JP4134732B2 - Rubber composition - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、変性基含有ゴム(a)、非変性ゴム(b)及び新規な高シスー高ビニルポリブタジエンからなるゴム組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリブタジエンは、いわゆるミクロ構造として、1,4−位での重合で生成した結合部分(1,4−構造)と1,2−位での重合で生成した結合部分(1,2−構造)とが分子鎖中に共存する。1,4−構造は、更にシス構造とトランス構造の二種に分けられる。一方、1,2−構造は、ビニル基を側鎖とする構造をとる。
【0003】
重合触媒によって、上記のミクロ構造が異なったポリブタジエンが製造されることが知られており、それらの特性によって種々の用途に使用されている。
【0004】
特開平9−291108号公報(特許文献1)などで開示されているように、バナジウム金属化合物のメタロセン型錯体及び非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルミノキサンからなる重合触媒により、ハイシス構造に適度に1,2−構造を含みトランス構造が少ないミクロ構造を有し且つ分子のリニアリティ(線状性)の高いポリブタジエンが製造されることが、本出願人により見出されている。このポリブタジエンは優れた特性を有することから、耐衝撃性ポリスチレン樹脂やタイヤなどへの応用が検討されている。
【0005】
特開平11−49924号公報(特許文献2)には、特定の高シス−高ビニルポリブタジエンからなる組成物のタイヤへの応用が記載され、トレッド用途に有用で、高反発弾性率とスキッド抵抗性を併せ持つことが記載されている。
【0006】
また、本出願人によって、メタロセン触媒により製造された高シス−高ビニルポリブタジエン20〜80重量%、他のジエン系ゴム、及び無機充填剤、カーボンブラック、シリカ、補強材などからなるタイヤの各種部材への応用が開示されている。(例えば、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8など参照)
【0007】
一方、ポリブタジエンなどのジエン系ゴムを各種変性剤で変性した変性ゴムからなるゴム組成物とそのタイヤへの応用も開示されている。例えば、特開2002−114872号公報(特許文献9)には、ジエン系ゴムをアミン化合物と反応させて得られる主鎖変性ジエン系重合体が開示されている。特開2001−40001号公報(特許文献10)には、オルガノアルコキシシランあるいはオルガノアロキシシランを用いて変性した変性ポリブタジエンが開示されている。
【0008】
特開2001−247720号公報(特許文献11)には、アミノ基を2個有する脂肪族化合物を反応させて得られた変性ブタジエンゴムが開示されている。特開2001−302703号公報(特許文献12)には、ポリブタジエンを少なくともエポキシ基とアルコキシ基とを有する有機珪素化合物により変性することが開示されている。特開2000−1573号公報(特許文献13)には、スチレン−ブタジエン共重合体および/またはスチレン−イソプレンーブタジエン共重合体を、チッ素原子含有基を有し、かつクロロスルフェニル基またはクロロスルフォニル基を有する化合物と反応させて得られる変性ジエン系ゴムが開示されている。特開2000−178314号公報(特許文献14)には、ポリブタジエンをジアミン化合物により変性することを特徴とする変性ポリブタジエンが開示されている。
【0009】
近年、タイヤへの各種特性への要求は、一層高まっており、ゴム組成物の改良がさらに求められている。
【0010】
【特許文献1】
特開平9−291108号公報
【特許文献2】
特開平11−49924号公報
【特許文献3】
特開2002−265677号公報
【特許文献4】
特開2002−265678号公報
【特許文献5】
特開2002−265680号公報
【特許文献6】
特開2002−265685号公報
【特許文献7】
特開2002−338740号公報
【特許文献8】
特開2002−338742号公報
【特許文献9】
特開2002−114872号公報
【特許文献10】
特開2001−40001号公報
【特許文献11】
特開2001−302703号公報
【特許文献12】
特開2001−302703号公報
【特許文献13】
特開2000−1573号公報
【特許文献14】
特開2000−178314号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
高シス−高ビニルポリブタジエンが有する特異なミクロ構造組成によるゴム成分と変性基含有ゴムと非変性ゴムからなる組成物であって、高シス−高ビニルポリブタジエンゴムによる変性基含有ゴムと非変性ゴム間のマクロな界面相溶性を改良し、ゴム間の界面相溶性の改良によるロール加工性、耐摩耗性、発熱性、引張・引裂き・破壊等の力学的特性の向上を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アミノ基、アルコキシ基などを有する有機ケイ素化合物、ジアミン化合物などのアミノ基を有する脂肪族化合物、チッ素原子含有基を有しかつクロロスルフェニル基またはクロロスルフォニル基を有する化合物あるいは2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノンあるいはテトラメチルチウラムスルフィドによる変性剤で変性されたゴム(a)、未変性ゴム(b)及びメタロセン触媒により製造される高シス−高ビニルポリブタジエンゴム(c)からなり、該未変性ゴム(b)がポリブタジエン及び/または天然ゴムであり、該(c)が1,2−構造ユニット含有率4〜 30モル%、シス−1,4−構造ユニット含有率65〜95モル%、及びトランス−1,4−構造ユニット含有率5モル%以下のポリブタジエンであることを特徴とするゴム組成物に関する。
【0013】
また、本発明は、該変性剤で変性されたゴム(a)がポリブタジエンであることを特徴とする前記のゴム組成物に関する。
【0014】
該(a)に用いられるアミノ基、アルコキシ基などを有する有機ケイ素化合物、ジアミン化合物などのアミノ基を有する脂肪族化合物、チッ素原子含有基を有しかつクロロスルフェニル基またはクロロスルフォニル基を有する変性剤としては、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシランであることを特徴とする前記のゴム組成物に関する。
【0016】
また、本発明は、該変性基含有ゴム(a)10〜90重量%及び該未変性ゴム(b)90〜10重量%からなるゴム混合物100重量部と、該メタロセン触媒により製造される高シス−高ビニルポリブタジエンゴム(c)0.1〜10重量部とからなることが好ましい。
【0017】
また、本発明は、上記のゴム組成物からなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物に関する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の(a)変性基含有ゴムは、各種原料ゴムを変性基を導入して変性したものである。原料ゴムとしては、天然ゴム、高シス−ポリブタジエン、低シス−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体等イソプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等を挙げることができる。これらの中でも、高シス−ポリブタジエンなどが好ましい。
【0019】
高シス−ポリブタジエンは、重合触媒として遷移金属化合物触媒系を用いた重合で製造できる。遷移金属化合物触媒系として、例えば、コバルト系触媒組成物、ニッケル系触媒組成物などのチグラー・ナッタ触媒、メタロセン系触媒、希土類元素触媒などが挙げられる。
【0020】
コバルト系触媒組成物としては、コバルト化合物、ハロゲン含有有機アルミニウム化合物、及び水からなる触媒系、ニッケル系触媒組成物としては、ニッケル化合物、有機アルミニウム化合物、及びフッ素化合物からなるニッケル系触媒組成物、メタロセン系触媒としては、周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体、非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、有機アルミニウム化合物、及び水からなる触媒系が挙げられる。また、希土類元素触媒としては、ネオジム化合物などの希土類金属化合物と有機アルミニウム化合物などの第I〜III族の有機金属化合物からなる複合触媒系が挙げられる。中でも、コバルト系触媒組成物が好ましい。
【0021】
本発明の変性基含有ゴムにおける変性基を導入する変性剤としては、例えば、オルガノアルコキシシラン、中でもアミノ基、アルコキシ基などを有する有機ケイ素化合物、ジアミン化合物などのアミノ基などを有する脂肪族化合物、チッ素原子含有基を有しかつクロロスルフェニル基またはクロロスルフォニル基を有する化合物、
【0022】
オルガノアルコキシシランもしくはオルガノアロキシシランの具体的な化合物の例としては、エチルトリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシランなどを挙げることができる。
【0023】
アルコキシ基などを含有する有機ケイ素としては、とくに制限はなく、ジエン系ゴム中の二重結合に付加反応の可能なものであればよい。たとえば、分子中にアミノ基とアルコキシ基をもつもの、一般にシランカップリング剤として用いられているもの、またはシラン(アルコキシシラン)があげられる。
【0024】
具体的には、分子中にアミノ基とアルコキシ基を含有する有機ケイ素化合物としては、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルブトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジブトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)ジメトキシエチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリブトキシシランなどがあげられる。これらの化合物の中では、とくに変性効果の点から、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシランが好適に使用される。
【0025】
アミノ基を有する脂肪族炭化水素としては、たとえば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,2−ジアミノメタン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ジアミノブタン、2,7−ジアミノヘプタン、1,6−ジアミノヘキサンなどがあげられる。
【0026】
クロロスルフェニル基を含有する化合物としては、たとえば2,4−ジニトロベンゼンスルフェニルクロライド、などがあげられる。
【0027】
また、クロロスルフォニル基を含有する化合物としては、たとえば4−ニトロベンゼンスルフォニルクロライドなどがあげられる。
【0028】
また、不飽和カルボン酸あるいはその誘導体、例えば、マレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの誘導体を用いてもよい。具体的には、無水マレイン酸、無水フタル酸のような酸無水物、メチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートのようなアルキルエステル、メトキシアクリレート、エトキシエチルアクリレート、メトキシエトキシエチルアクリレートのようなアルコキシアルキルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、等が挙げられる。
【0029】
カルボン酸エステルまたは炭酸エステルを用いてもよい。例えば、カルボン酸とアルコールまたはフェノールとのエステル化合物、炭酸とアルコールまたはフェノールとのエステル化合物などが挙げられる。その具体例としては、酢酸エチル、ステアリン酸ブチル、アジピン酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、安息香酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸メチル、フタール酸ジエチル、イソフタール酸ジエチル、テレフタール酸ジエチル、あるいは、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジヘキシル、炭酸ジシクロヘキシル、炭酸ジフェニル等の炭酸エステルを挙げることができる。
【0030】
また、2,3−ジクロロ−1,4−ナフトキノンなどの化合物を用いてもよい。
【0031】
また、テトラメチルチウラムスルフィドなどの化合物を用いてもよい。
【0032】
ゴムをエポキシ変性したものや、或いはマレイン化したものを用いてもよい。
【0033】
変性方法としては、当該ジエン系ゴム製造後直ちに変性反応を行なってもよいし、変性剤とジエン系ゴムを有機溶媒中で接触・変性反応させることによって行なってもよい。その他の方法としては押し出し混練り機などにより直接混練り変性することも可能である。変性は、主鎖変性であっても、末端変性であってもよい。
【0034】
本発明の未変性ゴム(b)としては、天然ゴム、高シス−ポリブタジエン、低シス−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソプレン、イソプレン−イソブチレン共重合体等イソプレンゴム、ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等を挙げることができる。これらの中でも、天然ゴムなどが好ましい。
【0035】
本発明のメタロセン触媒により製造される高シス−高ビニルポリブタジエンゴム(HCHV)(c)としては、ミクロ構造中のシス−1,4−構造ユニット含有率が65〜95モル%、好ましくは70〜90モル%、及び1,2−構造ユニット含有率が4〜30モル%であり、好ましくは5〜25モル%、より好ましくは7〜15モル%である。また、トランス−1,4−構造ユニット含有率が5モル%以下が好ましく、0.5〜4.0モル%が特に好ましい。
【0036】
また、HCHVの25℃における5%トルエン溶液粘度(T−cp)とムーニー粘度(ML1+4)の関係式が下式(I)を満足する範囲にあることが好ましい。
1≦T−cp/ML1+4≦6...(I)
特に好ましくは、2≦T−cp/ML1+4≦6を満足する。
【0037】
また、HCHVのトルエン溶液粘度(Tcp)は、20〜500が好ましく、30〜300が特に好ましい。
【0038】
本発明のHCHVのム−ニ−粘度(ML1+4)は、10〜200が好ましく、25〜100が特に好ましい。
【0039】
HCHVの分子量は、トルエン中30℃で測定した固有粘度[η]として、0.1〜10が好ましく、0.1〜3が特に好ましい。
【0040】
また、HCHVの分子量は、ポリスチレン換算の分子量として下記の範囲のものが好ましい。
数平均分子量(Mn):0.2×105〜10×105、より好ましくは0.5×105〜5×105
重量平均分子量(Mw):0.5×105〜20×105、より好ましくは1×105〜10×105
【0041】
また、本発明のHCHVの分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは1.5〜3.5、より好ましくは1.6〜3である。
【0042】
上記のHCHVは、例えば、
(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、及び(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物及び/又はアルミノキサンから得られる触媒を用いて、ブタジエンを重合させて製造できる。
【0043】
あるいは、(A)遷移金属化合物のメタロセン型錯体、
(B)非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物、
(C)周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物、及び、
(D)水
から得られる触媒を用いたブタジエンを重合させて製造できる。
【0044】
(A)成分の遷移金属化合物のメタロセン型錯体としては、周期律表第4〜8族遷移金属化合物のメタロセン型錯体が挙げられる。
【0045】
例えば、チタン、ジルコニウムなどの周期律表第4族遷移金属のメタロセン型錯体(例えば、CpTiCl3など)、バナジウム、ニオブ、タンタルなどの周期律表第5族遷移金属のメタロセン型錯体、クロムなどの第6族遷移金属メタロセン型錯体、コバルト、ニッケルなどの第8族遷移金属のメタロセン型錯体が挙げられる。
【0046】
中でも、周期律表第5族遷移金属のメタロセン型錯体が好適に用いられる。
【0047】
上記の周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体としては、
(1) RM・La、すなわち、シクロアルカジエニル基の配位子を有する酸化数+1の周期律表第5族遷移金属化合物
(2) Rn MX2-n ・La、すなわち、少なくとも1個のシクロアルカジエニル基の配位子を有する酸化数+2の周期律表第5族遷移金属化合物
(3) Rn MX3-n ・La
(4) RMX3 ・La
(5) RM(O)X2 ・La
(6) Rn MX3-n (NR' )
などの一般式で表される化合物が挙げられる(式中、nは1又は2、aは0,1又は2である)。
【0048】
中でも、RM・La、Rn MX2-n ・La、R2 M・La、RMX3 ・La 、RM(O)X2 ・La などが好ましく挙げられる。
【0049】
Mは、周期律表第5族遷移金属化合物が好ましい。
【0050】
(A)周期律表第5族遷移金属化合物のメタロセン型錯体としては、中でも、Mがバナジウムであるバナジウム化合物が好ましい。例えば、RV・La、RVX・La、R2 M・La、RMX2 ・La 、RMX3 ・La 、RM(O)X2 ・La などが好ましく挙げられる。特に、RV・La、RMX3 ・Laが好ましい。
【0051】
RMX3 ・Laで示される具体的な化合物としては、以下のものが挙げられる
シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライドが挙げられる。
【0052】
RM(O)X2 で表される具体的な化合物としては、シクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、メチルシクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、ベンジルシクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド、(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)オキソバナジウムジクロライドなどが挙げられる。
【0053】
(B)成分として、非配位性アニオンとカチオンとのイオン性化合物を構成する非配位性アニオンとしては、例えば、テトラ(フェニル)ボレ−ト、テトラ(フルオロフェニル)ボレ−トなどが挙げられる。
【0054】
一方、カチオンとしては、トリフェニルカルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンを挙げることができる。
【0055】
また、(B)成分として、アルモキサンを用いてもよい。アルモキサンとしては、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ものであって、一般式(−Al(R')O−) n で示される鎖状アルミノキサン、あるいは環状アルミノキサンが挙げられる。(R' は炭素数1〜10の炭化水素基であり、一部ハロゲン原子及び/ 又はアルコキシ基で置換されたものも含む。nは重合度であり、5以上、好ましくは10以上である)。R' として、はメチル、エチル、プロピル、イソブチル基が挙げられるが、メチル基が好ましい。
【0056】
(A)成分及び(B)成分に、さらに(C)成分として周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物を組合せて共役ジエンの重合を行ってもよい。(C)成分の添加により重合活性が増大する効果がある。周期律表第1〜3族元素の有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物、有機リチウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛化合物、有機ホウ素化合物などが挙げられる。
【0057】
上記の触媒各成分の組合せとして、(A)成分としてシクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド(CpVCl3)などのRMX3、あるいは、シクロペンタジエニルオキソバナジウムジクロライド(CpV(O)Cl2)などのRM(O)X2、(B)成分としてトリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレ−ト、(C)成分としてトリエチルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウムの組合せが好ましく用いられる。
【0058】
また、(B)成分としてイオン性化合物を用いる場合は、(C)成分として上記のアルモキサンを組み合わせて使用してもよい。
触媒成分の添加順序は、特に、制限はない。
【0059】
また、本発明においては、触媒系として 更に、(D)成分として水を添加することが好ましい。(C)成分の有機アルミニウム化合物と(D)成分の水とのモル比(C)/(D)は、好ましくは0.66〜5であり、より好ましくは0.7〜1.5である。
【0060】
また重合時に、必要に応じて水素を共存させることができる。
【0061】
ここで重合すべきブタジエンモノマ−とは、全量であっても一部であってもよい。モノマ−の一部の場合は、上記の接触混合物を残部のモノマ−あるいは残部のモノマ−溶液と混合することができる。
【0062】
重合方法は、特に制限はなく、溶液重合、又は、1,3−ブタジエンそのものを重合溶媒として用いる塊状重合などを適用できる。トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族系炭化水素、n−ヘキサン、ブタン、ヘプタン、ペンタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素、1−ブテン、2−ブテン等のオレフィン系炭化水素、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、ケロシン等の炭化水素系溶媒や、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。
【0063】
また、低分子量HCHV成分と高分子量HCHV成分との混合物を用いてもよい。
【0064】
本発明においての分子量を調節する方法としては、上記の触媒を用いて、水素などの連鎖移動剤の存在下に共役ジエン化合物を重合させることが挙げられる。
【0065】
ゴム補強剤として、各種のカーボンブラック以外に、ホワイトカーボン、活性化炭酸カルシウム、超微粒子珪酸マグネシウム等の無機補強剤やシンジオタクチック1.2ポリブタジエン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ハイスチレン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、クマロンインデン樹脂及び石油樹脂等の有機補強剤を添加してもよい。特に好ましくは、粒子径が90nm以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が70ml/100g以上のカーボンブラックで、例えば、FEF,FF,GPF,SAF,ISAF,SRF,HAF等が挙げられる。
【0066】
本発明において、変性基含有ゴム(a)、未変性ゴム(b)及びHCHV(c)からなるゴム組成物の割合は、変性基含有ゴム(a)10〜90重量%及び該未変性ゴム(b)90〜10重量%からなるゴム混合物100重量部と、該メタロセン触媒により製造される高シス−高ビニルポリブタジエンゴム(c)0.1〜10重量部からなることが好ましい。
【0067】
本発明のゴム組成物は、前記各成分を通常行われているバンバリー、オープンロール、ニーダー、二軸混練り機などを用いて混練りすることで得られる。
【0068】
本発明のゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤、加硫助剤、老化防止剤、充填剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸など、通常ゴム業界で用いられる配合剤を混練してもよい。
【0069】
加硫剤としては、公知の加硫剤、例えば硫黄、有機過酸化物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウムなどの金属酸化物などが用いられる。
【0070】
加硫助剤としては、公知の加硫助剤、例えばアルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類などが用いられる。
【0071】
充填剤としては、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、クレー、リサージュ、珪藻土等の無機充填剤、再生ゴム、粉末ゴム等の有機充填剤が挙げられる
。
【0072】
老化防止剤としては、アミン・ケトン系、イミダゾール系、アミン系、フェノール系、硫黄系及び燐系などが挙げられる。
【0073】
プロセスオイルは、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系のいずれを用いてもよい。
【0074】
本発明のゴム組成物は、耐摩耗性の向上、発熱性の低下などの諸物性が向上し、より高度にバランスの取れたタイヤのトレッド・サイドウォールなどの用途に好適なゴム組成物として用いられる。
【0075】
【実施例】
(参考例1)(高シス−高ビニルポリブタジエンの製造)
窒素置換した攪拌機付5Lのオートクレーブに30wt%の1.3−ブタジエンを含有するトルエン溶液(1.3−ブタジエン:814g)3.5Lを仕込んで攪拌する。次いで、水素ガスを導入して0.092kgG/cm2圧力だけ高くした。30℃で3分かけてトリエチルアルミニウム2.25mmolを、次いでトリチルテトラ(パーフルオロフェニル)ボレート0.039mmol、シクロペンタジエニルバナジウムトリクロライド0.026mmolを連続して添加し、重合温度40℃で30分間重合を行った。
重合後、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを含有するエタノールとへプタンの当量混合液を注入して反応を停止させた後、溶媒を蒸発させ乾燥した。得られたポリマーの収率は32%であり、ミクロ構造・ムーニー粘度・5%トルエン溶液粘度を表1.に示した。
【0076】
高シス−ポリブタジエンとしては、Co系触媒で重合した宇部興産製UBEPOLを用いた。また、Nd系触媒で重合したものも用いた。
【0077】
(参考例2)変性基含有ゴム(a)の製造
窒素置換した1.5Lオートクレーブを用い、窒素下、シクロヘキサン670g、1,3-ブタジエン260gを仕込んだ。次に蒸留水(2.3mmol)、ジエチルアルミニウムクロライド(2.9mmol)のn―ヘキサン溶液、シクロオクタジエン(4.24mmol)を添加、昇温した。内温がおよそ58℃に到達してから、触媒であるオクテン酸コバルト(0.0087mmol)のベンゼン溶液を仕込み、60℃で30分間重合を行なった。1,3-ブタジエンの反応転化率は、およそ40%であった。
次に、この重合溶液の温度を60℃に保ち、3-(2-アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン(1.78mmol)を添加し、120分間反応させた。反応終了後、未反応ガスを系外に排出し、2,4-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール0.5gを含むメタノール溶液を添加し、重合停止後、100℃で90分間真空乾燥させることによって、重合体を得た。
【0078】
(参考例3)変性基含有ゴム(a)の製造
窒素置換した1.5Lオートクレーブを用い、窒素下、シクロヘキサン670g、1,3-ブタジエン85gを仕込んだ。次にバーサティック酸ネオジム(0.0252mmol)のシクロヘキサン溶液、メチルアルモキサン(4.032nmol)のトルエン溶液、水素化ジイソブチルアルミニウム(2.2mmol)及びジエチルアルミニウムクロライド(0.05mmol)のトルエン溶液を、ネオジムの5倍量の1,3-ブタジエン(1.146mmol)と共に50℃で30分間反応熟成させた触媒を仕込み、80℃で60分間重合を行った。1,3-ブタジエンの反応転化率は、ほぼ100%であった。
次に、この重合溶液の温度を50℃に保ち、2,3-ジクロロ-1,4-ナフトキノン(1.26mmol)を添加し、30分間反応させた。その後、2,4-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール0.5gを含むメタノール溶液を添加し、重合停止後、100℃で90分間真空乾燥させることによって、重合体を得た。
【0079】
(参考例4)変性基含有ゴム(a)の製造
2,3-ジクロロ-1,4-ナフトキノンに代えて、テトラメチルチウラムジスルフィド(1.26mmol)を添加した以外は実施例−2.と同様の方法で重合体を得た。
【0080】
(実施例1〜3)(比較例1〜4)
変性基含有高シスポリブタジエン(a)、天然ゴム(b)、高シスー高ビニルポリブタジエン(HCHV)(c)とからなるゴム組成物を用い、表1に示す配合処方に従って、以下に記載の方法で配合、加硫した。各特性を表2〜4に示した。。
【0081】
評価項目と実施条件
混練方法
下記手順に準じて混練する。
[一次配合]
混練装置:バンバリーミキサー(容量1.7L)
回転数:77rpm
スタート温度:90℃
混練手順:
0分;ゴム投入
1分;フィラー投入
3分;ラムを上げて掃除(15秒)
5分;ダンプ
ダンプ物は引き続き10インチロールにて1分間巻き付け、3回丸め通し後、シート出しした。コンパウンドは2時間以上冷却後、次の手順に準じて二次配合を行った。
【0082】
[二次配合]
前記一次配合終了後、下記手順に準じて二次配合を行った。
【0083】
【0084】
[素ゴム物性評価]
ミクロ構造は、赤外吸収スペクトル分析によって行った。シス740cm-1、トランス967cm-1、ビニル910cm-1の吸収強度比からミクロ構造を算出した。
【0085】
[η]は、トルエン溶液で30℃の温度で測定した。
ムーニー粘度(ML1+4)は、JIS K6300に準拠して測定した。
【0086】
トルエン溶液粘度(Tcp)は、ポリマー2.28gをトルエン50mlに溶解した後、標準液として粘度計校正用標準液(JIS Z8809)を用い、キャノンフェンスケ粘度計No.400を使用して、25℃で測定した。
【0087】
[配合物物性]
ダイスウェル
測定装置;モンサント社製加工性測定装置(MPT)
ダイ形状;円形
L/D;1 , 10(D=1.5mm)
測定温度;100℃
せん断速度;10,100sec−1
【0088】
ムーニー粘度は、JIS−K−6300に規定されている測定方法に従って測定した。
カーボンゲル
トルエンに配合物を室温で1日間浸漬抽出後、残存不溶解分を70℃で1時間減圧乾燥する。
カーボンゲル(%)=(残存不溶解分の乾燥物重量/配合物の重量)×100
【0089】
[加硫物物性]
硬度、反発弾性及び引張強度は、JIS−K−6301に規定されている測定法に従って測定した。
【0090】
動的粘弾性のtanδは、レオメトリックス社製RSA2を用いて、温度70℃、周波数10Hz、動歪2%の条件で測定した。
【0091】
発熱特性 グッドリッチフレクソメーターを用い、ASTM D623に従い、歪み0.175インチ、荷重55ポンド、100℃25分の条件で測定した。
【0092】
耐摩耗性指数:JIS K6264に準じてランボーン摩耗試験機を用いてスリップ率20%で測定し、比較例1を100として指数で評価した。指数が大きいほど耐摩耗性は良好である。
【0093】
上記の実施例から明らかなように、HCHVの相溶化の効果によりカーボンに物理及び化学吸着するNR/BRゴム成分が増加する(カーボンゲル量の増加)ことにより、加硫物の諸物性が向上する。(耐摩耗・発熱性の低下等)
【0094】
【表1】
【0095】
【表2】
【0096】
【表3】
【0097】
【表4】
【0098】
【発明の効果】
本発明により、高シス−高ビニルポリブタジエンゴムによる変性基含有ゴムと非変性ゴム間のマクロな界面相溶性の改良、あるいは、ゴム間の界面相溶性の改良によるロール加工性、耐摩耗性、発熱性、引張・引裂き・破壊等の力学的特性の向上が図られる。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a rubber composition comprising a modified group-containing rubber (a), an unmodified rubber (b) and a novel high cis high vinyl polybutadiene.
[0002]
[Prior art]
The polybutadiene has a so-called microstructure that includes a bond portion (1,4-structure) formed by polymerization at the 1,4-position and a bond portion (1,2-structure) formed by polymerization at the 1,2-position. Coexist in the molecular chain. The 1,4-structure is further divided into two types, a cis structure and a trans structure. On the other hand, the 1,2-structure has a structure in which a vinyl group is a side chain.
[0003]
It is known that polybutadienes having different microstructures described above are produced by polymerization catalysts, and they are used in various applications depending on their properties.
[0004]
As disclosed in JP-A-9-291108 (Patent Document 1) and the like, a metallocene complex of a vanadium metal compound and a polymerization catalyst comprising an ionic compound of a non-coordinating anion and a cation and / or an aluminoxane. The present applicant has found that a polybutadiene having a microstructure with a moderately high-cis structure and a 1,2-structure and a small number of trans structures and a high molecular linearity (linearity) can be produced. . Since this polybutadiene has excellent properties, its application to impact-resistant polystyrene resins, tires and the like has been studied.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-49924 (Patent Document 2) describes application of a composition comprising a specific high cis-high vinyl polybutadiene to a tire, which is useful for tread applications, and has a high impact resilience and skid resistance. It is described to have both.
[0006]
Further, various members of tires comprising 20 to 80% by weight of high cis-high vinyl polybutadiene produced by a metallocene catalyst by the present applicant, other diene rubbers, inorganic fillers, carbon black, silica, reinforcing materials and the like. Application to is disclosed. (For example, see Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, Patent Literature 6, Patent Literature 7, Patent Literature 8, etc.)
[0007]
On the other hand, a rubber composition comprising a modified rubber obtained by modifying a diene rubber such as polybutadiene with various modifiers and its application to a tire are also disclosed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-114872 (Patent Document 9) discloses a main chain-modified diene polymer obtained by reacting a diene rubber with an amine compound. JP-A-2001-40001 (Patent Document 10) discloses a modified polybutadiene modified with an organoalkoxysilane or an organoalloxysilane.
[0008]
JP-A-2001-247720 (Patent Document 11) discloses a modified butadiene rubber obtained by reacting an aliphatic compound having two amino groups. JP 2001-302703 A (Patent Document 12) discloses that polybutadiene is modified with an organosilicon compound having at least an epoxy group and an alkoxy group. JP 2000-1573 A (Patent Document 13) discloses a styrene-butadiene copolymer and / or a styrene-isoprene-butadiene copolymer having a nitrogen atom-containing group and a chlorosulfenyl group or chloro A modified diene rubber obtained by reacting with a compound having a sulfonyl group is disclosed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-178314 (Patent Document 14) discloses a modified polybutadiene characterized by modifying polybutadiene with a diamine compound.
[0009]
In recent years, demands for various properties of tires have been further increased, and further improvement of rubber compositions has been demanded.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-9-291108
[Patent Document 2]
JP 11-49924 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-265677
[Patent Document 4]
JP 2002-265678 A
[Patent Document 5]
JP 2002-265680 A
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-265685
[Patent Document 7]
JP 2002-338740 A
[Patent Document 8]
JP 2002-338742 A
[Patent Document 9]
JP 2002-114872 A
[Patent Document 10]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-40001
[Patent Document 11]
JP 2001-302703 A
[Patent Document 12]
JP 2001-302703 A
[Patent Document 13]
JP 2000-1573 A
[Patent Document 14]
JP 2000-178314 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
A composition comprising a rubber component having a unique microstructure composition possessed by a high cis-high vinyl polybutadiene, a modified group-containing rubber, and a non-modified rubber, wherein the high cis-high vinyl polybutadiene rubber has a modified group-containing rubber and an unmodified rubber. It aims to improve the interfacial compatibility of the rubber and improve the mechanical properties such as roll processability, wear resistance, heat generation, tension, tearing and fracture by improving the interfacial compatibility between rubbers.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an organic silicon compound having an amino group, an alkoxy group or the like, an aliphatic compound having an amino group such as a diamine compound, a compound having a nitrogen atom-containing group and having a chlorosulfenyl group or a chlorosulfonyl groupOr 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone or tetramethylthiuram sulfideAnd a high cis-high vinyl polybutadiene rubber (c) produced by a metallocene catalyst, the unmodified rubber (b) being polybutadiene and / or Natural rubber, wherein (c) is 1,2-structural unit content 4-30 mol%, cis-1,4-structural unit content 65-95 mol%, and trans-1,4-structural unit is contained The present invention relates to a rubber composition characterized by being polybutadiene having a rate of 5 mol% or less.
[0013]
The present invention also provides theModified with denaturing agentThe rubber composition is characterized in that the rubber (a) is polybutadiene.
[0014]
Used for (a)An organosilicon compound having an amino group or an alkoxy group, an aliphatic compound having an amino group such as a diamine compound, a nitrogen atom-containing group and a chlorosulfenyl group or a chlorosulfonyl groupThe modifying agent is 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane.
[0016]
The present invention also relates to 100 parts by weight of a rubber mixture comprising 10 to 90% by weight of the modified group-containing rubber (a) and 90 to 10% by weight of the unmodified rubber (b) and a high cis produced by the metallocene catalyst. -It is preferable to consist of 0.1-10 weight part of high vinyl polybutadiene rubber (c).
[0017]
The present invention also relates to a tire rubber composition comprising the above rubber composition.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The (a) modified group-containing rubber of the present invention is obtained by modifying various raw rubbers by introducing a modified group. Examples of the raw rubber include natural rubber, high cis-polybutadiene, low cis-polybutadiene, styrene-butadiene rubber, polyisoprene, isoprene-isobutylene copolymer and other isoprene rubber, butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, and the like. Among these, high cis-polybutadiene is preferable.
[0019]
High cis-polybutadiene can be produced by polymerization using a transition metal compound catalyst system as a polymerization catalyst. Examples of transition metal compound catalyst systems include Ziegler-Natta catalysts such as cobalt-based catalyst compositions and nickel-based catalyst compositions, metallocene-based catalysts, and rare earth element catalysts.
[0020]
As the cobalt-based catalyst composition, a catalyst system comprising a cobalt compound, a halogen-containing organoaluminum compound and water, and as the nickel-based catalyst composition, a nickel-based catalyst composition comprising a nickel compound, an organoaluminum compound and a fluorine compound, Examples of the metallocene catalyst include a metallocene complex of a Group 5 transition metal compound in the periodic table, an ionic compound of a non-coordinating anion and a cation, an organoaluminum compound, and water. The rare earth element catalyst includes a composite catalyst system composed of a rare earth metal compound such as a neodymium compound and a group I to III organometallic compound such as an organoaluminum compound. Among these, a cobalt-based catalyst composition is preferable.
[0021]
Examples of the modifier for introducing the modifying group in the modifying group-containing rubber of the present invention include, for example, organoalkoxysilanes, among them, organosilicon compounds having amino groups, alkoxy groups, etc., aliphatic compounds having amino groups such as diamine compounds, A compound having a nitrogen atom-containing group and having a chlorosulfenyl group or a chlorosulfonyl group,
[0022]
Examples of specific compounds of organoalkoxysilane or organoalloxysilane include ethyltrimethoxysilane, triethoxysilane, butyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, tetraethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, Examples include hexyltrimethoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetraphenoxysilane.
[0023]
There is no restriction | limiting in particular as organosilicon containing an alkoxy group etc., What is necessary is just a thing which can carry out an addition reaction to the double bond in a diene rubber. Examples thereof include those having an amino group and an alkoxy group in the molecule, those generally used as a silane coupling agent, and silane (alkoxysilane).
[0024]
Specifically, as an organosilicon compound containing an amino group and an alkoxy group in the molecule, 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyl Trimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethylbutoxysilane, 3-aminopropylmethyldibutoxysilane, 3- (2 -Aminoethylaminopropyl) dimethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) dimethoxyethylsilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) Triethoxysilane, and 3 (2-aminoethyl-aminopropyl) tributoxysilane silane and the like. Among these compounds, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane is preferably used particularly from the viewpoint of the modification effect.
[0025]
Examples of the aliphatic hydrocarbon having an amino group include ethylenediamine, trimethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,2-diaminomethane, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, 1, Examples include 4-diaminobutane, 2,7-diaminoheptane, 1,6-diaminohexane, and the like.
[0026]
Examples of the compound containing a chlorosulfenyl group include 2,4-dinitrobenzenesulfenyl chloride.
[0027]
Examples of the compound containing a chlorosulfonyl group include 4-nitrobenzenesulfonyl chloride.
[0028]
Moreover, you may use unsaturated carboxylic acid or its derivative (s), for example, maleic acid, fumaric acid, acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof. Specifically, an acid anhydride such as maleic anhydride and phthalic anhydride, an alkyl ester such as methyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate, an alkoxyalkyl ester such as methoxy acrylate, ethoxyethyl acrylate, and methoxyethoxyethyl acrylate, Examples include acrylamide, methacrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, and the like.
[0029]
Carboxylic acid esters or carbonate esters may be used. For example, the ester compound of carboxylic acid and alcohol or phenol, the ester compound of carbonic acid and alcohol or phenol, etc. are mentioned. Specific examples thereof include ethyl acetate, butyl stearate, diethyl adipate, diethyl maleate, methyl benzoate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, diethyl phthalate, diethyl isophthalate, diethyl terephthalate, or dimethyl carbonate. And carbonate esters such as diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dihexyl carbonate, dicyclohexyl carbonate and diphenyl carbonate.
[0030]
A compound such as 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone may also be used.
[0031]
Further, a compound such as tetramethyl thiuram sulfide may be used.
[0032]
Rubber-modified epoxy or maleated rubber may be used.
[0033]
As a modification method, a modification reaction may be performed immediately after the production of the diene rubber, or a modification and a diene rubber may be contacted and modified in an organic solvent. As other methods, it is also possible to directly knead and modify by an extrusion kneader. The modification may be main chain modification or terminal modification.
[0034]
Examples of the unmodified rubber (b) of the present invention include natural rubber, high cis-polybutadiene, low cis-polybutadiene, styrene-butadiene rubber, polyisoprene, isoprene-isobutylene copolymer and the like isoprene rubber, butyl rubber, chlorinated butyl rubber, bromine Butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and the like. Among these, natural rubber is preferable.
[0035]
The high cis-high vinyl polybutadiene rubber (HCHV) (c) produced by the metallocene catalyst of the present invention has a cis-1,4-structural unit content in the microstructure of 65 to 95 mol%, preferably 70 to 90 mol% and 1,2-structural unit content are 4-30 mol%, preferably 5-25 mol%, more preferably 7-15 mol%. Further, the trans-1,4-structural unit content is preferably 5 mol% or less, particularly preferably 0.5 to 4.0 mol%.
[0036]
Moreover, 5% toluene solution viscosity (T-cp) and Mooney viscosity (ML) at 25 ° C. of HCHV1 + 4) Is preferably in a range satisfying the following formula (I).
1 ≦ T-cp / ML1 + 4≦ 6. . . (I)
Particularly preferably, 2 ≦ T-cp / ML1 + 4≦ 6 is satisfied.
[0037]
Moreover, 20-500 are preferable and, as for the toluene solution viscosity (Tcp) of HCHV, 30-300 are especially preferable.
[0038]
HCHV Mooney Viscosity (ML1 + 4) Is preferably 10 to 200, particularly preferably 25 to 100.
[0039]
The molecular weight of HCHV is preferably 0.1 to 10, particularly preferably 0.1 to 3, as the intrinsic viscosity [η] measured in toluene at 30 ° C.
[0040]
The molecular weight of HCHV is preferably in the following range as the molecular weight in terms of polystyrene.
Number average molecular weight (Mn): 0.2 × 10Five-10x10Five, More preferably 0.5 × 10Five~ 5x10Five
Weight average molecular weight (Mw): 0.5 × 10Five~ 20x10Five, More preferably 1 × 10Five-10x10Five
[0041]
Moreover, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of HCHV of this invention becomes like this. Preferably it is 1.5-3.5, More preferably, it is 1.6-3.
[0042]
The above HCHV is, for example,
It can be produced by polymerizing butadiene using (A) a metallocene complex of a transition metal compound and (B) an ionic compound of a non-coordinating anion and a cation and / or a catalyst obtained from an aluminoxane.
[0043]
Or (A) a metallocene complex of a transition metal compound,
(B) an ionic compound of a non-coordinating anion and a cation,
(C) an organometallic compound of Group 1-3 elements of the periodic table, and
(D) Water
Can be produced by polymerizing butadiene using a catalyst obtained from
[0044]
Examples of the metallocene complex of the transition metal compound (A) include metallocene complexes of Group 4-8 transition metal compounds of the periodic table.
[0045]
For example, metallocene complexes of Group 4 transition metals such as titanium and zirconium (for example, CpTiClThreeMetallocene type complexes of group 5 transition metals such as vanadium, niobium and tantalum, group 6 transition metal metallocene type complexes such as chromium, and metallocene type complexes of group 8 transition metals such as cobalt and nickel. Can be mentioned.
[0046]
Among these, metallocene type complexes of group 5 transition metals of the periodic table are preferably used.
[0047]
As the metallocene complex of the Group 5 transition metal compound of the above periodic table,
(1) RM.La, that is, a group 5 transition metal compound having an oxidation number of +1 having a ligand of a cycloalkadienyl group
(2) Rn MX2-n La, that is, a group 5 transition metal compound with an oxidation number of +2 having a ligand of at least one cycloalkadienyl group
(3) Rn MX3-n ・ La
(4) RMXThree ・ La
(5) RM (O) X2 ・ La
(6) Rn MX3-n (NR ')
(In the formula, n is 1 or 2, and a is 0, 1 or 2).
[0048]
Above all, RM / La, Rn MX2-n ・ La, R2 M ・ La 、 RMXThree ・ La and RM (O) X2 -La etc. are mentioned preferably.
[0049]
M is preferably a Group 5 transition metal compound in the periodic table.
[0050]
(A) As the metallocene complex of the Group 5 transition metal compound of the periodic table, a vanadium compound in which M is vanadium is particularly preferable. For example, RV · La, RVX · La, R2 M ・ La 、 RMX2 ・ La and RMXThree ・ La and RM (O) X2 -La etc. are mentioned preferably. In particular, RV / La, RMXThree -La is preferred.
[0051]
RMXThree Specific examples of the compound represented by La include the following:
And cyclopentadienyl vanadium trichloride.
[0052]
RM (O) X2 Specific compounds represented by the formula: cyclopentadienyloxovanadium dichloride, methylcyclopentadienyloxovanadium dichloride, benzylcyclopentadienyloxovanadium dichloride, (1,3-dimethylcyclopentadienyl) oxovanadium Examples include dichloride.
[0053]
Examples of the non-coordinating anion constituting the ionic compound of the non-coordinating anion and the cation as the component (B) include tetra (phenyl) borate and tetra (fluorophenyl) borate. It is done.
[0054]
On the other hand, examples of the cation include trisubstituted carbonium cations such as triphenylcarbonium cation.
[0055]
Moreover, you may use an alumoxane as (B) component. The alumoxane is obtained by bringing an organoaluminum compound and a condensing agent into contact with each other, and includes a chain aluminoxane represented by the general formula (—Al (R ′) O—) n or a cyclic aluminoxane. (R ′ is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, including those partially substituted with a halogen atom and / or an alkoxy group. N is the degree of polymerization and is 5 or more, preferably 10 or more) . Examples of R ′ include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isobutyl group, and a methyl group is preferable.
[0056]
The (A) component and the (B) component may be further combined with an organometallic compound of Group 1 to 3 elements of the periodic table as the (C) component to polymerize a conjugated diene. The addition of component (C) has the effect of increasing the polymerization activity. Examples of organometallic compounds of Group 1 to 3 elements of the periodic table include organoaluminum compounds, organolithium compounds, organomagnesium compounds, organozinc compounds, and organoboron compounds.
[0057]
As a combination of the above catalyst components, (A) component cyclopentadienyl vanadium trichloride (CpVCl)Three) Etc. RMXThreeOr cyclopentadienyloxovanadium dichloride (CpV (O) Cl2) RM (O) X2The combination of trialkylcarbenium tetrakis (pentafluorophenyl) borate as component (B) and trialkylaluminum such as triethylaluminum as component (C) is preferably used.
[0058]
Moreover, when using an ionic compound as (B) component, you may use combining said alumoxane as (C) component.
The order of addition of the catalyst components is not particularly limited.
[0059]
In the present invention, it is preferable to add water as the component (D) as the catalyst system. The molar ratio (C) / (D) between the organoaluminum compound (C) and the water (D) is preferably 0.66 to 5, and more preferably 0.7 to 1.5. .
[0060]
Moreover, hydrogen can coexist as needed at the time of superposition | polymerization.
[0061]
Here, the butadiene monomer to be polymerized may be the whole amount or a part thereof. In the case of part of the monomer, the above contact mixture can be mixed with the remaining monomer or the remaining monomer solution.
[0062]
The polymerization method is not particularly limited, and solution polymerization, bulk polymerization using 1,3-butadiene itself as a polymerization solvent, or the like can be applied. Aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane, 1-butene, 2-butene and the like Examples thereof include hydrocarbon solvents such as olefinic hydrocarbons, mineral spirits, solvent naphtha and kerosene, and halogenated hydrocarbon solvents such as methylene chloride.
[0063]
A mixture of a low molecular weight HCHV component and a high molecular weight HCHV component may also be used.
[0064]
Examples of the method for adjusting the molecular weight in the present invention include polymerizing a conjugated diene compound in the presence of a chain transfer agent such as hydrogen using the above catalyst.
[0065]
In addition to various types of carbon black, rubber reinforcing agents include inorganic reinforcing agents such as white carbon, activated calcium carbonate, and ultrafine magnesium silicate, syndiotactic 1.2 polybutadiene resin, polyethylene resin, polypropylene resin, high styrene resin, and phenol. Organic reinforcing agents such as resin, lignin, modified melamine resin, coumarone indene resin and petroleum resin may be added. Particularly preferred is carbon black having a particle size of 90 nm or less and a dibutyl phthalate (DBP) oil absorption of 70 ml / 100 g or more, and examples thereof include FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, and HAF.
[0066]
In the present invention, the proportion of the rubber composition comprising the modified group-containing rubber (a), the unmodified rubber (b) and the HCHV (c) is 10 to 90% by weight of the modified group-containing rubber (a) and the unmodified rubber ( b) It is preferably composed of 100 parts by weight of a rubber mixture comprising 90 to 10% by weight and 0.1 to 10 parts by weight of a high cis-high vinyl polybutadiene rubber (c) produced by the metallocene catalyst.
[0067]
The rubber composition of the present invention can be obtained by kneading the above components using a conventional Banbury, open roll, kneader, biaxial kneader or the like.
[0068]
The rubber composition of the present invention is kneaded with a compounding agent usually used in the rubber industry, such as a vulcanizing agent, a vulcanization aid, an anti-aging agent, a filler, process oil, zinc white, and stearic acid, if necessary. May be.
[0069]
As the vulcanizing agent, known vulcanizing agents such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, and metal oxides such as magnesium oxide are used.
[0070]
As the vulcanization aid, known vulcanization aids such as aldehydes, ammonia, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates and the like are used.
[0071]
Examples of the filler include inorganic fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, Lissajous and diatomaceous earth, and organic fillers such as recycled rubber and powder rubber.
.
[0072]
Examples of the anti-aging agent include amine / ketone series, imidazole series, amine series, phenol series, sulfur series and phosphorus series.
[0073]
The process oil may be any of aromatic, naphthenic, and paraffinic.
[0074]
The rubber composition of the present invention is used as a rubber composition suitable for applications such as treads and sidewalls of tires that are more balanced and have improved physical properties such as improved wear resistance and reduced heat generation. It is done.
[0075]
【Example】
(Reference Example 1) (Production of high cis-high vinyl polybutadiene)
A toluene solution (1.3-butadiene: 814 g) containing 30 wt% of 1.3-butadiene is charged into a 5 L autoclave equipped with a stirrer purged with nitrogen and stirred. Then, hydrogen gas was introduced to 0.092 kgG / cm2Only the pressure was increased. Triethylaluminum (2.25 mmol) was added successively at 30 ° C. over 3 minutes, followed by trityltetra (perfluorophenyl) borate (0.039 mmol) and cyclopentadienyl vanadium trichloride (0.026 mmol). Polymerization was carried out for minutes.
After the polymerization, an equivalent mixture of ethanol and heptane containing 2,6-di-t-butyl-p-cresol was injected to stop the reaction, and the solvent was evaporated and dried. The yield of the obtained polymer was 32%, and the microstructure, Mooney viscosity, and 5% toluene solution viscosity are shown in Table 1. It was shown to.
[0076]
As high cis-polybutadiene, UBEPOL made by Ube Industries, which was polymerized with a Co-based catalyst, was used. Further, those polymerized with an Nd-based catalyst were also used.
[0077]
Reference Example 2 Production of modified group-containing rubber (a)
Using a nitrogen-substituted 1.5 L autoclave, 670 g of cyclohexane and 260 g of 1,3-butadiene were charged under nitrogen. Next, distilled water (2.3 mmol), n-hexane solution of diethylaluminum chloride (2.9 mmol) and cyclooctadiene (4.24 mmol) were added and the temperature was raised. When the internal temperature reached approximately 58 ° C., a benzene solution of cobalt octenoate (0.0087 mmol) as a catalyst was charged, and polymerization was performed at 60 ° C. for 30 minutes. The reaction conversion of 1,3-butadiene was approximately 40%.
Next, the temperature of the polymerization solution was kept at 60 ° C., and 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane (1.78 mmol) was added and reacted for 120 minutes. After completion of the reaction, discharge the unreacted gas out of the system, add a methanol solution containing 0.5 g of 2,4-di-tert-butyl-p-cresol, stop the polymerization, and vacuum dry at 100 ° C for 90 minutes. To obtain a polymer.
[0078]
Reference Example 3 Production of modified group-containing rubber (a)
Using a nitrogen-substituted 1.5 L autoclave, 670 g of cyclohexane and 85 g of 1,3-butadiene were charged under nitrogen. Next, a cyclohexane solution of neodymium versatate (0.0252 mmol), a toluene solution of methylalumoxane (4.032 nmol), a diisobutylaluminum hydride (2.2 mmol) and a toluene solution of diethylaluminum chloride (0.05 mmol), 5 times that of neodymium. An amount of 1,3-butadiene (1.146 mmol) was added to a catalyst which was aged at 50 ° C. for 30 minutes, and polymerization was carried out at 80 ° C. for 60 minutes. The reaction conversion of 1,3-butadiene was almost 100%.
Next, while maintaining the temperature of this polymerization solution at 50 ° C., 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone (1.26 mmol) was added and reacted for 30 minutes. Thereafter, a methanol solution containing 0.5 g of 2,4-di-tert-butyl-p-cresol was added, and after the polymerization was terminated, the polymer was obtained by vacuum drying at 100 ° C. for 90 minutes.
[0079]
Reference Example 4 Production of Modified Group-Containing Rubber (a)
Example-2 except that tetramethylthiuram disulfide (1.26 mmol) was added instead of 2,3-dichloro-1,4-naphthoquinone. In the same manner as above, a polymer was obtained.
[0080]
(Examples 1-3) (Comparative Examples 1-4)
Using a rubber composition comprising a modified group-containing high cis polybutadiene (a), natural rubber (b), and high cis high vinyl polybutadiene (HCHV) (c), according to the formulation shown in Table 1, the method described below Formulated and vulcanized. Each characteristic was shown to Tables 2-4. .
[0081]
Evaluation items and implementation conditions
Kneading method
Kneading according to the following procedure.
[Primary formulation]
Kneading device: Banbury mixer (capacity 1.7L)
Rotation speed: 77rpm
Start temperature: 90 ° C
Kneading procedure:
0 minutes; put rubber
1 minute; filler filling
3 minutes; Raise the ram and clean (15 seconds)
5 minutes; dump
The dumped material was continuously wound on a 10-inch roll for 1 minute, rounded 3 times, and then sheeted. The compound was cooled for 2 hours or more and then subjected to secondary blending according to the following procedure.
[0082]
[Secondary formulation]
After completion of the primary blending, secondary blending was performed according to the following procedure.
[0083]
[0084]
[Rubber properties evaluation]
The microstructure was performed by infrared absorption spectrum analysis. Cis 740cm-1, Transformer 967cm-1Vinyl 910cm-1The microstructure was calculated from the absorption intensity ratio.
[0085]
[Η] was measured with a toluene solution at a temperature of 30 ° C.
Mooney viscosity (ML1 + 4) Was measured according to JIS K6300.
[0086]
Toluene solution viscosity (Tcp) was obtained by dissolving 2.28 g of polymer in 50 ml of toluene, and using viscometer calibration standard solution (JIS Z 8809) as the standard solution. 400 was used and measured at 25 ° C.
[0087]
[Formulation properties]
Die swell
Measuring device: Processability measuring device (MPT) manufactured by Monsanto
Die shape; circular
L / D; 1, 10 (D = 1.5mm)
Measurement temperature: 100 ° C
Shear rate: 10,100 sec-1
[0088]
The Mooney viscosity was measured according to a measurement method defined in JIS-K-6300.
Carbon gel
The mixture is extracted by immersion in toluene at room temperature for 1 day, and the remaining insoluble matter is dried under reduced pressure at 70 ° C. for 1 hour.
Carbon gel (%) = (dry weight of residual insoluble matter / weight of blend) × 100
[0089]
[Vulcanized physical properties]
Hardness, impact resilience, and tensile strength were measured according to the measurement method defined in JIS-K-6301.
[0090]
The tan δ of dynamic viscoelasticity was measured using a RSA2 manufactured by Rheometrics under the conditions of a temperature of 70 ° C., a frequency of 10 Hz, and a dynamic strain of 2%.
[0091]
Exothermic characteristics A Goodrich flexometer was used and measured according to ASTM D623 under conditions of strain 0.175 inch, load 55 pounds, 100 ° C. for 25 minutes.
[0092]
Abrasion resistance index: Measured with a slip rate of 20% using a Lambourn abrasion tester in accordance with JIS K6264, and Comparative Example 1 was evaluated as 100. The higher the index, the better the wear resistance.
[0093]
As is apparent from the above examples, the physical properties of the vulcanizate are improved by increasing the amount of NR / BR rubber components that are physically and chemically adsorbed on the carbon due to the compatibilizing effect of HCHV (increasing the amount of carbon gel). To do. (Abrasion resistance, exothermic deterioration, etc.)
[0094]
[Table 1]
[0095]
[Table 2]
[0096]
[Table 3]
[0097]
[Table 4]
[0098]
【The invention's effect】
According to the present invention, high interfacial compatibility between modified group-containing rubber and non-modified rubber is improved by high cis-high vinyl polybutadiene rubber, or roll processability, wear resistance, heat generation by improving interfacial compatibility between rubbers. And mechanical properties such as tension, tearing, and fracture are improved.
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