JP6325362B2 - ゴム成分、ゴム成分が配合されたゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いたタイヤ - Google Patents
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Description
合成ゴムを用いたタイヤの耐久性を向上させる解決方法の一つとして、イソプレンを単量体として用いて重合されたイソプレン単独重合体を高シス構造化する技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
また、耐久性(耐破壊特性及び耐摩耗性)を向上するために、数平均分子量が150万以上の高分子量化させた重合体(合成ポリイソプレン及びイソプレン共重合体の少なくともいずれか)をゴム組成物中に含有させることも開示されている(例えば、特許文献3参照)。
しかし、イソプレン骨格を有する重合体は、他のモノマーを含み構成された重合体に比べ、特定の条件下においては、重合体の主鎖が切れやすいことが明らかになった。このことが合成ゴムの耐久性を低下させる原因としても挙げられる。また、イソプレンの重合体を合成する際に、ゴム特性の向上を意図して高分子量化のためにイソプレン鎖の末端をスズテトラクロライドやチタニウムテトラクロライドで変性させた場合には、ゲル化し易くなる場合があった。ゲル化が起こると、合成ゴムの耐久性は、著しく低下する。
また、特許文献3に示される手法によっても、天然ゴムに匹敵する耐久性のあるゴムを得ることができなかった。
このように、合成ゴムの耐久性は、依然として天然ゴムに及ばないという問題があった。
本発明の目的は、架橋前の加工性(作業性)が良好で、かつ耐久性(耐亀裂特性及び耐摩耗性)が向上した架橋ゴム組成物を得ることができるゴム成分、ゴム組成物並びに、前記ゴム組成物を用いたタイヤを提供することにある。
すなわち、本発明は次のように構成される。
<2> 前記ポリイソプレンが、ポリイソプレン重合体の混合物又は分岐構造を有するイソプレン単独重合体である<1>に記載のゴム成分。
<3> 前記分岐構造を有するイソプレン単独重合体が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量8,000,000以上のイソプレン単独重合体を5質量%〜30質量%含み、且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量500,000以下のイソプレン単独重合体を3質量%〜30質量%含む<2>に記載のゴム成分。
<4> 前記ポリイソプレン重合体の1,4−シス結合量が90%以上である<2>に記載のゴム成分。
<5> 前記分岐構造を有するポリイソプレン単独重合体の1,4−シス結合量が90%以上である<2>又は<3>に記載のゴム成分。
<8> 更に充填剤を配合してなり、前記充填剤の配合量が、全ゴム成分100質量部に対して10質量部〜75質量部である<7>に記載のゴム組成物。
<10> トレッド部材に<7>又は<8>に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
本発明のゴム成分は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量が6,000,000以上のポリイソプレン重合体を10質量%〜40質量%含み、且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体を5質量%〜30質量%含むポリイソプレンを含む。
上記構成のポリイソプレンを「本発明のポリイソプレン」と称することがある。
また、本発明において、ポリマーの重量平均分子量は、特に記載しない限り、下記条件1)〜3)の下で行われるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を指す。また、ポリスチレン換算の重量平均分子量とは、重量平均分子量が既知の標準ポリスチレンのピークトップ保持時間による検量線を作成し、その検量線より求められたポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
条件:
1)カラム:昭和電工株式会社製、Shodex(登録商標)KF807Fを2本使用
2)溶離液:テトラヒドロフラン
3)測定温度:40℃
本発明のポリイソプレンは、ポリイソプレン重合体の混合物であってもよいし、ポリイソプレン単独重合体若しくはポリイソプレン共重合体であってもよい。
重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体の重量平均分子量は、200,000〜750,000であることが好ましい。重量平均分子量が750,000以下であると、ゴム組成物の作業性を改良し易く、200,000以上であると、重合体を合成し易く、耐久性を損ねにくい。
800,000を超えるポリイソプレン重合体、及び、重量平均分子量6,000,000未満のポリイソプレン重合体は、本発明のポリイソプレン中、30質量%〜85質量%であることが好ましく、40質量%〜80質量%であることがより好ましい。
ポリイソプレン重合体の混合物は、混合物全量に対して、重量平均分子量が6,000,000以上のポリイソプレン重合体10質量%〜40質量%と、重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体5質量%〜30質量%とを混合することで、得られる。また、ポリイソプレン重合体の混合物は、更に、混合物全量に対して、800,000を超えるポリイソプレン重合体及び重量平均分子量6,000,000未満のポリイソプレン重合体の少なくとも一方を30質量%〜85質量%混合することが好ましい。
各ポリイソプレン重合体の混合は、公知の混合方法により行うことができる。
また、各ポリイソプレン重合体の製造方法は後述する。
分岐構造を有するイソプレン単独重合体は、重量平均分子量が6,000,000以上のポリイソプレン重合体10質量%〜40質量%と、重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体5質量%〜30質量%とを結合して得られる。
分岐構造を有するイソプレン単独重合体は、更に次の特徴の分子量分布を有することが好ましい。
すなわち、分岐構造を有するイソプレン単独重合体は、重量平均分子量8,000,000以上のイソプレン単独重合体を5質量%〜30質量%含み、且つ、重量平均分子量500,000以下のイソプレン単独重合体を3質量%〜30質量%含むことが好ましい。分岐構造を有するイソプレン単独重合体が、重量平均分子量8,000,000以上のイソプレン単独重合体と、重量平均分子量500,000以下のイソプレン単独重合体とを、上記の量比で結合して得られる構造を有することで、作業性が良好で、かつ天然ゴムに遜色のない耐久性を有するゴム成分を得易い。
以下、ポリイソプレン重合体の混合物に用いるポリイソプレン重合体及びその製造方法、並びに分岐構造を有するイソプレン単独重合体の製造方法について説明する。
本発明のポリイソプレンに含まれるポリイソプレン重合体は、合成ポリイソプレン又はイソプレン共重合体である。
重量平均分子量(Mw)が600万程度のポリイソプレン重合体および重量平均分子量(Mw)が80万程度のポリイソプレン重合体は、例えば、後述する第一、第二、若しくは第三の重合触媒組成物を用いて、低温(−50℃〜100℃)で、所定時間(30分間〜2日間)重合することによって、得ることができる。
ポリイソプレン重合体中におけるゲル分率が5%以下であると、耐久性(耐破壊特性及び耐摩耗性)が向上した架橋ゴム組成物を得ることができる。
なお、ポリイソプレン重合体中におけるゲル分率が5%以下の重合体は、例えば、後述する第一、第二、若しくは第三の重合触媒組成物を用いて、低温(−50℃〜100℃)で、所定時間(30分間〜2日間)重合することによって、得ることができる。
(1,4−シス結合量)
合成ポリイソプレンの1,4−シス結合量(シス−1,4結合量と称することもある)としては、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、98%以上が特に好ましい。
1,4−シス結合量が、90%以上であると伸長結晶性を発現することができ、95%以上であると、十分な伸長結晶性を発現することができる。
一方、1,4−シス結合量が、前記より好ましい範囲内、又は、前記特に好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
合成ポリイソプレンの1,4−トランス結合量(トランス−1,4結合量と称することもある)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。
1,4−トランス結合量が、5%以下であると、十分な伸長結晶性を発現できる。
一方、1,4−トランス結合量が、前記より好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
合成ポリイソプレンの3,4−ビニル結合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。
3,4−ビニル結合量が、5%以下であると、十分な伸長結晶性を発現できる。
一方、3,4−ビニル結合量が、前記より好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
次に、合成ポリイソプレンを製造することができる製造方法を詳細に説明する。但し、以下に詳述する製造方法は、あくまで例示に過ぎない。合成ポリイソプレンは、重合触媒組成物の存在下、単量体としてのイソプレンを重合させることにより製造することができる。
重合工程は、イソプレン単量体を重合する工程である。
重合工程においては、後述する第一、第二、若しくは第三の重合触媒組成物を用いること以外は、通常の配位イオン重合触媒による重合体の製造方法と同様にして、単量体であるイソプレンを重合させることができる。本発明において、使用される重合触媒組成物については、後に詳述する。
重合工程における触媒としては、後述する第一、第二、若しくは第三の重合触媒組成物を用いることができる。
第一の重合触媒組成物(以下、第一重合触媒組成物ともいう)としては、下記一般式(I):
る群より選択される少なくとも1種類の錯体を含む重合触媒組成物が挙げられる。
なお、重合反応系において、第一重合触媒組成物に含まれる錯体の濃度は0.1mol/L〜0.0001mol/Lの範囲であることが好ましい。
一般式(III)において、インデニル環を基本骨格とするCpR’は、一般式(I)のCpRと同様に定義され、好ましい例も同様である。
また、Rはそれぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1〜20であることが好ましく、1〜10であることが更に好ましく、1〜8であることが一層好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。
一般式(III)において、Xが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれでもよいが、塩素原子又は臭素原子が好ましい。また、Xが表す炭素数1〜20の炭化水素基として、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分枝鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基等の他;トリメチルシリルメチル基、ビストリメチルシリルメチル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリメチルシリルメチル基等が好ましい。
一般式(II)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びシリルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間〜数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、一般式(II)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
次に、第二の重合触媒組成物(以下、第二重合触媒組成物ともいう)について説明する。
また、第二の重合触媒組成物としては、
(A)成分:希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であって、希土類元素と炭素との結合を有さない該希土類元素化合物又は反応物と、
(B)成分:非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物(B−1)、アルミノキサン(B−2)、並びにルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種のハロゲン化合物(B−3)よりなる群から選択される少なくとも一種とを含む重合触媒組成物(以下、第二重合触媒組成物ともいう)を好適に挙げることができる。
第二重合触媒組成物が、イオン性化合物(B−1)及びハロゲン化合物(B−3)の少なくとも一種を含む場合、該重合触媒組成物は、更に、
(C)成分:下記一般式(X):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3はR1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物を含む。
(C)成分:下記一般式(X):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3はR1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物を含むことを要する。
イオン性化合物(B−1)及びハロゲン化合物(B−3)は、(A)成分へ供給するための炭素原子が存在しないため、該(A)成分への炭素供給源として、(C)成分が必要となる。なお、重合触媒組成物がアルミノキサン(B−2)を含む場合であっても、該重合触媒組成物は、(C)成分を含むことができる。また、第二重合触媒組成物は、通常の希土類元素化合物系の重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含んでいてもよい。
なお、重合反応系において、第二重合触媒組成物に含まれる(A)成分の濃度は0.0001mol/l〜0.1mol/lの範囲であることが好ましい。
第二重合触媒組成物に用いる(A)成分は、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であり、ここで、希土類元素化合物及び該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、希土類元素と炭素との結合を有さない。該希土類元素化合物及び反応物が希土類元素−炭素結合を有さない場合、化合物が安定であり、取り扱いやすい。ここで、希土類元素化合物とは、周期律表中の原子番号57〜71の元素から構成されるランタノイド元素又はスカンジウムもしくはイットリウムを含有する化合物である。
なお、ランタノイド元素の具体例としては、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げることができる。なお、(A)成分は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
M11X11 2・L11w ・・・ (XI)
M11X11 3・L11w ・・・ (XII)
[式中、M11は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、X11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基を示し、L11は、ルイス塩基を示し、wは、0〜3を示す]で表されることができる。
アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、イソブチルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン等のジケトンの残基;イソ吉草酸、カプリル酸、オクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、シクロペンタンカルボン酸、ナフテン酸、エチルヘキサン酸、ビバール酸、バーサチック酸[シェル化学(株)製の商品名、C10モノカルボン酸の異性体の混合物から構成される合成酸]、フェニル酢酸、安息香酸、2−ナフトエ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸の残基;ヘキサンチオ酸、2,2−ジメチルブタンチオ酸、デカンチオ酸、チオ安息香酸等のチオカルボン酸の残基、リン酸ジブチル、リン酸ジペンチル、リン酸ジヘキシル、リン酸ジヘプチル、リン酸ジオクチル、リン酸ビス(2−エチルヘキシル)、リン酸ビス(1−メチルヘプチル)、リン酸ジラウリル、リン酸ジオレイル、リン酸ジフェニル、リン酸ビス(p−ノニルフェニル)、リン酸ビス(ポリエチレングリコール−p−ノニルフェニル)、リン酸(ブチル)(2−エチルヘキシル)、リン酸(1−メチルヘプチル)(2−エチルヘキシル)、リン酸(2−エチルヘキシル)(p−ノニルフェニル)等のリン酸エステルの残基;2−エチルヘキシルホスホン酸モノブチル、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、フェニルホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ−p−ノニルフェニル、ホスホン酸モノ−2−エチルヘキシル、ホスホン酸モノ−1−メチルヘプチル、ホスホン酸モノ−p−ノニルフェニル等のホスホン酸エステルの残基、ジブチルホスフィン酸、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフィン酸、ビス(1−メチルヘプチル)ホスフィン酸、ジラウリルホスフィン酸、ジオレイルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(p−ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチル(2−エチルヘキシル)ホスフィン酸、(2−エチルヘキシル)(1−メチルヘプチル)ホスフィン酸、(2−エチルヘキシル)(p−ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチルホスフィン酸、2−エチルヘキシルホスフィン酸、1−メチルヘプチルホスフィン酸、オレイルホスフィン酸、ラウリルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、p−ノニルフェニルホスフィン酸等のホスフィン酸の残基を挙げることもできる。なお、これらの配位子は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで、希土類元素化合物が複数のルイス塩基と反応する場合〔式(XI)及び(XII)においては、wが2又は3である場合〕、ルイス塩基L11は、同一であっても異なっていてもよい。
第二重合触媒組成物に用いる(B)成分は、イオン性化合物(B−1)、アルミノキサン(B−2)及びハロゲン化合物(B−3)よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物である。なお、第二重合触媒組成物における(B)成分の合計の含有量は、(A)成分に対して0.1倍モル〜50倍モルであることが好ましい。
(B−1)で表されるイオン性化合物は、非配位性アニオンとカチオンとからなり、(A)成分である希土類元素化合物又はそのルイス塩基との反応物と反応してカチオン性遷移金属化合物を生成できるイオン性化合物等を挙げることができる。ここで、非配位性アニオンとしては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド−7,8−ジカルバウンデカボレート等が挙げられる。一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等を挙げることができる。カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、より具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン(例えば、トリ(n−ブチル)アンモニウムカチオン)等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N−ジメチルアニリニウムカチオン、N,N−ジエチルアニリニウムカチオン、N,N−2,4,6−ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N−ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。
イオン性化合物としては、上述の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物が好ましく、具体的には、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、これらのイオン性化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、第二重合触媒組成物におけるイオン性化合物の含有量は、(A)成分に対して0.1倍モル〜10倍モルであることが好ましく、約1倍モルであることが更に好ましい。
(B−2)で表されるアルミノキサンは、有機アルミニウム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られる化合物であり、例えば、一般式:(−Al(R')O−)で示される繰り返し単位を有する鎖状アルミノキサン又は環状アルミノキサン(式中、R'は炭素数1〜10の炭化水素基であり、一部の炭化水素基はハロゲン原子及び/又はアルコキシ基で置換されてもよく、繰り返し単位の重合度は、5以上が好ましく、10以上が更に好ましい)を挙げることができる。ここで、R'として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。また、アルミノキサンの原料として用いられる有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム及びその混合物等が挙げられ、トリメチルアルミニウムが特に好ましい。例えば、トリメチルアルミニウムとトリブチルアルミニウムとの混合物を原料として用いたアルミノキサンを好適に用いることができる。なお、第二重合触媒組成物におけるアルミノキサンの含有量は、(A)成分を構成する希土類元素Mと、アルミノキサンのアルミニウム元素Alとの元素比率Al/Mが、10〜1000程度となるようにすることが好ましい。
(B−3)で表されるハロゲン化合物は、ルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種からなり、例えば、(A)成分である希土類元素化合物又はそのルイス塩基との反応物と反応して、カチオン性遷移金属化合物やハロゲン化遷移金属化合物や遷移金属中心が電荷不足の化合物を生成することができる。なお、第二重合触媒組成物におけるハロゲン化合物の合計の含有量は、(A)成分に対して1倍モル〜5倍モルであることが好ましい。
活性ハロゲンを含む有機化合物としては、ベンジルクロライド等が挙げられる。
第二重合触媒組成物に用いる(C)成分は、下記一般式(X):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3はR1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物であり、下記一般式(Xa):
AlR1R2R3 ・・・ (Xa)
[式中、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3はR1又はR2と同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
また、第三の重合触媒組成物(以下、第三重合触媒組成物ともいう)は、下記メタロセン系複合触媒と、ホウ素アニオンとを含むことを特徴とし、更に、通常のメタロセン系触媒を含む重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含むことが好ましい。なお、メタロセン系複合触媒とホウ素アニオンとを合わせて2成分触媒ともいう。第三重合触媒組成物によれば、メタロセン系複合触媒と同様に、更にホウ素アニオンを含有するため、各単量体成分の重合体中での含有量を任意に制御することが可能となる。
メタロセン系複合触媒は、下記式(A):
RaMXbQYb・・・(A)
[式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である]で表される。
メタロセン系複合触媒の好適例においては、下記式(XV):
なお、メタロセン系複合触媒は、例えば、溶媒中で、下記式(XVI):
カップリング工程1は、重合工程において得られた合成ポリイソプレンの高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)の重合体同士カップリング反応させる工程である。
カップリング工程1において、重合反応が100%に達した際にカップリング反応(高分子鎖の末端を変性する反応)を行うことが好ましい。
カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)等のスズ含有化合物、(ii)4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物、(iii)グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)が、反応効率と低ゲル生成の点で、好ましい。
なお、カップリング反応を行うことにより、高分子鎖同士を結合させて高分子量化を図ることができ、また、加水分解以外の分解を阻害して、数平均分子量(Mn)が低下するのを抑制することができる。
反応温度が、10℃以上であると、反応速度が著しく低下するのを防止することができ、100℃以下であると、ポリマーがゲル化するのを防止することができる。
カップリング反応における反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10分間〜1時間が好ましい。
洗浄工程は、重合工程において得られたポリイソプレンを洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、などが挙げられる。
既述の分子量分布の特徴を有する分岐構造を有するイソプレン単独重合体(以下、本発明の分岐イソプレン単独重合体と称することがある)は、合成ポリイソプレンの製造方法によって製造してもよいが、本発明の分子量分布の特徴の得易さの観点から、次の製造方法により製造することが好ましい。
すなわち、本発明の分岐イソプレン単独重合体の製造方法は、
(a)イソプレンを単量体として用いてイソプレンの単独重合体を重合する重合工程と、
該重合工程において得られたイソプレン単独重合体の高分子鎖の少なくとも一部を互いにカップリングさせるカップリング工程(カップリング工程2)と、を有することが好ましい。
(b)前記カップリング工程(カップリング工程2)が、アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物によって該イソプレン単独重合体の高分子鎖の少なくとも一部を変性する変性反応と、
該変性反応によって該有機ケイ素化合物により変性された変性イソプレン単独重合体のアルコキシ基同士を水と縮合触媒とを用いて縮合カップリングさせる縮合カップリング反応と、を有することが好ましい。
更に、(c)前記縮合カップリング反応における反応温度が10℃以上100℃以下であり、反応時間が10分間以上1時間以下であることが好ましい。
分岐構造を有するイソプレン単独重合体の製造方法は、(a)〜(c)の組み合わせにより構成されることが好ましい。
カップリング工程2において、重合反応が100%に達した際に、まず変性反応(高分子鎖の少なくとも一部を変性する反応)を行うことが好ましい。変性反応に用いる変性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、本発明では、ゲルが少なく、高分子成分を含み、分岐構造の重合体を所望の含有量で得るためには変性反応で、アルコキシ基を有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましく、特にアルコキシ基を2個有する有機ケイ素化合物が好ましい。
アルコキシ基を2個有する有機ケイ素化合物例としてはビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシメチルジエトキシシラン、p−スチリルメチルジメトキシシラン、p−スチリルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシメチルジエトキシシラン、3−アクリロキメチルジメトキシシラン、3−アクリロキメチルジエトキシシラン、3−(メチルジメトキシシシリル)−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、3−(メチルジエトキシシリル)−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、3−グリシドキシメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシメチルジエトキシシランが、反応効率と低ゲル生成の点でより好ましい。
縮合カップリング反応を溶液中で行う上で水と組み合わせて使用する縮合触媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、スズ含有化合物が好ましい。スズ含有化合物の例としては、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)等のスズ含有化合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
またさらに助触媒としてブチルアミン、ピリジン等のアミン化合物を併用してもよい。
反応時間が、10分間以上であると、反応を十分に行うことができ、1時間以下であると、ポリマーがゲル化するのを防止することができる。
(イソプレン以外の化合物)
イソプレンと共重合させる前記イソプレン以外の化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン等の共役ジエン化合物;スチレン等の芳香族ビニル化合物;エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン等の非共役オレフィン化合物;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、1,3−ブタジエン、スチレンが、分子量制御の容易性の点で、好ましい。
イソプレン共重合体におけるイソプレン由来部分の1,4−シス結合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、95%以上がより好ましく、98%以上が特に好ましい。
1,4−シス結合量が、95%以上であると、十分な伸張結晶性を発現することができる。
一方、1,4−シス結合量が、前記より好ましい範囲内、又は、前記特に好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
なお、1,4−シス結合量(後述する1,4−トランス結合量、3,4−ビニル結合量も同様)は、前記イソプレン由来部分中の量であって、イソプレン共重合体全体に対する割合ではない。
イソプレン共重合体の1,4−トランス結合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。
1,4−トランス結合量が、5%以下であると、十分な伸張結晶性を発現することができる。
一方、1,4−トランス結合量が、前記より好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
イソプレン共重合体におけるイソプレン由来部分のイソプレンの3,4−ビニル結合量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5%以下が好ましく、2%以下が特に好ましい。
3,4−ビニル結合量が、5%以下であると、十分な伸張結晶性を発現することができる。
一方、3,4−ビニル結合量が、前記より好ましい範囲内、又は、前記特に好ましい範囲内であると、伸張結晶性による耐久性の向上の点で有利である。
イソプレン共重合体におけるイソプレン由来部分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5mol%〜95mol%が好ましい。
イソプレン共重合体におけるイソプレン由来部分の含有量が、5mol%以上であると、イソプレンの特性を十分に発揮できるので好ましく、95mol%以下であると、イソプレン以外の共重合体成分の特性を十分に発揮できるので好ましい。
ポリイソプレン重合体の連鎖構造としては、例えば、ブロック共重合体、ランダム共重合体、テーパー共重合体、交互共重合体などが挙げられるが、本発明においてはブロック共重合体が好ましい。
ブロック共重合体の構造は、(A−B)x、A−(B−A)x及びB−(A−B)x(ここで、Aは、イソプレンの単量体単位からなるブロック部分であり、Bは、イソプレン以外の化合物の単量体単位からなるブロック部分であり、xは1以上の整数である)のいずれかである。なお、(A−B)又は(B−A)の構造を複数備えるブロック共重合体をマルチブロック共重合体と称する。
次に、イソプレン共重合体を製造することができる製造方法を詳細に説明する。但し、以下に詳述する製造方法は、あくまで例示に過ぎない。イソプレン共重合体は、重合触媒組成物の存在下、単量体としての、イソプレンとイソプレン以外の化合物とを重合させることができる。
本発明のイソプレン共重合体の製造方法は、少なくとも、重合工程を含み、さらに、必要に応じて適宜選択した、カップリング工程、洗浄工程、その他の工程を含む。
重合工程は、単量体としてのイソプレン及びイソプレン以外の化合物を共重合する工程である。
重合工程は、重合触媒組成物を使用する場合、例えば、(1)単量体としてイソプレン及びイソプレン以外の化合物を含む重合反応系中に、重合触媒組成物の構成成分を別個に提供し、該反応系中において重合触媒組成物としてもよいし、(2)予め調製された重合触媒組成物を重合反応系中に提供してもよい。また、(2)においては、助触媒によって活性化されたメタロセン錯体(活性種)を提供することも含まれる。
カップリング工程は、重合工程において得られたイソプレン共重合体の高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)の重合体同士をカップリング反応させる工程である。
カップリング工程において、重合反応が100%に達した際にカップリング反応(高分子鎖の末端を変性する反応)を行うことが好ましい。
カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(i)ビス(マレイン酸−1−オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)等のスズ含有化合物、(ii)4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物、(iii)グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、カップリング反応を行うことにより、高分子鎖同士を結合させて高分子量化を図ることができ、また、加水分解以外の分解を阻害して、数平均分子量(Mn)が低下するのを抑制することができる。
反応温度が、10℃以上であると、反応速度が著しく低下するのを防止することができ、100℃以下であると、ポリマーがゲル化するのを防止することができる。
カップリング反応における反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10分間〜1時間が好ましい。
反応時間が、10分間以上であると、反応を十分行うことができ、1時間以下であると、ポリマーがゲル化するのを防止することができる。
洗浄工程は、重合工程において得られたイソプレン共重合体を洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、などが挙げられる。
本発明のゴム成分は、本発明のポリイソプレンを含むが、さらに必要に応じて、他のゴム成分を含んでいてもよい。
本発明のポリイソプレン以外のゴム成分(その他のゴム)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−非共役ジエンゴム(EPDM)、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ゴム成分が本発明のポリイソプレンを上記範囲で配合されていると、伸張結晶性が増加し、耐久性(耐亀裂特性及び耐摩耗性)が向上した架橋ゴム組成物を得ることができる。
全ゴム成分中の本発明のポリイソプレンの合計配合量は、40質量%〜100質量%であることがより好ましい。
本発明のゴム組成物は、本発明のゴム成分を配合してなる。
本発明のゴム組成物は、本発明の効果を損なわない限度において、充填剤、架橋剤等の添加剤を含んでいてもよい。
充填剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、無機充填剤、などを挙げることができ、カーボンブラック及び無機充填剤から選択される少なくとも一種が好ましい。ここで、ゴム組成物には、カーボンブラックが含まれることがより好ましい。なお、充填剤は、補強性などを向上させるためにゴム組成物に配合するものである。
充填剤の配合量が、全ゴム成分100質量部に対し、10質量部以上であると、充填剤を入れる効果がみられ、100質量部以下であると、前記ゴム成分に充填剤を混ぜ込むことができ、ゴム組成物としての性能を向上させることができる。
カーボンブラックとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、FEF、GPF、SRF、HAF、N339、IISAF、ISAF、SAF、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が20m2/g以上であると、得られたゴムの耐久性が悪化するのを防止して、十分な耐亀裂成長性を得ることができ、150m2/g以下であると、低ロス性を向上し、また、作業性を向上することができる。
カーボンブラックの含有量が、10質量部以上であると、補強性が不十分で耐破壊性が悪化するのを防止することができ、100質量部以下であると、加工性および低ロス性が悪化するのを防止することができる。
無機充填剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、無機充填剤を用いる時は適宜シランカップリング剤を使用してもよい。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、硫黄系架橋剤、有機過酸化物系架橋剤、無機架橋剤、ポリアミン架橋剤、樹脂架橋剤、硫黄化合物系架橋剤、オキシム−ニトロソアミン系架橋剤硫黄、などが挙げられるが、これらの中でもタイヤ用ゴム組成物としては硫黄系架橋剤がより好ましい。
架橋剤の含有量が、0.1質量部以上であると、架橋を進行させることができ、20質量部以下であって、一部の架橋剤により混練り中に架橋が進むのを防止したり、加硫物の物性が損なわれるのを防止することができる。
その他に加硫促進剤を併用することも可能であり、加硫促進剤としては、グアジニン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンテート系等の化合物が使用できる。
また必要に応じて、軟化剤、加硫助剤、着色剤、難燃剤、滑剤、発泡剤、可塑剤、加工助剤、酸化防止剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、紫外線防止剤、帯電防止剤、着色防止剤、その他の配合剤など公知のものをその使用目的に応じて使用することができる。
本発明の架橋ゴム組成物は、本発明のゴム組成物を架橋して得られたものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。架橋剤として硫黄を用いた架橋ゴム組成物を加硫ゴムと称することがある。
本発明のゴム組成物の架橋の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、温度120℃〜200℃、加温時間1分間〜900分間が好ましい。
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いてなり、より具体的には、本発明のゴム組成物を架橋してなる架橋ゴム組成物(本発明の架橋ゴム組成物)が配設されてなる。
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物用いてなるものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明のゴム組成物のタイヤにおける適用部位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラーなどが挙げられる。
タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に未加硫ゴム及び/又はコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望のタイヤ(例えば、空気入りタイヤ)を製造することができる。
タイヤ用途以外にも、防振ゴム、免震ゴム、ベルト(コンベアベルト)、ゴムクローラ、各種ホースなどに本発明の架橋ゴム組成物を使用することができる。
〔製造例1:重合体Aの製造方法〕
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、イソプレンを溶解したヘキサン溶媒(12質量%)800gを導入した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にトリスビストリメチルシリルアミドガドリニウムGd[N(SiMe3)2]314.5μmol、トルエン5ml、ジイソブチルアルミニウムハイドライド0.44mmol、ビス(2−ジフェニルホスフィノフェニル)アミン16μmol、及びトリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Ph3CB(C6F5)4)16μmolを仕込み触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、イソプレンモノマー溶液へ添加し、25℃で10時間重合を行った。重合後、2,2‘−メチレンービス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mlを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し重合体Aを得た。
製造例1において、ジイソブチルアルミニウムハイドライド0.48mmol、重合温度を50℃で4時間にしたこと以外は、製造例1と同様にして、重合体Bを得た。
製造例1において、ヘキサン溶媒をトルエン溶媒に換え、トリスビストリメチルシリルアミドガドリニウムGd[N(SiMe3)2]310.0μmolジイソブチルアルミニウムハイドライド1.02mmol、重合温度を50℃で4時間にしたこと以外は、製造例1と同様にして、重合体Cを得た。
製造例1において、ジイソブチルアルミニウムハイドライド3.5mmol、重合温度を80℃で1時間にしたこと以外は、製造例1と同様にして、重合体Dを得た。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、イソプレンを溶解したトルエン溶媒(12質量%)800gを導入した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にトリスビストリメチルシリルアミドガドリニウムGd[N(SiMe3)2]3 59μmol、トルエン40ml、ジイソブチルアルミニウムハイドライド3.6mmol、ビス(2−ジフェニルホスフィノフェニル)アミン62μmol、及びトリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Ph3CB(C6F5)4)62.4μmolを仕込み触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、イソプレンモノマー溶液へ添加し、25℃で2時間重合を行った。その後、3−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン21.4mmolを添加し、25℃で10分間変性反応を行った。変性反応後、水2ml、ジブチルスズジアセテート2.1mmolをさらに添加し、25℃で0.5時間カップリング反応を行った。カップリング反応後、2,2‘−メチレンービス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液1mlを加えて反応を停止させ、さらに大量のメタノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し重合体Eを得た。
(1)ミクロ構造(1,4−シス結合量、及び3,4−ビニル結合量)
1H−NMRおよび13C−NMRにより得られたピーク[1H−NMR:δ4.6−4.8(3,4−ビニルユニットの=CH2)、5.0−5.2(1,4−ユニットの−CH=)、13C−NMR:[δ23.4(1,4−シスユニット)、15.9(1,4−トランスユニット)、18.6(3,4−ユニット)]の積分比からそれぞれ算出した。また、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)は、GPCによりポリスチレンを標準物質として用い求めた。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー製、HLC−8020]により検出器として屈折計を用いて測定し、単分散ポリスチレンを標準としたポリスチレン換算で示した。なお、カラムはShodex(登録商標)KF807F[昭和電工株式会社製]を2本直列につないで使用し、溶離液はテトラヒドロフラン、測定温度は40℃とした。
サンプルポリマー0.4gを入れた100メッシュ(0.15mm)のステンレス金網メッシュ籠を、100ccのテトラヒドロフランが入ったサンプル瓶に浸し48時間放置した。その後メッシュ籠を取り出し、籠に残ったサンプル乾燥させ重量を測定し、その重量を用いた初期のサンプル重量で割り、マクロゲル分率(単位:%)を算出した。
〔ゴム成分1〜6及びゴム成分101〜103の調製〕
2Lステンレス反応器に、重合体を60g表2に示す配合処方に従って仕込み、そこにヘキサン中1Lを加え、30℃で48時間混合し溶解させた。混合後、BHT〔2,6−ビス(t−ブチル)−4−メチルフェノール〕の10質量%のメタノール溶液10mLを、さらに大量のメタノール/塩酸混合溶媒で重合体を分離させ、60℃で真空乾燥しそれぞれの表2に示す組成のゴム成分を得た。また得られたゴム成分について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定による分子量を測定し、得られたクロマトグラムの面積から重量平均分子量(Mw)が600万以上の成分量と80万以下の成分量(質量%)、及び、重量平均分子量(Mw)が800万以上の成分量と50万以下の成分量(質量%)を求めた。
ゴム成分として、ゴム成分1〜6、ゴム成分101〜103、及びゴム成分201を用い、表3に示す配合処方にてゴム組成物1〜6、101〜103及び201を調製した。
*1:N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−p−フェニレンジアミン、大内新興化学(株)製、ノックラック6C
*2:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学(株)製、ノクセラーCZ−G
*3:ジベンゾチアジルジスルフィド、大内新興化学(株)製、ノクセラーDM−P
ゴム組成物の加工性の指標としてムーニー粘度(コンパウンド・ムーニー)をJIS K6300−1に従って測定した(単位は[ML1+4、130℃])。結果を表4に示す。
JIS3号試験片中心部に0.5mmの亀裂を入れ、室温で0%〜100%の一定歪みで繰り返し屈曲疲労と伸張疲労を与え、サンプルが切断するまでの回数を測定した。比較例1を100として、測定結果を指数表示した。指数値が大きい程、耐疲労性(耐亀裂成長性)が良好であることを示す。結果を表4に示す。
ランボーン型摩耗試験機を用い、室温におけるスリップ率60%で摩耗量を測定し、比較例1の逆数を100とする指数で表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が良好である。結果を表4に示す。
表5に示すようにBR(JSR株式会社製、BR01)と実施例1、4、6、比較例1、3及び参考例1で得られたゴムとを混合した配合処方のゴム組成物7〜9、104〜105及び202を調製した。
得られたゴム組成物7〜9、104〜105及び202について、上記の方法に従って(1)作業性(ムーニー粘度)を測定した。また、ゴム組成物7〜9、104〜105及び202を、145℃、30分加熱して得た加硫ゴムに対し、上記の方法に従って、(2)耐亀裂性、及び(3)耐摩耗性を測定した。測定結果を表5に示す。
Claims (13)
- ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量が6,000,000以上の成分量が10質量%〜40質量%であり、且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量が800,000以下の成分量が5質量%〜30質量%であるポリイソプレンを含むゴム成分。
- 前記ポリイソプレンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量800,000を超える成分、及び、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量6,000,000未満の成分を、30質量%〜85質量%含む請求項1に記載のゴム成分。
- 前記ポリイソプレンが、ポリイソプレン重合体の混合物又は分岐構造を有するイソプレン単独重合体である請求項1又は2に記載のゴム成分。
- 前記ポリイソプレンが、前記重量平均分子量が6,000,000以上のポリイソプレン重合体10質量%〜40質量%と、前記重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体5質量%〜30質量%とを含む混合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム成分。
- 前記ポリイソプレンが、前記重量平均分子量が6,000,000以上のポリイソプレン重合体10質量%〜40質量%と、前記重量平均分子量が800,000以下のポリイソプレン重合体5質量%〜30質量%とを重合成分として含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム成分。
- 前記分岐構造を有するイソプレン単独重合体が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量8,000,000以上のイソプレン単独重合体を重合成分として5質量%〜30質量%含み、且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量500,000以下のイソプレン単独重合体を重合成分として3質量%〜30質量%含む請求項3に記載のゴム成分。
- 前記ポリイソプレン重合体の1,4−シス結合量が90%以上である請求項3に記載のゴム成分。
- 前記分岐構造を有するポリイソプレン単独重合体の1,4−シス結合量が90%以上である請求項3又は6に記載のゴム成分。
- 前記ポリイソプレンの合計配合量が20質量%〜100質量%である請求項1〜8のいずれか1項に記載のゴム成分。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のゴム成分を配合してなるゴム組成物。
- 更に充填剤を配合してなり、前記充填剤の配合量が、全ゴム成分100質量部に対して10質量部〜75質量部である請求項10に記載のゴム組成物。
- 請求項10又は11に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
- トレッド部材に請求項10又は11に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
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