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JP6461613B2 - Isobutylene copolymer, rubber composition comprising the same, and crosslinked rubber composition thereof - Google Patents
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Isobutylene copolymer, rubber composition comprising the same, and crosslinked rubber composition thereof Download PDF

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Description

本発明は、β−ピネンをコモノマーとして含むイソブチレン系共重合体のβ−ピネン由来の不飽和結合部の一部をヒドロシリル化して得られるイソブチレン系共重合体、および前記イソブチレン系共重合体、シリカ、および、不飽和ゴムを含んでなるゴム組成物、およびその架橋ゴム組成物に関する。   The present invention relates to an isobutylene copolymer obtained by hydrosilylating a part of an unsaturated bond portion derived from β-pinene of an isobutylene copolymer containing β-pinene as a comonomer, and the isobutylene copolymer, silica And a rubber composition comprising an unsaturated rubber, and a crosslinked rubber composition thereof.

イソブチレンを主モノマー、そして、2つの炭素間不飽和基を有する化合物をコモノマーとする、イソブチレン系共重合体は、スチレンブタジエン共重合体ゴム(以下、「SBR」と称す。)を代表とする不飽和ゴムと混練され、その後の架橋処理により側鎖に存在する不飽和基(炭素間二重結合)を起点として共架橋反応することが知られている。本出願人は、イソブチレンと環状オレフィンを有するビニルモノマーから得られるイソブチレン系共重合体が、スチレンブタジエンゴム共重合体(SBR)等の不飽和ゴムと良く共架橋反応し、機械特性を悪化させることなく、SBR系ゴム組成物からなるタイヤのトレッド部のグリップ特性を改良することを見出している(特許文献1〜2)。   An isobutylene copolymer having isobutylene as a main monomer and a compound having two carbon-carbon unsaturated groups as a comonomer is a styrene butadiene copolymer rubber (hereinafter referred to as “SBR”). It is known that a co-crosslinking reaction is started from an unsaturated group (carbon-carbon double bond) that is kneaded with a saturated rubber and then present in the side chain by a subsequent crosslinking treatment. The present applicant has found that an isobutylene copolymer obtained from a vinyl monomer having isobutylene and a cyclic olefin causes a good co-crosslinking reaction with an unsaturated rubber such as a styrene butadiene rubber copolymer (SBR) to deteriorate mechanical properties. In addition, it has been found that the grip characteristics of the tread portion of a tire made of an SBR rubber composition are improved (Patent Documents 1 and 2).

本発明者らは、上記効果は、ポリイソブチレン主鎖の粘弾性特性がタイヤのトレッド部のグリップ特性を改良し、不飽和基の共架橋により機械特性を悪化させていないためと考えている。したがって、イソブチレン系共重合体における、不飽和ゴムとの共重合の起点となる不飽和基を側鎖に有するコモノマーの選択、およびそのコモノマーを含む共重合体の製造方法の開発が期待されている。   The present inventors believe that the above effect is because the viscoelastic properties of the polyisobutylene main chain improve the grip properties of the tread portion of the tire and do not deteriorate the mechanical properties due to co-crosslinking of unsaturated groups. Therefore, in the isobutylene copolymer, selection of a comonomer having an unsaturated group in the side chain as a starting point of copolymerization with an unsaturated rubber and development of a method for producing a copolymer containing the comonomer are expected. .

国際公開WO2010/137655号公報International Publication No. WO2010 / 137655 国際公開WO2011/021437号公報International Publication WO2011 / 021437

本発明者らは、β−ピネンがイソブチレンとの共重合性に優れることに基づき、β−ピネンをコモノマーとして含むイソブチレン系共重合体のβ−ピネン由来の不飽和基の一部をヒドロシリル化して得られるイソブチレン系共重合体が、シリカ(粒子)を含むSBRを代表とする(ガラス転移温度25℃以下の)不飽和ゴムとの架橋性および架橋による粘弾性特性の改良性に優れることを見出し、本発明の完成に至った。   Based on the fact that β-pinene is excellent in copolymerizability with isobutylene, the present inventors have hydrosilylated a part of β-pinene-derived unsaturated groups of an isobutylene copolymer containing β-pinene as a comonomer. The obtained isobutylene copolymer is found to be excellent in crosslinkability with an unsaturated rubber represented by SBR containing silica (particles) (with a glass transition temperature of 25 ° C. or lower) and in improving viscoelastic properties by crosslinking. The present invention has been completed.

本発明の第一は、下記式(1)で表される構造単位、下記式(2)および/または下記式(3)で表される構造単位、およびを有するイソブチレン系共重合体に関する。   The first of the present invention relates to an isobutylene copolymer having a structural unit represented by the following formula (1), a structural unit represented by the following formula (2) and / or the following formula (3).

Figure 0006461613
Figure 0006461613

Figure 0006461613
Figure 0006461613

Figure 0006461613
R1が炭素数1〜5のアルキル基、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、アルコシル基、あるいはフェニル基である。
Figure 0006461613
R1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R2 and R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an arcosyl group, or a phenyl group.

本発明の第二は、不飽和ゴム、本発明の第一に記載のイソブチレン系共重合体、シリカを含んでなる、ゴム組成物に関する。   The second of the present invention relates to a rubber composition comprising an unsaturated rubber, the isobutylene copolymer according to the first of the present invention, and silica.

本発明の第三は、本発明の第二に記載されるゴム組成物を架橋してなる、架橋ゴム組成物に関する。   3rd of this invention is related with the crosslinked rubber composition formed by bridge | crosslinking the rubber composition described in 2nd of this invention.

本発明の第四は、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)100質量部、本発明の第一に記載のイソブチレン系共重合体1〜100質量部、シリカ粒子1〜150質量部含んでなる、ゴム組成物を架橋してなる、本発明の第二の架橋ゴム組成物に関する。   A fourth aspect of the present invention is a rubber composition comprising 100 parts by mass of styrene-butadiene rubber (SBR), 1 to 100 parts by mass of the isobutylene copolymer according to the first aspect of the present invention, and 1 to 150 parts by mass of silica particles. It is related with the 2nd crosslinked rubber composition of this invention formed by bridge | crosslinking a thing.

本発明の第五は、本発明の第四に記載される架橋ゴム組成物を含有する空気入りタイヤに関する。   5th of this invention is related with the pneumatic tire containing the crosslinked rubber composition as described in 4th of this invention.

本発明に係るイソブチレン系共重合体を、SBRを代表とする(ガラス転移点25℃以下の)不飽和ゴムと混練してゴム組成物とし、架橋処理してその側鎖に配置した炭素間不飽和基を起点とした不飽和ゴムとの共架橋、および、アルコキシシリル基とシリカ(粒子)表面のシラノール基との化学結合の形成により、組成物中での粘弾性挙動の相互作用が飛躍的に強化されたゴム組成物を得ることができる。当該相互作用の強化によって、タイヤのトレッド部に用いられるSBR系ゴム組成物においては、グリップ特性の改良を発揮するものであり、産業上の有用性は大きい。   The isobutylene copolymer according to the present invention is kneaded with an unsaturated rubber typified by SBR (with a glass transition point of 25 ° C. or lower) to form a rubber composition, which is subjected to a crosslinking treatment and disposed in the side chain. Interaction of viscoelastic behavior in the composition is dramatically improved by co-crosslinking with unsaturated rubber starting from saturated groups and formation of chemical bonds between alkoxysilyl groups and silanol groups on the silica (particle) surface. It is possible to obtain a rubber composition that is reinforced. By strengthening the interaction, the SBR rubber composition used in the tread portion of the tire exhibits improved grip characteristics, and has great industrial utility.

「前駆体」の1H−NMRチャートである。2 is a 1H-NMR chart of “precursor”. 本発明に係るヒドロシリル化されたイソブチレン系共重合体の1H−NMRチャートである。1 is a 1H-NMR chart of a hydrosilylated isobutylene copolymer according to the present invention.

イソブチレンと化学式(4)で表されるβ−ピネンは、カチオン共重合し、上記式(1)で表される構造単位、および前記化学式(2)で表される構造単位からなる共重合体を与える。以下、この重合体を「前駆体」という。
β−ピネンは、柑橘系果実の皮から抽出した「β−ピネン」がよく知られ、各種異性体を意味することも有るが、本発明に係るβ−ピネンは、これらすべてを含む。化学式(4)は、これらを区別せずに表している。以下、特に記載のない限り、本明細書におけるβ−ピネンとは、化学式(4)で表される各種異性体を含むものとする。
Isobutylene and β-pinene represented by the chemical formula (4) are cationically copolymerized to form a copolymer comprising the structural unit represented by the above formula (1) and the structural unit represented by the above chemical formula (2). give. Hereinafter, this polymer is referred to as “precursor”.
As β-pinene, “β-pinene” extracted from citrus fruit peel is well known and may mean various isomers, and β-pinene according to the present invention includes all of these. Chemical formula (4) represents these without distinction. Hereinafter, unless otherwise specified, β-pinene in the present specification includes various isomers represented by the chemical formula (4).

Figure 0006461613
Figure 0006461613

本発明に係る化学式(4)で表されるβ−ピネンは、日本テルペン化学、ヤスハラケミカル、東京化成工業などがサプライヤーの市場から入手可能である。   Β-Pinene represented by the chemical formula (4) according to the present invention can be obtained from the supplier's market by Nippon Terpene Chemical, Yashara Chemical, Tokyo Chemical Industry, and the like.

「前駆体」において、上記式(2)で表される構造単位の合計が1モル%以上60モル%以下であることが好ましく、1モル%以上40モル%以下であることがより好ましく、3モル%以上20モル%以下であることがさらに好ましい。
これら範囲を逸脱すると、ガラス転移点が室温以上となって、室温でゴム状ではなく、ガラス化し、不飽和ゴムとの混合不良が生じることがあり、また、後述のヒドロシリル化の効果発現が困難となることがある。
In the “precursor”, the total of the structural units represented by the formula (2) is preferably 1 mol% or more and 60 mol% or less, more preferably 1 mol% or more and 40 mol% or less. More preferably, it is at least 20 mol%.
If the temperature deviates from these ranges, the glass transition point becomes room temperature or higher, and it is not rubbery at room temperature, and vitrification may occur, resulting in poor mixing with the unsaturated rubber. It may become.

イソブチレン由来の構成単位である化学式(1)とβ−ピネン由来の構造単位である化学式(2)の共重合形態はブロック共重合、ランダム共重合の何れでもよい。不飽和ゴムとの共架橋反応の進行のし易さの観点から、ランダム共重合体が好ましく、後述のシリカ表面との反応に起因する特性の改良の観点からは、ブロック共重合体が好ましい。なお、ここでいう共重合比とは、1分子当たりの共重合比の平均値であり、1H−NMR(600MHz)法により各構造に帰属する水素の共鳴信号の強度を測定、比較することにより求めることができる。
以下に、本発明に係る「前駆体」の製造方法に関して説明する。
The copolymer form of chemical formula (1), which is a structural unit derived from isobutylene, and chemical formula (2), which is a structural unit derived from β-pinene, may be either block copolymerization or random copolymerization. A random copolymer is preferable from the viewpoint of easy progress of the co-crosslinking reaction with the unsaturated rubber, and a block copolymer is preferable from the viewpoint of improving characteristics resulting from the reaction with the silica surface described later. The copolymerization ratio here is an average value of the copolymerization ratio per molecule, and by measuring and comparing the intensity of the resonance signal of hydrogen attributed to each structure by the 1H-NMR (600 MHz) method. Can be sought.
Below, the manufacturing method of the "precursor" concerning this invention is demonstrated.

本発明に係る共重合反応では、重合触媒としてルイス酸を使用する。ルイス酸としては、カチオン重合に使用可能な公知のものの中から幅広く使用できる。例えば、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素等のハロゲン化ホウ素化合物;四塩化チタン等のハロゲン化チタン化合物;四塩化スズ等のハロゲン化スズ化合物;三塩化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウム化合物;五塩化アンチモン、五フッ化アンチモン等のハロゲン化アンチモン化合物;五塩化タングステン等のハロゲン化タングステン化合物;五塩化モリブデン等のハロゲン化モリブデン化合物;五塩化タンタル等のハロゲン化タンタル化合物;などが挙げられるが、それらに限定されるものではない。これらのルイス酸のうち、三フッ化ホウ素、三塩化アルミニウム、エチルジクロロアルミニウム、四塩化スズ、四塩化チタンなどが好ましい。また、これらのルイス酸のうち、反応温度を変えることにより容易に分子量を制御することができる、三フッ化ホウ素、エチルジクロロアルミニウムが好ましい。   In the copolymerization reaction according to the present invention, a Lewis acid is used as a polymerization catalyst. As a Lewis acid, it can use widely from well-known things which can be used for cationic polymerization. For example, boron halide compounds such as boron trichloride and boron trifluoride; titanium halide compounds such as titanium tetrachloride; tin halide compounds such as tin tetrachloride; aluminum halide compounds such as aluminum trichloride; antimony pentachloride Antimony halide compounds such as antimony pentafluoride; tungsten halide compounds such as tungsten pentachloride; molybdenum halide compounds such as molybdenum pentachloride; tantalum halide compounds such as tantalum pentachloride; It is not limited. Of these Lewis acids, boron trifluoride, aluminum trichloride, ethyldichloroaluminum, tin tetrachloride, titanium tetrachloride and the like are preferable. Of these Lewis acids, boron trifluoride and ethyldichloroaluminum, which can easily control the molecular weight by changing the reaction temperature, are preferred.

ルイス酸の使用量は、原料モノマー1モルに対して、0.01〜1000ミリモル当量使用することができ、好ましくは0.05〜500ミリモル当量の範囲である。上記のルイス酸は、アルコール等の極性化合物を配位させた錯体(以下、「ルイス酸錯体」という。)として用いることもできる。このようにルイス酸に配位して錯体を形成する化合物を、錯化剤ともいう。ルイス酸錯体としては、三フッ化ホウ素に上記のアルコール等の極性化合物の錯化剤を配位させてなる、三フッ化ホウ素錯体ならびにエチルジクロロアルミニウムが好ましい。また、三フッ化ホウ素錯体については、三フッ化ホウ素のアルコール錯体がより好ましい。このようなルイス酸錯体によれば、反応温度を変えることにより容易に分子量を制御することができる。   The Lewis acid can be used in an amount of 0.01 to 1000 mmol equivalent, preferably 0.05 to 500 mmol equivalent, per 1 mol of the raw material monomer. The above Lewis acid can also be used as a complex in which a polar compound such as alcohol is coordinated (hereinafter referred to as “Lewis acid complex”). A compound that coordinates to a Lewis acid to form a complex is also referred to as a complexing agent. The Lewis acid complex is preferably a boron trifluoride complex or ethyldichloroaluminum obtained by coordinating a complexing agent of a polar compound such as the above alcohol with boron trifluoride. As for the boron trifluoride complex, an alcohol complex of boron trifluoride is more preferable. According to such a Lewis acid complex, the molecular weight can be easily controlled by changing the reaction temperature.

不飽和ゴムの改質のためには、本発明に係る「前駆体」は、不飽和ゴムより低粘度であることが好ましい。改質ゴム中に分散し、微細な分散状態(分散相)を形成し易いためである。一方、分子量が小さすぎると、不飽和ゴムと共架橋しても、ポリイソブチレン鎖の長さが不足して、その粘弾性挙動が発揮できないことがある。この観点から、好ましい重量分子量の範囲は、500〜500,000(ポリスチレン換算によるGPC測定。以下、同じ。)、さらに好ましくは、10,000〜500,000の範囲である。   In order to modify the unsaturated rubber, the “precursor” according to the present invention preferably has a lower viscosity than the unsaturated rubber. This is because it is easily dispersed in the modified rubber to form a fine dispersed state (dispersed phase). On the other hand, if the molecular weight is too small, the length of the polyisobutylene chain may be insufficient even when co-crosslinked with the unsaturated rubber, and the viscoelastic behavior may not be exhibited. In this respect, the preferred range of weight molecular weight is 500 to 500,000 (GPC measurement in terms of polystyrene; the same applies hereinafter), and more preferably 10,000 to 500,000.

また、「前駆体」合成に係る共重合反応に際し、反応溶媒を用いることができる。反応溶媒としては、ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水素、および芳香族炭化水素からなる群から選ばれる単独溶媒、または、それらの混合溶媒が挙げられる。   Further, a reaction solvent can be used in the copolymerization reaction related to the “precursor” synthesis. Examples of the reaction solvent include a single solvent selected from the group consisting of halogenated hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons, or a mixed solvent thereof.

本発明の実施態様において、「前駆体」合成に反応溶媒を使用する場合には、得られる重合体の溶解度、溶液の粘度や除熱の容易さを考慮し、重合体の濃度が0.1〜80重量%の範囲で溶解能のある溶媒を使用することが好ましく、生産効率および操作性の観点からは1〜50重量%となるよう使用することがより好ましい。また重合時のモノマー濃度としては、0.1〜8モル/リットル程度が好ましく、0.5〜5モル/リットル程度がより好ましい。また、重合時の有機溶媒の使用量は、使用するモノマーに対して0.5〜100倍量であることが、適当な粘度、発熱のコントロールの点で好ましい。   In the embodiment of the present invention, when a reaction solvent is used for the synthesis of the “precursor”, the polymer concentration is 0.1 in consideration of the solubility of the resulting polymer, the viscosity of the solution, and the ease of heat removal. It is preferable to use a solvent having solubility in the range of ˜80% by weight, and more preferably 1 to 50% by weight from the viewpoint of production efficiency and operability. Further, the monomer concentration at the time of polymerization is preferably about 0.1 to 8 mol / liter, more preferably about 0.5 to 5 mol / liter. In addition, the amount of the organic solvent used in the polymerization is preferably 0.5 to 100 times the amount of the monomer used from the viewpoint of controlling appropriate viscosity and heat generation.

重合温度は、得られる「前駆体」の平均分子量に影響するので、目的とする平均分子量に応じて、採用する重合温度を適宜選択すればよいが、重合温度としては−80℃〜20℃程度が好ましく、更に好ましくは−80〜0℃程度とするのがよく、重合時間は、通常0.5〜180分程度、好ましくは20〜150分程度である。   Since the polymerization temperature affects the average molecular weight of the obtained “precursor”, the polymerization temperature to be employed may be appropriately selected according to the target average molecular weight, but the polymerization temperature is about −80 ° C. to 20 ° C. The polymerization time is usually about 0.5 to 180 minutes, preferably about 20 to 150 minutes.

本発明においては、「前駆体」中の、β−ピネン由来構成単位中の化学式(2)中の不飽和結合部をヒドロシシリル化する。好ましい、ヒドロシリル化の割合は、前記不飽和基の30%〜80%の範囲である。この範囲未満であると、シリカ表面とアルコキシシリル基に由来する効果発現が不足し、この範囲を超えると、不飽和ゴムとの共架橋に由来す効果発現が不足することがある In the present invention, the unsaturated bond portion in the chemical formula (2) in the structural unit derived from β-pinene in the “precursor” is hydrosilylated. A preferred proportion of hydrosilylation is in the range of 30% to 80% of the unsaturated groups. If it is less than this range, the effect expression derived from the silica surface and the alkoxysilyl group is insufficient, and if it exceeds this range, the effect expression derived from co-crosslinking with the unsaturated rubber may be insufficient .

本発明に係るヒドロシリル化に用いる化合物としては、下式(5)を用いる。これらは、公知の反応で合成してもよく、市場から入手してもよい。ヒドロシリル化反応は、公知の付加反応を用いることができる。   As a compound used for hydrosilylation according to the present invention, the following formula (5) is used. These may be synthesized by a known reaction or obtained from the market. A known addition reaction can be used for the hydrosilylation reaction.

Figure 0006461613
R1は、炭素数1〜5のアルキル基、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、アルコシル基、あるいはフェニル基である。
Figure 0006461613
R1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R2 and R3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an arcosyl group, or a phenyl group.

化学式(5)中のR1、R2、R3中の炭素数が5を超えると、ヒドロシリル化反応が容易に進行しない。また、化合式(5)中のR2、R3がともに水素原子の場合は、化合式(5)の揮発性により、取り扱いに困難を生じることがあり、R2、R3がともにアルキル基であると、シリカ(粒子)表面のシラノール基との化学反応性(脱アルコール反応)が容易に進行しないことがある。好ましい化学式(5)は、R2あるいはR3のいずれかが、アルコキシ基である化合物であり、R1が、メチル基あるいはエチル基、R2およびR3が、メトキシ基またはエトキシ基であることが特に好ましい。特に、エトキシ基の場合は、発生するアルコールがエタノールであることから、安全性管理上好ましい。 When the number of carbon atoms in R1, R2, and R3 in chemical formula (5) exceeds 5, the hydrosilylation reaction does not proceed easily. Further, when both R2 and R3 in the compound (5) are hydrogen atoms, handling may be difficult due to the volatility of the compound (5). When both R2 and R3 are alkyl groups, Chemical reactivity (dealcoholization reaction) with silanol groups on the surface of silica (particles) may not proceed easily. Preferable chemical formula (5) is a compound in which either R2 or R3 is an alkoxy group, particularly preferably R1 is a methyl group or an ethyl group, and R2 and R3 are a methoxy group or an ethoxy group. In particular, in the case of an ethoxy group, the generated alcohol is ethanol, which is preferable for safety management.

化学式(5)で表される化合物と「前駆体」とのヒドロシリル化反応で得られる本発明に係るイソブチレン系重合体は、不飽和ゴムとの共架橋に加えて、ゴム組成物中のシリカ表面のシラノールと化学結合を形成し、シリカを均一分散、および/またはシリカの補強性を高めることができる。本発明者らは、本発明の粘弾性特性強化はこの効果の発現によると考えている。   The isobutylene polymer according to the present invention obtained by the hydrosilylation reaction between the compound represented by the chemical formula (5) and the “precursor” is a silica surface in a rubber composition in addition to co-crosslinking with an unsaturated rubber. It is possible to form a chemical bond with the silanol, uniformly disperse the silica, and / or enhance the reinforcing property of the silica. The present inventors consider that the viscoelastic property enhancement of the present invention is due to the manifestation of this effect.

上記ヒドロシリル化反応は、所定量の化学式(5)の化合物と「前駆体」を一括に反応させても、所定量の化学式(5)の化合物を、有機溶媒中の「前駆体」に、滴下する等して、逐次に反応させてもよい。   In the hydrosilylation reaction, even if a predetermined amount of the compound of the chemical formula (5) and the “precursor” are reacted together, the predetermined amount of the compound of the chemical formula (5) is dropped into the “precursor” in the organic solvent. For example, the reaction may be performed sequentially.

ヒドロシリル化反応は有機溶媒中で行うことが好ましい。ヒドロシリル化反応に用いる溶剤は、反応の進行を阻害しないものであれば特に制限されない。有機溶剤の中でも、芳香族炭化水素系溶剤が好ましく、その中でもトルエンが最も好ましい。   The hydrosilylation reaction is preferably performed in an organic solvent. The solvent used for the hydrosilylation reaction is not particularly limited as long as it does not inhibit the progress of the reaction. Among organic solvents, aromatic hydrocarbon solvents are preferable, and toluene is most preferable among them.

ヒドロシリル化反応は室温で行ってもよく、反応を促進させるために加熱してもよい。有機溶媒の還流下で行ってもよい。   The hydrosilylation reaction may be performed at room temperature or may be heated to accelerate the reaction. You may carry out under the recirculation | reflux of an organic solvent.

ヒドロシリル化触媒を添加することによって、重合をより容易に進行させることができる。ヒドロシリル化触媒としては、カルステッド(Karstedt)触媒、スパイヤー(Speier)触媒、ヘキサクロロプラチニック酸、白金系触媒(例えば、塩化白金系触媒)などが好ましく利用できる。   By adding a hydrosilylation catalyst, the polymerization can proceed more easily. As the hydrosilylation catalyst, a Karstedt catalyst, a Speyer catalyst, hexachloroplatinic acid, a platinum-based catalyst (for example, a platinum chloride-based catalyst) and the like can be preferably used.

本発明に係るイソブチレン系共重合体との共架橋により大きな改質効果を得ることができるゴムは、主鎖に炭素間不飽和結合をもつ、ガラス転移点が−25℃以下の「不飽和ゴム」であって、具体的には、スチレンブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、イソブテン−イソプレンゴム(IIR)、エチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴム(EPDM)等が挙げられる。これらは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。改質効果の具体例としては、公知のイソブチレン系共重合体同様に、SBRを主成分とするタイヤにおけるグリップ性等の改質効果が挙げられる。   The rubber capable of obtaining a large modification effect by co-crosslinking with the isobutylene copolymer according to the present invention is a “unsaturated rubber having a carbon-carbon unsaturated bond in the main chain and a glass transition point of −25 ° C. or lower. Specifically, styrene butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR) Acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), isobutene-isoprene rubber (IIR), ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM), and the like. These may use only 1 type and can also use 2 or more types together. As a specific example of the modification effect, a modification effect such as grip property in a tire mainly composed of SBR can be cited as in the case of a known isobutylene copolymer.

本発明に係るイソブチレン系共重合体と「不飽和ゴム」との共架橋反応は、公知の不飽和ゴムに係る架橋剤(系)をそのまま用いることができ、これらは、公知のイソブチレン系共重合体と不飽和ゴムとの共架橋条件、EPDMと不飽和ゴムとの共架橋条件と同様で有効なことが知られている。また、通常、ゴム組成物を作るブレンド方法は、生ゴム同士をまずブレンドしてから架橋剤等を添加するラバーブレンド法であるが、それと両者にそれぞれ配合薬剤を添加してから、最後に配合ゴムを混合するマスターバッチ法でもよい。   In the co-crosslinking reaction of the isobutylene copolymer and the “unsaturated rubber” according to the present invention, a known cross-linking agent (system) related to the unsaturated rubber can be used as it is. It is known to be effective in the same manner as the co-crosslinking conditions of the coalescence and unsaturated rubber and the co-crosslinking conditions of EPDM and unsaturated rubber. Also, the blending method for making a rubber composition is usually a rubber blending method in which raw rubbers are first blended and then a cross-linking agent is added. The masterbatch method of mixing these may be used.

本発明に係るイソブチレン系共重合体の架橋、および不飽和ゴムとの共架橋に用いる架橋剤は、不飽和ゴムに用い得る架橋剤であれば、何ら制限はない。その中でも、所謂、イオウ架橋が好ましい。有機過酸化物架橋における、本発明に係るイソブチレン系共重合体の主鎖切断の虞が無いためである。特に、タイヤの製造にはイオウ系架橋剤が一般的に用いられるので、本発明に係るイソブチレン系共重合体の共重合による改質効果においても、イオウ架橋が極めて有効に活用される。   The crosslinking agent used for crosslinking of the isobutylene copolymer according to the present invention and co-crosslinking with the unsaturated rubber is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent that can be used for the unsaturated rubber. Among these, so-called sulfur crosslinking is preferable. This is because there is no risk of main chain scission of the isobutylene copolymer according to the present invention in organic peroxide crosslinking. In particular, since a sulfur-based crosslinking agent is generally used in the manufacture of tires, sulfur crosslinking is extremely effectively used in the modification effect by copolymerization of the isobutylene-based copolymer according to the present invention.

本発明に係るイソブチレン系共重合体中のアルコキシラン基と化学反応するシリカに、特に制限はない。その表面に、シラノール基を有する物であればよい。本発明に係るイソブチレン系共重合体中のアルコキシ基とシリカ(粒子)表面のシラノール基との、脱アルコール反応は、前記共架橋反応進行時に、格別の触媒を必要とせずに、進行する。なお、アミン系化合物は、反応促進効果が認められており、必要に応じて、添加することが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the silica which chemically reacts with the alkoxylane group in the isobutylene-type copolymer based on this invention. Any material having a silanol group on its surface may be used. The dealcoholization reaction between the alkoxy group in the isobutylene copolymer according to the present invention and the silanol group on the silica (particle) surface proceeds without requiring a special catalyst when the co-crosslinking reaction proceeds. The amine compound is recognized to have a reaction-promoting effect, and is preferably added as necessary.

改質効果を発現させるためのイソブチレン系共重合体の添加量は、所望する改質度合いに依存して決定する。不飽和ゴムの特性を損なわない範囲の添加量は、通常、不飽和ゴム100質量部に対して、1〜100質量部、好ましくは、3〜50質量部である。SBR100質量部、シリカ20〜100質量部を含んでなるタイヤ用架橋ゴム組成物の用途分野でウェットグリップ性の改良を行う場合は、3〜30質量部、好ましくは、5〜15質量部である。   The addition amount of the isobutylene copolymer for expressing the modification effect is determined depending on the desired degree of modification. The addition amount in a range not impairing the properties of the unsaturated rubber is usually 1 to 100 parts by mass, preferably 3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the unsaturated rubber. When the wet grip property is improved in the application field of the crosslinked rubber composition for tires comprising SBR 100 parts by mass and silica 20 to 100 parts by mass, it is 3 to 30 parts by mass, preferably 5 to 15 parts by mass. .

本発明に係るイソブチレン系共重合体の架橋、および不飽和ゴムとの共架橋においては、架橋剤に加えて、軟化剤・可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤等の添加剤、カーボンブラック、シリカ等の補強材、カップリング剤等、通常のゴム加工で使用される薬剤を配合することが可能である。   In the cross-linking of the isobutylene copolymer according to the present invention and the co-crosslinking with the unsaturated rubber, in addition to the cross-linking agent, additives such as a softener / plasticizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an anti-aging agent, etc. It is possible to add chemicals used in normal rubber processing, such as reinforcing materials such as carbon black and silica, and coupling agents.

老化防止剤として、p,p’−ジアミノジフェニルメタン等の第一級アミン類;フェニル-α-ナフチルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン等の第二級アミン類; 2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,5−ジ−tert−ブチル-ハイドロキノン、ハイドロキノンモノベンジルエーテル等のアルキルフェノール類;2−メルカプトベンズイミダゾール等イミダゾール類が挙げられる。配合量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。   As an anti-aging agent, primary amines such as p, p′-diaminodiphenylmethane; secondary amines such as phenyl-α-naphthylamine and N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine; 2,6-di Alkylphenols such as -tert-butyl-p-cresol, 2,5-di-tert-butyl-hydroquinone, hydroquinone monobenzyl ether; and imidazoles such as 2-mercaptobenzimidazole. The blending amount is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィドなどのチウラム系促進剤;2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィドなどのチアゾール系促進剤;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−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドなどのスルフェンアミド系促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジンなどのグアニジン系促進剤;n−ブチルアルデヒド−アニリン縮合品、ブチルアルデヒド−モノブチルアミン縮合品などのアルデヒド−アミン系促進剤;ヘキサメチレンテトラミンなどのアルデヒド−アンモニア系促進剤;チオカルバニリドなどのチオ尿素系促進剤、などが挙げられる。これらの加硫促進剤を配合する場合は、1種類を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であること
が好ましい。
Examples of the vulcanization accelerator include thiuram accelerators such as tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, and tetraethylthiuram disulfide; thiazole accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole and dibenzothiazyl disulfide; N-cyclohexyl Sulfenamide accelerators such as 2-benzothiazylsulfenamide and N-oxydiethylene-2-benzothiazolylsulfenamide; guanidine accelerators such as diphenylguanidine and diortolylguanidine; n-butyraldehyde -Aldehyde-amine accelerators such as aniline condensates and butyraldehyde-monobutylamine condensates; aldehyde-ammonia accelerators such as hexamethylenetetramine; thiourea accelerators such as thiocarbanilide Agents, and the like. When blending these vulcanization accelerators, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. The content of the vulcanization accelerator is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

加硫助剤としては酸化亜鉛(亜鉛華)、酸化マグネシウムなどの金属酸化物;水酸化カルシウムなどの金属水酸化物;炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛などの金属炭酸塩;ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪族金属塩;ジn−ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミンなどのアミン類;エチレンジメタクリレート、ジアリルフタレート、N,N−m−フェニレンジマレイミド、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどが挙げられる。これらの加硫助剤を配合する場合は、1種類を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせ
て使用してもよい。加硫助剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1
〜10質量部であることが好ましい。
Vulcanization aids include metal oxides such as zinc oxide (zinc white) and magnesium oxide; metal hydroxides such as calcium hydroxide; metal carbonates such as zinc carbonate and basic zinc carbonate; stearic acid and oleic acid Aliphatic acid salts such as zinc stearate and magnesium stearate; amines such as di-n-butylamine and dicyclohexylamine; ethylene dimethacrylate, diallyl phthalate, N, Nm-phenylene dimaleimide, triallyl isocyanurate And trimethylolpropane trimethacrylate. When blending these vulcanization aids, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. The content of the vulcanization aid is 0.1 with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
It is preferable that it is -10 mass parts.

補強剤としては、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。   Examples of the reinforcing agent include carbon black and silica.

カーボンブラックは、耐磨耗性の向上、転がり抵抗特性の向上、紫外線による亀裂やひび割れの防止(紫外線劣化防止)等の効果が得られる観点から、補強剤として好適に用いられる。カーボンブラックの種類は特に限定されるものではなく、従来公知のカーボンブラック、例えば、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、グラファイト等のカーボンブラックを使用することができる。また、カーボンブラックの粒径、細孔容積、比表面積等の物理的特性についても特に限定されるものではなく、従来ゴム工業で使用されている各種のカーボンブラック、例えば、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF(いずれも、米国のASTM規格D−1765−82aで分類されたカーボンブラックの略称)等を適宜使用することができる。カーボンブラックを用いる場合、その配合量は、ゴム成分100質量部に対して、5〜80質量部であることが好ましく、10〜60質量部であることがより好ましい。また、30〜80質量部とすることもでき、40〜60質量部とすることもできる。このような配合量であると、本実施形態に係るゴム組成物及び架橋ゴム組成物において、補強剤としての効果を良好に得ることができる。   Carbon black is suitably used as a reinforcing agent from the viewpoints of improving wear resistance, improving rolling resistance characteristics, preventing cracks and cracks caused by ultraviolet rays (preventing ultraviolet degradation), and the like. The type of carbon black is not particularly limited, and conventionally known carbon blacks such as furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, and graphite can be used. Further, the physical characteristics such as particle size, pore volume and specific surface area of carbon black are not particularly limited, and various carbon blacks conventionally used in the rubber industry, for example, SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF (all are abbreviations of carbon black classified according to the US ASTM standard D-1765-82a) and the like can be used as appropriate. In the case of using carbon black, the blending amount is preferably 5 to 80 parts by mass, more preferably 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Moreover, it can also be set as 30-80 mass parts, and can also be set as 40-60 mass parts. In such a blending amount, the effect as a reinforcing agent can be favorably obtained in the rubber composition and the crosslinked rubber composition according to the present embodiment.

シリカとしては、従来よりゴム用補強剤として使用されているものを特に制限なく使用でき、例えば乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、合成ケイ酸塩系ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられる。シリカの比表面積は特に制限はないが、通常、40〜600m2/gの範囲、好ましくは70〜300m2/gのものを用いることができ、一次粒子径は10〜1000nmのものを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シリカの使用量は、ゴム成分100質量部に対して0.1〜150質量部であることが好ましく、10〜100質量部であることがより好ましく、30〜100質量部であることがさらに好ましい。   As silica, those conventionally used as rubber reinforcing agents can be used without particular limitation, such as dry method white carbon, wet method white carbon, synthetic silicate white carbon, colloidal silica, precipitated silica and the like. It is done. The specific surface area of silica is not particularly limited, but a silica having a surface area of 40 to 600 m2 / g, preferably 70 to 300 m2 / g, and a primary particle diameter of 10 to 1000 nm can be used. . These may be used alone or in combination of two or more. The amount of silica used is preferably 0.1 to 150 parts by mass, more preferably 10 to 100 parts by mass, and even more preferably 30 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. .

また、シリカを配合させる目的で、ゴム組成物にシランカップリング剤を配合してもよい。シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシ−エトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィドなどが挙げられる。これらは単独でも用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の添加量は、所望するシリカの配合量によって適宜変更できるが、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましい。   Moreover, you may mix | blend a silane coupling agent with a rubber composition in order to mix | blend a silica. Examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxy-ethoxy) silane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, and 3-chloropropyltrimethoxy. Silane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, bis (3- (triethoxysilyl) propyl) tetrasulfide, bis (3- (triethoxysilyl) propyl ) Disulfide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The addition amount of the silane coupling agent can be appropriately changed depending on the desired amount of silica, but is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

充填剤としては、クレー、タルク等の鉱物の粉末類、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどの炭酸塩類、水酸化アルミニウムなどのアルミナ水和物などを主に強度、加工性、経済性向上のために用いることができる。   As fillers, mineral powders such as clay and talc, carbonates such as magnesium carbonate and calcium carbonate, and alumina hydrates such as aluminum hydroxide are mainly used to improve strength, workability and economic efficiency. be able to.

軟化剤・可塑剤としては、リノール酸、オレイン酸、アビチエン酸を主とするトール油、パインタール、菜種油、綿実油、落花生油、ひまし油、パーム油、フアクチス等の植物系軟化剤、パラフィン系油、ナフテン系油、芳香族系油、ジブチルフタレート等のフタル酸誘導体、等が挙げられる。軟化剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、0〜50質量部であることが好ましい。   As softeners and plasticizers, plant oil softeners such as tall oil, mainly linoleic acid, oleic acid, and abithienic acid, pineapple, rapeseed oil, cottonseed oil, peanut oil, castor oil, palm oil, fuacitis, paraffinic oil, Examples thereof include naphthenic oils, aromatic oils, and phthalic acid derivatives such as dibutyl phthalate. It is preferable that the compounding quantity of a softening agent is 0-50 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components.

紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、ヒンダードアミン系光安定剤(低分子量タイプおよび高分子量タイプ)等が用いられる。通常、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜0.5質量部である。   As the ultraviolet absorber, benzotriazole, triazine, benzophenone, benzoate, hindered amine light stabilizers (low molecular weight type and high molecular weight type) and the like are used. Usually, it is 0.1-0.5 mass part with respect to 100 mass parts of rubber components.

酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系、アミン−ケトン系、芳香族二級アミン系、ベンズイミダゾール系、リン系、亜リン酸系、ジチオカルバミン酸系、チオウレア系、有機チオ酸系等が用いられ、通常、ゴム成分100質量部に対して、0.5〜3質量部添加される。   Antioxidants include hindered phenol, monophenol, bisphenol, polyphenol, amine-ketone, aromatic secondary amine, benzimidazole, phosphorus, phosphorous acid, dithiocarbamic acid, thiourea A system, an organic thioic acid system, etc. are used, and 0.5-3 mass parts is normally added with respect to 100 mass parts of rubber components.

本実施形態に係るゴム組成物は、一般にゴム組成物の製造方法として用いられる方法を適用することにより製造することができる。例えば、上述した各成分を、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ロールミキサー等の混練機を用いて混合する等により製造することができる。   The rubber composition according to the present embodiment can be produced by applying a method generally used as a method for producing a rubber composition. For example, the above-described components can be produced by mixing using a kneader such as a Brabender, Banbury mixer, roll mixer, or the like.

以下に実施例、比較例を以って本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例により本発明が何ら限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<前駆体、および、イソブチレン共重合体の合成>
(構造解析(i) 1H−NMR測定)
測定対象を重水素化クロロホルムに溶解し、Varian社(現アジレント社)製INOVA−600で測定した。化学式(1)〜(3)に帰属する水素ピークの存在を確認し、両者のランダム共重合体であることを確認した。また、共重合体中の両者モル比については、それぞれの構成単位に帰属する水素のピークから算出した。
<Synthesis of precursor and isobutylene copolymer>
(Structural analysis (i) 1H-NMR measurement)
The measurement object was dissolved in deuterated chloroform and measured with INOVA-600 manufactured by Varian (currently Agilent). The presence of hydrogen peaks attributed to the chemical formulas (1) to (3) was confirmed, and it was confirmed that both were random copolymers. In addition, the molar ratio in the copolymer was calculated from the hydrogen peak attributed to each structural unit.

(構造解析(ii) GPC測定)
測定対象をテトラヒドロフランに溶解し、東ソー社製8020GPCシステムで、TSK−GEL SuperH1000、SuperH2000、SuperH3000、SuperH4000を直列につなぎ、溶出液としてテトラヒドロフランを用いてGPC測定を実施し、重量平均分子量を求めた。分子量の較正にはポリスチレンスタンダードを用いた。
(Structural analysis (ii) GPC measurement)
The measurement object was dissolved in tetrahydrofuran, TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000, and SuperH4000 were connected in series with an 8020 GPC system manufactured by Tosoh Corporation, and GPC measurement was performed using tetrahydrofuran as an eluent to obtain a weight average molecular weight. Polystyrene standards were used for molecular weight calibration.

(硫黄架橋性試験)
REOLOGICA INSTRUMENTS AB社製のDAR−50装置に、前駆体、または、イソブチレン系共重合体100質量部、硫黄(国産化学製)4質量部、ノクセラーCZ(大内新興化学工業製:加硫促進剤)1質量部、酸化亜鉛(関東化学製:加硫促進剤)3質量部、ステアリン酸(国産化学製) 2質量部、を混練して得たゴム組成物を設置し、100℃から160℃まで2℃/分で昇温し、160℃に到達した後に30分間保持しながら、各温度でのずり粘度挙動を追跡した。なお、ずり粘度は周波数1Hz、歪み10%の条件で付与させた。160℃での粘度上昇開始温度の存在を以て、架橋性を確認した。
(Sulfur crosslinkability test)
In DAR-50 apparatus manufactured by REOLOGICA INSTRUMENTS AB, 100 parts by mass of precursor or isobutylene copolymer, 4 parts by mass of sulfur (manufactured by Kokusan Kagaku), Noxeller CZ (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry: vulcanization accelerator) ) A rubber composition obtained by kneading 1 part by mass, 3 parts by mass of zinc oxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: vulcanization accelerator), and 2 parts by mass of stearic acid (manufactured by Kokusan Kagaku) was installed, and 100 ° C to 160 ° C. The temperature was raised at a rate of 2 ° C./minute until reaching 160 ° C., and the shear viscosity behavior at each temperature was followed while maintaining for 30 minutes. The shear viscosity was applied under conditions of a frequency of 1 Hz and a strain of 10%. Crosslinkability was confirmed by the presence of a viscosity increase starting temperature at 160 ° C.

[実施例1]
(「前駆体」の合成)
[製造例1]
300mLの三口フラスコに玉栓、真空ラインを繋げた三方コック、温度計を取り付け、スターラーバーを入れ、真空ラインを用いて、ドライヤーで加熱しながら、系内の脱気−窒素置換を10回繰り返し、常圧窒素雰囲気下とした。そのフラスコ内に、モレキュラシーブスにて乾燥した15.7gのヘキサン溶媒を、シリンジを用いて注入した。 次にシリンジを用いて、5.2g(0.038mol)のβ−ピネンを注入した。フラスコを−70℃の低温槽に浸漬し、系内の液温が所定温度になったことを確認した後、イソブチレン18.0g(0.32mmol)をボンベからホースを通して反応器に移した。
系内の液温が−70℃となった時点で、10.3%のエチルアルミニウムジクロライド(EADC)/n−ヘキサン溶液2.16g(エチルアルミニウムジクロライドとして、1.75mmol)をシリンジにて秤量し、反応器に注入した。
触媒液注入から1時間後、メタノールを注入して反応を停止させ、フラスコを低温槽から取り出し、室温まで放置した。反応混合液を水洗(2回)した後、メタノールを用いて再沈殿させた。沈殿物を減圧乾燥機にて1mmHg、12時間、60℃にて乾燥させ、目的の「前駆体」(イソブチレンとβ−ピネンとの共重合体)を11.6g(収率51.6%)を得た。1H−NMR測定からβ−ピネンの導入率は11.3モル%、Mw=40,000、Mw/Mn=3.6であった。
また、得られた「前駆体」は、イオウ架橋性を示した。
[Example 1]
(Synthesis of “precursors”)
[Production Example 1]
A 300 mL three-necked flask is fitted with a ball stopper, a three-way cock with a vacuum line, a thermometer, a stirrer bar is inserted, and the system is degassed and replaced with nitrogen 10 times while heating with a dryer using the vacuum line. And under a normal pressure nitrogen atmosphere. Into the flask, 15.7 g of hexane solvent dried with molecular sieves was injected using a syringe. Next, 5.2 g (0.038 mol) of β-pinene was injected using a syringe. The flask was immersed in a low temperature bath at -70 ° C., and after confirming that the liquid temperature in the system reached a predetermined temperature, 18.0 g (0.32 mmol) of isobutylene was transferred from the cylinder to the reactor through a hose.
When the liquid temperature in the system reached −70 ° C., 2.16 g of 10.3% ethylaluminum dichloride (EADC) / n-hexane solution (1.75 mmol as ethylaluminum dichloride) was weighed with a syringe. Was injected into the reactor.
One hour after the injection of the catalyst solution, methanol was injected to stop the reaction, and the flask was taken out of the low temperature bath and left to room temperature. The reaction mixture was washed with water (twice) and then reprecipitated using methanol. The precipitate was dried in a vacuum dryer at 1 mmHg for 12 hours at 60 ° C., and 11.6 g (yield: 51.6%) of the desired “precursor” (copolymer of isobutylene and β-pinene). Got. From the 1H-NMR measurement, the β-pinene introduction rate was 11.3 mol%, Mw = 40,000, and Mw / Mn = 3.6.
Further, the obtained “precursor” exhibited sulfur crosslinkability.

300mLの二口フラスコに玉栓、真空ラインを繋げた還流管を取り付け、スターラーバーを入れ、真空ラインを用いて、ドライヤーで加熱しながら、系内の脱気−窒素置換を10回繰り返し、常圧窒素雰囲気下とした。そのフラスコ内に、上記で得た「前駆体」47.7g(オレフィン量として0.737mol)を入れた後、モレキュラシーブスにて乾燥した67gのトルエン溶媒を、シリンジを用いて注入した。その後、スターラーを用いて撹拌し溶解させた。 次にシリンジを用いて、化合物(5)として、19.75g(0.120mmol)のトリエトキシシランを注入した。
最後に塩化白金酸10%エタノール溶液を0.1g(0.019mmol)を注入した後、フラスコをオイルバスに浸漬し、バス温度を130℃まで徐々に上昇させ、トルエンが還流する状態とした。還流開始から34時間後、フラスコをオイルバスから外し、室温まで放置した。次に、メタノールを用いて再沈殿させた。
沈殿物を減圧乾燥機にて1mmHg、12時間、60℃にて乾燥させ、目的のイソブチレン系共重合体を46.5g得た。1H−NMR測定により(図2)、「前駆体」中へのトリエトキシシランの導入率は3.95モル%、「前駆体」中のオレフィンへの付加率は35%であった。
また、得られた「前駆体」は、イオウ架橋性を示した。
A 300 mL two-necked flask was equipped with a ball stopper and a reflux tube connected to a vacuum line, a stirrer bar was added, and the system was degassed and replaced with nitrogen 10 times while heating with a dryer using a vacuum line. A nitrogen atmosphere was used. Into the flask, 47.7 g of the “precursor” obtained above (0.737 mol as the amount of olefin) was placed, and then 67 g of toluene solvent dried by molecular sieves was injected using a syringe. Then, it was stirred and dissolved using a stirrer. Next, 19.75 g (0.120 mmol) of triethoxysilane was injected as a compound (5) using a syringe.
Finally, 0.1 g (0.019 mmol) of 10% ethanol solution of chloroplatinic acid was injected, the flask was immersed in an oil bath, the bath temperature was gradually raised to 130 ° C., and toluene was refluxed. 34 hours after the start of reflux, the flask was removed from the oil bath and allowed to stand at room temperature. Next, reprecipitation was performed using methanol.
The precipitate was dried in a vacuum dryer at 1 mmHg for 12 hours at 60 ° C. to obtain 46.5 g of the desired isobutylene copolymer. According to 1H-NMR measurement (FIG. 2), the introduction rate of triethoxysilane into the “precursor” was 3.95 mol%, and the addition rate to the olefin in the “precursor” was 35%.
Further, the obtained “precursor” exhibited sulfur crosslinkability.

<ゴム組成物、および、その架橋ゴム組成物の製造>
測定方法
<JIS−A硬度>
JIS K6253に準拠して測定した。
<動的粘弾性の測定>
JIS K−7244−4(プラスチック−動的機械特性の試験方法−第4部:引張振動非共振法)に準じて実施した。具体的には、実施例1〜2、比較例1のシートから、厚さ1mm×幅5mm×長さ20mmの試験片を1枚切り出して用い、周波数10Hz、歪み 0.1%の条件で、−50〜100℃の範囲を2℃/分で昇温させながら、引張モードで測定した。用いた装置は動的粘弾性測定装置RSA−3(TA INSTRUMENTS製)である。測定結果を表1に示す。このとき、周波数は10Hzであるが、これはウェットグリップ性が、粘弾性の時間温度換算則を利用すると、10Hz−0℃におけるtanδ値と相関しているためであり、その数値が大きいほど、ウェットグリップ性が良好であることが知られている。また、転がり抵抗は、同様にして、10Hz−60℃におけるtanδ値と相関しており、その数値が小さいほど、転がり抵抗が良好であることが知られている。
<Rubber composition and production of the crosslinked rubber composition>
Measuring method <JIS-A hardness>
The measurement was performed according to JIS K6253.
<Measurement of dynamic viscoelasticity>
The test was carried out in accordance with JIS K-7244-4 (Plastic-Test method for dynamic mechanical properties-Part 4: Tensile vibration - Non-resonant method). Specifically, from the sheets of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a test piece having a thickness of 1 mm, a width of 5 mm, and a length of 20 mm was cut out and used under the conditions of a frequency of 10 Hz and a strain of 0.1%. The temperature was measured in the tensile mode while raising the temperature in the range of −50 to 100 ° C. at 2 ° C./min. The apparatus used is a dynamic viscoelasticity measuring apparatus RSA-3 (manufactured by TA INSTRUMENTS). The measurement results are shown in Table 1. At this time, the frequency is 10 Hz. This is because the wet grip property correlates with the tan δ value at 10 Hz-0 ° C. using the viscoelastic time-temperature conversion rule. It is known that the wet grip property is good. Similarly, the rolling resistance correlates with the tan δ value at 10 Hz-60 ° C., and it is known that the smaller the value, the better the rolling resistance.

(架橋イソブチレン共重合体の製造と特性測定)
[実施例1]
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(JSR SL563、JSR社製、表1中でS−SBRと称す。)に、製造例1で得たイソブチレン共重合体、充填剤、可塑剤、加硫助剤及び老化防止剤を、それぞれ表1に示す所定量で配合して、表1に示す所定条件下、ニーダーで混練した。次に加硫剤及び加硫促進剤との混練をロール機(6インチφ×16インチ)上、回転数30rpm、前後ロール回転比1:1.22の条件で行った。この混練で得られたゴム組成物を160℃×20分の加硫条件で圧縮成形し、シートを作製した。この際の成形性は極めて良好であった。次いで、この作製シートを用いて、し特性測定を行った。結果を表1に示す。
なお、充填剤としてはシリカAQ(東ソー・シリカ社製)を、可塑剤としてはT−DAEオイル(JX日鉱日石エネルギー社製)を、加硫剤としては硫黄(川越化学社製)を、加硫助剤としては酸化亜鉛3号(ハクスイテック社製)及びステアリン酸(日本精化社製)を、加硫促進剤としてはスルフェンアミド系促進剤のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学社製)及びグアニジン系促進剤のノクセラーD(1,3−ジフェニルグアニジン、大内新興化学社製)を、老化防止剤としては老化防止剤224(大内新興化学社製)を、それぞれ用いた。
(Production of cross-linked isobutylene copolymer and measurement of properties)
[Example 1]
To the styrene-butadiene copolymer rubber (JSR SL563, manufactured by JSR Corporation, referred to as S-SBR in Table 1), the isobutylene copolymer obtained in Production Example 1, a filler, a plasticizer, a vulcanization aid, and Antiaging agents were blended in predetermined amounts shown in Table 1 and kneaded with a kneader under the predetermined conditions shown in Table 1. Next, kneading with a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator was carried out on a roll machine (6 inches φ × 16 inches) under the conditions of a rotation speed of 30 rpm and a front-rear roll rotation ratio of 1: 1.22. The rubber composition obtained by this kneading was compression molded under a vulcanization condition of 160 ° C. × 20 minutes to produce a sheet. The moldability at this time was extremely good. Subsequently, using this production sheet, the characteristic measurement was performed. The results are shown in Table 1.
Silica AQ (manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.) as the filler, T-DAE oil (manufactured by JX Nippon Oil & Energy Corporation) as the plasticizer, and sulfur (manufactured by Kawagoe Chemical Co., Ltd.) as the vulcanizing agent, Zinc oxide No. 3 (manufactured by Hakusuitec Co., Ltd.) and stearic acid (manufactured by Nippon Seika Co., Ltd.) are used as vulcanization aids. Thiaxylsulfenamide (manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and guanidine accelerator Noxeller D (1,3-diphenylguanidine, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) are used as anti-aging agents. Shinsei Chemical Co., Ltd.) were used.

(市販イソブチレン重合体「前駆体」製造と特性測定)
[比較例1]
イソブチレン系重合体(イソブテンのみの重合体)として「テトラックス3T」(JX日鉱日石エネルギー(株)社製、カタログ記載分子量49,000)、を用いて実施例1に準じてシートを作製し、特性測定を行った。
(Production and measurement of commercial isobutylene polymer “precursor”)
[Comparative Example 1]
Using “Tetrax 3T” (manufactured by JX Nippon Mining & Energy Co., Ltd., catalog molecular weight 49,000) as an isobutylene polymer (polymer containing only isobutene), a sheet was prepared according to Example 1. Characteristic measurement was performed.

(架橋「前駆体」製造と特性測定)
[実施例2]
製造例1で合成した「前駆体」を用いて前述のシラン変性反応を行なって得たシラン変性品をイソブチレン−ピネン共重合体の代わりに用いる以外は実施例1に準じてシートを作製し、特性測定を行った。
(Crosslinked “precursor” production and property measurement)
[Example 2]
A sheet was prepared according to Example 1 except that the silane-modified product obtained by carrying out the above-mentioned silane modification reaction using the “precursor” synthesized in Production Example 1 was used instead of the isobutylene-pinene copolymer. Characteristic measurements were made.

実施例1〜2のゴム組成物は、比較例1とほぼ同等の硬度である。引張強度に関しては、引張強さ、伸びが低いものの、モジュラスが高く、補強性が高いことがわかる。また、0℃でのtanδが高く、ウェットグリップ性が改善されていた。また、60℃でのtanδはほぼ同等であり、転がり抵抗特性が損なわれていないことが示された。0℃tanδと60℃tanδの比は大幅に改善していることがわかる。   The rubber compositions of Examples 1 and 2 have substantially the same hardness as Comparative Example 1. Regarding the tensile strength, it can be seen that the tensile strength and elongation are low, but the modulus is high and the reinforcement is high. Further, tan δ at 0 ° C. was high, and wet grip properties were improved. In addition, tan δ at 60 ° C. was almost the same, indicating that the rolling resistance characteristics were not impaired. It can be seen that the ratio between 0 ° C. tan δ and 60 ° C. tan δ is greatly improved.

Figure 0006461613
Figure 0006461613

本発明のイソブチレン系共重合体は、コモノマーとしてβ−ピネンを用い、その一部にアルコキシシリル基が導入されており、当該イソブチレン系共重合体とシリカ(粒子)と不飽和ゴムを含むゴム組成物、およびその架橋ゴム組成物において、粘弾性挙動が飛躍的に強化されたゴム組成物が得られ、タイヤのトレッド部に適用可能であり、グリップ特性が顕著に改良される。   The isobutylene copolymer of the present invention uses β-pinene as a comonomer, an alkoxysilyl group is introduced into a part thereof, and a rubber composition containing the isobutylene copolymer, silica (particles), and unsaturated rubber In the product and its crosslinked rubber composition, a rubber composition having vastly improved viscoelastic behavior is obtained, which can be applied to the tread portion of a tire, and the grip characteristics are remarkably improved.

Claims (5)

下記式(1)で表される構造単位、
下記式(2)で表される構造単位、および、
下記式(3)表される構造単位、からなるイソブチレン系共重合体。
Figure 0006461613
Figure 0006461613
Figure 0006461613
R1が炭素数1〜5のアルキル基、R2、R3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基、アルコシル基、あるいはフェニル基である。
A structural unit represented by the following formula (1):
A structural unit represented by the following formula (2), and
Structural units represented by the following formula (3), isobutylene copolymers composed of.
Figure 0006461613
Figure 0006461613
Figure 0006461613
R1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R2 and R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an arcosyl group, or a phenyl group.
不飽和ゴム、請求項1に記載のイソブチレン系共重合体、シリカを含んでなる、ゴム組成物。   A rubber composition comprising an unsaturated rubber, the isobutylene copolymer according to claim 1, and silica. 請求項2に記載されるゴム組成物を架橋してなる、架橋ゴム組成物。   A crosslinked rubber composition obtained by crosslinking the rubber composition according to claim 2. スチレン−ブタジエンゴム(SBR)100質量部、請求項1に記載のイソブチレン系共重合体1〜100質量部、シリカ粒子1〜150質量部含んでなる、請求項2に記載のゴム組成物を架橋してなる、架橋ゴム組成物。 Styrene - butadiene rubber (SBR) 100 parts by weight, isobutylene styrene copolymer 1-100 parts by weight of claim 1, comprising silica particles 1-150 parts by mass, the rubber composition according to claim 2 A crosslinked rubber composition obtained by crosslinking. 請求項4に記載される架橋ゴム組成物を含有する空気入りタイヤ。   A pneumatic tire containing the crosslinked rubber composition according to claim 4.
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