JP2003231713A - 変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物 - Google Patents
変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物Info
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Abstract
ゴム、その製造方法及び該重合体ゴムを用いたゴム組成
物を提供する。 【解決手段】 炭化水素溶媒中において、下記(A)と
(B)を反応させて得られる両末端が変性され、かつア
ルカリ金属末端を有する活性ジエン系重合体に対して、
下記(C)を反応させることにより得られる変性ジエン
系重合体ゴム。 (A):下記(D)の存在下に、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
させることにより得られるアルカリ金属末端を有する活
性共役ジエン系重合体 (B):下記式(1)で表される化合物 (C):官能基を有する変性剤 (D):下記式(1)で表される化合物と有機アルカリ
金属化合物を反応させて得られる化学種 (R1はアミノ基、アルコキシ基、シリロキシ基、アセ
タール基、カルボキシル基、メルカプト基又はこれらの
誘導体)
Description
系重合体ゴム、その製造方法及びゴム組成物に関するも
のである。更に詳しくは、本発明は、反撥弾性に優れ、
よって省燃費性に優れた両末端変性ジエン系重合体ゴ
ム、その製造方法及び該重合体ゴムを用いたゴム組成物
に関するものである。
化重合法により得られるスチレン−ブタジエン共重合体
が知られている。しかしながら、該共重合体は反撥弾性
特性に劣り、よって省燃費性の観点から好ましくないと
いう問題点を有している。そこで、その改良のための多
くの試みがなされてきた。たとえば、炭化水素溶媒中、
有機リチウム化合物を重合開始剤とし、エ−テル等のル
イス塩基からなるミクロ構造調節剤の存在下、ブタジエ
ンとスチレンを共重合する方法が提案されている(たと
えば、特開昭60−72907号公報参照。)。更に、
特許公報第2540901号公報には、アルカリ金属末
端に特定のアクリルアミド化合物を反応させて、省燃費
性の改良された変性ジエン系共重合体ゴムを得る方法が
開示されている。しかしながら、省燃費性改良の要求
は、近年の環境に対する配慮を背景に、一層高度なもの
となっており、従来の共重合体は、かかる近年の高度な
要求水準に照らすとき、必ずしも満足できるものではな
かった。
発明が解決しようとする課題は、省燃費性に優れた両末
端変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及び該重合体
ゴムを用いたゴム組成物を提供することにある。
第一の発明は、炭化水素溶媒中において、下記(A)と
(B)を反応させて得られる両末端が変性され、かつア
ルカリ金属末端を有する活性ジエン系重合体に対して、
下記(C)を反応させることにより得られる変性ジエン
系重合体ゴムに係るものである。 (A):下記(D)の存在下に、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
させることにより得られるアルカリ金属末端を有する活
性共役ジエン系重合体 (B):下記式(1)で表される化合物 (C):官能基を有する変性剤(D):下記式(1)で
表される化合物と有機アルカリ金属化合物を反応させて
得られる化学種 (式中、R1はアミノ基、アルコキシ基、シリロキシ
基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基又は
これらの誘導体を表わす。) また、本発明のうち第二の発明は、炭化水素溶媒中にお
いて、上記(A)と(B)を反応させて得られる両末端
が変性され、かつアルカリ金属末端を有する活性ジエン
系重合体に対して、上記(C)を反応させることにより
得られる変性ジエン系重合体ゴムの製造方法に係るもの
である。また、本発明のうち第三の発明は、第一の発明
のジエン系重合体ゴムを、ゴム成分中10重量%以上含
有するゴム組成物に係るものである。
は、炭化水素溶媒中において、(A)と(B)を反応
後、さらに(C)を反応させて得られる両末端が変性さ
れたジエン系重合体ゴムである。
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
ーとを重合させることにより得られるアルカリ金属末端
を有する活性共役ジエン系重合体である。
タジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン(ピペリ
ン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3
−ヘキサジエン等をあげることができ、これらのうちで
は、得られる共重合体の物性、工業的に実施する上での
入手性の観点から、1,3−ブタジエン、イソプレンが
好ましい。
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフ
タレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビ
ニルナフタレン等をあげることができ、これらのうちで
は、得られる共重合体の物性、工業的に実施する上での
入手性の観点から、スチレンが好ましい。
と有機アルカリ金属化合物を反応させて得られる化学種
である。
基、シリロキシ基、アセタール基、カルボキシル基、メ
ルカプト基又はこれらの誘導体を表わす。好ましくは、
R1がN,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルア
ミノ基、N,N−ジプロピルアミノ基、N,N−ジブチ
ルアミノ基、モルホリノ基のものである。式(1)で表
される化合物の具体例としては、1−(4−N,N−ジ
メチルアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、1−
(4−N,N−ジエチルアミノフェニル)−1−フェニ
ルエチレン、1−(4−N,N−ジプロピルアミノフェ
ニル)−1−フェニルエチレン、1−(4−N,N−ジ
ブチルアミノフェニル)−1−フェニルエチレン、1−
(4−モルホリノフェニル)−1−フェニルエチレン等
があげられるが、省燃費性を著しく改良できるという観
点から1−(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−
1−フェニルエチレン及び1−(4−モルホリノフェニ
ル)−1−フェニルエチレンが好ましい。また2個の極
性基を有するジフェニルエチレン誘導体を用いた場合
も、同様の改良効果が得られるが、1個の極性基を有す
るものの方が、炭化水素系溶媒への溶解性に優れるた
め、工業的に好ましい。なおここで用いる式(1)で表
される化合物と(B)は同じであっても、異なってもよ
い。
機アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリ
ウム、ルビジウム、セシウム等の金属を含有する炭化水
素化合物をあげることができ、なお好ましいものとして
は、2〜20個の炭素原子を有するリチウム又はナトリ
ウム化合物をあげることができる。その具体例として
は、たとえば、エチルリチウム、n−プロピルリチウ
ム、iso−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、
sec−ブチルリチウム、t−オクチルリチウム、n−
デシルリチウム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチ
ウム、2−ブチル−フェニルリチウム、4−フェニル−
ブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、4−シクロ
ペンチルリチウム、1,4−ジリチオ−ブテン−2など
があげられるが、迅速に反応が進行して分子量分布が狭
いポリマーを与える点で、n−ブチルリチウム又はse
c−ブチルリチウムが好ましい。
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
させることにより(A)アルカリ金属末端を有する活性
共役ジエン系重合体を得る方法としては、たとえば次の
とおり行えばよい。
マーのみを用いてもよく、共役ジエンモノマーと芳香族
ビニルモノマーを併用してもよい。共役ジエンモノマー
と芳香族ビニルモノマーを併用する場合の両者の比率
は、共役ジエンモノマー/芳香族ビニルモノマーの重量
比で50/50〜90/10が好ましく、更に好ましく
は55/45〜85/15である。該比が過小であると
重合体ゴムが炭化水素溶媒に不溶となり、均一な重合が
不可能となる場合があり、一方該比が過大であると重合
体ゴムの強度が低下する場合がある。
イザー、共役ジエン単位のビニル結合含有量調節剤など
通常使用されているものを用いることが可能であり、該
重合体の製造方法は、特に制約を受けない。
るためには、ルイス塩基性化合物として、各種の化合物
を使用し得るが、エーテル化合物又は第三級アミンが、
工業的実施上の入手容易性の点で好ましい。エーテル化
合物としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラ
ン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル;ジエチル
エーテル、ジブチルエーテルなどの脂肪族モノエーテ
ル;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレング
リコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、
ジエチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族ジ
エ−テル;ジフェニルエーテル、アニソールなどの芳香
族エーテルがあげられる。また、第三級アミン化合物の
例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、
トリブチルアミンなどのほかに、N,N,N’,N’−
テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニ
リン、ピリジン、キノリンなどをあげることができる。
官能基を有する変性剤としては、エチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、グリシジルメタクリレート、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−
1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリ
シジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−
p−フェニルレンジアミン、ジグリシジルアニリン、ジ
グリシジルオルソトルイジンなどの環状エーテル含化合
物、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−ジエチル
アミノベンゾフェノン、4−モルホリノベンゾフェノ
ン、4−モルホリノアセトフェノンなどのケトン化合
物、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミ
ド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのアク
リルアミド化合物、他環状又は直鎖状のアミン化合物な
どが用いられる。特に省燃費性を著しく改良でき、かつ
溶媒への溶解性に優れるという観点から、環状又は直鎖
状のアミン化合物が好ましい。環状アミン化合物の具体
例としては、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、1,3−
ジプロピル−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3−
エチル−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3−プロ
ピル−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3−ブチル
−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3−(2−エト
キシエチル)−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチ
ル−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジノン等があげ
られ、直鎖状アミン化合物としては、1,1−ジメトキ
シトリメチルアミン、1,1−ジエトキシトリメチルア
ミン、1,1−ジ−n−プロポキシトリメチルアミン、
1,1−ジ−iso−プロポキシトリメチルアミン、1,
1−ジ−n−ブトキシトリメチルアミン、1,1−ジ−t
ert−ブトキシトリメチルアミン等があげられるが、少
ない重量の添加で省燃費性を著しく改良できるという観
点から、分子量の小さい1,1−ジメトキシトリメチル
アミン又は1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが
好ましい。
溶媒中において、(A)と(B)を反応後、さらに
(C)を反応させて得られる。
を失活させないものであり、適当な炭化水素溶剤として
は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素
から選ばれ、特に炭素数2〜12個を有するプロパン、
n−ブタン、iso−ブタン、n−ペンタン、iso−
ペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、
1−ブテン、iso−ブテン、トランス−2−ブテン、
シス−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−
ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼンなどをあげることができる。また、
これらの溶剤は2種以上を混合して使用することができ
る。
重合体に対して官能基を有する変性剤(C)を添加して
製造する際に使用する量は、アルカリ金属を付加する際
使用するアルカリ金属触媒1モル当たり、通常0.1〜
10モルであり、好ましくは0.5〜2モルである。該
使用量が少なすぎる場合は省燃費性の改良効果が少な
く、逆に多すぎる場合は、重合溶媒中に残存するため、
その溶媒をリサイクル使用する場合には溶媒からの分離
工程を必要とする等、経済的に好ましくない。
剤(C)との反応は、迅速に起きるので、反応温度及び
反応時間は広範囲に選択できるが、一般的には、室温乃
至は80℃、数秒乃至数時間である。反応は、(A)と
(B)、続いて変性剤(C)とを接触させればよく、た
とえば、化学種(D)を用いて、ジエン系重合体を重合
し、該重合体溶液中に(B)を所定量添加し、さらに
(C)を所定量添加する方法が、好ましい態様として例
示できるが、この方法に限定されるものではない。
の反応前又は反応後に、または(C)を反応させた後
に、活性共役ジエン系重合体に対して一般式RaMXb
で示されるカップリング剤を添加してもよい(式中Rは
アルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基又は芳
香族炭化水素基、Mはケイ素又はスズ原子、Xはハロゲ
ン原子、aは0〜2の整数、bは2〜4の整数を表
す)。使用するアルカリ金属触媒1モル当たり、通常
0.03〜0.4モルであり、好ましくは0.05〜
0.3モルである。該使用量が少なすぎる場合は加工性
の改良効果が少なく、逆に多すぎる場合は、官能基を有
する変性剤と反応するアルカリ金属末端が少なくなり、
省燃費性改良効果が小さくなる。
ムは反応溶媒中から凝固剤の添加あるいはスチーム凝固
など通常の溶液重合によるゴムの製造において使用され
る凝固方法がそのまま用いられ、凝固温度も何ら制限さ
れない。
の合成ゴムの製造で用いられるバンドドライヤー、押し
出し型のドライヤー等が使用でき、乾燥温度も何ら制限
されない。
合体ゴムが得られる。
粘度(ML1+4)は、10〜200であることが好まし
く、更に好ましくは20〜150である。ムーニー粘度
が低すぎると加硫物の引張り強度等の機械物性が低下す
る場合があり、一方該粘度が高すぎると他のゴムと組み
合わせて使用する場合に混和性が悪く、加工操作性が困
難となり、得られたゴム組成物の加硫物の機械物性が低
下する場合がある。
ン部のビニル結合含有量は、10〜70%であることが
好ましく、更に好ましくは15〜60%である。該含有
量が過少であると重合体のガラス転移温度が低温とな
り、タイヤ用のポリマ−として用いた場合、グリップ性
能が劣る場合があり、一方該含有量が過多であると重合
体のガラス転移温度が上昇し、反撥弾性に劣る場合があ
る。
は、他のゴム成分、各種添加剤等を含むゴム組成物とさ
れる。
−ブタジエン共重合体ゴム,溶液重合(アニオン重合触
媒、ziegler型触媒)によるポリブタジエンゴ
ム、ブタジエン−イソプレンゴム共重合体ゴム、スチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴム、及び天然ゴムが含まれ、
目的に応じて、これらゴムの1種又は2種以上が選択使
用される。ここで、他のゴム成分を用いる場合、全ゴム
成分中に占める本発明の変性ジエン系重合体ゴムの割合
は10重量%以上であることが好ましく、更に好ましく
は20重量%以上である。本発明の両末端変性ジエン系
重合体ゴムの割合が過少であると反撥弾性の向上度合が
小さく、加工性も改良されなくなる。
るものからゴム組成物の使用目的に適したものを選べば
よく、特に制限されない。通常、加硫系としては硫黄、
ステアリン酸、亜鉛華、各種加硫促進剤(チアゾール
系、チウラム系、スルフェンアミド系等)あるいは有機
過酸化物などが、補強剤としてはHAF、ISAF等の
種々のグレードのカーボンブラック、シリカなど、充填
剤としては、炭酸カルシウム、タルクなどが、その他の
添加剤としては伸展油、加工助剤、老化防止剤等が使用
される。これら添加剤の種類及び使用量はゴム組成物の
使用目的に応じて選択されるものであり、本発明におい
ては特に限定されない。
加剤とをロール、バンバリー等の混合機を用いて混練り
すればよい。ゴム組成物は、加硫され、使用に供され
る。
ため、省燃費性に優れた自動車タイヤに最適に使用され
得る。また、本発明のゴム組成物は、靴底用、床剤用、
防振ゴム用、などの各種工業用原料ゴムとして使用され
得る。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 製造例:式(1)で表される化合物の合成 1−(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フ
ェニルエチレンの合成テトラヒドロフラン(THF)1
00mlに4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノン
25gを溶かした溶液を、メチルトリフェニルホスホニ
ウムブロミドとt−ブトキシカリウムとを反応させて得
たTHF溶液80mlに徐々に入れて、0℃で4時間反
応させた後、得られた生成物を精製して標題化合物を得
た。
乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン1
420g、スチレン580g、テトラヒドロフラン12
2g、ヘキサン10.2kg、n−ブチルリチウムと1
−(4−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フェ
ニルエチレンから合成した触媒(D)(シクロヘキサン
溶液10.4mmol)を添加し、攪拌下に65℃で3
時間重合を行った。重合完了後、(B)として1−(4
−N,N−ジメチルアミノフェニル)−1−フェニルエ
チレンを10.4mmol添加し、攪拌下に60分反応
させた後、(C)として1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノンを10.4mmol添加し、攪拌下に30分
間反応させ、次いで10mlのメタノールを加えて、更
に5分間攪拌した。その後、重合反応容器の内容物を取
り出し、10gの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾ
ール(住友化学製のスミライザーBHT:以下同様)を
加え、ヘキサンの大部分を蒸発させた後、55℃で12
時間減圧乾燥し、重合体ゴムを得た。
て、1,1−ジメトキシトリメチルアミン10.4mm
olを用いる以外は同じ方法にて処理し、重合体ゴムを
得て評価を行った。
乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン1
420g、スチレン580g、テトラヒドロフラン12
2g、ヘキサン10.2kg、n−ブチルリチウム(n
−ヘキサン溶液11.0mmol)を添加し、攪拌下に
65℃で3時間重合を行った。重合完了後、10mlの
メタノールを加えて、更に5分間攪拌した。その後、重
合反応容器の内容物を取り出し、10gの2,6−ジ−
t−ブチル−p−クレゾール(住友化学製のスミライザ
ーBHT:以下同様)を加え、ヘキサンの大部分を蒸発
させた後、55℃で12時間減圧乾燥し、重合体ゴムを
得た。
体ゴムについて、下記のとおり測定、評価を行った。重合体ゴムのムーニー粘度 JIS K−6300に準拠して100℃にて測定し
た。重合体ゴムのビニル含量 赤外分光分析法により測定した。重合体ゴムのスチレン含量 屈折率法により測定した。加硫ゴムの反撥弾性 表1の配合に従い、ラボプラストミルにて混練して配合
ゴムを得て、これを6インチロールでシート状に成形の
後、160℃×15分の条件で加硫して加硫ゴムを得
た。加硫ゴムについて、リュプケレジリエンステスター
を用いて、60℃での反撥弾性を測定した。
−フェニルエチレン *2 (C) II:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン III:1,1−ジメトキシトリメチルアミン
合に従い、ラボプラストミルにて混練して配合ゴムを得
て、これを6インチロールでシート状に成型の後、16
0℃×45分の条件で加硫した。加硫ゴムの反撥弾性を
測定、評価した。
は、実施例3と同様に行った。
た。 いずれの実施例においても、比較例に比べて、高い反撥
弾性を持つことが示された。
−フェニルエチレン *2 (C) II:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
れた両末端変性ジエン系重合体ゴム、その製造方法及び
該重合体ゴムを用いたゴム組成物を提供することができ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 炭化水素溶媒中において、下記(A)と
(B)を反応させて得られる両末端が変性され、かつア
ルカリ金属末端を有する活性ジエン系重合体に対して、
下記(C)を反応させることにより得られる変性ジエン
系重合体ゴム。 (A):下記(D)の存在下に、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
させることにより得られるアルカリ金属末端を有する活
性共役ジエン系重合体 (B):下記式(1)で表される化合物 (C):官能基を有する変性剤(D):下記式(1)で
表される化合物と有機アルカリ金属化合物を反応させて
得られる化学種 (式中、R1はアミノ基、アルコキシ基、シリロキシ
基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基又は
これらの誘導体を表わす。) - 【請求項2】 式(1)において、R1がN,N−ジメ
チルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジ
プロピルアミノ基、N,N−ジブチルアミノ基、モルホ
リノ基である請求項1記載のジエン系重合体ゴム。 - 【請求項3】 (C)が、環状又は直鎖状のアミン化合
物である請求項1記載のジエン系重合体ゴム。 - 【請求項4】 (C)が、1,1−ジメトキシトリメチ
ルアミン又は1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
である請求項1記載のジエン系重合体ゴム。 - 【請求項5】 炭化水素溶媒中において、請求項1記載
の(A)と(B)を反応させて得られる両末端が変性さ
れ、かつアルカリ金属末端を有する活性ジエン系重合体
に対して、(C)を反応させる請求項1記載のジエン系
重合体ゴムの製造方法。 - 【請求項6】 請求項1記載のジエン系重合体ゴムを、
ゴム成分中10重量%以上含有するゴム組成物。
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JP2007056107A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | タイヤ用ゴム組成物およびそれからなる補強層を有するランフラットタイヤ |
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- 2002-02-08 JP JP2002032606A patent/JP3972672B2/ja not_active Expired - Fee Related
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