocarbyloxysilane compound, are substituted with a protecting group is an alkali metal or alkaline earth of a conjugated diene polymer.
- a protecting group In order to prevent reaction with a metal active terminal, it is a group substituted by a protecting group, and is a group that can be converted to onium by the action of an organic acid compound or an organic acid derivative after deprotection.
- One or more groups in the molecule may be the onium.
- these functional groups may be the same or different from each other.
- a hydrocarbyl oxysilane compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- Examples of the compound having a nitrogen-containing group in which both two hydrogen atoms of the primary amino group are substituted with a protecting group and a hydrocarbyloxysilyl group include N, N-bis (trimethylsilyl) aminopropylmethyldimethoxysilane.
- N N-bis (trimethylsilyl) aminopropyltrimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminopropyltriethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminopropylmethyldiethoxysilane, N, N-bis ( Trimethylsilyl) aminoethyltrimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminoethyltriethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminoethylmethyldimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminoethylmethyldiethoxy Silane, N, N-bis (triethylsilyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, N, N-bis (triethylsilyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, N, N-bis (triethylsilyl) aminopropyltrimethoxysilane,
- Preferred examples include N, N-bis (triethylsilyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminopropylmethyldiethoxysilane, N , N-bis (trimethylsilyl) aminopropyltriethoxysilane, 1- (3-triethoxysilylpropyl) -2,2,5,5-tetramethyl-1-aza-2,5-disilacyclopentane, N, And N ′, N′-tris (trimethylsilyl) -N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane.
- the site of the alkali metal or alkaline earth metal active terminal and the functional group (I) of the hydrocarbyloxysilane compound can react to obtain a modified conjugated diene polymer having a functional group (II).
- the hydrocarbyloxysilane compound can react with a conjugated diene polymer having a metal active end made of an alkali metal or an alkaline earth metal, and serves as a reinforcing agent when used as a rubber composition. From the viewpoint of reacting or interacting with each other to give excellent low hysteresis loss characteristics when made into a crosslinked rubber, both have the same action, and are not described in the examples below. Can also be used in the present invention.
- a modification reaction in which such a hydrocarbyloxysilane compound is introduced into an alkali metal or alkaline earth metal active terminal of a conjugated diene polymer is, for example, a solution reaction (a solution containing an unreacted monomer used during polymerization may be used). Can be done. There is no restriction
- the amount of the hydrocarbyloxysilane compound used in this modification reaction is preferably at least 0.1 molar equivalent, more preferably at least 0.3 molar equivalent relative to the active site of the conjugated diene polymer obtained by anionic polymerization. is there.
- the amount is 0.1 molar equivalent or more, the modification reaction proceeds sufficiently and the dispersibility of the reinforcing agent is sufficiently improved.
- it is set as a crosslinked rubber composition, it is excellent in tensile strength, abrasion resistance, wet skid resistance, and low hysteresis loss characteristics.
- the addition method of the hydrocarbyloxysilane compound which is a modifier is not particularly limited, and examples thereof include a batch addition method, a division addition method, and a continuous addition method. Among these, the method of adding all at once is preferable.
- the hydrocarbyloxysilane compound may be added in a solution containing a conjugated diene monomer, an aromatic vinyl compound, a hydrocarbon solvent, a randomizer, or the like exemplified in this specification.
- the temperature of the modification reaction the polymerization temperature of the conjugated diene polymer can be used as it is. The temperature is preferably 0 to 120 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.
- the reaction time in the primary denaturation reaction is preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 2 minutes to 1 hour.
- a coupling agent can be added in combination with the hydrocarbyloxysilane compound.
- Specific examples of the coupling agent are as follows. This coupling agent is added at the stage of modifying the conjugated diene polymer with the hydrocarbyloxysilane compound described above.
- a coupling agent used in combination with a hydrocarbyloxysilane compound and reacting with a polymerization active terminal (a) an isocyanate compound and / or an isothiocyanate compound, (b) an amide compound and / or an imide compound, (c) ) Pyridyl-substituted ketone compounds and / or pyridyl-substituted vinyl compounds, (d) silicon compounds, (e) ester compounds, (f) ketone compounds and (g) tin compounds, (h) epoxy compounds, (i) phosphate ester compounds And (j) an acid anhydride group-containing compound, (k) an arylvinyl group-containing compound, and (l) a halogenated carbon group-containing compound.
- the isocyanate compound or isothiocyanate compound as component (a) includes 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, diphenylethane diisocyanate, Preferred examples include polymeric type diphenylmethane diisocyanate (C-MDI), isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,3,5-benzenetriisocyanate, phenyl-1,4-diisothiocyanate, and the like. Can be mentioned.
- succinic acid amide As the amide compound or imide compound as component (b), succinic acid amide, phthalic acid amide, N, N, N ′, N′-tetramethylphthalic acid amide, oxamide, N, N, N ′, N′— Amide compounds such as tetramethyloxamide, adipic acid bisdimethylamide, polymethacrylic acid dimethylamide, succinimide, N-methylsuccinimide, maleimide, N-methylmaleimide, phthalimide, N-methylphthalimide, and other imide compounds It can be mentioned as a suitable example.
- Preferred examples of the pyridyl-substituted ketone compound or pyridyl-substituted vinyl compound as component (c) include dibenzoylpyridine, diacetylpyridine, divinylpyridine and the like.
- the silicon compound as component (d) includes dibutyldichlorosilicon, methyltrichlorosilicon, methyldichlorosilicon, tetrachlorosilicon (silicon tetrachloride), silicon tetrabromide, silicon tetraiodide, monochlorotrimethoxysilane, monobromotri Methoxysilane, dichlorodimethoxysilane, dibromodimethoxysilane, trichloromethoxysilane, tribromomethoxysilane, hexachlorodisilane, bis (trichlorosilyl) methane, 1,2-bis (trichlorosilyl) ethane, 1,3-bis (trichlorosilyl) Propane, 1,4-bis (trichlorosilyl) butane, 1,5-bis (trichlorosilyl) pentane, 1,6-bis (trichlorosilyl) hexane
- ester compound as component (e) examples include dimethyl adipate, diethyl adipate, dimethyl terephthalate, diethyl terephthalate, dimethyl phthalate, dimethyl isophthalate, diethyl malonate, diethyl phthalate, diethyl glutarate, diethyl maleate Etc. can be mentioned as a suitable example.
- component (f) ketone compound examples include N, N, N ′, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone, N, N, N ′, N′-tetraethyl (4,4′-diamino).
- N N-dimethyl-1-aminobenzoquinone
- N, N, N ′ N′-tetramethyl-1,3-diaminobenzoquinone
- N, N-dimethyl-1-aminoanthraquinone N, N
- Preferable examples include N ′, N′-tetramethyl-1,4-diaminoanthraquinone, 4,4′-diacetylbenzophenone and the like.
- tin compound As the tin compound as the component, tetrachlorotin, tetrabromotin, trichlorobutyltin, trichloromethyltin, trichloroethyltin, trichlorophenyltin, trichlorooctyltin, dibromodimethyltin, dichlorodimethyltin, dichlorodibutyltin, Dichlorodioctyltin, 1,2-bis (trichlorostannyl) ethane, 1,2-bis (methyldichlorostannyl) ethane, 1,4-bis (trichlorostannyl) butane, 1,4-bis (methyldichlorostane) Nyl) butane, ethyltin tristearate, butyltin trisoctanoate, butyltin tristearate, butyltin trislaurate, dibutyltin bisoctan
- epoxy compound (h) examples include polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol diglycidyl ether and glycerin triglycidyl ether, and polycyclic aromatic compounds having two or more phenyl groups such as diglycidylated bisphenol A.
- Polyepoxy compounds such as glycidyl ether, 1,4-diglycidylbenzene, 1,3,5-triglycidylbenzene, polyepoxidized liquid polybutadiene, 4,4′-diglycidyl-diphenylmethylamine, 4,4′-diglycidyl- Epoxy group-containing tertiary amines such as dibenzylmethylamine, diglycidyl aniline, diglycidyl orthotoluidine, tetraglycidyl metaxylenediamine, tetraglycidylaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-p-pheny
- Glycidylamino compounds such as diamine, diglycidylaminomethylcyclohexane, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane
- Examples of the phosphoric acid ester compound as component (i) include polyhalogenated phosphorus compounds such as trichlorophosphine and tribromophosphine, and phosphorous acid such as trisnonylphenyl phosphite, trimethyl phosphite and triethyl phosphite.
- Preferable examples include ester compounds, trimethyl phosphate, triethyl phosphate and the like.
- Preferable examples of the acid anhydride group-containing compound (j) include pyromellitic anhydride and styrene-maleic anhydride copolymer.
- Preferred examples of the aryl vinyl group-containing compound (k) include divinyl benzene, diisopropenyl benzene, divinyl benzene oligomer and the like.
- Preferred examples of the halogenated carbon group-containing compound (l) include trichloropropane, tribromopropane, tetrachlorobutane and the like.
- the amount of the coupling agent used is 1 mol or less, preferably 0, as the amount of the substituent capable of coupling in the coupling agent per gram atomic equivalent of the alkali metal or alkaline earth metal constituting the polymerization initiator. An amount of 1 to 0.5 moles. When the amount exceeds 1 mol, the reaction rate of the hydrocarbyloxysilane compound is lowered, and excellent low hysteresis loss characteristics and the like may not be obtained when a crosslinked rubber composition is obtained.
- the production method of the present invention further comprises (b) mixing the modified conjugated diene polymer obtained in step (a) with one or more selected from the group consisting of organic acid compounds and organic acid derivatives, A step of obtaining a diene rubber.
- organic acid compound and organic acid derivative used in the step (b) include carboxylic acid, carboxylic acid derivative, organic (sub) phosphoric acid, organic (sub) phosphoric acid derivative, organic sulfonic acid, organic sulfonic acid derivative, organic sulfine.
- Examples include acids, organic sulfinic acid derivatives, and organic thioacids. These can be used individually by 1 type, or can also be used in combination of 2 or more type.
- organic (phosphorous) phosphoric acid means organic phosphoric acid or organic phosphorous acid.
- an organic (phosphorous) phosphoric acid derivative means an organic phosphoric acid derivative or an organic phosphorous acid derivative.
- carboxylic acid examples include aliphatic carboxylic acids, phenyl group-containing carboxylic acids, and heterocyclic ring-containing carboxylic acids.
- Specific examples of the aliphatic carboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, 2-methylbutyric acid, octylic acid, 2-methylpentanoic acid, cyclohexanecarboxylic acid, isononanoic acid, undecylenic acid, oleic acid, lauric acid, Myristic acid, palmitic acid, behenic acid, stearic acid, isostearic acid, naphthenic acid, monochloroacetic acid, methoxyacetic acid, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, ⁇ -bromopropionic acid, cyanoacetic acid, acrylic acid, methacrylic acid , Vinyl acetic acid, crotonic acid, sorbic acid, gly
- phenyl group-containing carboxylic acid examples include an aromatic carboxylic acid in which the carboxyl group is directly bonded to the phenyl group, and a carboxylic acid in which the carboxyl group is bonded to the phenyl group through a carbon chain.
- aromatic carboxylic acid in which the carboxyl group is directly bonded to the phenyl group include benzoic acid, o-toluic acid, m-toluic acid, p-toluic acid, pt-butylbenzoic acid, o-chlorobenzoic acid.
- 2,4-dichlorobenzoic acid 4-chloro-3-nitrobenzoic acid, ⁇ -naphthoic acid, o-benzoylbenzoic acid, ⁇ -oxynaphthoic acid, 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid, 1,4 -Dihydroxy-2-naphthoic acid, o-nitrobenzoic acid, m-nitrobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, o-hydroxybenzoic acid, m-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzoic acid, salicylic acid, thiosalicylic acid, 6 -Hydroxy-2-naphthoic acid, 4-hydroxybiphenyl-4'-carboxylic acid, o-aminobenzoic acid, m-aminobenzoic acid, p-aminobenzoic acid, etc.
- Aromatic monocarboxylic acids aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 5-hydroxyisophthalic acid; trimellitic acid, trimesic acid, trimellitic anhydride And trivalent or higher aromatic polycarboxylic acids such as acid, pyromellitic acid and pyromellitic anhydride; and aromatic amino acids such as tyrosine and tryptophan.
- carboxylic acid in which the carboxyl group is bonded to the phenyl group via the carbon chain include phenylacetic acid, p-methoxyphenylacetic acid, 2-chlorophenylacetic acid, 4-chlorophenylacetic acid, phenoxyacetic acid, ⁇ -phenoxypropionic acid, silicic acid. Cinnamic acid, ferulic acid, 3-chloromandelic acid, 2-chloro-mandelic acid, mandelic acid, benzylic acid, p-hydroxyphenylacetic acid, p-hydroxyphenylacetic acid, p-hydroxyphenylpropionic acid and the like.
- heterocyclic ring-containing carboxylic acid examples include tetrahydro-5-oxo-2-furancarboxylic acid, 3-carbamoyl-pyrazinecarboxylic acid, picolinic acid, nicotinic acid, isonicotinic acid, 2-chloronicotinic acid, quinaldic acid and citrazine Examples thereof include acids, pyrazine monocarboxylic acids, and keridamic acids.
- carboxylic acid derivative examples include carboxylic anhydride, carboxylic acid halide, carboxylic acid ester and the like.
- carboxylic anhydride examples include anhydrides of the above carboxylic acids such as isobutyric anhydride, itaconic anhydride, succinic anhydride, acetic anhydride, citraconic anhydride, propionic anhydride, maleic anhydride, butyric anhydride, and phthalic anhydride.
- carboxylic acid halides include halides of the above carboxylic acids such as acetyl halide, propionyl halide, butyryl halide, benzoyl halide, and cyclohexane halide.
- halogenation means fluorination, chloride, bromide or iodide
- halide means fluoride, chloride, bromide, or iodide (hereinafter the same).
- carboxylic acid ester include esters of the above carboxylic acids such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, methyl propionate, methyl methacrylate, dimethyl maleate, and methyl benzoate.
- Examples of the organic (sub) phosphoric acid include compounds represented by the following general formula (1).
- R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a group represented by —OR 3.
- R 2 is a hydrogen atom, a hydroxy group, or a monovalent carbon.
- Specific examples include compounds such as methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, dimethylphosphonic acid, diethylphosphonic acid, diphenylphosphonic acid, methylphenylphosphonic acid, methylphosphinic acid, and phenylphosphinic acid.
- Examples of the organic (sub) phosphoric acid derivative include organic (sub) phosphorous halides, organic (sub) phosphoric acid esters, and the like.
- Examples of the organic (sub) phosphoric acid halide include compounds represented by the following general formula (2).
- R 4 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms
- X is halogen atom .n if it is an integer of 1 or 2 .R 4 there are multiple May be the same or different from each other.
- Specific examples include halogen compounds of organic (sub) phosphoric acid such as dimethylphosphinic acid halide, diethylphosphinic acid halide, diphenylphosphinic acid halide, ethylmethylphosphinic acid halide, methylphosphonic acid dihalide, and phenylphosphonic acid dihalide.
- Examples of the organic (sub) phosphate ester include compounds represented by the following general formula (3).
- R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, monovalent, if R 6 have a plurality of .
- R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms monovalent May be the same or different from each other, and when there are a plurality of R 6 s, they may be the same or different from each other, and R 5 and R 6 are the same.
- n is an integer of 1 to 3.
- An organic (sub) phosphoric acid ester is exemplified.
- Examples of the organic sulfonic acid include compounds represented by the following general formula (4).
- R 7 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms or a hydroxy group.
- the hydrogen atom of R 7 may be substituted with a halogen atom.
- Specific examples include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and the like.
- organic sulfonic acid derivatives include organic sulfonic acid halides and organic sulfonic acid esters.
- organic sulfonic acid halide examples include compounds represented by the following general formula (5).
- R 8 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
- X is a halogen atom.
- the hydrogen atom of R 8 may be substituted with a halogen atom.
- Specific examples include halides of the above organic sulfonic acids such as methanesulfonyl halide, ethanesulfonyl halide, trifluoromethanesulfonyl halide, p-toluenesulfonyl halide and the like.
- Examples of the organic sulfonic acid ester include compounds represented by the following general formula (6).
- R 9 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms of the monovalent
- n is an integer of 1 or 2.
- Specific examples include methyl methanesulfonate, ethyl benzenesulfonate, isopropyl p-toluenesulfonate, dimethyl sulfonate, methylphenyl sulfonate, diphenyl sulfonate, and the like.
- Examples of the organic sulfinic acid include compounds represented by the following general formula (7).
- R 11 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms or a hydroxy group.
- the hydrogen atom of R 11 may be substituted with a halogen atom.
- Specific examples include sulfinic acid compounds such as methanesulfinic acid, ethanesulfinic acid, p-toluenesulfinic acid, and trifluoromethanesulfinic acid.
- organic sulfinic acid derivatives include organic sulfinic acid halides and organic sulfinic acid esters.
- organic sulfinic acid halide examples include compounds represented by the following general formula (8).
- R 12 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
- X is a halogen atom.
- the hydrogen atom of R 12 may be substituted with a halogen atom.
- Specific examples include halides of the above organic sulfinic acids such as methanesulfinic acid halide, ethanesulfinic acid halide, p-toluenesulfinic acid halide, trifluoromethanesulfinic acid halide, and the like.
- Examples of the organic sulfinic acid ester include compounds represented by the following general formula (9).
- R 13 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, monovalent, if R 14 have a plurality .
- R 14 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms monovalent May be the same as or different from each other, and R 13 and R 14 may be the same or different, and n is an integer of 1 or 2.
- Specific examples include ester forms of the above sulfinic acids such as methyl benzenesulfinate, diphenyl sulfinate, and ethyl methanesulfinate.
- Examples of the organic thioic acid include compounds represented by the following general formula (10).
- R 15 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
- Specific examples include dithioacetic acid.
- These organic acid compounds or organic acid derivatives have the same action from the viewpoint that the functional group (II) can be oniumated, and are not described in the examples described later. Can be used in the present invention.
- the mixing of one or more selected from the group consisting of the modified conjugated diene polymer obtained in step (a), an organic acid compound, and an organic acid derivative can be performed, for example, in a solution.
- a solution There is no restriction
- the amount of the organic acid compound and / or organic acid derivative used is preferably 1.0 molar equivalent or more, more preferably 1.5 molar equivalent or more with respect to the alkali component in the reaction system. If it is less than 1.0 molar equivalent, oniumation does not proceed sufficiently, and the rubber shape retention may be inferior.
- the addition method of the organic acid compound and / or the organic acid derivative is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding all at once, a method of adding in divided portions, and a method of adding continuously. Among these, the method of adding all at once is preferable. Further, the organic acid compound and / or the organic acid derivative may be added in a solution using a hydrocarbon solvent, a randomizer or the like exemplified in the specification as a solvent.
- the polymerization temperature of the conjugated diene polymer is used as it is. be able to.
- the temperature is preferably 0 to 120 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.
- the mixing time is preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 2 minutes to 1 hour.
- the modified conjugated diene rubber of the present invention one or more selected from the group consisting of an organic acid compound and an organic acid derivative is added, and then a known solvent removal for producing a conjugated diene polymer (for example, the modified conjugated diene rubber can be recovered by operations such as steam stripping and drying.
- the modified conjugated diene polymer obtained in the previous step can be mixed with a catalyst containing a metal element for condensing the hydrocarbyloxysilane compound (hereinafter sometimes simply referred to as “condensation catalyst”).
- the condensation catalyst is preferably a metal compound containing at least one metal element among the metal elements contained in Groups 4, 12, 13, 14, and 15 of the periodic table.
- the metal element titanium, zirconium, aluminum, bismuth, tin and the like are preferable.
- the condensation catalyst is preferably a hydrocarbyl oxide, carboxylate, or acetylacetonate complex of the above metal element.
- the condensation catalyst promotes the condensation of the modified conjugated diene polymer, and the condensation catalyst itself can react with the hydrocarbyloxy residue of the modified conjugated diene polymer to further increase the reactivity with the filler.
- condensation catalyst examples include tetramethoxy titanium, tetraethoxy titanium, tetra n-propoxy titanium, tetra i-propoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, tetra n-butoxy titanium oligomer, tetra sec-butoxy titanium, tetra tert-butoxy Titanium, tetra (2-ethylhexyloxy) titanium, bis (octanediolate) bis (2-ethylhexyloxy) titanium, tetra (octanediolate) titanium, titanium lactate, titanium dipropoxybis (triethanolaminate), titaniumdi Butoxybis (triethanolamate), Titanium tributoxy systemate, Titanium tripropoxy systemate, Titanium tripropoxy Cetylacetonate, titanium dipropoxy bis (acetylacetonate), titanium tripropoxyethyl acetoacetate, titanium propoxyacetylacetonate bis (ethoxy
- condensation catalysts tetrakis (2-ethylhexyloxy) titanium, tetra (octanediolate) titanium, tris (2-ethylhexanoate) bismuth, tetra n-propoxyzirconium, tetra n-butoxyzirconium, bis (2 -Ethylhexanoate) zirconium oxide, bis (oleate) zirconium oxide, tri-i-propoxyaluminum, trisec-butoxyaluminum, tris (2-ethylhexanoate) aluminum, tris (stearate) aluminum, zirconium tetrakis (acetyl) Acetonate), aluminum tris (acetylacetonate), bis (2-ethylhexanoate) tin, di-n-octyltin bis (2-ethylhexylmalate) are preferred.
- the amount of the catalyst containing a metal element for condensing the hydrocarbyloxysilane compound in this mixture is preferably 0.1 to 10 molar equivalents, more preferably, relative to the hydrocarbyloxysilyl group present in the reaction system. 0.2 to 5 molar equivalents. If the amount is less than 0.1 molar equivalent, the progress of the condensation reaction may not be sufficient. On the other hand, even if the amount exceeds 10 molar equivalents, the effect of the reacting condensation catalyst is saturated, which is economically undesirable.
- the addition method of the condensation catalyst which is a modifier is not particularly limited, and examples thereof include a batch addition method, a division addition method, and a continuous addition method. Among these, the method of adding all at once is preferable. Further, the condensation catalyst may be added in a solution using a hydrocarbon solvent, a randomizer, or the like exemplified in the specification as a solvent.
- the temperature at which the condensation catalyst and other components (for example, the modified conjugated diene polymer obtained in step (a)) are mixed is preferably 0 to 120 ° C., more preferably 20 to 100 ° C. When the temperature is low, the viscosity of the polymer tends to increase, and when the temperature is high, the polymerization active terminal is likely to be altered. Therefore, the temperature within the above numerical range is preferable.
- the mixing time is preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 2 minutes to 1 hour. If the mixing time is less than 1 minute, the mixing may not be completed. On the other hand, when the mixing time exceeds 5 hours, the mixing is saturated, so that the mixing time is wasted.
- the manufacturing method of this invention can further include the process which makes the modified conjugated diene rubber
- the modified conjugated diene polymer contained in the modified conjugated diene rubber forms an onium structure, and a modified conjugated diene rubber having an onium structure can be obtained.
- a method of making an organic acid compound or an organic acid derivative and water contact, and forming an onium structure for example, (i) Water is directly added and mixed in a polymer solution after the process (b).
- step (Ii) a method in which, after step (b), a solution obtained by dissolving water in an organic solvent that is soluble in both water and an organic solvent such as alcohol is added to and mixed in the polymer solution; iii) A method of mixing the polymer solution and / or polymer and water simultaneously with the solvent removal in the step of steam stripping after step (b) is preferred. Among them, (iii) the method of mixing the polymer solution and / or polymer and water simultaneously with the desolvation in the steam stripping step after step (b) is particularly effective from the viewpoint of efficient onium structure formation. preferable.
- the temperature during the reaction is preferably 30 to 150 ° C., more preferably 80 to 120 ° C.
- the polymer solution obtained when preparing the modified conjugated diene rubber may be used in the state of the polymer solution without removing the solvent.
- the modified conjugated diene rubber obtained by removing the solvent from the coalesced solution by steam stripping or the like and drying it may be dissolved again in a solvent such as cyclohexane.
- the modified conjugated diene rubber of the present invention is a modified conjugated diene rubber obtained by the production method of the modified conjugated diene rubber of the present invention described so far.
- a modified conjugated diene rubber has a high Mooney viscosity, excellent shape stability, and good processability.
- the Mooney viscosity (ML1 + 4, 100 ° C.) of the modified conjugated diene rubber of the present invention is preferably 30 to 150, more preferably 40 to 120. When the Mooney viscosity is less than 30, shape stability tends to be lowered. On the other hand, when the Mooney viscosity exceeds 150, workability is deteriorated and it may be difficult to knead with the compounding agent.
- the oil is usually extended with an extender oil to be within this range.
- an extender oil As the extender oil, aroma oil, naphthenic oil, paraffin oil, or aroma substitute oil of 3 mass% or less of PCA by the method of IP346 is preferable.
- the amount of the extender oil used is arbitrary, but is usually 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the modified conjugated diene rubber. When using an extending oil, it is generally used in an amount of 20 to 37.5 parts by mass.
- T-DAE Teated Distillate Aromatic Extract
- T-RAE Teated Residual Aromatic Extract
- MES Mel Extract Exolate
- RAE Rex
- the rubber composition of the present invention contains the aforementioned modified conjugated diene rubber as a rubber component.
- the details will be described below.
- the rubber component in the rubber composition of the present invention contains the aforementioned modified conjugated diene rubber.
- the content ratio of the modified conjugated diene rubber in the rubber component is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more. When the content ratio is 20% by mass or more, the cross-linked rubber composition can have better mechanical properties such as tensile strength and tensile elongation, crack growth resistance, and wear resistance.
- the modified conjugated diene rubber constituting the rubber composition of the present invention may contain one kind of modified conjugated diene rubber or two or more kinds of modified conjugated diene rubber.
- other rubber components may be contained.
- Other rubber components include natural rubber, synthetic isoprene rubber, butadiene rubber, modified butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, modified styrene-butadiene rubber, ethylene- ⁇ -olefin copolymer rubber, and ethylene- ⁇ -olefin-diene copolymer.
- Rubber acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, chloroprene rubber, halogenated butyl rubber, styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer rubber, random styrene-butadiene-isoprene copolymer rubber, styrene-acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, Examples thereof include acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, polystyrene-polybutadiene-polystyrene block copolymer, and mixtures thereof. Even if other known rubber components that can be used as a rubber composition for tires are contained, it is possible to produce a crosslinked rubber having excellent low hysteresis loss characteristics.
- the rubber composition of the present invention preferably further contains carbon black and / or silica.
- carbon black include furnace black, acetylene black, thermal represented by SRF, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF, ISAF-HS, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF-HS, HAF-LS. Examples thereof include black, channel black, graphite, graphite fiber, fullerene and the like.
- Carbon black having an iodine adsorption amount (IA) of 60 mg / g or more and a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 80 ml / 100 g or more is preferable.
- Carbon black By using carbon black, the effect of improving the grip performance and fracture resistance of the crosslinked rubber composition is increased. Note that HAF, ISAF, and SAF, which are excellent in wear resistance, are particularly preferable. Carbon black can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- silica examples include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), colloidal silica, precipitated silica, calcium silicate, aluminum silicate and the like.
- wet silica is preferred because it has the most remarkable effects of improving the fracture resistance, wet grip properties, and low hysteresis loss.
- high dispersible type silica in view of physical properties and workability because the dispersibility to rubber is improved.
- Silica can be used singly or in combination of two or more.
- the amount of carbon black and / or silica in the rubber composition of the present invention is preferably 20 to 130 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component (the total of the modified conjugated diene rubber and other rubber components). More preferably, it is 25 to 110 parts by mass from the viewpoint of reinforcing properties and the effect of improving various physical properties thereby. If the content ratio of carbon black and / or silica is small, the effect of improving the fracture resistance and the like tends to be insufficient, and if the content ratio of carbon black and / or silica is large, the processability of the rubber composition is increased. Therefore, the content ratio is preferably within the numerical range.
- Carbon-silica dual phase filler is a so-called silica-coated carbon black in which silica is chemically bonded to the surface of carbon black, and is sold by Cabot Corporation under the trade names CRX2000, CRX2002, and CRX2006.
- the compounding amount of the carbon-silica dual phase filler is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 95 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total rubber component.
- the rubber composition of the present invention contains silica as a reinforcing agent
- a silane coupling agent in order to further improve the reinforcing effect.
- the silane coupling agent include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, and bis (2-triethoxy).
- Ethoxysilylethyl) tetrasulfide bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercapto Ethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthio Rubamoyl tetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetra
- Examples of commercially available products include “NXT Silane”, “NXT-Low-V Silane”, “NXT Ultra Low-V Silane” manufactured by Momentive Performance Materials, and “VP Si363” manufactured by Degussa. And “11-MERCAPTOUNDECYLTRIMETHOXYSILANE” manufactured by Gelest. Of these, bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfide, and mercapto exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-249069 from the standpoint of improving the reinforcing property. Silane compounds are preferred.
- silane coupling agents can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- the blending amount of the silane coupling agent varies depending on the type of the silane coupling agent and the like, but is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica.
- the amount is less than 1 part by mass, the effect as a coupling agent tends to be hardly exhibited.
- the amount exceeds 20 parts by mass the rubber component tends to be easily gelled.
- a compatibilizer can be added during kneading for the purpose of improving workability during kneading or further improving the balance of wet skid resistance, low hysteresis loss characteristics, and abrasion resistance.
- Preferred examples of the compatibilizer include epoxy group-containing compounds, carboxylic acid compounds, carboxylic ester compounds, ketone compounds, ether compounds, aldehyde compounds, organic compounds selected from hydroxyl group-containing compounds and amino group-containing compounds, and alkoxy compounds.
- examples include silicone compounds selected from silane compounds, siloxane compounds, and aminosilane compounds.
- organic compounds as compatibilizers include epoxy group-containing compounds, carboxylic acid compounds, carboxylic acid ester compounds, ketone compounds, ether compounds, aldehyde compounds, amino group-containing compounds, hydroxyl group-containing compounds, and the like.
- examples of these various organic compounds include the following compounds.
- Examples of the epoxy group-containing compound include butyl glycidyl ether, diglycidyl ether, propylene oxide, neopentyl glycol siglycidyl ether, epoxy resin, epoxidized soybean oil, and epoxidized fatty acid ester.
- the carboxylic acid compound include adipic acid, octylic acid, methacrylic acid and the like.
- Carboxylic acid ester compounds include acrylic acid ester, diethylene acrylate, ethyl methacrylate, orthoacetic acid ester, ethyl acetoacetate, butyl acetate, isopropyl acetate, dimethyl carbonate, p-hydroxyphenylacetic acid, polyester plasticizer, stearic acid type
- plasticizers examples include plasticizers.
- the ketone compound include methylcyclohexanone and acetylacetone.
- ether compounds include isopropyl ether and dibutyl ether.
- aldehyde compound examples include undecylene aldehyde, decyl aldehyde, vanillin, 3,4-dimethoxybenzaldehyde, cumin aldehyde, and the like.
- amino group-containing compounds include isopropylamine, diisopropylamine, triethylamine, 3-ethoxypropylamine, 2-ethylhexylamine, isopropanolamine, N-ethylethylenediamine, ethyleneimine, hexamethylenediamine, 3-lauryloxypropylamine, and aminophenol.
- the hydroxyl group-containing compound include isopropyl alcohol, butanol, octanol, octanediol, ethylene glycol, methylcyclohexanol, 2-mercaptoethanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, and 3-methyl-1,5-pentanediol.
- 1-octadecanol diethylene glycol, butylene glycol, dibutylene glycol, triethylene glycol and the like.
- an epoxy group-containing compound, an amino group-containing compound, and a hydroxyl group-containing compound are preferable.
- silicone compounds as compatibilizers include alkoxysilane compounds, siloxane compounds, aminosilane compounds, and the like. Examples of these various silicone compounds include the following compounds.
- alkoxysilane compound examples include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriphenoxysilane, tetraethoxysilane, methyldiethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane.
- siloxane compound examples include dimethylsiloxane oligomer, silicone oil, amino-modified silicone oil, epoxy-modified silicone oil, carboxyl-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, alkyl-modified silicone oil, higher fatty acid ester-modified silicone oil, and higher alkoxy-modified silicone oil. And higher fatty acid-containing silicone oils.
- aminosilane compound examples include hexamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, anilitrimethylsilane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (diethylamino) dimethylsilane, and triethylaminosilane. Of these, a silazane compound and bis (dimethylamino) dimethylsilane are preferable.
- various chemicals and additives usually used in the rubber industry can be blended, if desired, within a range where the object of the present invention is not impaired.
- various chemicals and additives that can be blended in the rubber composition of the present invention include, for example, a crosslinking agent, a vulcanization aid, a processing aid, a vulcanization accelerator, a process oil, an antiaging agent, a scorch prevention agent, and zinc.
- a crosslinking agent for example, a crosslinking agent, a vulcanization aid, a processing aid, a vulcanization accelerator, a process oil, an antiaging agent, a scorch prevention agent, and zinc.
- Hana, stearic acid and the like can be mentioned.
- crosslinking agent examples include sulfur, organic oxide crosslinking agent, quinoid crosslinking agent, and resin crosslinking agent. More specifically, vulcanizing agents (sulfur, sulfur halides), organic peroxides, quinone dioximes, organic polyvalent amine compounds, alkylphenol resins having a methylol group, etc., are usually used. Is done.
- the amount of the crosslinking agent used is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.5 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
- stearic acid is generally used as the vulcanization aid and processing aid.
- the amount of vulcanization aid and processing aid used is usually 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the rubber component.
- vulcanization accelerator examples include, but are not particularly limited to, sulfenamide-based, guanidine-based, thiuram-based, thiourea-based, thiazole-based, dithiocarbamic acid-based, and xanthogenic acid-based compounds, preferably 2-mercaptobenzoic acid.
- the amount of the vulcanization accelerator used is usually 0.1 to 5 parts by mass, preferably 0.4 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
- the rubber composition of the present invention can be produced by kneading using a kneader such as an open kneader including a roll and a closed kneader including a Banbury mixer. Further, it can be applied to various rubber products by crosslinking (vulcanizing) after molding.
- the crosslinked rubber (crosslinked product of the rubber composition) of the present invention includes, for example, a tire (for example, a tread, an under tread, a carcass, a sidewall, and a bead portion of a tire), a vibration proof rubber, a fender, and a belt. It is suitable for applications such as hoses and other industrial products.
- the crosslinked rubber of the present invention is particularly suitably used as a tire tread rubber.
- the physical properties of the conjugated diene polymer, modified conjugated diene rubber, and rubber composition before modification are as follows.
- the polystyrene-converted weight average molecular weight of the conjugated diene polymer before modification by gel permeation chromatography (GPC) balances the shape stability of the modified conjugated diene rubber and the workability when producing the rubber composition. From the standpoint of maintenance, it is preferably 1 to 1.5 million, more preferably 50,000 to 1,000,000, particularly preferably 100,000 to 800,000.
- the glass transition temperature of the modified conjugated diene rubber is preferably 0 ° C. or less, more preferably ⁇ 5 ° C.
- the Mooney viscosity (ML1 + 4, 100 ° C.) of the modified conjugated diene rubber is preferably 30 to 150 from the viewpoint of maintaining the balance between the shape stability of the modified conjugated diene rubber and the workability when producing the rubber composition. More preferably, it is 40 to 120.
- the cold flow value (mg / min) of the modified conjugated diene rubber is preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less, particularly preferably 0.5, from the viewpoint of the shape stability of the modified conjugated diene rubber. It is as follows.
- the Mooney viscosity (ML1 + 4, 100 ° C.) of the rubber composition is preferably 20 to 150, more preferably 30 to 130, and particularly preferably 40 to 110, from the viewpoint of workability when producing a tire.
- Example 1 Synthesis of modified conjugated diene rubber A and evaluation thereof
- An autoclave reactor with an internal volume of 5 liters purged with nitrogen was charged with 2500 g of cyclohexane, 25 g of tetrahydrofuran, 100 g of styrene, and 390 g of 1,3-butadiene.
- 335 mg of n-butyllithium was added to initiate polymerization.
- the polymerization was carried out under adiabatic conditions and the maximum temperature reached 85 ° C.
- the residual amount of silane was measured by gas chromatography and calculated backward.
- 570 mg of maleic acid was added as an organic acid compound, and 2,6-di-tert-butyl-p-cresol was further added.
- the solvent was removed by steam stripping, and drying was carried out with a hot roll adjusted to 110 ° C. to obtain a modified conjugated diene rubber A.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber A
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber A.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 2 [Synthesis of modified conjugated diene rubber B and its evaluation] An autoclave reactor with an internal volume of 5 liters purged with nitrogen was charged with 2500 g of cyclohexane, 25 g of tetrahydrofuran, 100 g of styrene, and 390 g of 1,3-butadiene. After adjusting the temperature of the reactor contents to 10 ° C., 335 mg of n-butyllithium was added to initiate polymerization. The polymerization was carried out under adiabatic conditions and the maximum temperature reached 85 ° C.
- a modified conjugated diene rubber B was obtained.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber B
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber B.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 3 [Synthesis of modified conjugated diene rubber C and its evaluation] An autoclave reactor with an internal volume of 5 liters purged with nitrogen was charged with 2500 g of cyclohexane, 25 g of tetrahydrofuran, 100 g of styrene, and 390 g of 1,3-butadiene. After adjusting the temperature of the reactor contents to 10 ° C., 335 mg of n-butyllithium was added to initiate polymerization. The polymerization was carried out under adiabatic conditions and the maximum temperature reached 85 ° C.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber C
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber C.
- a rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 4 [Synthesis of modified conjugated diene rubber D and its evaluation] A modified conjugated diene rubber D was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1140 mg of maleic acid was added as an organic acid compound.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber D
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber D.
- a rubber composition prepared according to the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 5 [Synthesis of modified conjugated diene rubber E and evaluation thereof] A modified conjugated diene rubber E was obtained in the same manner as in Example 1 except that 760 mg of maleic dichloride was added as an organic acid derivative. Various physical property values and the like of the resulting modified conjugated diene polymer E are shown in the table. Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber E, and Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber E. Further, using the modified conjugated diene rubber E, the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 6 Synthesis of modified conjugated diene rubber F and evaluation thereof
- a modified conjugated diene rubber F was obtained in the same manner as in Example 1 except that 710 mg of dimethyl maleate was added as the organic acid derivative.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber F
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber F.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 7 [Synthesis of modified conjugated diene rubber G and its evaluation] A modified conjugated diene rubber G was obtained in the same manner as in Example 1 except that 490 mg of maleic anhydride was added as an organic acid derivative.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber G
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber G.
- a rubber composition prepared according to the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 8 Synthesis of modified conjugated diene rubber H and evaluation thereof
- a modified conjugated diene rubber H was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1700 mg of p-toluenesulfonic acid was added as the organic acid compound.
- Table 1 shows the polymerization prescription of the modified conjugated diene rubber H
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber H.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 9 [Synthesis of modified conjugated diene rubber I and its evaluation] A modified conjugated diene rubber I was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1880 mg of p-toluenesulfonic acid chloride was added as an organic acid derivative.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber I
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber I.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 10 Synthesis of modified conjugated diene rubber J and evaluation thereof
- a modified conjugated diene rubber J was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1540 mg of p-toluenesulfinic acid was added as the organic acid compound.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber J
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber J.
- a rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 11 [Synthesis of modified conjugated diene rubber K and its evaluation] A modified conjugated diene rubber K was obtained in the same manner as in Example 1 except that 780 mg of phenylphosphonic acid was added as an organic acid compound.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber K
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber K.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 12 [Synthesis of modified conjugated diene rubber L and its evaluation] A modified conjugated diene rubber L was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1060 mg of diethyl phenylphosphonate was added as an organic acid derivative.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber L
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber L.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Example 13 [Synthesis of modified conjugated diene rubber M and its evaluation] A modified conjugated diene rubber M was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1400 mg of phenylphosphinic acid was added as the organic acid compound.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber M
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber M.
- a rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber N
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber N.
- a rubber composition prepared according to the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- Table 1 shows the polymerization formulation of the modified conjugated diene rubber P
- Table 2 shows the properties of the resulting modified conjugated diene rubber P.
- the rubber composition prepared by the formulation shown in Table 3 was vulcanized, and physical properties were evaluated. The results are shown in Table 4.
- tan ⁇ Measured using a vulcanized rubber as a measurement sample and using a dynamic spectrometer (manufactured by Rheometrics, USA) under conditions of a tensile dynamic strain of 0.14%, an angular velocity of 100 radians per second, and 0 ° C. did. Expressed as an index with Comparative Example 1 as 100, the larger the value, the greater the better wet skid resistance.
- V 70 ° C.
- tan ⁇ Using a vulcanized rubber as a measurement sample and using a dynamic spectrometer (manufactured by Rheometrics, USA), measured under conditions of tensile dynamic strain 0.7%, angular velocity 100 radians per second, 70 ° C.
- Abrasion resistance A vulcanized rubber was used as a measurement sample, and a DIN abrasion tester (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) was used. Displayed as an index with Comparative Example 1 as 100, the larger the value, the better the wear resistance.
- the modified conjugated diene rubber N of Comparative Example 1 using an inorganic acid has extremely poor temporal stability and has a problem in rubber storage stability.
- the composition of the present invention using the modified conjugated diene rubber of the present invention has a workability and wet skid resistance without impairing the tensile strength and wear resistance. It can be seen that the balance of the low hysteresis loss characteristic is remarkably improved.
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Abstract
Description
一例として、(1)共役ジオレフィンあるいは共役ジオレフィンと芳香族ビニル化合物の(共)重合ゴムであって、(2)(共)重合体鎖に結合した第1級アミノ基とアルコキシシリル基とを有し、かつ(3)(共)重合体鎖中に2官能性以上のモノマーが共重合されているか、および/または、2官能性以上のカップリング剤で(共)重合体鎖の少なくとも一部がカップリングされている、ことを特徴とする共役ジオレフィン(共)重合ゴム、及び該共役ジオレフィン(共)重合体を含有するゴム組成物が提案されている(特許文献1)。
他の例として、アルカリ金属触媒の存在下、炭化水素溶媒中で、共役ジエンモノマー、又は、共役ジエンモノマーと芳香族ビニルモノマーとを重合させ、アルカリ金属末端を有する活性重合体を得る工程1と、該活性重合体と、特定の式で表される化合物とを反応させて、変性重合体ゴムを得る工程2から得られる、変性ジエン系重合体ゴム、及び該変性ジエン系重合体ゴムを含有するゴム組成物が提案されている(特許文献2)。
また、シリカ及びカーボンブラックとの相互作用を高め、破壊特性、耐摩耗性、低発熱性を向上させることができる変性重合体を製造する方法として、有機金属の活性部位を分子中に有する重合体の該活性部位にヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させる第一次変性反応を行い、その後さらにヒドロカルビルオキシシリル基同士の縮合反応を経由して、ヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させる第二次変性反応を行う方法、及び該方法により得られた変性重合体を含むゴム組成物が提案されている(特許文献3)。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[8]を提供するものである。
[1] (a)共役ジエン系化合物、又は共役ジエン系化合物と芳香族ビニル化合物を重合して得られるアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属活性末端を有する共役ジエン系重合体と、下記官能基(I)、(II)の各々を分子中に1つ以上有するヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させて、官能基(II)を有する変性共役ジエン系重合体を得る工程と、(b)工程(a)で得られた変性共役ジエン系重合体と、有機酸化合物及び有機酸誘導体からなる群より選ばれる1種以上を混合して、変性共役ジエン系ゴムを得る工程と、を含む変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
官能基(I);ヒドロカルビルオキシシリル基
官能基(II);1級アミノ基の2つの水素原子の両方が保護基によって置換されてなる窒素含有基
[2] 前記有機酸化合物及び有機酸誘導体が、カルボン酸、カルボン酸誘導体、有機(亜)リン酸、有機(亜)リン酸誘導体、有機スルホン酸、有機スルホン酸誘導体、有機スルフィン酸、有機スルフィン酸誘導体、有機チオ酸である前記[1]に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
[3] (c)工程(b)で得られた変性共役ジエン系ゴムと水を接触させる工程、を含む前記[1]または[2]に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
[4] 前記変性共役ジエン系ゴムが、前記変性共役ジエン系重合体によって形成されたオニウム構造を有する、前記[1]~[3]のいずれかに記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
[5] 前記[1]~[4]のいずれかに記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法によって得られた変性共役ジエン系ゴム。
[6] 前記[5]に記載の変性共役ジエン系ゴムと、シリカ及び/又はカーボンブラックと、架橋剤を含む、ゴム組成物。
[7] 前記[6]に記載のゴム組成物を架橋させてなる架橋ゴム。
[8] 前記[7]に記載の架橋ゴムを有するタイヤ。
前記変性共役ジエン系ゴムを用いて製造される架橋ゴムは、耐摩耗性、及び低ヒステリシス特性に優れることから、自動車タイヤ等の用途に用いることで、自動車等の低燃費性能を向上させることができる。
官能基(I);ヒドロカルビルオキシシリル基
官能基(II);1級アミノ基の2つの水素原子の両方が保護基によって置換されてなる窒素含有基
[工程(a)]
工程(a)は、共役ジエン系化合物、又は共役ジエン系化合物と芳香族ビニル化合物を重合して得られるアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属活性末端を有する共役ジエン系重合体と、後述する官能基(I)、(II)の各々を分子中に1つ以上有するヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させて、官能基(II)を有する変性共役ジエン系重合体を得る工程である。
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属活性末端を有する共役ジエン系重合体としては、共役ジエン系化合物を単独で重合、または、共役ジエン系化合物と芳香族ビニル化合物を共重合させてなるアニオン重合体を挙げることができる。
更には、官能基含有モノマーを混在させ、ポリマー中の官能基をアルカリ金属系開始剤によって活性化することも有効である。例えば、イソブチレン単位、パラメチルスチレン単位又はパラハロゲン化メチルスチレン単位を含む共重合体の官能基部分をリチオ化して活性部位とすることも有効である。
好適なヒドロカルビルオキシシリル基としては、炭素数1~20のアルキル基を有するアルコキシシリル基、炭素数1~20のアリール基を有するアリールオキシシリル基、炭素数1~20のアリル基を有するアリルオキシシリル基、または炭素数1~20のアラルキル基を有するアラルキルオキシシリル基等を挙げることができる。
さらに、ヒドロカルビルオキシシラン化合物は、一種を単独で用いてよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
好ましい例としては、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、1-(3-トリエトキシシリルプロピル)-2,2,5,5-テトラメチル-1-アザ-2,5-ジシラシクロペンタン、N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
なお、変性剤であるヒドロカルビルオキシシラン化合物の添加方法は、特に制限されず、一括して添加する方法、分割して添加する方法、あるいは、連続的に添加する方法などが挙げられる。中でも、一括して添加する方法が好ましい。また、ヒドロカルビルオキシシラン化合物は、本明細書中に例示した共役ジエン系モノマー、芳香族ビニル化合物、炭化水素溶媒、ランダマイザー等を溶媒とする溶液で添加しても良い。
変性反応の温度は、共役ジエン系重合体の重合温度をそのまま用いることができる。該温度は、好ましくは0~120℃、より好ましくは20~100℃である。温度が低くなると重合体の粘度が上昇する傾向があり、温度が高くなると重合活性末端が失活し易くなるので、上記数値範囲外の温度は好ましくない。また、一次変性反応における反応時間は、好ましくは1分間~5時間、更に好ましくは2分間~1時間である。
すなわち、ヒドロカルビルオキシシラン化合物と併用して、重合活性末端に反応させるカップリング剤としては、(a)イソシアナート化合物及び/又はイソチオシアナート化合物、(b)アミド化合物及び/又はイミド化合物、(c)ピリジル置換ケトン化合物及び/又はピリジル置換ビニル化合物、(d)ケイ素化合物、(e)エステル化合物、(f)ケトン化合物並びに(g)スズ化合物、(h)エポキシ化合物、(i)リン酸エステル化合物、(j)酸無水物基含有化合物、(k)アリールビニル基含有化合物、並びに(l)ハロゲン化炭素基含有化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられる。
(b)成分であるアミド化合物又はイミド化合物としては、コハク酸アミド、フタル酸アミド、N,N,N’,N’-テトラメチルフタル酸アミド、オキサミド、N,N,N’,N’-テトラメチルオキサミド、アジピン酸ビスジメチルアミド、ポリメタクリル酸ジメチルアミドなどのアミド化合物、コハク酸イミド、N-メチルコハクイミド、マレイミド、N-メチルマレイミド、フタルイミド、N-メチルフタルイミドなどのイミド化合物等を好適例として挙げることができる。
(c)成分であるピリジル置換ケトン化合物又はピリジル置換ビニル化合物としては、ジベンゾイルピリジン、ジアセチルピリジン、ジビニルピリジン等を好適例として挙げることができる。
(f)成分であるケトン化合物としては、N,N,N’,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、N,N,N’,N’-テトラエチル(4,4’-ジアミノ)-ベンゾフェノン、N,N-ジメチル-1-アミノベンゾキノン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ジアミノベンゾキノン、N,N-ジメチル-1-アミノアントラキノン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,4-ジアミノアントラキノン、4,4’-ジアセチルベンゾフェノン等を好適例として挙げることができる。
(h)成分であるエポキシ化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルなどの多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ジグリシジル化ビスフェノールAなどの2個以上のフェニル基を有する芳香族化合物のポリグリシジルエーテル、1,4-ジグリシジルベンゼン、1,3,5-トリグリシジルベンゼン、ポリエポキシ化液状ポリブタジエンなどのポリエポキシ化合物、4,4’-ジグリシジル-ジフェニルメチルアミン、4,4’-ジグリシジル-ジベンジルメチルアミンなどのエポキシ基含有3級アミン、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルオルソトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミノ化合物、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリブトキシシラン、エポキシ変性シリコーン、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油などのエポキシ基と他の官能基を有する化合物等を好適例として挙げることができる。
(j)成分である酸無水物基含有化合物としては、無水ピロメリット酸、スチレン-無水マレイン酸共重合体等を好適例として挙げることができる。
(k)成分であるアリールビニル基含有化合物としては、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、ジビニルベンゼンオリゴマー等を好適例として挙げることができる。
(l)成分であるハロゲン化炭素基含有化合物としては、トリクロロプロパン、トリブロモプロパン、テトラクロロブタン等を好適例として挙げることができる。
ヒドロカルビルオキシシラン化合物と併用して、重合活性末端に反応させるこれらの化合物は、一種単独で使用することも、あるいは二種以上を組み合わせて用いることもできる。
本発明の製造方法はさらに、(b)工程(a)で得られた変性共役ジエン系重合体と、有機酸化合物及び有機酸誘導体からなる群より選ばれる1種以上を混合して、変性共役ジエン系ゴムを得る工程を含む。
工程(b)で用いられる有機酸化合物及び有機酸誘導体としては、カルボン酸、カルボン酸誘導体、有機(亜)リン酸、有機(亜)リン酸誘導体、有機スルホン酸、有機スルホン酸誘導体、有機スルフィン酸、有機スルフィン酸誘導体、有機チオ酸等が挙げられる。
これらは、一種を単独で使用することも、あるいは二種以上を組み合わせて用いることもできる。
なお、本明細書中、有機(亜)リン酸とは、有機リン酸又は有機亜リン酸を意味する。また、有機(亜)リン酸誘導体とは、有機リン酸誘導体又は有機亜リン酸誘導体を意味する。
脂肪族カルボン酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、2-メチル酪酸、オクチル酸、2-メチルペンタン酸、シクロヘキサンカルボン酸、イソノナン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ベヘニン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ナフテン酸、モノクロロ酢酸、メトキシ酢酸、2-クロロプロピオン酸、3-クロロプロピオン酸、α-ブロモプロピオン酸、シアノ酢酸、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、ソルビン酸、グリオキシル酸、ピルビン酸、レブリン酸、チオグリコール酸、β-メルカプトプロピオン酸、2-ヒドロキシメチル酪酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、グルコン酸、グリシン、2-アミノ-3-(カルボキシメチルチオ)-プロピオン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、メチルコハク酸、セバチン酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ジベンゾイル酒石酸、ダイマー酸、3,3’-ジチオジプロピオン酸、3,3’-チオジプロピオン酸、チオリンゴ酸、酒石酸、リンゴ酸、イミノジ酢酸、2-アミノアジピン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、シスチン等のジカルボン酸;クエン酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸等の3価以上のポリカルボン酸;イソロイシン、アラニン、β-アラニン、トレオニン、セリン、イソセリン等の脂肪族アミノ酸等を挙げることができる。
フェニル基含有カルボン酸としては、カルボキシル基が直接フェニル基に結合した芳香族カルボン酸や、カルボキシル基が炭素鎖を介してフェニル基に結合したカルボン酸等を挙げることができる。
カルボキシル基が直接フェニル基に結合した芳香族カルボン酸の具体例としては、安息香酸、o-トルイル酸、m-トルイル酸、p-トルイル酸、p-t-ブチル安息香酸、o-クロロ安息香酸、2,4-ジクロロ安息香酸、4-クロロ-3-ニトロ安息香酸、α-ナフトエ酸、o-ベンゾイル安息香酸、β-オキシナフトエ酸、1,4-ジヒドロキシ-2-ナフトエ酸、1,4-ジヒドロキシ-2-ナフトエ酸、o-ニトロ安息香酸、m-ニトロ安息香酸、p-ニトロ安息香酸、o-ヒドロキシ安息香酸、m-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、サリチル酸、チオサリチル酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸、4-ヒドロキシビフェニル-4’-カルボン酸、o-アミノ安息香酸、m-アミノ安息香酸、p-アミノ安息香酸等の芳香族モノカルボン酸;イソフタル酸、テレフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、5-ヒドロキシイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、トリメシン酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等の3価以上の芳香族ポリカルボン酸;チロシン、トリプトファン等の芳香族アミノ酸等が挙げられる。
カルボキシル基が炭素鎖を介してフェニル基に結合したカルボン酸の具体例としては、フェニル酢酸、p-メトキシフェニル酢酸、2-クロロフェニル酢酸、4-クロロフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、α-フェノキシプロピオン酸、ケイ皮酸、フェルラ酸、3-塩化マンデル酸、2-クロロ-マンデル酸、マンデル酸、ベンジル酸、p-ヒドロキシフェニル酢酸、p-ヒドロキシフェニル酢酸、p-ヒドロキシフェニルプロピオン酸等を挙げることができる。
複素環含有カルボン酸の具体例としてはテトラヒドロ-5-オキソ-2-フランカルボン酸、3-カルバモイル-ピラジンカルボン酸、ピコリン酸、ニコチン酸、イソニコチン酸、2-クロロニコチン酸、キナルジン酸、シトラジン酸、ピラジンモノカルボン酸、ケリダム酸等を挙げることができる。
無水カルボン酸としては、無水イソ酪酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水酢酸、無水シトラコン酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水酪酸、無水フタル酸等の上記カルボン酸の無水物が挙げられる。
カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、安息香酸メチル等の上記カルボン酸のエステル体が挙げられる。
具体的には、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジメチルホスホン酸、ジエチルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、メチルフェニルホスホン酸、メチルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸等の化合物が挙げられる。
有機(亜)リン酸ハロゲン化物としては、下記一般式(2)で表される化合物が挙げられる。
具体的には、ジメチルホスフィン酸ハライド、ジエチルホスフィン酸ハライド、ジフェニルホスフィン酸ハライド、エチルメチルホスフィン酸ハライド、メチルホスホン酸ジハライド、フェニルホスホン酸ジハライド等の有機(亜)リン酸のハロゲン化合物が挙げられる。
有機(亜)リン酸エステルとしては、下記一般式(3)で表される化合物が挙げられる。
具体的には、ジメチルホスフィン酸メチル、ジフェニルホスフィン酸エチル、フェニルホスホン酸ジエチル、メチルホスホン酸ジメチル、フェニルホスホン酸ジフェニル、リン酸トリメチル、リン酸トリフェニル、リン酸メチルジフェニル、リン酸エチルメチルフェニル等の有機(亜)リン酸のエステル体が挙げられる。
具体的には、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等が挙げられる。
有機スルホン酸ハロゲン化物としては、下記一般式(5)で表される化合物が挙げられる。
具体的にはメタンスルホニルハライド、エタンスルホニルハライド、トリフルオロメタンスルホニルハライド、p-トルエンスルホニルハライド等の上記有機スルホン酸のハロゲン化物が挙げられる。
有機スルホン酸エステルとしては、下記一般式(6)で表される化合物が挙げられる。
具体的には、メタンスルホン酸メチル、ベンゼンスルホン酸エチル、p-トルエンスルホン酸イソプロピル、スルホン酸ジメチル、スルホン酸メチルフェニル、スルホン酸ジフェニル等が挙げられる。
具体的には、メタンスルフィン酸、エタンスルフィン酸、p-トルエンスルフィン酸、トリフルオロメタンスルフィン酸等のスルフィン酸化合物が挙げられる。
有機スルフィン酸ハロゲン化物としては、下記一般式(8)で表される化合物が挙げられる。
具体的にはメタンスルフィン酸ハライド、エタンスルフィン酸ハライド、p-トルエンスルフィン酸ハライド、トリフルオロメタンスルフィン酸ハライド等の上記有機スルフィン酸のハロゲン化物が挙げられる。
有機スルフィン酸エステルとしては、下記一般式(9)で表される化合物が挙げられる。
具体的には、ベンゼンスルフィン酸メチル、スルフィン酸ジフェニル、メタンスルフィン酸エチル等の上記スルフィン酸のエステル体が挙げられる。
具体的には、ジチオ酢酸等が挙げられる。
これらの有機酸化合物又は有機酸誘導体は、官能基(II)をオニウム化させることが可能であると言う観点から、いずれも同様の作用を有するものであり、後述の実施例に記載されていないものであっても、本発明において使用することが可能である。
有機酸化合物及び/又は有機酸誘導体の使用量は、反応系中にあるアルカリ成分に対し、好ましくは1.0モル当量以上、より好ましくは1.5モル当量以上である。1.0モル当量未満では、オニウム化が十分に進行せず、ゴムの形状保持性に劣ることがある。
有機酸化合物及び/又は有機酸誘導体の添加方法は、特に制限されず、一括して添加する方法、分割して添加する方法、あるいは、連続的に添加する方法などが挙げられる。中でも、一括して添加する方法が好ましい。また、有機酸化合物及び/又は有機酸誘導体は、明細書中に例示した炭化水素溶媒、ランダマイザー等を溶媒とする溶液で添加しても良い。
なお、本発明の変性共役ジエン系ゴムの製造方法においては、有機酸化合物及び有機酸誘導体からなる群より選ばれる1種以上を加えた後、共役ジエン系重合体の製造における公知の脱溶媒(例えば、スチームストリッピング等)及び乾燥の操作により、変性共役ジエン系ゴムを回収することができる。
前工程で得られた変性共役ジエン系重合体と、ヒドロカルビルオキシシラン化合物を縮合させるための金属元素を含有する触媒(以下、単に「縮合触媒」ということがある)を混合することもできる。
前記縮合触媒としては、周期律表の4族、12族、13族、14族及び15族に含まれる金属元素のうち少なくとも一つの金属元素を含有する金属化合物が好ましい。前記金属元素としては、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ビスマス、スズ等が好ましい。
縮合触媒は、変性共役ジエン系重合体の縮合を促進すると共に、縮合触媒自体も変性共役ジエン系重合体のヒドロカルビルオキシ残基と反応することで、フィラーとの反応性をさらに高めることができる。
また、ビス(2-エチルヘキサノエート)チタニウムオキサイド、ビス(ラウレート)チタニウムオキサイド、ビス(ナフテート)チタニウムオキサイド、ビス(ステアレート)チタニウムオキサイド、ビス(オレエート)チタニウムオキサイド、ビス(リノレート)チタニウムオキサイド、テトラキス(2-エチルヘキサノエート)チタニウム、テトラキス(ラウレート)チタニウム、テトラキス(ナフテート)チタニウム、テトラキス(ステアレート)チタニウム、テトラキス(オレエート)チタニウム、テトラキス(リノレート)チタニウム、トリス(2-エチルヘキサノエート)ビスマス、トリス(ラウレート)ビスマス、トリス(ナフテート)ビスマス、トリス(ステアレート)ビスマス、トリス(オレエート)ビスマス、トリス(リノレート)ビスマスを挙げることができる。
なお、変性剤である縮合触媒の添加方法は、特に制限されず、一括して添加する方法、分割して添加する方法、あるいは、連続的に添加する方法などが挙げられる。中でも、一括して添加する方法が好ましい。また、縮合触媒は、明細書中に例示した炭化水素溶媒、ランダマイザー等を溶媒とする溶液で添加しても良い。
また、本発明の製造方法は、(c)工程(b)で得られた変性共役ジエン系ゴムと水を接触させる工程をさらに含むことができる。有機酸化合物又は有機酸誘導体と水を接触させることで、変性共役ジエン系ゴムに含まれる変性共役ジエン系重合体がオニウム構造を形成し、オニウム構造を有する変性共役ジエン系ゴムを得ることができる。
有機酸化合物又は有機酸誘導体と水を接触させ、オニウム構造を形成させる方法としては、特に制限はなく、例えば、(i)工程(b)の後に重合体溶液中に水を直接添加して混合する方法、(ii)工程(b)の後に、アルコール等の水及び有機溶剤の両方に溶解可能な有機溶剤に水を溶解させてなるものを重合体溶液中に添加して混合する方法、(iii)工程(b)の後のスチームストリッピングの工程で脱溶媒と同時に、重合体溶液及び/又は重合体と、水を混合する方法、が好ましい。中でも、(iii)工程(b)の後のスチームストリッピングの工程で脱溶媒と同時に、重合体溶液及び/又は重合体と、水を混合する方法が、効率的なオニウム構造形成の観点から特に好ましい。
この工程で使用される変性共役ジエン系ゴムは、変性共役ジエン系ゴムを調製する際に得られた重合体溶液を、脱溶媒しないまま、重合体溶液の状態で用いてもよいし、上記重合体溶液を、スチームストリッピング等により脱溶媒を行い、更に乾燥して得られた変性共役ジエン系ゴムを、シクロヘキサン等の溶媒に再度溶解させて用いてもよい。
本発明の変性共役ジエン系ゴムは、これまでに説明した本発明の変性共役ジエン系ゴムの製造方法によって得られた変性共役ジエン系ゴムである。このような変性共役ジエン系ゴムは、ムーニー粘度が高く、形状安定性に優れ、加工性が良好なものである。本発明の変性共役ジエン系ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、好ましくは30~150、より好ましくは40~120である。該ムーニー粘度が30未満であると、形状安定性が低下する傾向にある。一方、該ムーニー粘度が150を超えると、作業性が悪くなり、配合剤とともに混練りすることが困難になることがある。
なお、ムーニー粘度が高過ぎる場合は、通常、伸展油で油展して、この範囲内とする。
伸展油としては、アロマ油、ナフテン油、パラフィン油、または、IP346の方法によるPCA3質量%以下のアロマ代替油が好ましい。伸展油の使用量は任意であるが、通常は、変性共役ジエン系ゴム100質量部に対し、10~50質量部である。伸展油を使用する場合、一般的には20~37.5質量部の配合量で用いられることが多い。また、オイルの製造工程による分類においては、T-DAE(Treated Distillate Aromatic Extract)油、T-RAE(Treated Residual Aromati Extract)油、MES(Mild Extract Solvate)油、RAE(Residual Aromatic Extract)油などが好適に使用できる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として前述の変性共役ジエン系ゴムを含むものである。以下、その詳細について説明する。
[ゴム成分]
本発明のゴム組成物中のゴム成分は、前述の変性共役ジエン系ゴムを含むものである。ゴム成分中の変性共役ジエン系ゴムの含有割合は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、特に好ましくは40質量%以上である。該含有割合を20質量%以上とすれば、架橋ゴム組成物の引張強さ、引張伸び等の機械的特性、耐亀裂成長性、及び耐摩耗性をより良好なものとすることができる。
本発明のゴム組成物は、カーボンブラック及び/又はシリカを更に含有するものであることが好ましい。カーボンブラックの具体例としては、SRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF、ISAF-HS、ISAF-LS、IISAF-HS、HAF-HS、HAF-LSに代表されるファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイト、さらに、グラファイト繊維、フラーレン等を挙げることができる。また、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上であり、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)が80ml/100g以上のカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックを用いることにより、架橋ゴム組成物のグリップ性能、及び耐破壊特性の改良効果は大きくなる。なお、耐摩耗性に優れるHAF、ISAF、SAFが特に好ましい。カーボンブラックは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
相溶化剤としての有機化合物の例として、エポキシ基含有化合物、カルボン酸化合物、カルボン酸エステル化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、アルデヒド化合物、アミノ基含有化合物、水酸基含有化合物などが挙げられる。
これら各種の有機化合物の例としては、下記の化合物が挙げられる。
エポキシ基含有化合物としては、ブチルグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、酸化プロピレン、ネオペンチルグリコールシグリシジルエーテル、エポキシ樹脂、エポキシ化大豆油、エポキシ化脂肪酸エステルなどが挙げられる。
カルボン酸化合物としては、アジピン酸、オクチル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
カルボン酸エステル化合物としては、アクリル酸エステル、アクリル酸ジエチレン、メタクリル酸エチル、オルト酢酸エステル、アセト酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、ジメチルカーボネート、p-ヒドロキシフェニル酢酸、ポリエステル系可塑剤、ステアリン酸系可塑剤などが挙げられる。
ケトン化合物としては、メチルシクロヘキサノン、アセチルアセトンなどが挙げられる。
エーテル化合物としては、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどが挙げられる。
アルデヒド化合物としては、ウンデシレンアルデヒド、デシルアルデヒド、バニリン、3,4-ジメトキシベンズアルデヒド、クミンアルデヒドなどが挙げられる。
アミノ基含有化合物としては、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエチルアミン、3-エトキシプロピルアミン、2-エチルヘキシルアミン、イソプロパノールアミン、N-エチルエチレンジアミン、エチレンイミン、ヘキサメチレンジアミン、3-ラウリルオキシプロピルアミン、アミノフェノール、アニリン、3-イソプロポキシアニリン、フェニレンジアミン、アミノピリジン、N-メチルジエタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、3-アミノ-1-プロパノール、塩酸エチルアミン、塩酸-n-ブチルアミンなどが挙げられる。
水酸基含有化合物としては、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、オクタンジオール、エチレングリコール、メチルシクロヘキサノール、2-メルカプトエタノール、3-メチル-3-メトキシ-1-ブタノール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1-オクタデカノール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、ジブチレングリコール、トリエチレングリコールなどが挙げられる。
なかでも、エポキシ基含有化合物、アミノ基含有化合物、水酸基含有化合物が好ましい。
相溶化剤としてのシリコーン化合物の例として、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、アミノシラン化合物などが挙げられる。
これら各種のシリコーン化合物の例としては、下記の化合物が挙げられる。
アルコキシシラン化合物としては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが挙げられる。
シロキサン化合物としては、ジメチルシロキサンオリゴマー、シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有シリコーンオイルなどが挙げられる。
アミノシラン化合物としては、ヘキサメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、アニリトリメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジエチルアミノ)ジメチルシラン、トリエチルアミノシランなどが挙げられる。
なかでも、シラザン化合物、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランが好ましい。
加硫助剤及び加工助剤としては、一般的にステアリン酸が用いられる。加硫助剤及び加工助剤の使用量は、ゴム成分100質量部に対して、通常、0.5~5質量部である。
加硫促進剤の例としては、特に限定されないが、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系、チオウレア系、チアゾール系、ジチオカルバミン酸系、キサントゲン酸系の化合物が挙げられ、好ましくは2-メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジサルファイド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジンなどを挙げることができる。加硫促進剤の使用量は、ゴム成分100質量部に対して、通常、0.1~5質量部であり、好ましくは0.4~4質量部である。
変性前の共役ジエン系重合体の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量は、変性共役ジエン系ゴムの形状安定性とゴム組成物を製造する際の作業性のバランスを維持する観点から、好ましくは1~150万、より好ましくは5万~100万、特に好ましくは10万~80万である。
変性共役ジエン系ゴムのガラス転移温度は、得られる架橋ゴムの低ヒステリシスロス特性とウェットスキッド抵抗性のバランスを維持する観点から、好ましくは0℃以下、より好ましくは-5℃以下、特に好ましくは-10℃以下である。
変性共役ジエン系ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、変性共役ジエン系ゴムの形状安定性とゴム組成物を製造する際の作業性のバランスを維持する観点から、好ましくは30~150、より好ましくは40~120である。
変性共役ジエン系ゴムのコールドフロー値(mg/分)は、変性共役ジエン系ゴムの形状安定性の観点から、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0以下、特に好ましくは0.5以下である。
ゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、タイヤを作成する際の作業性の観点から、好ましくは20~150、より好ましくは30~130、特に好ましくは40~110である。
[スチレン単位量(%)]:500MHzの1H-NMRによって求めた。
[ビニル含量(%)]:500MHzの1H-NMRによって求めた。
[変性前の重合平均分子量]:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(HLC-8120GPC(商品名(東ソー社製)))を使用して得られたGPC曲線の最大ピークの頂点に相当する保持時間から、ポリスチレン換算で求めた。
(GPCの条件)
カラム;商品名「GMHHXL」(東ソー社製)2本
カラム温度;40℃
移動相;テトラヒドロフラン
流速;1.0ml/分
サンプル濃度;10mg/20ml
[ムーニー粘度(ML1+4,100℃)]:JIS K6300-1に準拠し、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度100℃の条件で求めた。
[コールドフロー値(mg/分)]:共重合体を温度50℃に保持し、圧力24.1kPaの条件で、6.35mmのオリフィスから押し出した。押し出された時点から10分後(押し出し速度が一定になった後)に、90分間、共重合体の30分毎の押し出し量(mg)を測定し、その平均値をコールドフロー値とした。数値が大きいほど、ゴムの形状安定性が悪く、取扱いが困難となる。
[経時安定性(△ML1+4,100℃)]:共重合体を温度85℃、湿度90%の状態で2日間保持し、その後ムーニー粘度(ML1+4,100℃)をJIS K6300-1に準拠し、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度100℃の条件で測定し、製造直後のムーニー粘度(ML1+4,100℃)との差から求めた。数値の差異が大きいほど、ゴムの保存安定性が悪く、取扱いが困難となる。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン1540mgを加えて15分間反応を行って、共役ジエン系重合体を含む重合体溶液を得た。
なお、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランが、共役ジエン系重合体と結合しているかについての確認は、ポリマー溶液中のN,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランの残量をガスクロマトグラフィーによって測定して逆算することによって行った。
得られた共役ジエン系重合体を含む重合体溶液に、有機酸化合物としてマレイン酸570mgを添加し、更に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムAを得た。
変性共役ジエン系ゴムAの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムAの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムAを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン1540mgを加えて15分間反応を行った。反応後の重合体溶液に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加して共役ジエン系重合体を含む重合溶液を得た。
得られた共役ジエン系重合体を含む重合溶液を10リットルのポリビンに移した後、有機酸化合物としてマレイン酸570mgを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムBを得た。
変性共役ジエン系ゴムBの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムBの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムBを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン1540mgを加えて15分間反応を行った。反応後の重合体溶液に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加し、次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより共役ジエン系重合体を得た。
得られた共役ジエン系重合体を、シクロヘキサン3000gに溶解させ、有機酸化合物としてマレイン酸570mgを添加した。次いで、再度、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムCを得た。
変性共役ジエン系ゴムCの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムCの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムCを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸化合物としてマレイン酸1140mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムDを得た。
変性共役ジエン系ゴムDの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムDの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムDを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸誘導体としてマレイン酸ジクロライド760mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムEを得た。得られた変性共役ジエン系重合体Eの各種物性値等を表に示す。
変性共役ジエン系ゴムEの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムEの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムEを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸誘導体としてマレイン酸ジメチル710mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムFを得た。
変性共役ジエン系ゴムFの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムFの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムFを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸誘導体として無水マレイン酸490mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムGを得た。
変性共役ジエン系ゴムGの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムGの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムGを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸化合物としてp-トルエンスルホン酸1700mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムHを得た。
変性共役ジエン系ゴムHの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムHの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムHを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸誘導体としてp-トルエンスルホン酸塩化物1880mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムIを得た。
変性共役ジエン系ゴムIの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムIの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムIを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸化合物としてp-トルエンスルフィン酸1540mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムJを得た。
変性共役ジエン系ゴムJの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムJの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムJを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸化合物としてフェニルホスホン酸780mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムKを得た。
変性共役ジエン系ゴムKの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムKの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムKを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸誘導体としてフェニルホスホン酸ジエチル1060mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムLを得た。
変性共役ジエン系ゴムLの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムLの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムLを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
有機酸化合物としてフェニルホスフィン酸1400mgを添加したこと以外は、実施例1と同様の方法により変性共役ジエン系ゴムMを得た。
変性共役ジエン系ゴムMの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムMの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムMを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン1540mgを加えて15分間反応を行って、共役ジエン系重合体を含む重合体溶液を得た。
得られた共役ジエン系重合体を含む重合体溶液に、無機酸として四塩化ケイ素420mgを添加し、更に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムNを得た。
変性共役ジエン系ゴムNの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムNの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムNを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、3-(4-トリメチルシリル-1-ピペラジノ)プロピルトリエトキシシラン1660mgを加えて15分間反応を行って、共役ジエン系重合体を含む重合体溶液を得た。
得られた共役ジエン系重合体を含む重合体溶液に、有機酸化合物としてマレイン酸850mgを添加し、更に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムOを得た。
変性共役ジエン系ゴムOの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムOの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムOを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3-ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n-ブチルリチウム335mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点(重合開始から26分経過後)で、1,3-ブタジエン10gを2分間かけて追加し、更に、3分間重合させた後、3-(4-メチル-1-ピペラジノ)プロピルトリエトキシシラン1400mgを加えて15分間反応を行って、共役ジエン系重合体を含む重合体溶液を得た。
得られた共役ジエン系重合体を含む重合体溶液に、有機酸化合物としてマレイン酸850mgを添加し、更に、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールで乾燥することにより変性共役ジエン系ゴムPを得た。
変性共役ジエン系ゴムPの重合処方を表1に、得られた変性共役ジエン系ゴムPの性質を表2に示す。また、変性共役ジエン系ゴムPを用いて、表3に示す配合処方により調製したゴム組成物を加硫して、物性評価を行った。その結果を表4に示す。
[ゴム組成物の混練り方法、及び特性評価]:
温度制御装置を付属したプラストミル(内容量250cc)を使用し、一段目の混練として、充填率72%、回転数60rpmの条件で、各実施例及び比較例によって得られた変性共役ジエン系ゴムを表3に示す配合処方に従って、ポリブタジエンゴム、伸展油、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛を混練した。ついで、二段目の混練として、上記で得た配合物を室温まで冷却後、表3に示す配合処方に従って硫黄、加硫促進剤を混練した。これを成型し、160℃で所定時間、加硫プレスにて加硫し、以下のタイヤ性能を表す特性評価を実施した。
(i)ムーニー粘度:加硫前のゴム組成物を測定用試料とし、JIS K6300に準拠
し、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度100℃の条件で測定した。
(ii)引張強度:JISK6301に従って300%モジュラスを測定した。比較例1を100とした指数で表示し、数値が大きいほど、引張強度が大きく、良好である。
(iii)加工性:一段目の混練後、6インチロールを温度50℃、回転比20rpm/20rpm、厚み2mm、に設定し、3回ロール通しした後のコンパウンドシートを目視で判断し、以下のように点数付けを行った。
点数3;コンパウンドシートの表面肌に凹凸が無く、エッジもシャープである。
点数2;1と3の中間
点数1;コンパウンドシートの表面肌に凹凸が有り、エッジもギザギザである。
(iv)0℃tanδ:加硫ゴムを測定用試料とし、動的スペクトロメーター(米国レオメトリックス社製)を使用し、引張動歪0.14%、角速度100ラジアン毎秒、0℃の条件で測定した。比較例1を100とした指数で表示し、数値が大きいほどウェットスキッド抵抗性が大きく良好である。
(v)70℃tanδ:加硫ゴムを測定用試料とし、動的スペクトロメーター(米国レオメトリックス社製)を使用し、引張動歪0.7%、角速度100ラジアン毎秒、70℃の条件で測定した。比較例1を100とした指数で表示し、数値が大きいほど低ヒステリシスロス特性が小さく良好である。
(vi)耐摩耗性:加硫ゴムを測定用試料とし、DIN摩耗試験機(東洋精機社製)を使用し、JIS K 6264に準拠し、荷重10Nで25℃にて測定した。比較例1を100とした指数で表示し、数値が大きいほど耐摩耗性が良好である。
また、表2、表4から明らかなように、本発明の変性共役ジエン系ゴムを使用した本発明の組成物は、引張強度や耐摩耗性を損なうことなく、加工性とウェットスキッド抵抗性と低ヒステリシスロス特性のバランスが著しく改良されていることが分かる。
Claims (8)
- (a)共役ジエン系化合物、又は共役ジエン系化合物と芳香族ビニル化合物を重合して得られるアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属活性末端を有する共役ジエン系重合体と、下記官能基(I)、(II)の各々を分子中に1つ以上有するヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させて、官能基(II)を有する変性共役ジエン系重合体を得る工程と、(b)工程(a)で得られた変性共役ジエン系重合体と、有機酸化合物及び有機酸誘導体からなる群より選ばれる1種以上を混合して、変性共役ジエン系ゴムを得る工程と、を含む変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
官能基(I);ヒドロカルビルオキシシリル基
官能基(II);1級アミノ基の2つの水素原子の両方が保護基によって置換されてなる窒素含有基 - 前記有機酸化合物及び有機酸誘導体が、カルボン酸、カルボン酸誘導体、有機(亜)リン酸、有機(亜)リン酸誘導体、有機スルホン酸、有機スルホン酸誘導体、有機スルフィン酸、有機スルフィン酸誘導体、有機チオ酸である請求項1に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
- (c)工程(b)で得られた変性共役ジエン系ゴムと水を接触させる工程、
を含む請求項1または2に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。 - 前記変性共役ジエン系ゴムが、前記変性共役ジエン系重合体によって形成されたオニウム構造を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の変性共役ジエン系ゴムの製造方法によって得られた変性共役ジエン系ゴム。
- 請求項5に記載の変性共役ジエン系ゴムと、シリカ及び/又はカーボンブラックと、架橋剤を含む、ゴム組成物。
- 請求項6に記載のゴム組成物を架橋させてなる架橋ゴム。
- 請求項7に記載の架橋ゴムを有するタイヤ。
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