JP7106980B2 - Rubber composition for tire tread and pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a tire tread rubber composition and a pneumatic tire.
近年、車両走行時の安全性の面から、タイヤのウェット性能(ウェットグリップ性能)(ウェット路面での制動性能)の向上が求められている。また、車両走行時の低燃費性の面から、タイヤの転がり性能(低転がり抵抗性)の向上が求められている。これに対し、タイヤのトレッド部を構成するゴム成分に、シリカを配合して、ウェット性能および転がり性能を向上させる方法が知られている。
しかし、シリカはゴム成分との親和性が低く、また、シリカ同士の凝集性が高いため、ゴム成分に単にシリカを配合してもシリカが分散せず、ウェット性能および転がり性能を向上させる効果が十分に得られないという問題があった。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for improved wet performance (wet grip performance) (braking performance on wet road surfaces) of tires from the standpoint of safety during vehicle travel. In addition, from the aspect of low fuel consumption during vehicle running, there is a demand for improved rolling performance (low rolling resistance) of tires. On the other hand, there is known a method for improving wet performance and rolling performance by blending silica into the rubber component that constitutes the tread portion of the tire.
However, silica has a low affinity with rubber components, and because silica particles tend to cohere with each other, simply adding silica to the rubber component does not disperse the silica, which has the effect of improving wet performance and rolling performance. There was a problem of not getting enough.
このようななか、例えば、特許文献1の請求項1には、工程AとBとCとをこの順に備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムを含有するタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。特許文献1には、上記タイヤトレッドゴム組成物が、タイヤにしたときに優れたウェット性能および転がり性能を示す旨が記載されている。 Under such circumstances, for example, claim 1 of Patent Document 1 discloses a tire tread rubber composition containing a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising steps A, B and C in this order. things are disclosed. Patent Document 1 describes that the tire tread rubber composition exhibits excellent wet performance and rolling performance when made into a tire.
また、特許文献2には、ジエン系ゴムと、シリカと、特定の構造を有するヘテロ環化合物とを含有し、上記シリカおよび上記ヘテロ環化合物が特定の量であるゴム組成物が、加工性に優れること等が記載されている。 Further, in Patent Document 2, a rubber composition containing a diene-based rubber, silica, and a heterocyclic compound having a specific structure, wherein the silica and the heterocyclic compound are in specific amounts, is improved in processability. It states that it is excellent.
昨今、求められる安全レベルの向上に伴い、タイヤのウェット性能のさらなる向上が望まれている。また、環境問題および資源問題などから、タイヤの転がり性能のさらなる向上も求められている。また、製造効率の観点から、タイヤトレッド部に用いられるタイヤトレッド用ゴム組成物の加工性のさらなる向上(粘度の低減)も求められている。 In recent years, as safety levels have been demanded to improve, there has been a demand for further improvement in wet performance of tires. In addition, further improvement in rolling performance of tires is required due to environmental problems, resource problems, and the like. Further, from the viewpoint of manufacturing efficiency, further improvement in processability (reduction in viscosity) of the tire tread rubber composition used in the tire tread portion is also desired.
このようななか、本発明者らが、特許文献1、2の実施例を参考にタイヤトレッド用ゴム組成物を調製し、タイヤにしたときのウェット性能、タイヤにしたときの転がり性能および加工性を評価したところ、今後さらに高まるであろう要求を考慮するとさらなる改善が望ましいことが明らかになった。 Under such circumstances, the present inventors prepared a rubber composition for a tire tread with reference to Examples of Patent Documents 1 and 2, and evaluated wet performance when made into a tire, rolling performance and workability when made into a tire. After evaluation, it became clear that further improvement is desirable in consideration of the demands that are expected to increase further in the future.
そこで、本発明は、タイヤにしたときのウェット性能、タイヤにしたときの転がり性能および加工性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物、並びに、上記タイヤトレッド用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a tire tread rubber composition that is excellent in wet performance when made into a tire, rolling performance and workability when made into a tire, and a pneumatic tire using the above rubber composition for a tire tread. The task is to
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、特定の共役ジエン系ゴムを用いることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a specific conjugated diene rubber, and have completed the present invention.
That is, the inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.
[1] 特定共役ジエン系ゴムを30質量%以上含む共役ジエン系ゴムと、
シリカと、
シランカップリング剤と、
疎水部となる炭化水素基を少なくとも1個と、ヘテロ環とを有するヘテロ環化合物とを含有し、
上記シリカの含有量が、上記共役ジエン系ゴム100質量部に対して、30質量部以上であり、
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカの含有量に対して、3~30質量%であり、
上記ヘテロ環化合物の含有量が、上記シリカの含有量に対して、0.5~20質量%であり、
上記特定共役ジエン系ゴムが、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程と、上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、上記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、上記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる第2工程と、上記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程とを備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムである、タイヤトレッド用ゴム組成物。
[2] 上記ヘテロ環化合物が1分子当たり1個のヘテロ環を有する、上記[1]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[3] 上記ヘテロ環が、少なくとも窒素原子および炭素原子によって構成される、上記[1]または[2]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[4] 上記ヘテロ環が、ピペラジン環、モルホリン環またはチオモルホリン環である、上記[1]~[3]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[5] 上記疎水部となる上記炭化水素基が、1価の炭化水素基である、上記[1]~[4]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[6] 上記疎水部となる上記炭化水素基の炭素数が、3~30である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[7] 上記疎水部となる上記炭化水素基の炭素数が、8~30である、上記[1]~[6]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[8] 上記ヘテロ環が、上記疎水部となる上記炭化水素基と、直接または有機基を介して結合する、上記[1]~[7]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[9] 上記疎水部となる上記炭化水素基が、炭素原子および水素原子のみからなる、上記[1]~[8]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[10] 上記ヘテロ環化合物が、後述する式(I)で表される化合物である、上記[1]~[9]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[11] 上記ヘテロ環化合物が、上記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1およびX2の両方が、それぞれ独立に、後述する式(I-1)を表す、上記[10]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[12] 上記ヘテロ環化合物が、上記式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1であり、
X1およびX2のうちの一方のみが後述する式(I-1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す、上記[10]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。式(I-3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、n2は、1~10を表す。
[13] 上記ヘテロ環化合物が、上記式(I)で表される化合物であり、X7が酸素原子または硫黄原子であり、n3が0であり、
X1が、後述する式(I-1)を表す、上記[10]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[14] 上記特定共役ジエン系ゴムが、
イソプレン単量体単位80~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~20質量%を含む重合体ブロック(A)と、
1,3-ブタジエン単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含む重合体ブロック(B)とが一続きにして形成された構造を有する、上記[1]~[13]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[15] 上記[1]~[14]のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて製造されたタイヤトレッド部を備える、空気入りタイヤ。
[1] a conjugated diene rubber containing 30% by mass or more of a specific conjugated diene rubber;
silica;
a silane coupling agent;
containing at least one hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion and a heterocyclic compound having a heterocyclic ring,
The content of the silica is 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber,
The content of the silane coupling agent is 3 to 30% by mass with respect to the content of the silica,
The content of the heterocyclic compound is 0.5 to 20% by mass with respect to the content of the silica,
a first step in which the specific conjugated diene-based rubber polymerizes a monomer containing a conjugated diene compound in an inert solvent using a polymerization initiator to obtain a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal; A polyorganosiloxane represented by the general formula (1) described later is added to the conjugated diene-based polymer chain having the active terminal, with respect to 1 mol of the polymerization initiator used in the first step, in the polyorganosiloxane A second step in which the siloxane structure (—Si—O—) is added at a rate of 1 mol or more in terms of the number of repeating units and reacted, and a conjugated diene system obtained by reacting the polyorganosiloxane obtained in the second step. A rubber composition for a tire tread, which is a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber, comprising a third step of reacting a polymer chain with a compound represented by the general formula (2) described later. .
[2] The rubber composition for a tire tread according to [1] above, wherein the heterocyclic compound has one heterocycle per molecule.
[3] The rubber composition for a tire tread according to [1] or [2] above, wherein the heterocycle is composed of at least a nitrogen atom and a carbon atom.
[4] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [3] above, wherein the heterocycle is a piperazine ring, a morpholine ring or a thiomorpholine ring.
[5] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [4], wherein the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion is a monovalent hydrocarbon group.
[6] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [5], wherein the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion has 3 to 30 carbon atoms.
[7] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [6], wherein the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion has 8 to 30 carbon atoms.
[8] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [7] above, wherein the heterocyclic ring is bonded directly or via an organic group to the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion.
[9] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [8] above, wherein the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion consists only of carbon atoms and hydrogen atoms.
[10] The rubber composition for a tire tread according to any one of [1] to [9] above, wherein the heterocyclic compound is a compound represented by formula (I) described below.
[11] the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1,
The tire tread rubber composition according to [10] above, wherein both X 1 and X 2 independently represent formula (I-1) described later.
[12] the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1,
Only one of X 1 and X 2 represents formula (I-1) described later,
[10] above, wherein the remaining groups represent at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H ] The tire tread rubber composition according to . In formula (I-3), each R 2 independently represents a divalent hydrocarbon group, and n2 represents 1-10.
[13] the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is an oxygen atom or a sulfur atom, n3 is 0,
The rubber composition for a tire tread according to [10] above, wherein X 1 represents formula (I-1) described later.
[14] The specific conjugated diene rubber is
a polymer block (A) containing 80 to 100% by mass of isoprene monomer units and 0 to 20% by mass of aromatic vinyl monomer units;
The above [ 1] The tire tread rubber composition according to any one of [13].
[15] A pneumatic tire comprising a tire tread portion produced using the tire tread rubber composition according to any one of [1] to [14] above.
以下に示すように、本発明によれば、タイヤにしたときのウェット性能(以下、単に「ウェット性能」とも言う)、タイヤにしたときの転がり性能(以下、単に「転がり性能」とも言う)および加工性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物、並びに、上記タイヤトレッド用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することができる。 As shown below, according to the present invention, wet performance when made into a tire (hereinafter also simply referred to as "wet performance"), rolling performance when made into a tire (hereinafter simply referred to as "rolling performance") and It is possible to provide a tire tread rubber composition with excellent processability, and a pneumatic tire using the tire tread rubber composition.
以下に、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物および上記タイヤトレッド用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤについて説明する。
なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に含有される各成分は、1種を単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上を併用する場合、その成分について含有量とは、特段の断りが無い限り、合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロニトリル」は、「アクリロニトリル」または「メタクリロニトリル」を表す表記である。
また、本明細書において、ガラス転移温度を「Tg」と略記する場合がある。
The tire tread rubber composition of the present invention and the pneumatic tire using the tire tread rubber composition are described below.
In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values described before and after "-" as lower and upper limits.
Moreover, each component contained in the rubber composition for a tire tread of the present invention may be used singly or in combination of two or more. Here, when two or more of each component are used in combination, the content of that component refers to the total content unless otherwise specified.
Further, in the present specification, "(meth)acryl" is a notation representing "acrylic" or "methacryl", and "(meth)acrylonitrile" is a notation representing "acrylonitrile" or "methacrylonitrile". .
Moreover, in this specification, the glass transition temperature may be abbreviated as “Tg”.
[I]タイヤトレッド用ゴム組成物
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物(以下、「本発明の組成物」とも言う)は、
特定共役ジエン系ゴムを30質量%以上含む共役ジエン系ゴムと、シリカと、シランカップリング剤と、疎水部となる炭化水素基を少なくとも1個と、ヘテロ環とを有するヘテロ環化合物とを含有する。
上記シリカの含有量は、上記共役ジエン系ゴム100質量部に対して、30質量部以上である。
上記シランカップリング剤の含有量が、上記シリカの含有量に対して、3~30質量%である。
上記ヘテロ環化合物の含有量は、上記シリカの含有量に対して、0.5~20質量%である。
上記特定共役ジエン系ゴムが、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程と、上記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、上記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、上記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる第2工程と、上記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程とを備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムである。
[I] Rubber composition for tire tread The rubber composition for tire tread of the present invention (hereinafter also referred to as "composition of the present invention") comprises:
Conjugated diene rubber containing 30% by mass or more of a specific conjugated diene rubber, silica, a silane coupling agent, a heterocyclic compound having at least one hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion, and a heterocyclic ring do.
The silica content is 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber.
The content of the silane coupling agent is 3 to 30% by mass with respect to the content of silica.
The content of the heterocyclic compound is 0.5 to 20% by mass with respect to the content of silica.
a first step in which the specific conjugated diene-based rubber polymerizes a monomer containing a conjugated diene compound in an inert solvent using a polymerization initiator to obtain a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal; The polyorganosiloxane represented by the following general formula (1) is added to the conjugated diene-based polymer chain having the active terminal, with respect to 1 mol of the polymerization initiator used in the first step, A second step of adding and reacting at a ratio of 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-), and a conjugated diene-based polymer obtained by reacting the polyorganosiloxane obtained in the second step. A conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber, comprising a third step of reacting the combined chain with a compound represented by the following general formula (2).
なお、本発明において、上記「疎水部となる炭化水素基」は、上記炭化水素基が疎水部であることと同じ意味である。
また、本発明において、上記「疎水部となる炭化水素基」は、上記「ヘテロ環」を含まない。
In the present invention, the above-mentioned "hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion" has the same meaning as that the above-mentioned hydrocarbon group is a hydrophobic portion.
Moreover, in the present invention, the above-mentioned "hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion" does not include the above-mentioned "heterocyclic ring".
本発明の組成物はこのような構成をとるため、上述した効果が得られるものと考えらえる。その理由は明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
上述のとおり、本発明の組成物はシリカを用いることでウェット性能と転がり性能が高いレベルで両立されることが期待されるが、ゴム組成物中においてシリカは凝集し易く、実際には上記効果が満足に発現されないという問題がある。さらにはシリカの凝集により加工性が悪化してしまうという問題もある。
Since the composition of the present invention has such a constitution, it is considered that the above effects can be obtained. Although the reason is not clear, it is presumed to be approximately as follows.
As described above, the composition of the present invention is expected to achieve both wet performance and rolling performance at a high level by using silica. is not satisfactorily expressed. Furthermore, there is also a problem that workability deteriorates due to aggregation of silica.
一方で、本発明の組成物が含有する特定共役ジエン系ゴムはシリカと類似の構造を有するポリオルガノシロキサン構造を有するため、上記ポリオルガノシロキサン構造がシリカと親和し、シリカの凝集を防ぐものと考えられる。また、特定共役ジエン系ゴムはアミノシラン等の窒素原子含有シランに由来する構造も有するため、これがシランカップリング剤とシリカとのシラニゼーションを促進し、シリカの凝集をさらに抑制するものと考えられる。 On the other hand, since the specific conjugated diene rubber contained in the composition of the present invention has a polyorganosiloxane structure having a structure similar to that of silica, the polyorganosiloxane structure has an affinity with silica and prevents aggregation of silica. Conceivable. In addition, since the specific conjugated diene rubber also has a structure derived from a nitrogen atom-containing silane such as aminosilane, it is believed that this promotes silanization between the silane coupling agent and silica, further suppressing aggregation of silica. .
また、本発明の組成物に含有されるヘテロ環化合物は、疎水部となる炭化水素基とヘテロ環とを有する。
上記ヘテロ環化合物において、上記疎水部となる上記炭化水素基は疎水性を有するので、上記特定共役ジエン系ゴムを含めて共役ジエン系ゴムと相互作用しやすく、一方、上記ヘテロ環は親水性を有するのでシリカと相互作用しやすいと考えられる。
このように、疎水部としての上記炭化水素基と親水部としての上記ヘテロ環とを有する上記ヘテロ環化合物は、上記特定共役ジエン系ゴムを含めた共役ジエン系ゴムとシリカとを含有するゴム組成物において、界面活性剤のように機能し、上記共役ジエン系ゴムにおけるシリカの分散性を高め、シリカの凝集の防止に寄与しうると本発明者らは推測する。
上記のように、本発明の組成物は、上記特定共役ジエン系ゴムおよび上記ヘテロ環化合物を含有し、その結果、これらとシリカとによる効果(ウェット性能と転がり性能を高いレベルで両立)が十分に発揮されるとともに、加工性も良好になるものと考えられる。
以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
Moreover, the heterocyclic compound contained in the composition of the present invention has a hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion and a heterocyclic ring.
In the heterocyclic compound, the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion has hydrophobicity, so it easily interacts with the conjugated diene rubber including the specific conjugated diene rubber, while the heterocyclic ring exhibits hydrophilicity. Therefore, it is thought that it is likely to interact with silica.
Thus, the heterocyclic compound having the hydrocarbon group as the hydrophobic portion and the heterocyclic ring as the hydrophilic portion is a rubber composition containing a conjugated diene rubber including the specific conjugated diene rubber and silica. The present inventors presume that it functions like a surfactant in a substance, increases the dispersibility of silica in the conjugated diene rubber, and contributes to the prevention of aggregation of silica.
As described above, the composition of the present invention contains the specific conjugated diene rubber and the heterocyclic compound, and as a result, the effect of these and silica (wet performance and rolling performance are compatible at a high level) is sufficient. It is considered that the workability is also improved.
Each component contained in the composition of the present invention will be described in detail below.
[1]共役ジエン系ゴム
本発明の組成物に含有される共役ジエン系ゴムは特定共役ジエン系ゴムを30質量%以上含む。
最初に特定共役ジエン系ゴムについて説明する。
[1] Conjugated diene rubber The conjugated diene rubber contained in the composition of the present invention contains 30% by mass or more of the specific conjugated diene rubber.
First, the specific conjugated diene rubber will be explained.
[特定共役ジエン系ゴム]
本発明の組成物が含有する特定共役ジエン系ゴムは以下の第1~3工程を備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムである。
(1)第1工程
不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程
(2)第2工程
活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、上記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、上記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる第2工程
(3)第3工程
上記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程
[Specific conjugated diene rubber]
The specific conjugated diene rubber contained in the composition of the present invention is a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising the following first to third steps.
(1) Step 1 In an inert solvent, using a polymerization initiator, a monomer containing a conjugated diene compound is polymerized to obtain a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal. Step 2: A polyorganosiloxane represented by the general formula (1) described below is added to a conjugated diene polymer chain having an active terminal, with respect to 1 mol of the polymerization initiator used in the first step, the polyorganosiloxane 2nd step (3) 3rd step reacting by adding at a rate of 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the reaction of the polyorganosiloxane obtained in the 2nd step above A third step of reacting a compound represented by the general formula (2) described later with the conjugated diene-based polymer chain obtained by
最初に、特定共役ジエン系ゴムを上述のとおり製造方法によって特定する理由について説明する。
上述のとおり、第3工程では、第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、後述する一般式(2)で表される化合物を反応させる。ここで、一般式(2)で表される化合物が有するA1が、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基と反応して結合する。しかしながら、後述のとおり、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基は様々な構造をとり得るため、反応残基に一般式(2)で表される化合物が反応した後の構造は極めて複雑であり、その構造を解析することは技術的に不可能であるか、または、その構造を特定する作業を行うことに著しく過大な経済的支出や時間を要する。そのため、特定共役ジエン系ゴムを「第1~3工程を備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴム」と記載することには、いわゆる「不可能・非実際的事情」が存在する。
First, the reason why the specific conjugated diene rubber is specified by the production method as described above will be explained.
As described above, in the third step, the conjugated diene polymer chain reacted with the polyorganosiloxane obtained in the second step is reacted with a compound represented by general formula (2) described later. Here, A 1 possessed by the compound represented by the general formula (2) reacts and bonds with the reaction residue produced by the reaction of the conjugated diene polymer chain having an active terminal with the polyorganosiloxane. However, as will be described later, the reaction residue generated by the reaction of the conjugated diene polymer chain having an active terminal with the polyorganosiloxane can have various structures, so the reaction residue is represented by the general formula (2). The structure of the compound after the reaction is extremely complicated, and it is technically impossible to analyze the structure, or the work to identify the structure requires significantly excessive economic expenditure and time. requires. Therefore, describing the specific conjugated diene rubber as "a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising steps 1 to 3" has so-called "impossible and impractical circumstances". exist.
以下、各工程について説明する。 Each step will be described below.
〔第1工程〕
第1工程は、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程である。
まず、第1工程で用いられる各成分等について説明する。
[First step]
The first step is a step of polymerizing a monomer containing a conjugated diene compound in an inert solvent using a polymerization initiator to obtain a conjugated diene polymer chain having an active terminal.
First, each component and the like used in the first step will be described.
<共役ジエン化合物>
第1工程において、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得るために、単量体として用いる共役ジエン化合物としては、特に限定されないが、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、4,5-ジエチル-1,3-オクタジエン、3-ブチル-1,3-オクタジエンなどを挙げることができる。これらのなかでも、本発明の効果がより優れる理由から、1,3-ブタジエンおよびイソプレンが好ましい。これらの共役ジエン化合物は、1種類を単独で使用しても2種類以上を組合せて用いてもよい。
<Conjugated diene compound>
In the first step, the conjugated diene compound used as a monomer to obtain a conjugated diene polymer chain having an active terminal is not particularly limited, but 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl- 1,3-butadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, 3-butyl-1,3-octadiene and the like can be mentioned. Among these, 1,3-butadiene and isoprene are preferred because the effect of the present invention is superior. These conjugated diene compounds may be used singly or in combination of two or more.
<芳香族ビニル化合物>
また、第1工程において、重合に用いる単量体として、共役ジエン化合物とともに芳香族ビニル化合物を用いてもよい。単量体として用いる芳香族ビニル化合物としては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、t-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、α-メチル-p-メチルスチレン、クロルスチレン、ブロモスチレン、メトキシスチレン、ジメチルアミノメチルスチレン、ジメチルアミノエチルスチレン、ジエチルアミノメチルスチレン、ジエチルアミノエチルスチレン、シアノエチルスチレン、ビニルナフタレンなどが挙げられる。これらのなかでも、本発明の効果がより優れる理由から、スチレンが好ましい。
<Aromatic vinyl compound>
Moreover, in the first step, an aromatic vinyl compound may be used together with the conjugated diene compound as a monomer used for polymerization. Examples of aromatic vinyl compounds used as monomers include styrene, methylstyrene, ethylstyrene, t-butylstyrene, α-methylstyrene, α-methyl-p-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, methoxystyrene, dimethylamino Methylstyrene, dimethylaminoethylstyrene, diethylaminomethylstyrene, diethylaminoethylstyrene, cyanoethylstyrene, vinylnaphthalene and the like. Among these, styrene is preferable because the effects of the present invention are more excellent.
第1工程で得られる、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖は、本発明の効果がより優れる理由から、共役ジエン単量体単位50~100質量%を含むものが好ましく、52~95質量%を含むものがより好ましく、また、芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含むものが好ましく、5~48質量%を含むものがより好ましい。 The conjugated diene-based polymer chain having an active end obtained in the first step preferably contains 50 to 100% by mass of conjugated diene monomer units, for the reason that the effect of the present invention is more excellent, and 52 to 95 masses. %, more preferably 0 to 50% by mass of aromatic vinyl monomer units, more preferably 5 to 48% by mass.
<その他の共重合可能な化合物>
さらに、第1工程においては、共役ジエン化合物とともに、芳香族ビニル化合物以外の、共役ジエン化合物と共重合可能な化合物(その他の共重合可能な化合物)を用いてもよい。このような共役ジエン化合物と共重合可能な化合物としては、エチレン、プロピレン、1-ブテンなどの鎖状オレフィン化合物;シクロペンテン、2-ノルボルネンなどの環状オレフィン化合物;1,5-ヘキサジエン、1,6-へプタジエン、1,7-オクタジエン、ジシクロペンタジエン、5-エチリデン-2-ノルボルネンなどの非共役ジエン化合物;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミドなどのその他の(メタ)アクリル酸誘導体;などが挙げられる。本発明の効果がより優れる理由から、これらの共役ジエン化合物と共重合可能な化合物は、第1工程で得られる、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖中に、単量体単位として、10質量%以下とするのが好ましく、5質量%以下とするのがより好ましい。
<Other copolymerizable compounds>
Furthermore, in the first step, a compound other than the aromatic vinyl compound that can be copolymerized with the conjugated diene compound (another copolymerizable compound) may be used together with the conjugated diene compound. Compounds copolymerizable with such conjugated diene compounds include linear olefin compounds such as ethylene, propylene and 1-butene; cyclic olefin compounds such as cyclopentene and 2-norbornene; 1,5-hexadiene, 1,6- Heptadiene, 1,7-octadiene, dicyclopentadiene, non-conjugated diene compounds such as 5-ethylidene-2-norbornene; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate ( meth)acrylic acid esters; other (meth)acrylic acid derivatives such as (meth)acrylonitrile and (meth)acrylamide; and the like. For the reason that the effects of the present invention are more excellent, these conjugated diene compounds and the compounds copolymerizable with the conjugated diene compounds are added as monomer units in the conjugated diene polymer chain having an active terminal obtained in the first step. It is preferably not more than 5% by mass, more preferably not more than 5% by mass.
<不活性溶媒>
重合に用いる不活性溶媒としては、溶液重合において通常使用されるものであり、重合反応を阻害しないものであれば特に限定されない。不活性溶媒の具体例としては、ブタン、ペンタン、ヘキサン、へプタンなどの鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;などが挙げられる。これらの不活性溶媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。不活性溶媒の使用量は、特に限定されないが、単量体濃度が、たとえば1~50質量%となる量であり、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは10~40質量%となる量である。
<Inert solvent>
The inert solvent used in the polymerization is not particularly limited as long as it is commonly used in solution polymerization and does not inhibit the polymerization reaction. Specific examples of inert solvents include linear aliphatic hydrocarbons such as butane, pentane, hexane and heptane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; etc. These inert solvents may be used singly or in combination of two or more. The amount of the inert solvent to be used is not particularly limited, but the amount is such that the monomer concentration is, for example, 1 to 50% by mass, and the effect of the present invention is more excellent, so it is preferably 10 to 40% by mass. quantity.
<重合開始剤>
重合に用いる重合開始剤としては、共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を与えることができるものであれば、特に限定されない。その具体例としては、有機アルカリ金属化合物、有機アルカリ土類金属化合物、およびランタン系列金属化合物などを主触媒とする重合開始剤を挙げることができる。有機アルカリ金属化合物としては、たとえば、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、へキシルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウムなどの有機モノリチウム化合物;ジリチオメタン、1,4-ジリチオブタン、1,4-ジリチオ-2-エチルシクロヘキサン、1,3,5-トリリチオベンゼン、1,3,5ートリス(リチオメチル)ベンゼンなどの有機多価リチウム化合物;ナトリウムナフタレンなどの有機ナトリウム化合物;カリウムナフタレンなどの有機カリウム化合物;などが挙げられる。また、有機アルカリ土類金属化合物としては、例えば、ジ-n-ブチルマグネシウム、ジ-n-へキシルマグネシウム、ジエトキシカルシウム、ジステアリン酸カルシウム、ジ-t-ブトキシストロンチウム、ジエトキシバリウム、ジイソプロポキシバリウム、ジエチルメルカプトバリウム、ジ-t-ブトキシバリウム、ジフェノキシバリウム、ジエチルアミノバリウム、ジステアリン酸バリウム、ジケチルバリウムなどが挙げられる。ランタン系列金属化合物を主触媒とする重合開始剤としては、たとえば、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウムなどのランタン系列金属と、カルボン酸、およびリン含有有機酸などとからなるランタン系列金属の塩を主触媒とし、これと、アルキルアルミニウム化合物、有機アルミニウムハイドライド化合物、有機アルミニウムハライド化合物などの助触媒とからなる重合開始剤などが挙げられる。これらの重合開始剤の中でも、本発明の効果がより優れる理由から、有機モノリチウム化合物、および有機多価リチウム化合物が好ましく用いられ、有機モノリチウム化合物がより好ましく用いられ、n-ブチルリチウムが特に好ましく用いられる。
なお、有機アルカリ金属化合物は、予め、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジベンジルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、およびへプタメチレンイミンなどの2級アミン化合物と反応させて、有機アルカリ金属アミド化合物として使用してもよい。これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Polymerization initiator>
The polymerization initiator used for polymerization is not particularly limited as long as it can polymerize a monomer containing a conjugated diene compound to give a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal. Specific examples thereof include polymerization initiators using organic alkali metal compounds, organic alkaline earth metal compounds, lanthanide series metal compounds, etc. as main catalysts. Examples of organic alkali metal compounds include organic monolithium compounds such as n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium and stilbenelithium; organic polyvalent lithium compounds such as 4-dilithio-2-ethylcyclohexane, 1,3,5-trilithiobenzene and 1,3,5 tris(lithiomethyl)benzene; organic sodium compounds such as sodium naphthalene; organic compounds such as potassium naphthalene; potassium compound; and the like. Examples of organic alkaline earth metal compounds include di-n-butylmagnesium, di-n-hexylmagnesium, diethoxycalcium, calcium distearate, di-t-butoxystrontium, diethoxybarium, and diisopropoxy. barium, diethylmercaptobarium, di-t-butoxybarium, diphenoxybarium, diethylaminobarium, barium distearate, diketylbarium and the like. Examples of polymerization initiators using lanthanum-based metal compounds as main catalysts include lanthanum-based metals such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, and gadolinium, and lanthanum-based metals composed of carboxylic acids, phosphorus-containing organic acids, and the like. and a polymerization initiator comprising a salt of the main catalyst and a co-catalyst such as an alkylaluminum compound, an organoaluminum hydride compound or an organoaluminum halide compound. Among these polymerization initiators, organic monolithium compounds and organic polyvalent lithium compounds are preferably used, organic monolithium compounds are more preferably used, and n-butyllithium is particularly preferred because the effects of the present invention are more excellent. It is preferably used.
The organic alkali metal compound is reacted in advance with a secondary amine compound such as dibutylamine, dihexylamine, dibenzylamine, pyrrolidine, piperidine, hexamethyleneimine, and heptamethyleneimine to form an organic alkali metal amide compound. may be used. One of these polymerization initiators may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
有機アルカリ金属アミド化合物としては、たとえば、有機アルカリ金属化合物に、2級アミン化合物を反応させたものなどが挙げられ、なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、下記一般式(3)で表される化合物を好適に用いることができる。 Examples of the organic alkali metal amide compound include those obtained by reacting an organic alkali metal compound with a secondary amine compound. Compounds represented can be suitably used.
一般式(3)中、M1はアルカリ金属原子を表し、R11、R12は、それぞれ独立して、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基の保護基、または加水分解して水酸基を生じうる基を表し、R11およびR12は互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成してもよく、該環構造を形成する場合には、これらが結合する窒素原子に加えて、これらが結合する窒素原子以外のヘテロ原子とともに環構造を形成していてもよい。 In general formula (3), M 1 represents an alkali metal atom, R 11 and R 12 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an amino-protecting group, or a hydrolyzed represents a group capable of forming a hydroxyl group, and R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring structure together with the nitrogen atom to which they are bonded; In addition to the nitrogen atoms to which these are bonded, a ring structure may be formed together with heteroatoms other than the nitrogen atoms to which they are bonded.
アルキル基としては、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましい。このようなアルキル基としては、たとえば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-へキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-デシル基などが挙げられる。 Although the alkyl group is not particularly limited, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, because the effects of the present invention are more excellent. Such alkyl groups include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n- xyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-decyl group and the like.
シクロアルキル基としては、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数3~20のシクロアルキル基が好ましく、炭素数3~12のシクロアルキル基がより好ましい。このようなシクロアルキル基としては、たとえば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基などが挙げられる。 Although the cycloalkyl group is not particularly limited, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferable, and a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms is more preferable because the effects of the present invention are more excellent. Examples of such cycloalkyl groups include cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl and cyclododecyl groups.
アリール基としては、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数6~12のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましい。このようなアリール基としては、たとえば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基などが挙げられる。 Although the aryl group is not particularly limited, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms is preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable, because the effects of the present invention are more excellent. Such aryl groups include, for example, phenyl, 1-naphthyl and 2-naphthyl groups.
アラルキル基としては、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数7~13のアラルキル基が好ましく、炭素数7~9のアラルキル基がより好ましい。このようなアラルキル基としては、たとえば、ベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。 Although the aralkyl group is not particularly limited, an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms is preferable, and an aralkyl group having 7 to 9 carbon atoms is more preferable, because the effects of the present invention are more excellent. Such aralkyl groups include, for example, a benzyl group and a phenethyl group.
アミノ基の保護基としては、特に限定されず、アミノ基の保護基として作用する基であればよいが、たとえば、アルキルシリル基などが挙げられる。このようなアルキルシリル基としては、たとえば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、エチルメチルフェニルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基などが挙げられる。
なお、R11、および/またはR12がアミノ基の保護基である場合には、アミノ基の保護基が外れることにより、得られる共役ジエン系ゴムを形成する重合体鎖の一方の末端において、後述する一般式(5)におけるR13、および/またはR14が水素原子である構造を導入することができる。
The amino-protecting group is not particularly limited as long as it is a group acting as an amino-protecting group, and examples thereof include an alkylsilyl group. Examples of such alkylsilyl groups include trimethylsilyl, triethylsilyl, triphenylsilyl, methyldiphenylsilyl, ethylmethylphenylsilyl, and tert-butyldimethylsilyl groups.
When R 11 and/or R 12 is an amino-protecting group, at one end of the polymer chain forming the conjugated diene-based rubber obtained by removing the amino-protecting group, A structure in which R 13 and/or R 14 in general formula (5) described later is a hydrogen atom can be introduced.
加水分解して水酸基を生じうる基としては、特に限定されず、たとえば、酸などの存在下で加水分解することで、水酸基を生成する基であればよいが、たとえば、アルコキシアルキル基、エポキシ基を含有する基などが挙げられる。
アルコキシアルキル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、ブトキシエチル基、プロポキシエチル基などが挙げられる。
また、エポキシ基を含有する基としては、たとえば下記一般式(4)で表される基などが挙げられる。
-Z1-Z2-E1 (4)
一般式(4)中、Z1は炭素数1~10のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、Z2はメチレン基、硫黄原子または酸素原子であり、E1はグリシジル基である。
The group that can be hydrolyzed to generate a hydroxyl group is not particularly limited, and may be, for example, a group that generates a hydroxyl group by hydrolysis in the presence of an acid, such as an alkoxyalkyl group or an epoxy group. and the like.
Alkoxyalkyl groups include methoxymethyl, ethoxymethyl, ethoxyethyl, propoxymethyl, butoxymethyl, butoxyethyl and propoxyethyl groups.
Further, examples of the group containing an epoxy group include groups represented by the following general formula (4).
-Z 1 -Z 2 -E 1 (4)
In general formula (4), Z 1 is an alkylene group or alkylarylene group having 1 to 10 carbon atoms, Z 2 is a methylene group, a sulfur atom or an oxygen atom, and E 1 is a glycidyl group.
また、R11およびR12は互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成していてもよく、この場合における、R11およびR12と、これと結合する窒素原子とで形成される構造の具体例としては、アゼチジン環(R11およびR12が、プロピレン基)、ピロリジン環(R11およびR12が、ブチレン基)、ピペリジン環(R11およびR12が、ペンチレン基)、ヘキサメチレンイミン環(R11およびR12が、ヘキシレン基)などが挙げられる。
R11およびR12が互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成する場合、環構造は、4~8員環構造であることが好ましい。
In addition, R 11 and R 12 may be bonded together to form a ring structure together with the nitrogen atom to which they are bonded, and in this case, R 11 and R 12 and the nitrogen atom bonded thereto Specific examples of such structures include an azetidine ring (R 11 and R 12 are propylene groups), a pyrrolidine ring (R 11 and R 12 are butylene groups), and a piperidine ring (R 11 and R 12 are pentylene groups). , a hexamethyleneimine ring (R 11 and R 12 are hexylene groups), and the like.
When R 11 and R 12 are bonded together to form a ring structure with the nitrogen atom to which they are bonded, the ring structure is preferably a 4- to 8-membered ring structure.
また、一般式(3)中、M1はアルカリ金属原子であり、このようなアルカリ金属原子としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子などが挙げられるが、これらの中でも、重合活性の観点より、リチウム原子が好ましい。 Further, in general formula (3), M 1 is an alkali metal atom, and examples of such an alkali metal atom include a lithium atom, a sodium atom, and a potassium atom. , preferably a lithium atom.
第1工程において、重合開始剤として、一般式(3)で表される化合物を用いた場合、有機アルカリ金属アミド化合物を形成するアミン構造が、重合体鎖の重合開始末端に結合した状態で残存することとなる。そのため、重合開始剤として、一般式(3)で表される化合物を用いると、得られる共役ジエン系ゴムを形成する重合体鎖の一方の末端に、下記一般式(5)で表される構造が導入される。 In the first step, when the compound represented by the general formula (3) is used as the polymerization initiator, the amine structure forming the organic alkali metal amide compound remains bonded to the polymerization initiation end of the polymer chain. It will be done. Therefore, when the compound represented by the general formula (3) is used as the polymerization initiator, a structure represented by the following general formula (5) is attached to one end of the polymer chain forming the resulting conjugated diene rubber. is introduced.
一般式(5)中、R13およびR14は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基の保護基、または加水分解して水酸基を生じうる基を表し、R13およびR14は互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成してもよく、該環構造を形成する場合には、これらが結合する窒素原子に加えて、これらが結合する窒素原子以外のへテロ原子とともに環構造を形成していてもよい。 In general formula (5), R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an amino-protecting group, or can be hydrolyzed to give a hydroxyl group. represents a group, and R 13 and R 14 may be bonded to each other to form a ring structure together with the nitrogen atom to which they are bonded, and when forming the ring structure, in addition to the nitrogen atom to which they are bonded, , may form a ring structure together with a heteroatom other than the nitrogen atom to which they are bonded.
R13、R14となりうるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基の保護基、または加水分解して水酸基を生じうる基としては、一般式(3)におけるR11、R12と同じものを挙げることができ、また、R13およびR14は互いに結合して、これらが結合する窒素原子とともに環構造を形成する場合にも、一般式(3)におけるR11、R12と同じものとすることができる。
なお、R13、R14となりうる水素原子は、アミノ基の保護基が外れることにより、導入される。
Examples of alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, aralkyl groups, amino group-protecting groups, or groups capable of hydrolysis to give hydroxyl groups that can be R 13 and R 14 include R 11 and R 12 in general formula (3). Also, when R 13 and R 14 are bonded to each other to form a ring structure together with the nitrogen atom to which they are bonded, R 11 and R 12 in general formula (3) can be the same.
Hydrogen atoms that can be R 13 and R 14 are introduced by removing the protecting group of the amino group.
重合開始剤として、有機アルカリ金属アミド化合物を用いた場合、得られる特定共役ジエン系ゴムを、一方の末端にアミン構造を有し、かつ、他方の末端に変性剤に由来する特定の構造を有するものとすることができる。その結果、このようなアミン構造の効果により、本発明の効果はより優れたものとなる。 When an organic alkali metal amide compound is used as a polymerization initiator, the resulting specific conjugated diene rubber has an amine structure at one end and a specific structure derived from a modifier at the other end. can be As a result, the effect of the present invention becomes more excellent due to the effect of such an amine structure.
重合開始剤としての有機アルカリ金属アミド化合物を重合系に添加する方法としては、特に限定されず、予め、有機アルカリ金属化合物に、2級アミン化合物を反応させて、有機アルカリ金属アミド化合物を得て、これを共役ジエン化合物を含む単量体と混合して、重合反応を進行させる方法を採用することができる。あるいは、有機アルカリ金属化合物と、2級アミン化合物とを別々に重合系に添加し、これらを共役ジエン化合物を含む単量体と混合することで、重合系において、有機アルカリ金属アミド化合物を生成させることで、重合反応を進行させる方法を採用してもよい。反応温度等の反応条件は、特に限定されるものではなく、たとえば、目的とする重合反応条件に従えばよい。 The method of adding the organic alkali metal amide compound as a polymerization initiator to the polymerization system is not particularly limited. , which is mixed with a monomer containing a conjugated diene compound to allow the polymerization reaction to proceed. Alternatively, an organic alkali metal compound and a secondary amine compound are separately added to a polymerization system and mixed with a monomer containing a conjugated diene compound to form an organic alkali metal amide compound in the polymerization system. Therefore, a method of allowing the polymerization reaction to proceed may be adopted. Reaction conditions such as reaction temperature are not particularly limited, and may be, for example, in accordance with intended polymerization reaction conditions.
2級アミン化合物の使用量は、目的とする重合開始剤の添加量に応じて決定すればよいが、有機アルカリ金属化合物1ミリモル当り、通常0.01~1.5ミリモル、好ましくは0.1~1.2ミリモル、より好ましくは0.5~1.0ミリモルの範囲である。 The amount of the secondary amine compound to be used may be determined according to the desired amount of polymerization initiator to be added. ~1.2 millimoles, more preferably between 0.5 and 1.0 millimoles.
重合開始剤の使用量は、目的とする共役ジエン系重合体鎖の分子量に応じて決定すればよいが、単量体1000g当り、通常1~50ミリモル、好ましくは1.5~20ミリモル、より好ましくは2~15ミリモルの範囲である。 The amount of the polymerization initiator to be used may be determined according to the molecular weight of the desired conjugated diene polymer chain. It is preferably in the range of 2 to 15 millimoles.
<重合温度等>
重合温度は、通常-80~+150℃、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは0~100℃、より好ましくは30~90℃の範囲である。重合様式としては、回分式、連続式などのいずれの様式をも採用できるが、共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とを共重合させる場合は、共役ジエン単量体単位と芳香族ビニル単量体単位との結合のランダム性を制御しやすい点で、回分式が好ましい。
<Polymerization temperature, etc.>
The polymerization temperature is usually −80 to +150° C., preferably 0 to 100° C., more preferably 30 to 90° C., because the effects of the present invention are more excellent. As the polymerization mode, any mode such as a batch system or a continuous system can be adopted. A batch system is preferred because it is easy to control the randomness of bonding with the unit.
<極性化合物>
共役ジエン化合物を含む単量体を重合するにあたり、得られる共役ジエン系重合体鎖における共役ジエン単量体単位中のビニル結合含有量を調節するために、不活性有機溶媒に極性化合物を添加することが好ましい。極性化合物としては、たとえば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、2,2-ジ(テトラヒドロフリル)プロパンなどのエーテル化合物;テトラメチルエチレンジアミンなどの第三級アミン;アルカリ金属アルコキシド;ホスフィン化合物;などが挙げられる。これらのなかでも、本発明の効果がより優れる理由から、エーテル化合物、および第三級アミンが好ましく、第三級アミンがより好ましく、テトラメチルエチレンジアミンが特に好ましい。これらの極性化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。極性化合物の使用量は、目的とするビニル結合含有量に応じて決定すればよく、重合開始剤1モルに対して、好ましくは0.001~100モル、より好ましくは0.01~10モルである。極性化合物の使用量がこの範囲にあると、共役ジエン単量体単位中のビニル結合含有量の調節が容易であり、かつ重合開始剤の失活による不具合も発生し難い。
<Polar compound>
In polymerizing a monomer containing a conjugated diene compound, a polar compound is added to an inert organic solvent in order to adjust the vinyl bond content in the conjugated diene monomer unit in the resulting conjugated diene polymer chain. is preferred. Examples of polar compounds include ether compounds such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, and 2,2-di(tetrahydrofuryl)propane; tertiary amines such as tetramethylethylenediamine; alkali metal alkoxides; phosphine compounds; Among these, ether compounds and tertiary amines are preferred, tertiary amines are more preferred, and tetramethylethylenediamine is particularly preferred, because the effects of the present invention are more excellent. These polar compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. The amount of the polar compound used may be determined according to the desired vinyl bond content, and is preferably 0.001 to 100 mol, more preferably 0.01 to 10 mol, per 1 mol of the polymerization initiator. be. When the amount of the polar compound used is within this range, the vinyl bond content in the conjugated diene monomer unit can be easily adjusted, and problems due to deactivation of the polymerization initiator are less likely to occur.
<ビニル結合含有量>
第1工程で得られる、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における共役ジエン単量体単位中のビニル結合含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは1~90質量%、より好ましくは3~80質量%、特に好ましくは5~70質量%である。
<Vinyl bond content>
The vinyl bond content in the conjugated diene monomer unit in the conjugated diene polymer chain having an active end obtained in the first step is preferably 1 to 90% by mass, for the reason that the effect of the present invention is more excellent. More preferably 3 to 80% by mass, particularly preferably 5 to 70% by mass.
<分子量>
第1工程で得られる、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、ポリスチレン換算のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定される値として、100,000~1,000,000が好ましく、150,000~700,000がより好ましく、150,000~500,000が特に好ましい。
<Molecular weight>
The weight-average molecular weight (Mw) of the conjugated diene-based polymer chain having an active end obtained in the first step is not particularly limited, but is measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene for the reason that the effect of the present invention is more excellent. The value is preferably 100,000 to 1,000,000, more preferably 150,000 to 700,000, and particularly preferably 150,000 to 500,000.
また、第1工程で得られる、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布も、特に限定されないが、好ましくは1.0~3.0であり、より好ましくは1.0~2.5である。活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の分子量分布(Mw/Mn)が上記範囲内にあると、共役ジエン系ゴムの製造が容易となる。 In addition, the molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the conjugated diene polymer chain having an active terminal obtained in the first step is also particularly limited. Although not required, it is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.5. When the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the conjugated diene-based polymer chains having active terminals is within the above range, the production of the conjugated diene-based rubber is facilitated.
<好適な態様>
第1工程は、本発明の効果がより優れる理由から、次のような工程とすることが好ましい。
すなわち、不活性溶媒中で、イソプレン、またはイソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を、重合開始剤により重合し、イソプレン単量体単位80~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~20質量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(A)を形成させる工程Aと、
上記活性末端を有する重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体と、を混合して重合反応を継続させ、1,3-ブタジエン単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含む活性末端を有する重合体ブロック(B)を、重合体ブロック(A)と一続きにして形成させることにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る工程Bと、を備えるものとすることが好ましい。
<Preferred embodiment>
For the reason that the effect of the present invention is more excellent, the first step is preferably the following steps.
That is, in an inert solvent, isoprene, or a monomer containing isoprene and an aromatic vinyl compound, is polymerized with a polymerization initiator to obtain 80 to 100% by mass of isoprene monomer units and 0 aromatic vinyl monomer units. A step A of forming a polymer block (A) having an active end containing ~20% by mass;
The polymer block (A) having an active terminal and a monomer containing 1,3-butadiene or 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound are mixed to continue the polymerization reaction, and 1,3 - A polymer block (B) having an active end containing 50 to 100% by mass of butadiene monomer units and 0 to 50% by mass of aromatic vinyl monomer units is continuously formed with the polymer block (A). and a step B of obtaining a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal by allowing the reaction to proceed.
このような工程を採用することにより、第1工程により得られる活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を、イソプレン単量体単位80~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~20質量%を含む重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含む重合体ブロック(B)とが一続きにして形成された構造(以下、「PIブロック」とも言う)を含むものとすることができる。この場合、得られる特定共役ジエン系ゴムもPIブロックを有するものとなる。
以下、このような態様について説明する。
By adopting such a step, the conjugated diene polymer chain having an active end obtained in the first step is composed of 80 to 100% by mass of isoprene monomer units and 0 to 20% by mass of aromatic vinyl monomer units. % and a polymer block (B) containing 50 to 100% by mass of 1,3-butadiene monomer units and 0 to 50% by mass of aromatic vinyl monomer units. structure (hereinafter also referred to as “PI block”) formed by In this case, the obtained specific conjugated diene rubber also has PI blocks.
Such aspects will be described below.
(工程A)
工程Aで形成される重合体ブロック(A)は、重合体ブロック(A)中、イソプレン単量体単位80~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~20質量%を含むものであればよいが、本発明の効果がより優れる理由から、イソプレン単量体単位85~95質量%および芳香族ビニル単量体単位5~15質量%を含むものであることが好ましく、イソプレン単量体単位89~95質量%および芳香族ビニル単量体単位5~11質量%を含むものであることがより好ましい。
(Process A)
The polymer block (A) formed in step A contains 80 to 100% by mass of isoprene monomer units and 0 to 20% by mass of aromatic vinyl monomer units in the polymer block (A). However, for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it preferably contains 85 to 95% by mass of isoprene monomer units and 5 to 15% by mass of aromatic vinyl monomer units. It is more preferable to contain up to 95% by mass and 5 to 11% by mass of aromatic vinyl monomer units.
重合体ブロック(A)に含まれる芳香族ビニル単量体単位を構成するために用いられる芳香族ビニル化合物としては、上述した芳香族ビニル化合物と同じものを用いることができ、本発明の効果がより優れる理由から、これらの中でもスチレンが好ましい。なお、これらの芳香族ビニル化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the aromatic vinyl compound used for constituting the aromatic vinyl monomer unit contained in the polymer block (A), the same aromatic vinyl compound as described above can be used, and the effects of the present invention can be obtained. Styrene is preferred among these for superior reasons. In addition, these aromatic vinyl compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
重合体ブロック(A)は、本発明の効果がより優れる理由から、イソプレン単量体単位のみ、またはイソプレン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位からなるものであることが好ましいが、所望により、イソプレン単量体単位、またはイソプレン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位に加えて、その他の単量体単位を含んでいてもよい。その他の単量体単位を構成するために用いられるその他の化合物としては、1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロロ-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、および1,3-ヘキサジエンなどのイソプレン以外の共役ジエン化合物;アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルなどのα,β-不飽和ニトリル;アクリル酸、メタクリル験、および無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸または酸無水物;メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸ブチルなどの不飽和カルボン酸エステル;1,5-ヘキサジエン、1,6-へプタジエン、1,7-オクタジエン、ジシクロペンタジエン、および5-エチリデン-2-ノルボルネンなどの非共役ジエン;などが挙げられる。これらの中でも、本発明の効果がより優れる理由から、1,3-ブタジエンが好ましい。これらのその他の単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合体ブロック(A)中における、その他の単量体単位の含有割合は、本発明の効果がより優れる理由から、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、6質量%以下であることがさらに好ましい。 The polymer block (A) preferably consists of only isoprene monomer units or isoprene monomer units and aromatic vinyl monomer units for the reason that the effects of the present invention are more excellent. In addition to isoprene monomer units, or isoprene monomer units and aromatic vinyl monomer units, other monomer units may be included. Other compounds used to form other monomer units include 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, 1,3 - conjugated diene compounds other than isoprene such as pentadiene and 1,3-hexadiene; α,β-unsaturated nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and maleic anhydride. or acid anhydrides; unsaturated carboxylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl acrylate, and butyl acrylate; 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 1,7-octadiene, dicyclopentadiene, and 5 - non-conjugated dienes such as ethylidene-2-norbornene; Among these, 1,3-butadiene is preferable because the effects of the present invention are more excellent. These other monomers may be used alone or in combination of two or more. The content of other monomer units in the polymer block (A) is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. , 6% by mass or less.
本発明において、共役ジエン系重合体鎖中の重合体ブロック(A)は、不活性溶媒中、イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を、重合開始剤により重合することにより形成される。形成された重合体ブロック(A)は、活性末端を有するものとなる。 In the present invention, the polymer block (A) in the conjugated diene polymer chain is obtained by polymerizing isoprene or a monomer containing isoprene and an aromatic vinyl compound with a polymerization initiator in an inert solvent. It is formed. The formed polymer block (A) has an active end.
重合体ブロック(A)を形成するために、イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体の重合に用いられる不活性溶媒としては、上述した不活性溶媒と同じものを用いることができる。不活性溶媒の使用量は、本発明の効果がより優れる理由から、単量体濃度が、好ましくは1~80質量%となる量であり、より好ましくは10~50質量%となる量である。 As the inert solvent used for the polymerization of isoprene or a monomer containing isoprene and an aromatic vinyl compound to form the polymer block (A), the same inert solvent as described above can be used. can. The amount of the inert solvent used is such that the monomer concentration is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, for the reason that the effect of the present invention is more excellent. .
重合体ブロック(A)を形成するために用いられる重合開始剤としては、イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合させて、活性末端を有する重合体鎖を与えることができるものであれば、特に限定されない。その具体例としては、上述した重合開始剤と同じものを用いることができる。 As the polymerization initiator used to form the polymer block (A), a polymer chain having an active terminal can be obtained by polymerizing isoprene or a monomer containing isoprene and an aromatic vinyl compound. It is not particularly limited as long as it is possible. As a specific example thereof, the same polymerization initiator as described above can be used.
重合開始剤の使用量は、目的とする分子量に応じて決定すればよいが、本発明の効果がより優れる理由から、イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体100g当り、好ましくは4~250ミリモル、より好ましくは6~200ミリモル、特に好ましくは10~70ミリモルの範囲である。 The amount of the polymerization initiator to be used may be determined according to the target molecular weight, but since the effect of the present invention is more excellent, it is preferably per 100 g of the monomer containing isoprene or isoprene and an aromatic vinyl compound. is in the range of 4 to 250 millimoles, more preferably 6 to 200 millimoles, particularly preferably 10 to 70 millimoles.
イソプレン、または、イソプレンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合する際における重合温度は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは-80~+150℃、より好ましくは0~100℃、さらに好ましくは20~90℃の範囲である。重合様式としては、回分式、連続式など、いずれの様式をも採用できる。また、結合様式としては、たとえば、ブロック状、テーパー状、およびランダム状などの種々の結合様式とすることができる。 The polymerization temperature in polymerizing isoprene or a monomer containing isoprene and an aromatic vinyl compound is preferably −80 to +150° C., more preferably 0 to 100° C., since the effects of the present invention are more excellent. More preferably, it is in the range of 20 to 90°C. As a polymerization mode, any mode such as a batch system or a continuous system can be adopted. In addition, the bonding pattern can be, for example, various bonding patterns such as block, tapered, and random.
また、本発明の効果がより優れる理由から、重合体ブロック(A)におけるイソプレン単量体単位中のビニル結合含有量を調節するために、重合に際し、不活性溶媒に極性化合物を添加することが好ましい。極性化合物としては、上述した極性化合物と同じものを用いることができる。極性化合物の使用量は、目的とするビニル結合含有量に応じて決定すればよく、重合開始剤1モルに対して、0.01~30モルが好ましく、0.05~10モルがより好ましい。極性化合物の使用量が上記範囲内にあると、イソプレン単量体単位中のビニル結合含有量の調節が容易であり、しかも、重合開始剤の失活による不具合も発生し難い。また、上記範囲内で極性化合物の使用量を増加させることで、イソプレン単量体単位中のビニル結合含有量を増加させることができる。 In order to adjust the vinyl bond content in the isoprene monomer units in the polymer block (A), a polar compound may be added to the inert solvent during the polymerization for the reason that the effects of the present invention are more excellent. preferable. As the polar compound, the same polar compound as described above can be used. The amount of the polar compound used may be determined according to the desired vinyl bond content, and is preferably 0.01 to 30 mol, more preferably 0.05 to 10 mol, per 1 mol of the polymerization initiator. When the amount of the polar compound used is within the above range, the vinyl bond content in the isoprene monomer unit can be easily adjusted, and problems due to deactivation of the polymerization initiator are less likely to occur. Also, by increasing the amount of the polar compound used within the above range, the vinyl bond content in the isoprene monomer unit can be increased.
重合体ブロック(A)におけるイソプレン単量体単位中のビニル結合含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、5~90質量%が好ましく、5~80質量%がより好ましい。なお、本明細書中において、イソプレン単量体単位中のビニル結合含有量とは、イソプレン単量体単位中の、1,2-構造を有するイソプレン単量体単位および3,4-構造を有するイソプレン単量体単位の合計量の割合を指すものとする。 The vinyl bond content in the isoprene monomer units in the polymer block (A) is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 5 to 80% by mass, because the effects of the present invention are more excellent. In this specification, the vinyl bond content in the isoprene monomer unit means the isoprene monomer unit having a 1,2-structure and the isoprene monomer unit having a 3,4-structure in the isoprene monomer unit. It shall refer to the proportion of the total amount of isoprene monomer units.
重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果がより優れる理由から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによって測定されるポリスチレン換算の値として、500~15,000であることが好ましく、1000~12,000であることがより好ましく、1,500~10,000であることが特に好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer block (A) is preferably from 500 to 15,000 as a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography for the reason that the effect of the present invention is more excellent. It is more preferably 1000 to 12,000, and particularly preferably 1,500 to 10,000.
また、重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、本発明の効果がより優れる理由から、1.0~1.5であることが好ましく、1.0~1.3であることがより好ましい。重合体ブロック(A)の分子量分布の値(Mw/Mn)が上記範囲内にあると、共役ジエン系ゴムの製造がより容易となる。 Further, the molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the polymer block (A) is 1.0 for the reason that the effect of the present invention is more excellent. It is preferably from 1.5 to 1.5, more preferably from 1.0 to 1.3. When the molecular weight distribution value (Mw/Mn) of the polymer block (A) is within the above range, the production of the conjugated diene rubber becomes easier.
(工程B)
工程Bで形成される共役ジエン系重合体鎖中の重合体ブロック(B)は、重合体ブロック(B)中、1,3-ブタジエン単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含むものであればよいが、本発明の効果がより優れる理由から、1,3-ブタジエン単量体単位52~95質量%および芳香族ビニル単量体単位5~48質量%を含むものであることが好ましい。1,3-ブタジエン単量体単位と芳香族ビニル単量体単位との含有割合が上記範囲内にあると、共役ジエン系ゴムの製造がより容易となる。
(Step B)
The polymer block (B) in the conjugated diene polymer chain formed in step B contains 50 to 100% by mass of 1,3-butadiene monomer units and an aromatic vinyl monomer in the polymer block (B). It is sufficient if it contains 0 to 50% by mass of the body unit, but since the effect of the present invention is more excellent, 52 to 95% by mass of 1,3-butadiene monomer unit and 5 to 95% by mass of aromatic vinyl monomer unit It preferably contains 48% by mass. When the content ratio of the 1,3-butadiene monomer unit and the aromatic vinyl monomer unit is within the above range, the production of the conjugated diene rubber becomes easier.
重合体ブロック(B)に含まれる芳香族ビニル単量体単位を構成するために用いられる芳香族ビニル化合物としては、上述した芳香族ビニル化合物と同じものを用いることができ、これらの中でも、本発明の効果がより優れる理由から、スチレンが好ましい。 As the aromatic vinyl compound used to constitute the aromatic vinyl monomer unit contained in the polymer block (B), the same aromatic vinyl compounds as described above can be used. Styrene is preferred because the effects of the invention are better.
重合体ブロック(B)は、本発明の効果がより優れる理由から、1,3-ブタジエン単量体単位のみ、または1,3-ブタジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位からなるものであることが好ましいが、本発明における本質的な特性を損なわない範囲において、所望により、1,3-ブタジエン単量体単位、または1,3-ブタジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位に加えて、その他の単量体単位を含んでいてもよい。その他の単量体単位を構成するために用いられるその他の単量体としては、上述した重合体ブロック(A)において例示された化合物(ただし、1,3-ブタジエンを除く)と同じものを用いることができる。また、重合体ブロック(B)においては、その他の単量体としてイソプレンを用いることもできる。重合体ブロック(B)中における、その他の単量体単位の含有割合は、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることがさらに好ましい。 The polymer block (B) consists of only 1,3-butadiene monomer units or 1,3-butadiene monomer units and aromatic vinyl monomer units for the reason that the effects of the present invention are more excellent. However, as long as the essential characteristics of the present invention are not impaired, if desired, 1,3-butadiene monomer units, or 1,3-butadiene monomer units and aromatic vinyl monomers In addition to the units, other monomeric units may be included. As other monomers used to constitute the other monomer units, the same compounds as those exemplified in the polymer block (A) described above (excluding 1,3-butadiene) are used. be able to. Isoprene can also be used as another monomer in the polymer block (B). The content of other monomer units in the polymer block (B) is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 35% by mass or less. preferable.
共役ジエン系重合体鎖中の重合体ブロック(B)は、上述した活性末端を有する重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体と、を混合して重合反応を継続させることにより、重合体ブロック(A)と一続きに形成される。形成された重合体ブロック(B)は、活性末端を有するものとなる。一方、重合体ブロック(A)からは、活性末端が消失する。 The polymer block (B) in the conjugated diene-based polymer chain includes the above-mentioned polymer block (A) having an active terminal and 1,3-butadiene, or a unit containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound. The polymer block (A) is continuously formed by mixing the polymer and continuing the polymerization reaction. The formed polymer block (B) has an active end. On the other hand, the active terminal disappears from the polymer block (A).
重合体ブロック(B)を形成するために、重合体ブロック(A)と、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体との重合に用いられる不活性溶媒としては、特に限定されず、上述した不活性溶媒と同じものを用いることができる。 Inert used for polymerizing the polymer block (A) with a monomer containing 1,3-butadiene or 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound to form the polymer block (B) The solvent is not particularly limited, and the same inert solvent as described above can be used.
重合体ブロック(B)を形成する際における、活性末端を有する重合体ブロック(A)の使用量は、目的とする分子量に応じて決定すればよいが、本発明の効果がより優れる理由から、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体100g当り、好ましくは0.1~5ミリモル、より好ましくは0.15~2ミリモル、さらに好ましくは0.2~1.5ミリモルの範囲である。 The amount of the polymer block (A) having an active terminal to be used in forming the polymer block (B) may be determined according to the target molecular weight. Per 100 g of a monomer containing 1,3-butadiene or 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound, preferably 0.1 to 5 mmol, more preferably 0.15 to 2 mmol, still more preferably 0.2 ~1.5 millimolar range.
重合体ブロック(A)と1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体との混合方法は、特に限定されず、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体の溶液中に活性末端を有する重合体ブロック(A)を加えてもよいし、活性末端を有する重合体ブロック(A)の溶液中に1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を加えてもよい。重合の制御の観点より、1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体の溶液中に活性末端を有する重合体ブロック(A)を加える方法が好ましい。 The method of mixing the polymer block (A) with 1,3-butadiene or a monomer containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound is not particularly limited. -The polymer block (A) having an active terminal may be added to a solution of monomers containing butadiene and an aromatic vinyl compound, or 1,3 -butadiene, or monomers including 1,3-butadiene and aromatic vinyl compounds may be added. From the viewpoint of polymerization control, a method of adding the polymer block (A) having an active terminal to a solution of monomers containing 1,3-butadiene or 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound is preferred.
1,3-ブタジエン、または1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物を含む単量体を重合する際における重合温度は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは-80~+150℃、より好ましくは0~100℃、さらに好ましくは20~90℃の範囲である。重合様式としては、回分式、連続式など、いずれの様式をも採用できる。重合体ブロック(B)を共重合体鎖とする場合には、結合のランダム性を制御しやすい点で、回分式が好ましい。 The polymerization temperature when polymerizing 1,3-butadiene or a monomer containing 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound is preferably −80 to +150° C., more It is preferably in the range of 0 to 100°C, more preferably in the range of 20 to 90°C. As a polymerization mode, any mode such as a batch system or a continuous system can be adopted. When the polymer block (B) is a copolymer chain, a batch system is preferred because the randomness of bonding can be easily controlled.
重合体ブロック(B)を共重合体鎖とする場合の各単量体の結合様式は、たとえば、ブロック状、テーパー状、およびランダム状などの種々の結合様式とすることができる。これらの中でも、本発明の効果がより優れる理由から、ランダム状が好ましい。なお、1,3-ブタジエンおよび芳香族ビニル化合物の結合様式をランダム状にする場合、本発明の効果がより優れる理由から、重合系内において、1,3-ブタジエンと芳香族ビニル化合物との合計量に対する芳香族ビニル化合物の比率が高くなりすぎないように、1,3-ブタジエンまたは1,3-ブタジエンと芳香族ビニル化合物とを、連続的または断続的に重合系内に供給して重合することが好ましい。 When the polymer block (B) is a copolymer chain, each monomer may be bonded in various bonding modes such as block, tapered, and random. Among these, a random shape is preferable because the effects of the present invention are more excellent. In addition, when the bonding pattern of 1,3-butadiene and the aromatic vinyl compound is randomized, the total amount of 1,3-butadiene and the aromatic vinyl compound is 1,3-Butadiene or 1,3-butadiene and an aromatic vinyl compound are continuously or intermittently supplied to the polymerization system so that the ratio of the aromatic vinyl compound to the amount does not become too high. is preferred.
また、本発明の効果がより優れる理由から、重合体ブロック(B)における1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量を調節するために、重合体ブロック(A)におけるイソプレン単量体単位中のビニル結合含有量の調節時と同様に、重合に際し、不活性溶媒に極性化合物を添加することが好ましい。ただし、重合体ブロック(A)の調製時に、不活性溶媒に、重合体ブロック(B)における1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量を調節するのに十分な量の極性化合物を添加している場合は、新たに極性化合物を添加しなくてもよい。ビニル結合含有量を調節するために用いられる極性化合物としては、上述した極性化合物と同じものを用いることができる。極性化合物の使用量は、目的とするビニル結合含有量に応じて決定すればよく、初めの重合反応(1つ目の重合体ブロック(A)を形成するための重合反応)に使用した重合開始剤1モルに対して、好ましくは0.01~100モル、より好ましくは0.1~30molの範囲で調節すればよい。極性化合物の使用量がこの範囲にあると、1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量の調節が容易であり、かつ、重合開始剤の失活による不具合も発生し難い。 In order to adjust the vinyl bond content in the 1,3-butadiene monomer unit in the polymer block (B), the isoprene monomer in the polymer block (A) is used for the reason that the effect of the present invention is more excellent. As in adjusting the vinyl bond content in the body unit, it is preferred to add a polar compound to the inert solvent during the polymerization. However, during the preparation of the polymer block (A), the inert solvent contains a sufficient amount of a polar compound to adjust the vinyl bond content in the 1,3-butadiene monomer units in the polymer block (B). is added, there is no need to add a new polar compound. As the polar compound used for adjusting the vinyl bond content, the same polar compound as described above can be used. The amount of the polar compound to be used may be determined according to the desired vinyl bond content. It may be adjusted in the range of preferably 0.01 to 100 mol, more preferably 0.1 to 30 mol, per 1 mol of the agent. When the amount of the polar compound is within this range, the vinyl bond content in the 1,3-butadiene monomer unit can be easily adjusted, and problems due to deactivation of the polymerization initiator are less likely to occur.
重合体ブロック(B)における1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは1~90質量%、より好ましくは3~80質量%、特に好ましくは5~70質量%である。 The vinyl bond content in the 1,3-butadiene monomer unit in the polymer block (B) is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 3 to 80% by mass, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. , particularly preferably 5 to 70% by mass.
このようにして、重合体ブロック(A)および重合体ブロック(B)を有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得ることができる。活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖は、生産性の観点より、重合体ブロック(A)-重合体ブロック(B)で構成され、かつ、重合体ブロック(B)の末端が活性末端であることが好ましいが、重合体ブロック(A)を複数有するものであってもよいし、その他の重合体ブロックを有するものであってもよい。たとえば、重合体ブロック(A)-重合体ブロック(B)-重合体ブロック(A)などの、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖が挙げられる。この場合には、重合体ブロック(B)に続いて形成された重合体ブロック(A)の末端に、活性末端が形成されることとなる。共役ジエン系重合体鎖の活性末端側に重合体ブロック(A)を形成させる場合、本発明の効果がより優れる理由から、イソプレンの使用量は、初めの重合反応(1つ目の重合体ブロック(A)を形成するための重合反応)に使用した重合開始剤1モルに対して、10~100モルであることが好ましく、15~70モルであることがより好ましく、20~35モルであることが特に好ましい。 In this way, a conjugated diene-based polymer chain having an active end and having polymer block (A) and polymer block (B) can be obtained. From the viewpoint of productivity, the conjugated diene-based polymer chain having an active terminal is composed of the polymer block (A) and the polymer block (B), and the terminal of the polymer block (B) is the active terminal. However, it may have a plurality of polymer blocks (A), or may have other polymer blocks. Examples thereof include conjugated diene-based polymer chains having an active end such as polymer block (A)-polymer block (B)-polymer block (A). In this case, an active terminal is formed at the terminal of the polymer block (A) formed subsequent to the polymer block (B). When the polymer block (A) is formed on the active terminal side of the conjugated diene polymer chain, the amount of isoprene used in the initial polymerization reaction (the first polymer block It is preferably 10 to 100 mol, more preferably 15 to 70 mol, and 20 to 35 mol with respect to 1 mol of the polymerization initiator used in the polymerization reaction for forming (A)). is particularly preferred.
活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)との質量比(重合体ブロック(A)、重合体ブロック(B)が複数存在する場合は、それぞれの合計質量を基準とした質量比)は、本発明の効果がより優れる理由から、(重合体ブロック(A)の質量)/(重合体ブロック(B)の質量)で、0.001~0.1であることが好ましく、0.003~0.07であることがより好ましく、0.005~0.05であることが特に好ましい。 Mass ratio of the polymer block (A) to the polymer block (B) in the conjugated diene polymer chain having an active terminal (when there are a plurality of polymer blocks (A) and polymer blocks (B), each The mass ratio based on the total mass of ) is (mass of polymer block (A)) / (mass of polymer block (B)) for the reason that the effect of the present invention is more excellent, 0.001 to 0 .1 is preferred, 0.003 to 0.07 is more preferred, and 0.005 to 0.05 is particularly preferred.
重合体ブロック(A)および重合体ブロック(B)を有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における、イソプレン単量体単位および1,3-ブタジエン単量体単位の合計単量体単位と、芳香族ビニル単量体単位との含有割合は、本発明の効果がより優れる理由から、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖中、イソプレン単量体単位および1,3-ブタジエン単量体単位の合計単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%であることが好ましく、イソプレン単量体単位および1,3-ブタジエン単量体単位の合計単量体単位52~95質量%、および芳香族ビニル単量体単位5~48質量%であることがより好ましい。また、重合体ブロック(A)および重合体ブロック(B)を有する、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖における、イソプレン単量体単位中および1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述した重合体ブロック(B)における1,3-ブタジエン単量体単位中のビニル結合含有量と同じ範囲にあることが好ましい。 Total monomer units of isoprene monomer units and 1,3-butadiene monomer units in a conjugated diene polymer chain having an active end and having polymer block (A) and polymer block (B) , isoprene monomer unit and 1,3-butadiene monomer content in the conjugated diene polymer chain having an active terminal, because the effect of the present invention is more excellent. It is preferable that the total monomer unit of the unit is 50 to 100% by mass and the aromatic vinyl monomer unit is 0 to 50% by mass, and the total amount of isoprene monomer unit and 1,3-butadiene monomer unit More preferably, the body unit content is 52 to 95% by mass and the aromatic vinyl monomer unit content is 5 to 48% by mass. Further, a vinyl bond in the isoprene monomer unit and in the 1,3-butadiene monomer unit in the conjugated diene polymer chain having an active end and having the polymer block (A) and the polymer block (B) The content is preferably in the same range as the vinyl bond content in the 1,3-butadiene monomer units in the polymer block (B) described above, because the effects of the present invention are more excellent.
〔第2工程〕
第2工程は、第1工程にて得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる工程である。
[Second step]
In the second step, a polyorganosiloxane represented by the following general formula (1) is added to the conjugated diene-based polymer chain having an active terminal obtained in the first step, and the polymerization initiator 1 used in the first step It is a step of adding and reacting at a ratio of 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane per mol.
一般式(1)中、R1~R8は、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数6~12のアリール基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数であり、m+n+kは3以上である。 In general formula (1), R 1 to R 8 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, which may be the same or different. X 1 and X 4 are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. It is any group selected from the group, and these may be the same or different from each other. X 2 is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group, and multiple X 2 may be the same or different. X 3 is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and when there are a plurality of X 3 , they may be the same or different. m is an integer of 3 to 200, n is an integer of 0 to 200, k is an integer of 0 to 200, and m+n+k is 3 or more.
一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、一般式(1)中のR1~R8、X1およびX4を構成し得る炭素数1~6のアルキル基としては、たとえば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基およびシクロへキシル基などが挙げられる。炭素数6~12のアリール基としては、たとえば、フェニル基およびメチルフェニル基などが挙げられる。これらの中でも、ポリオルガノシロキサン自体の製造の容易性の観点から、メチル基およびエチル基が好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by general formula (1), examples of alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms that can constitute R 1 to R 8 , X 1 and X 4 in general formula (1) include methyl groups, ethyl, n-propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl and cyclohexyl groups. The aryl group having 6 to 12 carbon atoms includes, for example, a phenyl group and a methylphenyl group. Among these, a methyl group and an ethyl group are preferred from the viewpoint of ease of production of the polyorganosiloxane itself.
また、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1、X2およびX4を構成し得る炭素数1~5のアルコキシ基としては、たとえば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基およびブトキシ基などが挙げられる。これらの中でも、ポリオルガノシロキサン自体の製造の容易性の観点から、メトキシ基およびエトキシ基が好ましい。 In the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), examples of alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms that can constitute X 1 , X 2 and X 4 include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, Examples include isopropoxy and butoxy groups. Among these, a methoxy group and an ethoxy group are preferred from the viewpoint of ease of production of the polyorganosiloxane itself.
さらに、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1、X2およびX4を構成し得るエポキシ基を含有する炭素数4~12の基としては、たとえば、下記一般式(6)で表される基が挙げられる。
-Z3-Z4-E2 (6)
一般式(6)中、Z3は、炭素数1~10のアルキレン基、またはアルキルアリーレン基であり、Z4はメチレン基、硫黄原子、または酸素原子であり、E2はエポキシ基を有する炭素数2~10の炭化水素基である。
Furthermore, in the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), examples of the epoxy group-containing group having 4 to 12 carbon atoms that can constitute X 1 , X 2 and X 4 include the following general formula (6 ) and groups represented by.
-Z 3 -Z 4 -E 2 (6)
In general formula (6), Z 3 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or an alkylarylene group, Z 4 is a methylene group, a sulfur atom, or an oxygen atom, and E 2 is a carbon having an epoxy group. It is a hydrocarbon group of number 2-10.
一般式(6)で表される基としては、本発明の効果がより優れる理由から、Z4が酸素原子であるものが好ましく、Z4が酸素原子であり、かつ、E2がグリシジル基であるものがより好ましく、Z3が炭素数1~3のアルキレン基であり、Z4が酸素原子であり、かつ、E2がグリシジル基であるものが特に好ましい。 The group represented by the general formula (6) is preferably one in which Z 4 is an oxygen atom, Z 4 is an oxygen atom, and E 2 is a glycidyl group, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. Some are more preferred, and Z 3 is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, Z 4 is an oxygen atom, and E 2 is a glycidyl group is particularly preferred.
また、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X1およびX4としては、上記の中でも、本発明の効果がより優れる理由から、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基、または、炭素数1~6のアルキル基が好ましい。また、X2としては、上記の中でも、本発明の効果がより優れる理由から、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基が好ましい。さらに、本発明の効果がより優れる理由から、X1およびX4が炭素数1~6のアルキル基であり、X2がエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であることがより好ましい。 In addition, in the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), X 1 and X 4 are, among the above, a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group for the reason that the effects of the present invention are more excellent. , or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred. As X2, among the above, a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group is preferable because the effects of the present invention are more excellent. Furthermore, it is more preferable that X 1 and X 4 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and X 2 is an epoxy group-containing group having 4 to 12 carbon atoms, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. .
また、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、X3、すなわち2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基としては、本発明の効果がより優れる理由から、下記一般式(7)で表される基が好ましい。 In addition, in the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), X 3 , that is, the group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, has the following general formula ( Groups represented by 7) are preferred.
一般式(7)中、tは2~20の整数であり、X5は炭素数2~10のアルキレン基またはアルキルアリーレン基であり、R15は水素原子またはメチル基であり、X6は炭素数1~10のアルコキシ基またはアリールオキシ基である。これらの中でも、tが2~8の整数であり、X5が炭素数3のアルキレン基であり、R15が水素原子であり、かつ、X6がメトキシ基であるものが好ましい。なお、一般式(7)中、*は結合位置である。 In general formula (7), t is an integer of 2 to 20, X 5 is an alkylene group or alkylarylene group having 2 to 10 carbon atoms, R 15 is a hydrogen atom or a methyl group, and X 6 is a carbon It is an alkoxy group or an aryloxy group of numbers 1 to 10. Among these, those in which t is an integer of 2 to 8, X 5 is an alkylene group having 3 carbon atoms, R 15 is a hydrogen atom, and X 6 is a methoxy group are preferred. In addition, in general formula (7), * is a bonding position.
一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、mは3~200の整数、好ましくは20~150の整数、より好ましくは30~120の整数である。mが3以上であると、得られる共役ジエン系ゴムのカップリング率が高くなり、その結果、本発明の効果がより優れる。また、mが200以下であると、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサン自体の製造がより容易になると共に、その粘度が高くなりすぎず、取り扱いもより容易となる。 In the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), m is an integer of 3-200, preferably an integer of 20-150, more preferably an integer of 30-120. When m is 3 or more, the resulting conjugated diene rubber has a high coupling rate, and as a result, the effects of the present invention are more excellent. Further, when m is 200 or less, the polyorganosiloxane itself represented by the general formula (1) can be produced more easily, its viscosity does not become too high, and its handling becomes easier.
また、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンにおいて、nは0~200の整数、好ましくは0~150の整数、より好ましくは0~120の整数である。kは0~200の整数、好ましくは0~150の整数、より好ましくは0~130の整数である。
m、nおよびkの合計数は3以上であり、3~400であることが好ましく、20~300であることがより好ましく、30~250であることが特に好ましい。m、nおよびkの合計数が3以上であると、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンと活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖との反応が進行し易く、さらに、m、nおよびkの合計数が400以下であると、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサン自体の製造が容易になると共に、その粘度が高くなりすぎず、取り扱いも容易となる。
In the polyorganosiloxane represented by the general formula (1), n is an integer of 0-200, preferably an integer of 0-150, more preferably an integer of 0-120. k is an integer of 0-200, preferably an integer of 0-150, more preferably an integer of 0-130.
The total number of m, n and k is 3 or more, preferably 3-400, more preferably 20-300, particularly preferably 30-250. When the total number of m, n and k is 3 or more, the reaction between the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) and the conjugated diene-based polymer chain having an active end is likely to proceed. When the total number of n and k is 400 or less, the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) can be easily produced, and its viscosity does not become too high, making it easy to handle.
第2工程における、ポリオルガノシロキサンの使用量は、上述した第1工程において重合に使用した重合開始剤1モルに対して、ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、1モル以上であり、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは1~2.5モルであり、より好ましくは1.1~2モルである。 The amount of polyorganosiloxane used in the second step is the number of repeating units of the siloxane structure (—Si—O—) in the polyorganosiloxane per 1 mol of the polymerization initiator used for polymerization in the first step. is 1 mol or more in terms of .
ポリオルガノシロキサンの使用量を、重合開始剤1モルに対して、シロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上とすることにより、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端のうち、実質的に全ての活性末端を、ポリオルガノシロキサンと反応させることができるため、好ましい。すなわち、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の、活性末端としてのアルキル金属基、すなわち、-R-M+(Rは、重合体鎖末端を形成する炭化水素基、Mは、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、または、ランタン系列金属原子)で表される基が実質的に残存しないような状態とすることができる。 The amount of polyorganosiloxane used is 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) with respect to 1 mol of the polymerization initiator, thereby removing the active terminal obtained in the first step. Of the active terminals of the conjugated diene-based polymer chain possessed, substantially all of the active terminals can be reacted with the polyorganosiloxane, which is preferable. That is, an alkyl metal group as an active end of the conjugated diene polymer chain having an active end obtained in the first step, i.e., -R - M + (R is a hydrocarbon group forming a polymer chain end , M can be such that substantially no group represented by an alkali metal atom, an alkaline earth metal atom, or a lanthanum series metal atom remains.
そして、これにより、後述する第3工程において、一般式(2)で表される化合物を反応させた際に、一般式(2)で表される化合物が、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端と直接反応してしまうことを実質的に抑制することができる。その結果、一般式(2)で表される化合物を、共役ジエン系重合体鎖と、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンとが反応することにより生じた反応残基に対して、適切に反応させることができる。そして、これにより、共役ジエン系重合体鎖に、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンに由来する構造を介した、一般式(2)で表される化合物による変性構造を適切に導入することができ、このような変性構造を導入することによる効果、すなわち、優れたウェット性能および転がり性能を実現できるものである。また、加工性も良好になるものと考えられる。 Then, as a result, in the third step described later, when the compound represented by the general formula (2) is reacted, the compound represented by the general formula (2) is the active terminal obtained in the first step It is possible to substantially suppress direct reaction with the active terminal of the conjugated diene polymer chain having. As a result, the compound represented by the general formula (2) was added to the reaction residue generated by the reaction between the conjugated diene polymer chain and the polyorganosiloxane represented by the general formula (1). can react appropriately. Thereby, the conjugated diene-based polymer chain appropriately introduces a modified structure by the compound represented by the general formula (2) through the structure derived from the polyorganosiloxane represented by the general formula (1). The effect of introducing such a modified structure, that is, excellent wet performance and rolling performance can be realized. In addition, it is considered that workability is also improved.
ポリオルガノシロキサンと活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とを反応させる方法は、特に限定されないが、これらを、それぞれが溶解可能な溶媒中で、混合する方法などが挙げられる。この際に用いる溶媒としては、上述した第1工程において用いる不活性溶媒として例示したものなどを用いることができる。また、この際においては、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得るための重合に用いた重合溶液に、ポリオルガノシロキサンを添加する方法が簡便であり好ましい。また、この際においては、ポリオルガノシロキサンは、不活性溶媒に溶解して重合系内に添加することが好ましく、その溶液濃度は、1~50質量%の範囲とすることが好ましい。反応温度は、特に限定されないが、通常0~120℃であり、反応時間も特に限定されないが、通常1分~1時間である。 The method of reacting the polyorganosiloxane with the conjugated diene polymer chain having an active terminal is not particularly limited, but examples include a method of mixing them in a solvent in which they can be dissolved. As the solvent used at this time, those exemplified as the inert solvent used in the first step can be used. In this case, the method of adding polyorganosiloxane to the polymerization solution used for the polymerization for obtaining the conjugated diene polymer chain having active terminals is simple and preferable. In this case, the polyorganosiloxane is preferably dissolved in an inert solvent and added to the polymerization system, and the solution concentration is preferably in the range of 1 to 50 mass %. Although the reaction temperature is not particularly limited, it is usually 0 to 120° C., and the reaction time is also not particularly limited, but is usually 1 minute to 1 hour.
活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液に、ポリオルガノシロキサンを添加する時期は特に限定されないが、重合反応が完結しておらず、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が単量体をも含有している状態、より具体的には、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が、100ppm以上、より好ましくは300~50,000ppmの単量体を含有している状態で、この溶液にポリオルガノシロキサンを添加することが望ましい。ポリオルガノシロキサンの添加をこのように行なうことにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖と重合系中に含まれる不純物などとの副反応を抑制して、反応を良好に制御することが可能となる。 The timing of adding the polyorganosiloxane to the solution containing the conjugated diene polymer chain having an active terminal is not particularly limited, but the polymerization reaction is not completed and the conjugated diene polymer chain having an active terminal is contained. A state in which the solution containing the monomer also contains a monomer, more specifically, a solution containing a conjugated diene polymer chain having an active terminal has a monomer content of 100 ppm or more, more preferably 300 to 50,000 ppm. It is desirable to add the polyorganosiloxane to this solution while containing the body. By adding polyorganosiloxane in this way, side reactions between the conjugated diene polymer chains having active terminals and impurities contained in the polymerization system can be suppressed, and the reaction can be well controlled. becomes.
第2工程においては、上述した第1工程にて得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端に、変性剤としてのポリオルガノシロキサンを反応させるものであるが、共役ジエン系重合体鎖の活性末端は、シロキサン構造中のケイ素原子と反応することとなる。あるいは、共役ジエン系重合体鎖の活性末端のうち一部は、ポリオルガノシロキサンの側鎖のアルコキシ基またはエポキシ基(一般式(1)中、必須として含まれるX2を形成するアルコキシ基またはエポキシ基等)と反応することとなる。そして、第2工程によれば、このような反応により、共役ジエン系重合体鎖に、シロキサンによる変性構造を導入するものである。 In the second step, the active ends of the conjugated diene polymer chains having active ends obtained in the first step are reacted with polyorganosiloxane as a modifier. The active end of the coalescing chain will react with the silicon atoms in the siloxane structure. Alternatively, some of the active terminals of the conjugated diene-based polymer chain are the alkoxy groups or epoxy groups of the side chains of the polyorganosiloxane (in the general formula ( 1 ), the alkoxy groups or epoxy group, etc.). Then, according to the second step, such a reaction introduces a modified structure by siloxane into the conjugated diene polymer chain.
具体的には、共役ジエン系重合体鎖の活性末端が、シロキサン構造中のケイ素原子と反応することで、共役ジエン系重合体鎖は、シロキサン構造中のケイ素原子と共役ジエン系重合体鎖の活性末端との間に新たな結合を形成し、共役ジエン系重合体鎖の末端に、シロキサンによる変性構造が導入されるとともに、シロキサン構造中の酸素原子と、共役ジエン系重合体鎖の活性末端を形成していた金属原子との間で、これらの反応残基として、-O-M+(Mは、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、または、ランタン系列金属原子)で表される基が形成されると考えられる。 Specifically, the active terminal of the conjugated diene polymer chain reacts with the silicon atom in the siloxane structure, so that the conjugated diene polymer chain reacts with the silicon atom in the siloxane structure and the conjugated diene polymer chain. Forms a new bond with the active terminal, introduces a modified structure with siloxane to the terminal of the conjugated diene polymer chain, and at the same time, the oxygen atom in the siloxane structure and the active terminal of the conjugated diene polymer chain and the metal atoms that formed the group represented by —O − M + (M is an alkali metal atom, an alkaline earth metal atom, or a lanthanum series metal atom) as these reaction residues is thought to be formed.
あるいは、共役ジエン系重合体鎖の活性末端が、ポリオルガノシロキサンの側鎖のエポキシ基と反応することで、エポキシ基が開環し、エポキシ基が開環した部分の炭素原子と共役ジエン系重合体鎖の活性末端との間に新たな結合を形成し、共役ジエン系重合体鎖の末端に、シロキサン構造が導入されるとともに、エポキシ基中の酸素原子と、共役ジエン系重合体鎖の活性末端を形成していた金属原子との間で、これらの反応残基として、-O-M+で表される基が形成されると考えられる。または、共役ジエン系重合体鎖の活性末端が、ポリオルガノシロキサンの側鎖のアルコキシ基と反応することで、アルコキシ基が脱離し、共役ジエン系重合体鎖は、シロキサン構造中のケイ素原子と共役ジエン系重合体鎖の活性末端との間に新たな結合を形成し、共役ジエン系重合体鎖の末端に、シロキサン構造が導入される。 Alternatively, the active terminal of the conjugated diene polymer chain reacts with the epoxy group of the side chain of the polyorganosiloxane to open the epoxy group, and the carbon atom and the conjugated diene polymer of the part where the epoxy group is ring-opened. A new bond is formed between the active terminal of the combined chain, a siloxane structure is introduced to the terminal of the conjugated diene polymer chain, and the oxygen atom in the epoxy group and the activity of the conjugated diene polymer chain It is considered that a group represented by —O − M + is formed as a reaction residue between the terminal metal atom and the metal atom. Alternatively, the active terminal of the conjugated diene polymer chain reacts with the alkoxy group of the side chain of the polyorganosiloxane, the alkoxy group is eliminated, and the conjugated diene polymer chain is conjugated with the silicon atom in the siloxane structure. A new bond is formed with the active terminal of the diene-based polymer chain, and a siloxane structure is introduced to the terminal of the conjugated diene-based polymer chain.
特に、第2工程においては、ポリオルガノシロキサンの使用量を、重合開始剤1モルに対して、シロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上とするものであるため、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖のうち、ほぼ全ての共役ジエン系重合体鎖に、シロキサンによる変性構造が導入することができる。そのため、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端としてのアルキル金属基、すなわち、-R-M+のうち、ほぼ全てを残存しないような状態とすることができ、これに代えて、反応残基としての-O-M+で表される基が形成されることとなる。ただし、本発明においては、ごく少量(たとえば、5質量%以下)であれば、シロキサンによる変性がされていない未変性の活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を含むものであってもよく(すなわち、ごく少量であれば、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端としてのアルキル金属基、すなわち、-R-M+が残存したものが含まれていてもよく)、このような場合を排除するものではない。 In particular, in the second step, the amount of polyorganosiloxane used is 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) with respect to 1 mol of the polymerization initiator, Of the conjugated diene polymer chains having active terminals obtained in the first step, almost all of the conjugated diene polymer chains can be introduced with a modified structure by siloxane. Therefore, almost all of the alkyl metal groups as active terminals of the conjugated diene-based polymer chain having active terminals obtained in the first step, that is, -R - M + can be brought into a state in which they do not remain. Instead of this, a group represented by —O − M + is formed as a reactive residue. However, in the present invention, a very small amount (for example, 5% by mass or less) may contain a conjugated diene-based polymer chain having an unmodified active terminal that has not been modified with siloxane ( That is, if it is very small, it contains the alkyl metal group as the active end of the conjugated diene polymer chain having the active end obtained in the first step, that is, the residue of -R - M + . well) and does not exclude such cases.
なお、第2工程において、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを反応させる前の状態のときに、本発明の効果を阻害しない範囲で、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端の一部を、従来から通常使用されているカップリング剤や変性剤などを重合系内に添加して、カップリングや変性を行ってもよい。 In the second step, before the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) is reacted with the conjugated diene polymer chain having an active terminal, the effect of the present invention is not impaired. , A part of the active terminal of the conjugated diene polymer chain having an active terminal may be coupled or modified by adding a conventionally used coupling agent or modifier to the polymerization system. good.
〔第3工程〕
第3工程は、第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(2)で表される化合物を反応させる工程である。
[Third step]
The third step is a step of reacting a compound represented by the following general formula (2) with the conjugated diene polymer chain reacted with the polyorganosiloxane obtained in the second step.
一般式(2)中、R9は、ヒドロカルビル基であり、A1は、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基と反応しうる基であり、A2は、窒素原子を含有する基であり、pは0~2の整数、qは1~3の整数、rは1~3の整数、p+q+r=4である。 In general formula (2), R 9 is a hydrocarbyl group, and A 1 is a group capable of reacting with a reaction residue generated by the reaction of a conjugated diene polymer chain having an active terminal with polyorganosiloxane. , A 2 is a group containing a nitrogen atom, p is an integer of 0 to 2, q is an integer of 1 to 3, r is an integer of 1 to 3, and p+q+r=4.
本発明によれば、上述の第2工程において、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端としてのアルキル金属基、すなわち、-R-M+のうち、ほぼ全てを残存しないような状態とし、これに代えて、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンとの反応による、反応残基としての-O-M+で表される基を有するものとしているため、本発明の第3工程によれば、一般式(2)で表される化合物は、このような反応残基としての-O-M+で表される基(-O-M+で表される基が加水分解され、水酸基に変換されたものを含む)と適切に反応させることができるものである。 According to the present invention, in the above - mentioned second step, almost all of the alkyl metal groups, i.e. , -R All of them are in a state that does not remain, and instead of this, a group represented by —O − M + as a reaction residue due to the reaction with the polyorganosiloxane represented by the general formula (1). Therefore, according to the third step of the present invention, the compound represented by the general formula (2) has a group represented by —O − M + as such a reactive residue (−O − M + (including those in which the represented group is hydrolyzed and converted to a hydroxyl group).
すなわち、本発明によれば、一般式(2)で表される化合物が、-R-M+で表される基と反応してしまうことにより、共役ジエン系重合体鎖に、直接、一般式(2)で表される化合物による変性構造が導入されてしまうことを適切に抑制することができ、これにより、共役ジエン系重合体鎖に、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンに由来する構造を介した、一般式(2)で表される化合物による変性構造を、適切に導入することができるものである。そして、その結果として、優れたウェット性能および転がり性能を実現できるものである。また、加工性も良好になるものと考えられる。 That is, according to the present invention, the compound represented by the general formula (2) reacts with the group represented by -R - M + , so that the conjugated diene polymer chain is directly added to the general formula It is possible to appropriately suppress the introduction of a modified structure due to the compound represented by (2), whereby the conjugated diene polymer chain is added to the polyorganosiloxane represented by the general formula (1). It is possible to appropriately introduce a modified structure by the compound represented by the general formula (2) through the derived structure. As a result, excellent wet performance and rolling performance can be achieved. In addition, it is considered that workability is also improved.
ただし、第3工程において用いる、ポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖としては、上述した第2工程を経たものであればよく、シロキサンによる変性構造が導入された共役ジエン系重合体鎖に加えて、ごく少量(たとえば、5質量%以下)であれば、シロキサン変性構造が導入されていない未変性の活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖が残存したものであってもよく(すなわち、ごく少量であれば、第1工程により得られた活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖の活性末端としてのアルキル金属基、すなわち、-R-M+が残存したものが含まれていてもよく)、さらには、シロキサンによる変性構造が導入された結果形成された、反応残基としての-O-M+の一部が加水分解され、水酸基に変換されたものを含むものであってもよい。 However, the conjugated diene-based polymer chain reacted with polyorganosiloxane used in the third step may be one that has undergone the second step described above, and a conjugated diene-based polymer into which a modified structure by siloxane has been introduced. In addition to the chain, in a very small amount (for example, 5% by mass or less), a conjugated diene-based polymer chain having an unmodified active terminal in which no siloxane-modified structure has been introduced may remain ( That is, if it is very small, it contains the alkyl metal group as the active end of the conjugated diene polymer chain having the active end obtained in the first step, that is, the residue of -R - M + . may also be used), and furthermore, part of -O - M + as a reaction residue formed as a result of introducing a modified structure by siloxane is hydrolyzed and converted to a hydroxyl group. good too.
一般式(2)で表される化合物において、一般式(2)中のR9は、ヒドロカルビル基であり、たとえば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基などが挙げられるが、本発明の効果がより優れる理由から、炭素数1~6のアルキル基であることが好ましい。炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基などが挙げられ、これらのなかでも、本発明の効果がより優れる理由から、メチル基、エチル基がより好ましい。 In the compound represented by the general formula (2), R 9 in the general formula (2) is a hydrocarbyl group such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, etc. , is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms because the effects of the present invention are more excellent. Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group and hexyl group. A methyl group and an ethyl group are more preferable for superior reasons.
一般式(2)で表される化合物において、一般式(2)中のA1は、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基(典型的には、-O-M+で表される基)と反応しうる基であり、-OR10(R10は水素原子またはヒドロカルビル基)で表される基であることが好ましい。R10を構成し得るヒドロカルビル基としては、たとえば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基などが挙げられるが、上記反応残基との反応性の観点より、炭素数1~6のアルキル基であることが好ましい。炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基などが挙げられ、これらのなかでも、本発明の効果がより優れる理由から、メチル基、エチル基がより好ましい。 In the compound represented by the general formula (2), A 1 in the general formula (2) is a reactive residue (typically is a group capable of reacting with —O − M + ), and is preferably a group —OR 10 (R 10 is a hydrogen atom or a hydrocarbyl group). Examples of hydrocarbyl groups that can constitute R 10 include alkyl groups, cycloalkyl groups, alkenyl groups, aryl groups, aralkyl groups and the like. 6 alkyl groups are preferred. Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group and hexyl group. A methyl group and an ethyl group are more preferable for superior reasons.
一般式(2)で表される化合物において、一般式(2)中のA2は、窒素原子を含有する基であり、窒素原子を含有する基であれば特に限定されないが、窒素原子を有する有機基であることが好ましく、たとえば、3-アミノプロピル基、4-アミノブチル基、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル基、2-ジメチルアミノエチル基、3-ジメチルアミノプロピル基、3-ジエチルアミノプロピル基、3-ジプロピルアミノプロピル基、3-ジブチルアミノプロピル基、3-フェニルメチルアミノプロピル基、3-(4-メチルピペラジニル)プロピル基、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピル基、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピル基、N,N’、N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピル基などが挙げられる。これらの中でも、本発明の効果がより優れる理由から、3-アミノプロピル基、4-アミノブチル基、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル基などの、活性水素原子を有する1級アミノ基および/または活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基であることが好ましい。なお、「活性水素原子」とは、炭素原子以外の原子に結合した水素原子をいい、ポリメチレン鎖の炭素-水素結合よりも結合エネルギーが低いことが好ましい。 In the compound represented by the general formula (2), A2 in the general formula ( 2 ) is a group containing a nitrogen atom, and is not particularly limited as long as it is a group containing a nitrogen atom. It is preferably an organic group, for example, 3-aminopropyl group, 4-aminobutyl group, 3-(2-aminoethylamino)propyl group, 2-dimethylaminoethyl group, 3-dimethylaminopropyl group, 3- diethylaminopropyl group, 3-dipropylaminopropyl group, 3-dibutylaminopropyl group, 3-phenylmethylaminopropyl group, 3-(4-methylpiperazinyl)propyl group, N,N-bis(trimethylsilyl)aminopropyl group, N,N-bis(triethylsilyl)aminopropyl group, N,N',N'-tris(trimethylsilyl)-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl group, and the like. Among these, primary amino groups having active hydrogen atoms, such as 3-aminopropyl group, 4-aminobutyl group, 3-(2-aminoethylamino)propyl group, etc., and / or a group containing a secondary amino group having an active hydrogen atom is preferred. The term "active hydrogen atom" refers to a hydrogen atom bonded to an atom other than a carbon atom, and preferably has a lower bond energy than the carbon-hydrogen bond of a polymethylene chain.
一般式(2)で表される化合物において、pは0~2の整数、qは1~3の整数、rは1~3の整数、p+q+r=4である。活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基との反応性の観点より、好ましくは、pは0~1の整数、qは2~3の整数であり、rは1~2の整数であり、より好ましくは、p=0、q=3、r=1である。なお、pが2である場合において、一般式(2)で表される化合物1分子中に2個含まれるR9で表される基は、同一のものであってもよいし、互いに異なるものであってもよい。同様に、qが2または3である場合において、一般式(2)で表される化合物1分子中に複数含まれるA1で表される基は、同一のものであってもよいし、互いに異なるものであってもよく、rが2または3である場合において、一般式(2)で表される化合物1分子中に複数含まれるA2で表される基は、同一のものであってもよいし、互いに異なるものであってもよい。 In the compound represented by the general formula (2), p is an integer of 0 to 2, q is an integer of 1 to 3, r is an integer of 1 to 3, and p+q+r=4. From the viewpoint of reactivity with the reaction residue generated by the reaction of the conjugated diene polymer chain having an active terminal with the polyorganosiloxane, p is preferably an integer of 0 to 1, and q is an integer of 2 to 3. and r is an integer of 1 to 2, more preferably p=0, q=3, r=1. In the case where p is 2, the two groups represented by R 9 contained in one molecule of the compound represented by the general formula (2) may be the same or different. may be Similarly, when q is 2 or 3, the groups represented by A 1 contained in one molecule of the compound represented by the general formula (2) may be the same or It may be different, and when r is 2 or 3, the groups represented by A 2 contained in one molecule of the compound represented by the general formula (2) are the same may be different from each other.
一般式(2)で表される化合物の具体例としては、特に限定されないが、たとえば、一般式(2)中のA2が、活性水素原子を有する1級アミノ基および/または活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基である化合物として、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などのA2として、3-アミノプロピル基を有する化合物;4-アミノブチルジメチルメトキシシラン、4-アミノブチルメチルジメトキシシラン、4-アミノブチルトリメトキシシラン、4-アミノブチルジメチルエトキシシラン、4-アミノブチルメチルジエトキシシラン、4-アミノブチルトリエトキシシランなどのA2として4-アミノブチル基を有する化合物;3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメチルメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジメトキシシラン、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)プロピルジメチルエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシランなどのA2として、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル基を有する化合物;などが挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (2) are not particularly limited. For example, A 2 in the general formula (2) is a primary amino group having an active hydrogen atom and/or an active hydrogen atom. 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropyl Compounds having a 3-aminopropyl group as A2 such as methyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane; 4-aminobutyldimethylmethoxysilane, 4-aminobutylmethyldimethoxysilane, 4-aminobutyltrimethoxysilane , 4-aminobutyldimethylethoxysilane, 4-aminobutylmethyldiethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, etc., compounds having a 4-aminobutyl group as A2; 3-( 2 -aminoethylamino)propyldimethyl Methoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propylmethyldimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyldimethylethoxysilane, 3-(2- A2 such as aminoethylamino)propylmethyldiethoxysilane, 3-( 2 -aminoethylamino)propyltriethoxysilane, and the like include compounds having a 3-(2-aminoethylamino)propyl group;
また、一般式(2)中のA2が、活性水素原子を有する1級アミノ基および/または活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基以外の基である化合物として、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-ジメチルアミノプロピル基を有する化合物;3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-ジエチルアミノプロピル基を有する化合物;3-ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジプロピルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ジプロピルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-ジプロピルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジプロピルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-ジプロピルアミノプロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-ジプロピルアミノプロピル基を有する化合物;3-ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジブチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-ジブチルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-ジブチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジブチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-ジブチルアミノプロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-ジブチルアミノプロピル基を有する化合物;3-フェニルメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-フェニルメチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-フェニルメチルアミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-フェニルメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-フェニルメチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-フェニルメチルアミノプロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-フェニルメチルアミノプロピル基を有する化合物;3-(4-メチルピペラジニル)プロピルトリメトキシシラン、3-(4-メチルピペラジニル)プロピルメチルジメトキシシラン、3-(4-メチルピペラジニル)プロピルジメチルメトキシシラン、3-(4-メチルピペラジニル)プロピルトリエトキシシラン、3-(4-メチルピペラジニル)プロピルメチルジエトキシシラン、3-(4-メチルピペラジニル)プロピルジメチルエトキシシランなどのA2として、3-(4-メチルピペラジニル)プロピル基を有する化合物; Further, as a compound in which A 2 in general formula (2) is a group other than a group containing a primary amino group having an active hydrogen atom and/or a secondary amino group having an active hydrogen atom, 3-dimethylamino Propyltrimethoxysilane, 3-dimethylaminopropylmethyldimethoxysilane, 3-dimethylaminopropyldimethylmethoxysilane, 3-dimethylaminopropyltriethoxysilane, 3-dimethylaminopropylmethyldiethoxysilane, 3-dimethylaminopropyldimethylethoxysilane A 2 such as compounds having a 3-dimethylaminopropyl group; 3-diethylaminopropyltrimethoxysilane, 3-diethylaminopropylmethyldimethoxysilane, 3-diethylaminopropyldimethylmethoxysilane, 3-diethylaminopropyltriethoxysilane, 3- Compounds having a 3-diethylaminopropyl group as A2 such as diethylaminopropylmethyldiethoxysilane, 3-diethylaminopropyldimethylethoxysilane, 3-dipropylaminopropyltrimethoxysilane, 3-dipropylaminopropylmethyldimethoxysilane, 3 -dipropylaminopropyldimethylmethoxysilane, 3-dipropylaminopropyltriethoxysilane, 3-dipropylaminopropylmethyldiethoxysilane, 3-dipropylaminopropyldimethylethoxysilane, etc. as A2 , 3-dipropylamino Compounds having a propyl group; 3-dibutylaminopropyltrimethoxysilane, 3-dibutylaminopropylmethyldimethoxysilane, 3-dibutylaminopropyldimethylmethoxysilane, 3-dibutylaminopropyltriethoxysilane, 3-dibutylaminopropylmethyldiethoxy Compounds having a 3-dibutylaminopropyl group as A2 such as silane, 3-dibutylaminopropyldimethylethoxysilane; 3-phenylmethylaminopropyltrimethoxysilane, 3-phenylmethylaminopropylmethyldimethoxysilane, 3-phenylmethyl 3-phenylmethylaminopropyl group as A2 such as aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-phenylmethylaminopropyltriethoxysilane, 3-phenylmethylaminopropylmethyldiethoxysilane, 3-phenylmethylaminopropyldimethylethoxysilane, etc. compound having; 3-(4-methylpiperazide Nyl)propyltrimethoxysilane, 3-(4-methylpiperazinyl)propylmethyldimethoxysilane, 3-(4-methylpiperazinyl)propyldimethylmethoxysilane, 3-(4-methylpiperazinyl)propyltriethoxysilane 3-(4-methylpiperazinyl)propyl group as A2 such as silane, 3-(4-methylpiperazinyl)propylmethyldiethoxysilane, 3-(4-methylpiperazinyl)propyldimethylethoxysilane, etc. a compound having
N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランなどのA2として、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピル基を有する化合物;N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシランなどのA2として、N,N-ビス(トリエチルシリル)アミノプロピル基を有する化合物;N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシランなどのA2として、N,N’,N’-トリス(トリメチルシリル)-N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピル基を有する化合物;などが挙げられる。
なかでも、一般式(2)で表される化合物は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、A2として活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基を有する化合物であることが好ましく、A2として活性水素原子を有する1級アミノ基および活性水素原子を有する2級アミノ基を含有する基を有する化合物であることがより好ましく、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピル基を有する化合物がさらに好ましい。
N,N-bis(trimethylsilyl)aminopropyltrimethoxysilane, N,N-bis(trimethylsilyl)aminopropyltriethoxysilane, N,N-bis(trimethylsilyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, N,N-bis(trimethylsilyl) Compounds having an N,N-bis(trimethylsilyl)aminopropyl group as A2 such as aminopropylmethyldiethoxysilane; N,N-bis(triethylsilyl)aminopropyltrimethoxysilane, N,N-bis(trimethylsilyl) N,N-bis(triethylsilyl) as A2 such as aminopropyltriethoxysilane, N,N-bis(triethylsilyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, N,N-bis(triethylsilyl)aminopropylmethyldiethoxysilane ) compounds having an aminopropyl group; N,N',N'-tris(trimethylsilyl)-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N,N',N'-tris(trimethylsilyl) -N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N,N',N'-tris(trimethylsilyl)-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N, N,N',N' - tris(trimethylsilyl)-N-( 2-aminoethyl)-3-aminopropyl group-containing compounds; and the like.
Among them, the compound represented by the general formula (2) has a group containing a secondary amino group having an active hydrogen atom as A2 from the viewpoint of being superior to the effects of the present invention (especially low rolling resistance). A 2 is preferably a compound, more preferably a compound having a group containing a primary amino group having an active hydrogen atom and a secondary amino group having an active hydrogen atom as A 2 , 3-(2-aminoethyl Further preferred are compounds with amino)propyl groups.
一般式(2)で表される化合物の使用量は、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、好ましくは0.1~5モルであり、より好ましくは0.2~2モル、さらに好ましくは0.4~1.5モルである。 The amount of the compound represented by the general formula (2) is not particularly limited, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is preferably 0.1 per 1 mol of the polymerization initiator used in the first step. to 5 mol, more preferably 0.2 to 2 mol, still more preferably 0.4 to 1.5 mol.
共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液に、一般式(2)で表される化合物を添加する時期は、上述した第2工程において一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを添加した後であれば、特に限定されない。たとえば、上述した第2工程と同様に、重合反応が完結しておらず、共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が単量体をも含有している状態、より具体的には、共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液が、100ppm以上、より好ましくは300~50,000ppmの単量体を含有している状態で、この溶液に一般式(2)で表される化合物を添加することができる。一般式(2)で表される化合物の添加をこのように行なうことにより、共役ジエン系重合体鎖と重合系中に含まれる不純物などとの副反応を抑制して、反応を良好に制御することが可能となる。あるいは、共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液に、一般式(2)で表される化合物を添加する前、あるいは添加した後に、この溶液に、水やメタノールなどのアルコールを添加することで、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンとの反応により形成された、反応残基としての-O-M+で表される基を加水分解し、水酸基に変換した状態にて、変性反応を行ってもよい。一般式(2)で表される化合物を共役ジエン系重合体鎖を含有する溶液に添加する際、一般式(2)で表される化合物は不活性溶媒に溶解してから添加してもよいし、不活性溶媒に溶解せずに直接添加してもよい。反応温度、反応時間は、第1工程と同様である。 The timing of adding the compound represented by the general formula (2) to the solution containing the conjugated diene polymer chain is after adding the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) in the second step described above. If so, it is not particularly limited. For example, as in the second step described above, the state in which the polymerization reaction is not completed and the solution containing the conjugated diene polymer chain also contains the monomer, more specifically, the conjugated diene Adding a compound represented by the general formula (2) to a solution containing a system polymer chain containing 100 ppm or more, more preferably 300 to 50,000 ppm of a monomer. can be done. By adding the compound represented by the general formula (2) in this manner, side reactions between the conjugated diene polymer chain and impurities contained in the polymerization system are suppressed, and the reaction is well controlled. becomes possible. Alternatively, before or after adding the compound represented by the general formula (2) to the solution containing the conjugated diene polymer chain, by adding an alcohol such as water or methanol to the solution, Hydrolyzing the group represented by -O - M + as a reaction residue formed by the reaction with the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) and converting it to a hydroxyl group, a modification reaction may be performed. When adding the compound represented by the general formula (2) to the solution containing the conjugated diene polymer chain, the compound represented by the general formula (2) may be added after being dissolved in an inert solvent. and may be added directly without dissolving in an inert solvent. The reaction temperature and reaction time are the same as in the first step.
そして、一般式(2)で表される化合物を反応させた後、必要に応じて、公知の重合停止剤などを添加して、反応系を失活させた後、所望により、フェノール系安定剤、リン系安定剤、イオウ系安定剤などの老化防止剤、クラム化剤、およびスケール防止剤などを反応溶液に添加し、その後、直接乾燥またはスチームストリッピングなどにより反応溶液から重合溶媒を分離して、共役ジエン系ゴムを回収する。なお、反応溶液から重合溶媒を分離する前に、重合溶液に伸展油を混合し、共役ジエン系ゴムを油展ゴムとして回収してもよい。 Then, after reacting the compound represented by the general formula (2), if necessary, a known polymerization terminator or the like is added to deactivate the reaction system, and if desired, a phenolic stabilizer , anti-aging agents such as phosphorus stabilizers, sulfur stabilizers, crumb agents, scale inhibitors, etc. are added to the reaction solution, and then the polymerization solvent is separated from the reaction solution by direct drying or steam stripping. to recover the conjugated diene rubber. Before separating the polymerization solvent from the reaction solution, an extender oil may be mixed with the polymerization solution to recover the conjugated diene rubber as an oil-extended rubber.
共役ジエン系ゴムを油展ゴムとして回収する場合に用いる伸展油としては、たとえば、パラフィン系、芳香族系およびナフテン系の石油系軟化剤、植物系軟化剤、ならびに脂肪酸などが挙げられる。石油系軟化剤を用いる場合には、IP346の方法(英国のTHE INSTITUTE PETROLEUMの検査方法)により抽出される多環芳香族の含有量が3%未満であることが好ましい。伸展油を使用する場合、その使用量は、共役ジエン系ゴム100質量部に対して、好ましくは5~100質量部、より好ましくは10~60質量部、さらに好ましくは20~50質量部である。 Examples of the extender oil used for recovering the conjugated diene rubber as an oil-extended rubber include paraffinic, aromatic and naphthenic petroleum softeners, vegetable softeners, and fatty acids. When petroleum-based softeners are used, it is preferred that the content of polycyclic aromatics extracted by the IP346 method (inspection method of THE INSTITUTE PETROLEUM, UK) is less than 3%. When an extender oil is used, the amount used is preferably 5 to 100 parts by mass, more preferably 10 to 60 parts by mass, and still more preferably 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber. .
上述のとおり、特定共役ジエン系ゴムは、上述した第2工程において、変性剤としての、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応を行い、次いで、上述した第3工程において、変性剤として、一般式(2)で表される化合物を用いて反応を行うことにより、得られるものである。そのため、特定共役ジエン系ゴムは、重合体鎖末端に、シロキサンによる変性構造および一般式(2)で表される化合物による変性構造が導入されたものを含むものであるが、このようなもの以外にも、重合体鎖末端に、シロキサンによる変性構造のみが導入されたものを含むものであってもよい。さらには、本発明の効果を阻害しない範囲で、たとえば、重合体鎖末端に、一般式(2)で表される化合物による変性構造のみが導入されたものや、いずれの変性構造も導入されていないものなどを含有するものであってもよい。特に、本発明においては、本発明の効果をより適切に実現するという観点より、重合体鎖末端に、シロキサンによる変性構造および一般式(2)で表される化合物による変性構造が導入されたものの割合が、10質量%以上であるものが好ましく、20質量%以上であるものがより好ましい。なお、上限は、特に限定されない。 As described above, in the above-described second step, the specific conjugated diene rubber is obtained by adding the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) as a modifier to 1 mol of the polymerization initiator used in the first step. Then, the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane is added at a rate of 1 mol or more in terms of the number of repeating units, and then the reaction is performed. It is obtained by performing a reaction using the compound represented by formula (2). Therefore, the specific conjugated diene rubber includes those in which a modified structure by siloxane and a modified structure by the compound represented by the general formula (2) are introduced at the polymer chain terminal. , may include those in which only a modified structure with siloxane is introduced at the polymer chain end. Furthermore, to the extent that the effect of the present invention is not impaired, for example, only the modified structure by the compound represented by the general formula (2) is introduced at the polymer chain terminal, or any modified structure is introduced. It may contain things that do not exist. In particular, in the present invention, from the viewpoint of more appropriately realizing the effects of the present invention, a modified structure by siloxane and a modified structure by a compound represented by general formula (2) are introduced at the polymer chain terminal. The ratio is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more. In addition, an upper limit is not specifically limited.
<単量体単位含有量>
特定共役ジエン系ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、共役ジエン単量体単位50~100質量%を含むものが好ましく、52~95質量%を含むものがより好ましく、また、芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含むものが好ましい。
<Monomer unit content>
The specific conjugated diene-based rubber preferably contains 50 to 100% by mass of conjugated diene monomer units, more preferably 52 to 95% by mass, for the reason that the effect of the present invention is more excellent. Those containing 0 to 50% by mass of vinyl monomer units are preferred.
<ビニル結合含有量>
特定共役ジエン系ゴムにおける共役ジエン単量体単位中のビニル結合含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは1~90質量%、より好ましくは3~80質量%、特に好ましくは5~70質量%である。
<Vinyl bond content>
The vinyl bond content in the conjugated diene monomer unit in the specific conjugated diene rubber is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 3 to 80% by mass, and particularly preferably 5 to 70% by mass.
〔カップリング率〕
また、特定共役ジエン系ゴムのカップリング率は、特に限定されないが、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、特に好ましくは40質量%以上であり、また、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下、特に好ましくは70質量%以下である。なお、カップリング率は、一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンおよび一般式(2)で表される化合物、ならびに、必要に応じて用いられるカップリング剤やその他の変性剤と反応させる前の活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖のピークトップ分子量の1.8倍以上の分子量を有する重合体分子の、最終的に得られた共役ジエン系ゴムの全量に対する質量分率であり、このときの分子量の測定は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによりポリスチレン換算分子量として求めるものとする。
[Coupling rate]
The coupling rate of the specific conjugated diene rubber is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more because the effects of the present invention are more excellent. and is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or less. The coupling rate is determined by reacting the compound represented by the polyorganosiloxane represented by the general formula (1) and the general formula (2), and the coupling agent and other modifiers used as necessary. is the mass fraction of polymer molecules having a molecular weight of 1.8 times or more the peak top molecular weight of the previous conjugated diene polymer chain having an active terminal, relative to the total amount of the finally obtained conjugated diene rubber, The measurement of the molecular weight at this time shall be obtained as a polystyrene equivalent molecular weight by gel permeation chromatography.
〔分子量〕
また、特定共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定される値で、好ましくは100,000~3,000,000、より好ましくは150,000~2,000,000、特に好ましくは200,000~1,500,000である。共役ジエン系ゴムの重量平均分子量を上記範囲内とすることにより、共役ジエン系ゴムへのシリカの配合が容易となり、ゴム組成物の加工性をより高めることができ、さらには、本発明の効果がより優れるものとなる。
[Molecular weight]
Further, the weight average molecular weight (Mw) of the specific conjugated diene rubber is a value measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene, and is preferably 100,000 to 3,000,000, more preferably 150,000 to 2. ,000,000, particularly preferably 200,000 to 1,500,000. By setting the weight-average molecular weight of the conjugated diene-based rubber within the above range, silica can be easily blended into the conjugated diene-based rubber, and the processability of the rubber composition can be further enhanced. will be better.
特定共役ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で表わされる分子量分布は、本発明の効果がより優れる理由から、1.1~3.0であることが好ましく、1.2~2.5であることがより好ましく、1.2~2.2であることが特に好ましい。 The molecular weight distribution represented by the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the specific conjugated diene rubber is 1.1-3. It is preferably 0, more preferably 1.2 to 2.5, and particularly preferably 1.2 to 2.2.
〔粘度〕
また、特定共役ジエン系ゴムのムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、本発明の効果がより優れる理由から、好ましくは20~100、より好ましくは30~90、特に好ましくは35~80である。なお、共役ジエン系ゴムを油展ゴムとする場合は、その油展ゴムのムーニー粘度を上記の範囲とすることが好ましい。
〔viscosity〕
Further, the Mooney viscosity (ML 1+4 , 100°C) of the specific conjugated diene rubber is preferably 20 to 100, more preferably 30 to 90, and particularly preferably 35 to 80, because the effects of the present invention are more excellent. . When the conjugated diene rubber is used as the oil-extended rubber, the Mooney viscosity of the oil-extended rubber is preferably set within the above range.
〔含有量〕
上述のとおり、共役ジエン系ゴム中の特定共役ジエン系ゴムの含有量は30質量%以上である。
共役ジエン系ゴム中の特定共役ジエン系ゴムの含有量の上限は特に制限されず、100質量%である。共役ジエン系ゴム中の特定共役ジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、50質量%以上であることが好ましく、60~100質量%であることがより好ましい。
〔Content〕
As described above, the content of the specific conjugated diene rubber in the conjugated diene rubber is 30% by mass or more.
The upper limit of the specific conjugated diene rubber content in the conjugated diene rubber is not particularly limited, and is 100% by mass. The content of the specific conjugated diene rubber in the conjugated diene rubber is preferably 50% by mass or more, more preferably 60 to 100% by mass, for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
[その他のゴム成分]
上記ジエン系ゴムは特定共役ジエン系ゴム以外のゴム成分(その他のゴム成分)を含有していてもよい。
そのようなその他のゴム成分としては、上記特定共役ジエン系ゴム以外の共役ジエン系ゴム(y)が挙げられる。
上記共役ジエン系ゴム(y)としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)のような芳香族ビニルと共役ジエンとの共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br-IIR、Cl-IIR)、クロロプレンゴム(CR)などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、芳香族ビニルと共役ジエンとの共重合体、ブタジエンゴム(BR)であることが好ましい。
共役ジエン系ゴム中のその他のゴム成分の含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、0~50質量%であることが好ましく、10~40質量%であることがより好ましい。
[Other rubber components]
The diene rubber may contain rubber components (other rubber components) other than the specific conjugated diene rubber.
Such other rubber components include conjugated diene rubbers (y) other than the specific conjugated diene rubbers.
Examples of the conjugated diene rubber (y) include copolymers of aromatic vinyl and conjugated dienes such as natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), and styrene-butadiene rubber (SBR). coalesced, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Br-IIR, Cl-IIR), chloroprene rubber (CR), and the like. Among them, butadiene rubber (BR), which is a copolymer of aromatic vinyl and conjugated diene, is preferable because the effects of the present invention are more excellent.
The content of other rubber components in the conjugated diene rubber is not particularly limited, but is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. preferable.
[2]シリカ
本発明の組成物に含有されるシリカは、特に制限されず、従来公知の任意のシリカを用いることができる。上記シリカの具体例としては、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。
[2] Silica The silica contained in the composition of the present invention is not particularly limited, and any conventionally known silica can be used. Specific examples of the silica include wet silica, dry silica, fumed silica, and diatomaceous earth.
上記シリカのCTAB吸着比表面積は、本発明の効果がより優れる理由から、100~250m2/gであることが好ましく、120~200m2/gであることがより好ましい。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面へのCTAB吸着量をJIS K6217-3:2001「第3部:比表面積の求め方-CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
The CTAB adsorption specific surface area of silica is preferably 100 to 250 m 2 /g, more preferably 120 to 200 m 2 /g, for the reason that the effects of the present invention are more excellent.
Here, the CTAB adsorption specific surface area is a value obtained by measuring the amount of CTAB adsorption to the silica surface according to JIS K6217-3:2001 "Part 3: Determination of specific surface area - CTAB adsorption method".
本発明の組成物において、シリカの含有量は、上述した共役ジエン系ゴム100質量部に対して、30質量部以上である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、40質量部以上であることが好ましく、50質量部以上であることがより好ましい。
シリカの含有量の上限は特定に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述した共役ジエン系ゴム100質量部に対して、200質量部以下であることが好ましく、150質量部以下であることがより好ましい。
In the composition of the present invention, the content of silica is 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber. Among them, the amount is preferably 40 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more, because the effects of the present invention are more excellent.
The upper limit of the content of silica is not particularly limited, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is preferably 200 parts by mass or less, and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the above-described conjugated diene rubber. is more preferable.
[3]シランカップリング剤
本発明の組成物に含有されるシランカップリング剤は、加水分解性基および有機官能基を有するシラン化合物であれば特に制限されない。
上記加水分解性基は特に制限されないが、例えば、アルコキシ基、フェノキシ基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、アルコキシ基であることが好ましい。加水分解性基がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素数は、本発明の効果がより優れる理由から、1~16であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。炭素数1~4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などが挙げられる。
[3] Silane Coupling Agent The silane coupling agent contained in the composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a silane compound having a hydrolyzable group and an organic functional group.
Although the hydrolyzable group is not particularly limited, examples thereof include an alkoxy group, a phenoxy group, a carboxyl group, an alkenyloxy group and the like. Among them, an alkoxy group is preferable because the effects of the present invention are more excellent. When the hydrolyzable group is an alkoxy group, the number of carbon atoms in the alkoxy group is preferably 1-16, more preferably 1-4, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. The alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms includes, for example, methoxy group, ethoxy group, propoxy group and the like.
上記有機官能基は特に制限されないが、有機化合物と化学結合を形成し得る基であることが好ましく、例えば、エポキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基、スルフィド基、メルカプト基、ブロックメルカプト基(保護メルカプト基)(例えば、オクタノイルチオ基)などが挙げられ、なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、スルフィド基(特に、ジスルフィド基、テトラスルフィド基)、メルカプト基、ブロックメルカプト基が好ましい。 The organic functional group is not particularly limited, but is preferably a group capable of forming a chemical bond with an organic compound. A mercapto group (protected mercapto group) (e.g., octanoylthio group) and the like, among which a sulfide group (particularly a disulfide group and a tetrasulfide group), a mercapto group, and a blocked mercapto group are included because the effects of the present invention are more excellent. is preferred.
上記シランカップリング剤の具体例としては、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-トリメ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、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイル-テトラスルフィド、トリメトキシシリルプロピル-メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、トリエトキシシリルプロピル-メタクリレート-モノスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイル-テトラスルフィドのようなスルフィド基を有するシランカップリング剤;
メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシランのようなメルカプトシラン;
3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシランのような下記一般式(S)で表される化合物等が挙げられる。
(CnH2n+1O)3-Si-CmH2m-S-CO-CkH2k+1 一般式(S)
一般式(S)中、nは1~3の整数を表し、mは1~5の整数(好ましくは、2~4の整数)を表し、kは1~15の整数(好ましくは、5~10の整数)を表す。
シランカップリング剤は、これらのうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the silane coupling agent include bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxy silylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl-tetrasulfide, trimethoxysilylpropyl-mercaptobenzothiazole tetrasulfide, triethoxysilylpropyl-methacrylate-monosulfide, dimethoxymethylsilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl-tetrasulfide A silane coupling agent having a sulfide group such as;
mercaptosilanes such as mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptopropyltriethoxysilane;
Examples thereof include compounds represented by the following general formula (S) such as 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane.
(C n H 2n+1 O) 3 —Si—C m H 2m —S—CO—C k H 2k+1 general formula (S)
In the general formula (S), n represents an integer of 1 to 3, m represents an integer of 1 to 5 (preferably an integer of 2 to 4), k represents an integer of 1 to 15 (preferably an integer of 5 to Integer of 10).
Among these silane coupling agents, one may be used alone, or two or more may be used in combination.
上記シランカップリング剤は、本発明の効果がより優れる理由から、スルフィド基を有するシランカップリング剤、または、上記一般式(S)で表される化合物であることが好ましい。 The silane coupling agent is preferably a silane coupling agent having a sulfide group or a compound represented by the general formula (S) because the effects of the present invention are more excellent.
本発明の組成物において、シランカップリング剤の含有量は、上述したシリカの含有量に対して、3~30質量%である。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、5~20質量%であることが好ましい。 In the composition of the present invention, the content of the silane coupling agent is 3 to 30% by mass based on the silica content described above. Among them, 5 to 20% by mass is preferable because the effects of the present invention are more excellent.
また、本発明の組成物において、シランカップリング剤の含有量は、本発明の効果がより優れる理由から、上述した共役ジエン系ゴム100質量部に対して、1~30質量部であることが好ましく、2~20質量部であることがより好ましく、4~10質量部であることがさらに好ましい。 Further, in the composition of the present invention, the content of the silane coupling agent is 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-described conjugated diene rubber for the reason that the effect of the present invention is more excellent. It is preferably from 2 to 20 parts by mass, and even more preferably from 4 to 10 parts by mass.
[4]ヘテロ環化合物
本発明の組成物に含有されるヘテロ環化合物は、上記疎水部となる炭化水素基を少なくとも1個とヘテロ環とを有する化合物である。
本発明において、上記ヘテロ環化合物の含有量は、上記シリカの含有量に対して、0.5~20質量%である。
[4] Heterocyclic compound The heterocyclic compound contained in the composition of the present invention is a compound having at least one hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion and a heterocyclic ring.
In the present invention, the content of the heterocyclic compound is 0.5 to 20% by mass relative to the content of silica.
上記ヘテロ環化合物において、上記炭化水素は、疎水部として機能することができる。
一方、上記ヘテロ環は、親水部として機能することができる。
本発明において、「疎水部となる炭化水素基」とは、上記炭化水素基が疎水性であることを指す。一方、上記ヘテロ環は、上記疎水部となる炭化水素基よりも、親水性であるとできる。
In the heterocyclic compound, the hydrocarbon can function as a hydrophobic portion.
On the other hand, the heterocycle can function as a hydrophilic moiety.
In the present invention, the “hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion” means that the above hydrocarbon group is hydrophobic. On the other hand, the heterocycle can be more hydrophilic than the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion.
<疎水部となる炭化水素基>
上記ヘテロ環化合物が有する上記疎水部となる上記炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状および環状を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。
なかでも、本発明の効果(特に加工性)により優れるという観点から、脂肪族炭化水素基が好ましく、飽和の脂肪族炭化水素基がより好ましい。
<Hydrocarbon group serving as hydrophobic portion>
Examples of the hydrocarbon group that becomes the hydrophobic portion of the heterocyclic compound include aliphatic hydrocarbon groups (including linear, branched and cyclic), aromatic hydrocarbon groups, and combinations thereof. is mentioned.
Among them, an aliphatic hydrocarbon group is preferable, and a saturated aliphatic hydrocarbon group is more preferable, from the viewpoint that the effect of the present invention (especially workability) is superior.
上記疎水部となる上記炭化水素基は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、1価の炭化水素基が好ましい。 The hydrocarbon group that forms the hydrophobic portion is preferably a monovalent hydrocarbon group from the viewpoint that the effects of the present invention (in particular, low rolling resistance) are superior.
上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば1価の炭化水素基)の炭素数は、本発明の効果(特に加工性)により優れるという観点から、3~30であることが好ましく、8~30であることがより好ましく、10~30が更に好ましい。 The number of carbon atoms in the hydrocarbon group (for example, a monovalent hydrocarbon group) that serves as the hydrophobic portion is preferably 3 to 30, preferably 8 to 30, from the viewpoint that the effects of the present invention (especially workability) are superior. is more preferred, and 10 to 30 is even more preferred.
上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば1価の炭化水素基)は、炭素原子および水素原子のみからなる(炭素原子および水素原子のみで構成される)ことが好ましい態様の1つとして挙げられる。 The hydrocarbon group (e.g., monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic portion is preferably composed of only carbon atoms and hydrogen atoms (consisting of only carbon atoms and hydrogen atoms). .
本発明において、上記ヘテロ環化合物は、上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば、1価の炭化水素基)を、1分子当たり、少なくとも1個有する。
上記ヘテロ環化合物は、上記疎水部となる上記炭化水素基を、1個または2個有することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
In the present invention, the heterocyclic compound has at least one hydrocarbon group (for example, a monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic portion per molecule.
One of preferred embodiments of the heterocyclic compound includes one or two hydrocarbon groups that serve as the hydrophobic portion.
<ヘテロ環>
本発明において、ヘテロ環化合物は、ヘテロ環を有する。
上記ヘテロ環は特に制限されない。例えば、炭素原子と、酸素原子、硫黄原子および窒素原子からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子とによって構成される環状の構造が挙げられる。
<Hetero ring>
In the present invention, the heterocyclic compound has a heterocyclic ring.
The heterocycle is not particularly limited. Examples thereof include a cyclic structure composed of carbon atoms and at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen atoms, sulfur atoms and nitrogen atoms.
上記ヘテロ環は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、少なくとも窒素原子および炭素原子によって構成されることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
少なくとも窒素原子および炭素原子によって構成されるヘテロ環は、上記窒素原子をヘテロ環1個あたり2個以上有してもよい。
また、少なくとも窒素原子および炭素原子によって構成されるヘテロ環は、上記ヘテロ環を構成する原子として、更に、酸素原子または硫黄原子を有してもよい。
From the viewpoint that the effect of the present invention (in particular, low rolling resistance) is superior, the heterocyclic ring is preferably composed of at least a nitrogen atom and a carbon atom.
A hetero ring composed of at least a nitrogen atom and a carbon atom may have two or more of the above nitrogen atoms per hetero ring.
In addition, the hetero ring composed of at least a nitrogen atom and a carbon atom may further have an oxygen atom or a sulfur atom as atoms constituting the hetero ring.
上記ヘテロ環としては、例えば、5員環、6員環、7員環が挙げられる。
具体的には、例えば、ピペラジン環、モルホリン環またはチオモルホリン環のような6員環が挙げられる。
Examples of the heterocyclic ring include a 5-membered ring, a 6-membered ring and a 7-membered ring.
Specific examples include a 6-membered ring such as a piperazine ring, morpholine ring or thiomorpholine ring.
上記ヘテロ環は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、ピペラジン環、モルホリン環またはチオモルホリン環が好ましく、ピペラジン環、モルホリン環がより好ましく、ピペラジン環が更に好ましい。 The heterocycle is preferably a piperazine ring, a morpholine ring or a thiomorpholine ring, more preferably a piperazine ring or a morpholine ring, and still more preferably a piperazine ring, from the viewpoint that the effects of the present invention (especially low rolling resistance) are superior.
上記ヘテロ環化合物が1分子当たり1個のヘテロ環をすることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
上記1個のヘテロ環は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、ピペラジン環、モルホリン環またはチオモルホリン環であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
One preferred mode is that the heterocyclic compound has one heterocyclic ring per molecule.
From the viewpoint that the above one hetero ring is more excellent in the effects of the present invention (in particular, low rolling resistance), a piperazine ring, a morpholine ring or a thiomorpholine ring is mentioned as one of preferred embodiments.
(ピペラジン環)
ピペラジン環は、ピペラジンの骨格を意味する。ヘテロ環としてピペラジン環を有するヘテロ環化合物を以下「ピペラジン化合物」と称することがある。本発明において、ピペラジン環は、トリエチレンジアミン骨格を含まない。
(モルホリン環)
モルホリン環は、モルホリンの骨格を意味する。ヘテロ環としてモルホリン環を有するヘテロ環化合物を以下「モルホリン化合物」と称することがある。
(チオモルホリン環)
チオモルホリン環は、チオモルホリンの骨格を意味する。ヘテロ環としてチオモルホリン環を有するヘテロ環化合物を以下「チオモルホリン化合物」と称することがある。
(piperazine ring)
Piperazine ring means the skeleton of piperazine. A heterocyclic compound having a piperazine ring as a heterocyclic ring may be hereinafter referred to as a "piperazine compound". In the present invention, the piperazine ring does not contain a triethylenediamine skeleton.
(morpholine ring)
Morpholine ring means the backbone of morpholine. A heterocyclic compound having a morpholine ring as a heterocyclic ring may be hereinafter referred to as a "morpholine compound".
(thiomorpholine ring)
Thiomorpholine ring means the skeleton of thiomorpholine. A heterocyclic compound having a thiomorpholine ring as a heterocyclic ring may be hereinafter referred to as a "thiomorpholine compound".
(疎水部となる炭化水素基とヘテロ環との結合)
上記ヘテロ環化合物において、上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば、1価の炭化水素基)は、上記ヘテロ環と、直接または有機基を介して結合することができる。
(Binding of Hydrocarbon Group to Become Hydrophobic Portion and Heterocycle)
In the heterocyclic compound, the hydrocarbon group (for example, monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic portion can be bonded to the heterocyclic ring directly or via an organic group.
・有機基
上記疎水部となる上記炭化水素基と上記ヘテロ環とを介し得る上記有機基(連結基)は、2価以上であればよく、2価とできる。
上記有機基は親水性であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
上記有機基(有機基全体)としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子のようなヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が挙げられる。
本発明において、上記有機基が親水性であるとは、有機基が(有機基が全体として)例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子のようなヘテロ原子を有する炭化水素基であることを意味する。
-Organic group The organic group (linking group) capable of intervening the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion and the hetero ring may be divalent or higher, and may be divalent.
One of preferred aspects is that the organic group is hydrophilic.
Examples of the above-mentioned organic group (entire organic group) include hydrocarbon groups which may have heteroatoms such as oxygen, sulfur and nitrogen atoms.
In the present invention, that the organic group is hydrophilic means that the organic group (the organic group as a whole) is a hydrocarbon group having a heteroatom such as an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. do.
上記ヘテロ原子が酸素原子である場合、上記酸素原子は、上記有機基(有機基としての全体)において、例えば、エーテル結合、ヒドロキシ基またはカルボニル基を形成してもよい。
上記有機基が末端に酸素原子を有する炭化水素基である場合、上記酸素原子が上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば1価の炭化水素基)と結合してエーテル結合を形成してもよい。
When the heteroatom is an oxygen atom, the oxygen atom may form, for example, an ether bond, a hydroxy group or a carbonyl group in the organic group (the whole organic group).
When the organic group is a hydrocarbon group having an oxygen atom at its terminal, the oxygen atom may be combined with the hydrocarbon group (e.g., monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic portion to form an ether bond. good.
上記有機基を(部分的に)構成しうる複数価の炭化水素基としては、例えば、2価、または、3価の炭化水素基が挙げられる。
上記複数価の炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状および環状を含む。)、芳香族炭化水素基、並びに、これらの組合せが挙げられる。
Examples of the multivalent hydrocarbon group that can (partially) constitute the organic group include a divalent or trivalent hydrocarbon group.
Examples of the multivalent hydrocarbon group include aliphatic hydrocarbon groups (including linear, branched and cyclic), aromatic hydrocarbon groups, and combinations thereof.
上記複数価の炭化水素基に、例えば、エーテル結合、ヒドロキシ基およびカルボニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種が結合して上記有機基(連結基)を形成することができる。 For example, at least one selected from the group consisting of an ether bond, a hydroxy group and a carbonyl group can bond to the multivalent hydrocarbon group to form the organic group (linking group).
上記疎水部となる上記炭化水素基が上記ヘテロ環に結合する位置は特に制限されない。例えば、上記疎水部となる上記炭化水素基は上記ヘテロ環を構成する原子に結合することができる。
上記ヘテロ環が、少なくとも窒素原子および炭素原子によって構成される場合(例えば、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環)、上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば、1価の炭化水素基)は、上記ヘテロ環の窒素原子または炭素原子に、直接または有機基を介して結合することが好ましく、上記ヘテロ環の窒素原子に、直接または有機基を介して結合することがより好ましい。
There is no particular limitation on the position at which the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion is bonded to the hetero ring. For example, the hydrocarbon group that forms the hydrophobic portion can be bonded to the atoms that constitute the hetero ring.
When the heterocyclic ring is composed of at least a nitrogen atom and a carbon atom (e.g., piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring), the hydrocarbon group (e.g., monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic portion is , is preferably bonded to the nitrogen atom or carbon atom of the heterocyclic ring directly or via an organic group, and more preferably bonded to the nitrogen atom of the heterocyclic ring directly or via an organic group.
・置換基
上記ヘテロ環化合物は、上記疎水部となる上記炭化水素基および上記ヘテロ環以外の置換基を、さらに、有することができる。上記置換基としては、例えば、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
上記ヘテロ環化合物がさらに上記置換基を有する場合、上記ヘテロ環化合物はピペラジン化合物であることが好ましく、
上記置換基が、ピペラジン化合物が有するピペラジン環の窒素原子に結合することがより好ましく、
ピペラジン化合物において、1個の上記疎水部となる上記炭化水素基(例えば1価の炭化水素基)が、ピペラジン環の2つの窒素原子うちの1つに結合し、ピペラジン環の残りの窒素原子に、上記置換基が結合することが更に好ましい。
- Substituent The heterocyclic compound can further have a substituent other than the hydrocarbon group and the heterocyclic ring that serves as the hydrophobic portion. Examples of the substituent include at least one selected from the group consisting of sulfone-based protecting groups, carbamate-based protecting groups and formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H.
When the heterocyclic compound further has the substituent, the heterocyclic compound is preferably a piperazine compound,
More preferably, the substituent is bound to the nitrogen atom of the piperazine ring of the piperazine compound,
In the piperazine compound, one of the hydrocarbon groups (e.g., a monovalent hydrocarbon group) serving as the hydrophobic moiety is bound to one of the two nitrogen atoms of the piperazine ring, and the remaining nitrogen atoms of the piperazine ring are , the above substituents are more preferably bonded.
(スルホン系保護基)
スルホン系保護基としては、例えば、メタンスルホニル基、トシル基およびノシル基が挙げられる。
(Sulfone-based protective group)
Sulfone-based protecting groups include, for example, methanesulfonyl, tosyl and nosyl groups.
(カルバメート系保護基)
カルバメート系保護基としては、例えば、tert-ブトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基および9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基が挙げられる。
(Carbamate-based protecting group)
Carbamate-based protecting groups include, for example, tert-butoxycarbonyl, allyloxycarbonyl, benzyloxycarbonyl and 9-fluorenylmethyloxycarbonyl groups.
(式(I-3))
式(I-3):-(R2-O)n2-Hにおいて、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表す。
式(I-3)において、2価の炭化水素基の炭素数は、2~3が好ましい。
2価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、または、これらの組合せの何れであってもよい。
n2は、1~10を表し、1~5が好ましい。
(Formula (I-3))
In formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H, each R 2 independently represents a divalent hydrocarbon group.
In formula (I-3), the divalent hydrocarbon group preferably has 2 to 3 carbon atoms.
The divalent hydrocarbon group is preferably an aliphatic hydrocarbon group. Aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
n2 represents 1 to 10, preferably 1 to 5.
ヘテロ環化合物は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、下記式(I)で表される化合物が好ましい。
なお、下記式(I)において表される環構造(N(窒素原子)と4つの炭素原子とX7とで構成されるヘテロ環)は6員環である。上記環構造の数は、式(I)で表される化合物1分子あたり、1個である。
式(I)のX7が窒素原子である場合、式(I)において表されるヘテロ環は、ピペラジン環に該当する。
式(I)のX7が酸素原子である場合、式(I)において表されるヘテロ環は、モルホリン環に該当する。
式(I)のX7が硫黄原子である場合、式(I)において表されるヘテロ環は、チオモルホリン環に該当する。
X3、X4、X5およびX6は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基を表す。
X7が窒素原子である場合、n3は1であり、X1およびX2のうちの一方または両方が、それぞれ独立に、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表し、
X1およびX2のうちの一方のみが式(I-1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
式(I-3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、
n2は、1~10を表す。
X7が酸素原子または硫黄原子である場合、n3は0を表し、X1が、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表す。
式(I-1)中、A1は、カルボニル基および/または式(I-2):-R1-2(OH)-O-を表し、
n1-1は、0または1を表し、
R1-1は、上記疎水部となる上記炭化水素基を表し、
式(I-2)中、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
The heterocyclic compound is preferably a compound represented by the following formula (I) from the viewpoint that the effects of the present invention (especially low rolling resistance) are superior.
The ring structure represented by the following formula (I) (heterocyclic ring composed of N (nitrogen atom), four carbon atoms and X 7 ) is a six-membered ring. The number of the above ring structures is one per molecule of the compound represented by formula (I).
When X 7 in formula (I) is a nitrogen atom, the heterocycle represented by formula (I) corresponds to a piperazine ring.
When X 7 in formula (I) is an oxygen atom, the heterocycle represented by formula (I) corresponds to a morpholine ring.
When X 7 in formula (I) is a sulfur atom, the heterocycle represented by formula (I) corresponds to a thiomorpholine ring.
X3 , X4 , X5 and X6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
When X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1 and one or both of X 1 and X 2 are each independently represented by formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1 represents -1 ,
When only one of X 1 and X 2 represents formula (I-1), the remaining groups are a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and formula (I-3):-(R 2 -O) represents at least one selected from the group consisting of n2 -H,
In formula (I-3), each R 2 independently represents a divalent hydrocarbon group,
n2 represents 1-10.
When X 7 is an oxygen atom or a sulfur atom, n3 represents 0 and X 1 represents formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1-1 .
In formula (I-1), A 1 represents a carbonyl group and/or formula (I-2): —R 1-2 (OH)—O—,
n1-1 represents 0 or 1,
R 1-1 represents the above hydrocarbon group that serves as the above hydrophobic portion,
In formula (I-2), R 1-2 represents a trivalent hydrocarbon group.
式(I)中、X1およびX2のうちの一方または両方が、それぞれ独立に、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表す。 In formula (I), one or both of X 1 and X 2 each independently represent formula (I-1):-(A 1 ) n1-1 -R 1-1 .
(式(I-1))
式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1において、A1は、カルボニル基および/または式(I-2):-R1-2(OH)-O-を表す。
n1-1は、0または1を表す。
R1-1は、上記疎水部となる上記炭化水素基を表す。R1-1としての上記疎水部となる上記炭化水素基は上記ヘテロ環化合物が有する上記疎水部となる上記炭化水素基と同様である。
(Formula (I-1))
In formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1-1 , A 1 represents a carbonyl group and/or formula (I-2): -R 1-2 (OH)-O- show.
n1-1 represents 0 or 1;
R 1-1 represents the above hydrocarbon group that serves as the above hydrophobic portion. The hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion as R 1-1 is the same as the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion of the heterocyclic compound.
(式(I-2))
式(I-2):-R1-2(OH)-O-において、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
3価の炭化水素基の炭素数は、3~30が好ましい。
3価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、または、これらの組合せの何れであってもよい。
(Formula (I-2))
In formula (I-2): -R 1-2 (OH)-O-, R 1-2 represents a trivalent hydrocarbon group.
The number of carbon atoms in the trivalent hydrocarbon group is preferably 3-30.
The trivalent hydrocarbon group is preferably an aliphatic hydrocarbon group. Aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
式(I-2)において、上記ヒドロキシ基および上記酸素原子(-O-)はR1-2を構成するいずれの炭素原子に結合してもよい。
なお、式(I-1)において、n1-1が1であり、A1が式(I-2)である場合、式(I-2)のR1-2がヘテロ環と結合し、式(I-2)の上記酸素原子(-O-)がR1-1と結合することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
In formula (I-2), the hydroxy group and the oxygen atom (--O--) may be bonded to any carbon atom constituting R 1-2 .
In formula (I-1), when n1-1 is 1 and A 1 is formula (I-2), R 1-2 in formula (I-2) is bonded to a hetero ring to form One of preferred embodiments is that the oxygen atom (--O--) of (I-2) is bonded to R 1-1 .
(X3、X4、X5およびX6)
式(I)において、X3、X4、X5およびX6は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基を表す。
上記炭化水素基は特に制限されない。X3、X4、X5またはX6としての炭化水素基は上記ヘテロ環化合物が有する上記疎水部となる上記炭化水素基と同様であってもよいし、それ以外の炭化水素基であってもよい。
X3、X4、X5およびX6は、水素原子であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
(X3 , X4 , X5 and X6 )
In Formula (I), X 3 , X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
The hydrocarbon group is not particularly limited. The hydrocarbon group as X 3 , X 4 , X 5 or X 6 may be the same as the above hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion of the above heterocyclic compound, or may be any other hydrocarbon group. good too.
One of preferred embodiments of X 3 , X 4 , X 5 and X 6 is a hydrogen atom.
式(I)において、X7が窒素原子であり、n3は1であり、X1およびX2のうちの一方のみが上記式(I-1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
すなわち、X1が上記式(I-1)を表す場合、X2が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
また、X2が上記式(I-1)を表す場合、X1が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3)は、それぞれ、上記と同様である。
In formula (I), when X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1, and only one of X 1 and X 2 represents formula (I-1) above, the remaining groups are hydrogen atoms, It can represent at least one selected from the group consisting of a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H.
That is, when X 1 represents the above formula (I-1), X 2 represents a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I-3): —(R 2 —O) n2 —H It can represent at least one selected from the group consisting of
Further, when X 2 represents the above formula (I-1), X 1 is a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I-3): —(R 2 —O) n2 —H. It can represent at least one selected from the group consisting of The sulfone-based protecting group, carbamate-based protecting group and formula (I-3) are respectively the same as described above.
(ヘテロ環化合物が式(I)で表される化合物であり、X7が窒素原子であり、n3が1である場合)
式(I)で表され、X7が窒素原子であり、n3が1であるヘテロ環化合物は、下記式(II)で表される。
A heterocyclic compound represented by formula (I), wherein X 7 is a nitrogen atom and n3 is 1, is represented by the following formula (II).
式(II)中、X1およびX2のうちの一方または両方が、それぞれ独立に、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表す。 In formula (II), one or both of X 1 and X 2 each independently represent formula (I-1):-(A 1 ) n1-1 -R 1-1 .
(式(I-1))
式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1において、A1は、カルボニル基および/または式(I-2):-R1-2(OH)-O-を表す。
n1-1は、0または1を表す。
R1-1は、上記疎水部となる上記炭化水素基を表す。R1-1としての上記疎水部となる上記炭化水素基は上記ヘテロ環化合物が有する上記疎水部となる上記炭化水素基と同様である。
(Formula (I-1))
In formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1-1 , A 1 represents a carbonyl group and/or formula (I-2): -R 1-2 (OH)-O- show.
n1-1 represents 0 or 1;
R 1-1 represents the above hydrocarbon group that serves as the above hydrophobic portion. The hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion as R 1-1 is the same as the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion of the heterocyclic compound.
(式(I-2))
式(I-2):-R1-2(OH)-O-において、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。
3価の炭化水素基の炭素数は、3~30が好ましい。
3価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状、または、これらの組合せの何れであってもよい。
(Formula (I-2))
In formula (I-2): -R 1-2 (OH)-O-, R 1-2 represents a trivalent hydrocarbon group.
The carbon number of the trivalent hydrocarbon group is preferably 3-30.
The trivalent hydrocarbon group is preferably an aliphatic hydrocarbon group. Aliphatic hydrocarbon groups may be linear, branched, cyclic, or combinations thereof.
式(I-2)において、上記ヒドロキシ基および上記酸素原子(-O-)はR1-2を構成するいずれの炭素原子に結合してもよい。
なお、式(I-1)において、n1-1が1であり、A1が式(I-2)である場合、式(I-2)のR1-2がピペラジン環と結合し、式(I-2)の上記酸素原子(-O-)がR1-1と結合することが好ましい態様の1つとして挙げられる。
In formula (I-2), the hydroxy group and the oxygen atom (--O--) may be bonded to any carbon atom constituting R 1-2 .
In formula (I-1), when n1-1 is 1 and A 1 is formula (I-2), R 1-2 in formula (I-2) is bonded to the piperazine ring to form One preferred mode is that the oxygen atom (--O--) of (I-2) is bonded to R 1-1 .
(X3、X4、X5およびX6)
式(II)において、X3、X4、X5およびX6は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基を表す。
上記炭化水素基は特に制限されない。X3、X4、X5またはX6としての炭化水素基は上記ヘテロ環化合物が有する上記疎水部となる上記炭化水素基と同様であってもよいし、それ以外の炭化水素基であってもよい。
X3、X4、X5およびX6は、水素原子であることが好ましい態様の1つとして挙げられる。
(X3 , X4 , X5 and X6 )
In formula (II), X3 , X4, X5 and X6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
The hydrocarbon group is not particularly limited. The hydrocarbon group as X 3 , X 4 , X 5 or X 6 may be the same as the above hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion of the above heterocyclic compound, or may be any other hydrocarbon group. good too.
One of preferred embodiments of X 3 , X 4 , X 5 and X 6 is a hydrogen atom.
式(II)において、X1およびX2のうちの一方のみが上記式(I-1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
すなわち、X1が上記式(I-1)を表す場合、X2が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。
また、X2が上記式(I-1)を表す場合、X1が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表すことができる。スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3)は、それぞれ、上記と同様である。
In formula (II), when only one of X 1 and X 2 represents the above formula (I-1), the remaining groups are a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I- 3): It can represent at least one member selected from the group consisting of --(R 2 --O) n2 --H.
That is, when X 1 represents the above formula (I-1), X 2 represents a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I-3): —(R 2 —O) n2 —H It can represent at least one selected from the group consisting of
Further, when X 2 represents the above formula (I-1), X 1 is a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I-3): —(R 2 —O) n2 —H. It can represent at least one selected from the group consisting of The sulfone-based protecting group, carbamate-based protecting group and formula (I-3) are respectively the same as described above.
ピペラジン化合物の具体的態様としては、例えば、下記態様1または2が挙げられる。
(ピペラジン化合物の態様1)
ピペラジン化合物の態様1は、式(II)で表され、
X1およびX2の両方がそれぞれ独立に上記式(I-1)を表す化合物である。
上記態様1において、X3、X4、X5およびX6は、水素原子が好ましい。
Specific embodiments of the piperazine compound include, for example, the following embodiments 1 and 2.
(Aspect 1 of Piperazine Compound)
Embodiment 1 of the piperazine compound is represented by formula (II),
Both X 1 and X 2 are each independently a compound represented by formula (I-1) above.
In Embodiment 1 above, X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are preferably hydrogen atoms.
上記態様1の具体例としては例えば、下記式で表されるピペラジン化合物3、5および8が挙げられる。
Specific examples of Aspect 1 include
ピペラジン化合物3
ピペラジン化合物5
ピペラジン化合物8(Rはそれぞれ独立に-C12H25、または、-C13H27を表す。)
(ピペラジン化合物の態様2)
ピペラジン化合物の態様2は、式(II)で表され、
X1およびX2のうちの一方のみが式(I-1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および上記式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す化合物である。
上記態様2において、X3、X4、X5およびX6は、水素原子が好ましい。
(Aspect 2 of Piperazine Compound)
Embodiment 2 of the Piperazine Compound is represented by Formula (II),
only one of X 1 and X 2 represents formula (I-1),
A compound in which the remaining groups are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group, and the above formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H. .
In Mode 2 above, X 3 , X 4 , X 5 and X 6 are preferably hydrogen atoms.
上記態様2の具体例としては例えば、下記式で表されるピペラジン化合物1、2、4、6および7が挙げられる。 Specific examples of Aspect 2 include piperazine compounds 1, 2, 4, 6 and 7 represented by the following formulas.
ピペラジン化合物1
ピペラジン化合物2(下記構造式中、nは1~10であり、1~5が好ましい。)
ピペラジン化合物4
ピペラジン化合物6
ピペラジン化合物7(Rは-C12H25、または、-C13H27を表す。ピペラジン化合物7は、Rが-C12H25であるピペラジン化合物とRが-C13H27であるピペラジン化合物との混合物であってもよい。)
(ヘテロ環化合物が式(I)で表される化合物であり、X7が酸素原子または硫黄原子であり、n3が0である場合)
式(I)で表され、X7が酸素原子または硫黄原子であり、n3が0であるヘテロ環化合物は、下記式(III)で表される。
A heterocyclic compound represented by the formula (I), wherein X7 is an oxygen atom or a sulfur atom, and n3 is 0, is represented by the following formula (III).
式(III)で表される化合物としては、例えば、下記式で表されるモルホリン化合物1~4が挙げられる。 Examples of compounds represented by formula (III) include morpholine compounds 1 to 4 represented by the following formulas.
(モルホリン化合物1)
(モルホリン化合物2)
(モルホリン化合物3)
(モルホリン化合物4)
ヘテロ環化合物はその製造方法について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
具体的には例えば、置換基を有してもよいピペラジン、モルホリンおよびチオモルホリンからなる群から選ばれる少なくとも1種と、ハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素等)、酸ハロゲン基(酸塩化物基、酸臭化物基、酸ヨウ化物基等)およびグルシジルオキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種と疎水部となる炭化水素基(例えば、1価の炭化水素基)とを有する炭化水素化合物とを、必要に応じて溶媒中で、反応させることによって得ることができる。置換基は上記と同様である。上記炭化水素化合物が有する疎水部となる炭化水素基(例えば、1価の炭化水素基)は上記と同様である。
また、上記ピペラジン化合物2のように、さらに上記式(I-3):-(R2-O)n2-Hを有する場合のピペラジン化合物の製造方法としては、例えば、ピペラジン化合物1のようにヒドロキシ基を有するピペラジン化合物と、アルキレンオキサイドとを、金属アルコキシドの存在下で反応させる方法が挙げられる。
The heterocyclic compound is not particularly limited in its production method. For example, a conventionally well-known thing is mentioned.
Specifically, for example, at least one selected from the group consisting of optionally substituted piperazine, morpholine and thiomorpholine, a halogen atom (chlorine, bromine, iodine, etc.), an acid halogen group (acid chloride group , an acid bromide group, an acid iodide group, etc.) and a glycidyloxy group, and a hydrocarbon group (e.g., monovalent hydrocarbon group) serving as a hydrophobic portion; can be obtained by reaction, optionally in a solvent. Substituents are the same as above. A hydrocarbon group (for example, a monovalent hydrocarbon group) that becomes a hydrophobic portion of the above hydrocarbon compound is the same as described above.
As for the method for producing a piperazine compound having the above formula (I-3): —(R 2 —O) n2 —H like the above piperazine compound 2, for example, a hydroxy A method of reacting a piperazine compound having a group with an alkylene oxide in the presence of a metal alkoxide can be mentioned.
なお、本発明において、上記ヘテロ環化合物は、ケイ素原子を有さないものとできる。
また、上記ヘテロ環化合物は、エナミン構造(N-C=C)を有さないものとできる。
In addition, in the present invention, the heterocyclic compound can be one having no silicon atom.
Also, the heterocyclic compound may not have an enamine structure (NC=C).
<ヘテロ環化合物の含有量>
本発明において、上記ヘテロ環化合物の含有量は、上記シリカの含有量に対して、0.5~20質量%である。
上記ヘテロ環化合物の含有量は、本発明の効果(特に低転がり抵抗性)により優れるという観点から、上記シリカの含有量に対して、0.5~15質量%が好ましく、1~10質量%がより好ましい。
<Content of heterocyclic compound>
In the present invention, the content of the heterocyclic compound is 0.5 to 20% by mass relative to the content of silica.
The content of the heterocyclic compound is preferably 0.5 to 15% by mass, preferably 1 to 10% by mass, based on the content of the silica, from the viewpoint that the effect of the present invention (especially low rolling resistance) is excellent. is more preferred.
[5]任意成分
本発明の組成物は、必要に応じて、上述した成分以外の成分(任意成分)を含有することができる。
そのような成分としては、例えば、シリカ以外の充填剤(例えば、カーボンブラック)、テルペン樹脂(好ましくは、芳香族変性テルペン樹脂)、熱膨張性マイクロカプセル、酸化亜鉛(亜鉛華)、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加工助剤、プロセスオイル、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、加硫剤(例えば、硫黄)、加硫促進剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤などが挙げられる。
[5] Optional Components The composition of the present invention can contain components (optional components) other than the components described above, if necessary.
Examples of such components include fillers other than silica (e.g., carbon black), terpene resins (preferably aromatic modified terpene resins), thermally expandable microcapsules, zinc oxide (zinc oxide), stearic acid, Various additives commonly used in rubber compositions such as anti-aging agents, waxes, processing aids, process oils, liquid polymers, thermosetting resins, vulcanizing agents (e.g. sulfur), vulcanization accelerators, etc. is mentioned.
[カーボンブラック]
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、カーボンブラックを含有するのが好ましい。
上記カーボンブラックは特に限定されず、例えば、SAF-HS、SAF、ISAF-HS、ISAF、ISAF-LS、IISAF-HS、HAF-HS、HAF、HAF-LS、FEF、GPF、SRF等の各種グレードのものを使用することができる。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、50~200m2/gであることが好ましく、70~150m2/gであることがより好ましい。
ここで、窒素吸着比表面積(N2SA)は、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K6217-2:2001「第2部:比表面積の求め方-窒素吸着法-単点法」にしたがって測定した値である。
[Carbon black]
The composition of the present invention preferably contains carbon black because the effects of the present invention are more excellent.
The carbon black is not particularly limited, for example, various grades such as SAF-HS, SAF, ISAF-HS, ISAF, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF-HS, HAF, HAF-LS, FEF, GPF, and SRF can be used.
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 m 2 /g, more preferably 70 to 150 m 2 /g, for the reason that the effects of the present invention are more excellent. is more preferred.
Here, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is the amount of nitrogen adsorption on the carbon black surface according to JIS K6217-2:2001 "Part 2: Determination of specific surface area - nitrogen adsorption method - single point method". It is a measured value.
本発明の組成物において、カーボンブラックの含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したジエン系ゴム100質量部に対して、1~100質量部であることが好ましく、2~10質量部であることがより好ましい。 In the composition of the present invention, the content of carbon black is not particularly limited, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber described above. , more preferably 2 to 10 parts by mass.
[特定アルキルトリエトキシシラン]
本発明の組成物は、本発明の効果がより優れる理由から、下記一般式(I)で表されるアルキルトリエトキシシラン(以下、「特定アルキルトリエトキシシラン」とも言う)を含有するのが好ましい。
[Specific alkyltriethoxysilane]
The composition of the present invention preferably contains an alkyltriethoxysilane represented by the following general formula (I) (hereinafter also referred to as "specific alkyltriethoxysilane") for the reason that the effects of the present invention are more excellent. .
上記一般式(I)中、R1は炭素数7~20のアルキル基を表す。Etはエチル基を表す。
上記炭素数7~20のアルキル基としては、具体的には、例えば、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、オクチル基、ノニル基が好ましい。
In general formula (I) above, R 1 represents an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms. Et represents an ethyl group.
Specific examples of the alkyl group having 7 to 20 carbon atoms include heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group and dodecyl group. Among them, an octyl group and a nonyl group are preferable because the effects of the present invention are more excellent.
本発明の組成物において、特定アルキルトリエトキシシランの含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、上述したシリカの含有量に対して、2.0~10.0質量%であることが好ましい。 In the composition of the present invention, the content of the specific alkyltriethoxysilane is not particularly limited, but for the reason that the effect of the present invention is more excellent, it is 2.0 to 10.0% by mass relative to the silica content described above. is preferably
[タイヤトレッド用ゴム組成物の調製方法]
本発明の組成物の製造方法は特に限定されず、その具体例としては、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置(例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど)を用いて、混練する方法などが挙げられる。本発明の組成物が硫黄または加硫促進剤を含有する場合は、硫黄および加硫促進剤以外の成分を先に高温(好ましくは100~160℃)で混合し、冷却してから、硫黄または加硫促進剤を混合するのが好ましい。
また、本発明の組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
[Method for preparing rubber composition for tire tread]
The method for producing the composition of the present invention is not particularly limited, and specific examples include, for example, kneading the components described above using known methods and devices (e.g., Banbury mixer, kneader, rolls, etc.). methods and the like. When the composition of the present invention contains sulfur or a vulcanization accelerator, the components other than sulfur and the vulcanization accelerator are first mixed at a high temperature (preferably 100 to 160 ° C.), cooled, and then sulfur or It is preferred to mix a vulcanization accelerator.
Also, the composition of the present invention can be vulcanized or crosslinked under conventionally known vulcanization or crosslinking conditions.
[II]空気入りタイヤ
本発明の空気入りタイヤは、上述した本発明の組成物を用いて製造(作製)された、空気入りタイヤである。なかでも、本発明の組成物をタイヤトレッド(キャップトレッド)に用いた(配置した)空気入りタイヤであることが好ましい。
図1に、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表す空気入りタイヤの部分断面概略図を示すが、本発明の空気入りタイヤは図1に示す態様に限定されるものではない。
[II] Pneumatic Tire The pneumatic tire of the present invention is a pneumatic tire manufactured (produced) using the composition of the present invention described above. Among them, a pneumatic tire in which the composition of the present invention is used (arranged) in the tire tread (cap tread) is preferable.
FIG. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of a pneumatic tire showing an example of an embodiment of the pneumatic tire of the present invention, but the pneumatic tire of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG.
図1において、符号1はビード部を表し、符号2はサイドウォール部を表し、符号3はタイヤトレッド部を表す。
また、左右一対のビード部1間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層4が装架されており、このカーカス層4の端部はビードコア5およびビードフィラー6の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド部3においては、カーカス層4の外側に、ベルト層7がタイヤ1周に亘って配置されている。
また、ビード部1においては、リムに接する部分にリムクッション8が配置されている。
なお、タイヤトレッド部3は上述した本発明の組成物により形成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bead portion, reference numeral 2 denotes a sidewall portion, and reference numeral 3 denotes a tire tread portion.
A carcass layer 4 in which fiber cords are embedded is mounted between the pair of left and right bead portions 1, and the end portion of the carcass layer 4 extends from the inside to the outside of the tire around the
Further, in the tire tread portion 3 , a belt layer 7 is arranged outside the carcass layer 4 over one circumference of the tire.
A
The tire tread portion 3 is made of the composition of the present invention described above.
本発明の空気入りタイヤは、例えば、従来公知の方法に従って製造することができる。また、空気入りタイヤに充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。 The pneumatic tire of the present invention can be manufactured, for example, according to a conventionally known method. In addition to normal air or air with adjusted oxygen partial pressure, inert gas such as nitrogen, argon, and helium can be used as the gas to be filled in the pneumatic tire.
以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.
〔特定共役ジエン系ゴムおよび比較共役ジエン系ゴムの製造〕
以下のとおり、特定共役ジエン系ゴム1~5および比較共役ジエン系ゴム1を製造した。
ここで、特定共役ジエン系ゴム1~5は上述した第1~3工程を備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムであり、上述した特定共役ジエン系ゴムに該当する。さらに、特定共役ジエン系ゴム1~2は第1工程が上述した工程Aと工程Bとを備えるものであり、特定共役ジエン系ゴムがPIブロックを有する。
一方、比較共役ジエン系ゴム1は上述した第1~2工程を備える(上述した第3工程を備えない)共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムであり、上述した特定共役ジエン系ゴムに該当しない。
[Production of specific conjugated diene rubber and comparative conjugated diene rubber]
Specific conjugated diene rubbers 1 to 5 and comparative conjugated diene rubber 1 were produced as follows.
Here, the specific conjugated diene rubbers 1 to 5 are conjugated diene rubbers produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising the first to third steps described above, and correspond to the specific conjugated diene rubbers described above. Further, in the specific conjugated diene rubbers 1 and 2, the first step includes the above-described steps A and B, and the specific conjugated diene rubbers have PI blocks.
On the other hand, the comparative conjugated diene rubber 1 is a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber comprising the above-described first and second steps (not including the above-described third step). Not applicable to diene rubber.
<特定共役ジエン系ゴム1>
窒素置換された800mlアンプル瓶に、シクロヘキサン74.3g、およびテトラメチルエチレンジアミン0.48mmolを添加し、さらに、n-ブチルリチウム4.76mmol(n-ブチルリチウム1モルに対する、極性化合物としてのテトラメチルエチレンジアミンの量が0.10モルとなる量)を添加した。次いで、イソプレン17.3g、およびスチレン1.3gをゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を得た。この重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は6,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.12、スチレン単量体単位含有量は7.0質量%、イソプレン単量体単位含有量は93.0質量%、およびビニル結合含有量は7.5質量%であった。
<Specific conjugated diene rubber 1>
74.3 g of cyclohexane and 0.48 mmol of tetramethylethylenediamine were added to a nitrogen-purged 800 ml ampoule bottle, and 4.76 mmol of n-butyllithium (tetramethylethylenediamine as a polar compound per 1 mol of n-butyllithium of 0.10 mol) was added. Then, 17.3 g of isoprene and 1.3 g of styrene were slowly added and reacted in an ampoule bottle at 50° C. for 120 minutes to obtain a polymer block (A) having active terminals. This polymer block (A) has a weight average molecular weight (Mw) of 6,500, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.12, a styrene monomer unit content of 7.0% by mass, and an isoprene monomer unit The content was 93.0% by weight and the vinyl bond content was 7.5% by weight.
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン4000g、テトラメチルエチレンジアミン3.57mmol、1,3-ブタジエン252g、およびスチレン348gを仕込んだ後、上記にて得られた活性末端を有する重合体ブロック(A)を全量加え、50℃で重合を開始した(使用したn-ブチルリチウム1モルに対する、反応系中に存在する極性化合物としてのテトラメチルエチレンジアミンの量は0.85モル)。重合を開始してから15分経過後、1,3-ブタジエン338g、およびスチレン62gを60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は70℃であった。連続添加終了後、さらに15分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、下記式(11)で表されるポリオルガノシロキサンを、40質量%濃度のキシレン溶液の状態にて、1.51g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン4.76mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(BASF社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを特定共役ジエン系ゴム1とする。特定共役ジエン系ゴム1の重量平均分子量(Mw)は570,000、カップリング率は45.0%、スチレン単量体単位含有量は41.1質量%、ビニル結合含有量は33.5質量%であった。特定共役ジエン系ゴム1のガラス転移温度は-26℃であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。 An autoclave equipped with a stirrer was charged with 4000 g of cyclohexane, 3.57 mmol of tetramethylethylenediamine, 252 g of 1,3-butadiene, and 348 g of styrene under a nitrogen atmosphere, and then the polymer block (A) having an active terminal obtained above was added. was added to initiate polymerization at 50° C. (the amount of tetramethylethylenediamine as a polar compound present in the reaction system was 0.85 mol with respect to 1 mol of n-butyllithium used). After 15 minutes from the initiation of polymerization, 338 g of 1,3-butadiene and 62 g of styrene were continuously added over 60 minutes. The maximum temperature during the polymerization reaction was 70°C. After the completion of the continuous addition, the polymerization reaction was continued for an additional 15 minutes, and after confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, 40% of the polyorganosiloxane represented by the following formula (11) was added. In the state of a xylene solution with a mass% concentration, 1.51 g (converted to the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane, 1.1 times the moles of n-butyllithium used ) was added and allowed to react for 30 minutes. Then, 4.76 mmol of 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (an amount corresponding to 1.0 moles of n-butyllithium used) was added and allowed to react for 10 minutes. Then, as a polymerization terminator, methanol was added in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, 0.15 part of Irganox 1520L (manufactured by BASF) was added as an antiaging agent to 100 parts of the conjugated diene rubber, and then the solvent was removed by steam stripping, followed by heating at 60° C. for 24 hours. After vacuum drying, a solid conjugated diene rubber was obtained. The obtained conjugated diene-based rubber is referred to as specific conjugated diene-based rubber 1. Specific conjugated diene rubber 1 has a weight average molecular weight (Mw) of 570,000, a coupling ratio of 45.0%, a styrene monomer unit content of 41.1% by mass, and a vinyl bond content of 33.5% by mass. %Met. The specific conjugated diene rubber 1 had a glass transition temperature of −26° C. and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.5.
上記式(11)中、X1、X4、R1~R3およびR5~R8はメチル基である。上記式(11)中、mは80、kは120である。上記式(11)中、X2は下記式(12)で表される基である(ここで、*は結合位置を表す)。 In formula (11) above, X 1 , X 4 , R 1 to R 3 and R 5 to R 8 are methyl groups. In the above formula (11), m is 80 and k is 120. In formula (11) above, X2 is a group represented by formula ( 12 ) below (where * represents a bonding position).
<特定共役ジエン系ゴム2>
窒素置換された800mlアンプル瓶に、シクロヘキサン70.0g、およびテトラメチルエチレンジアミン0.77mmolを添加し、さらに、n-ブチルリチウム7.69mmolを添加した。次いで、イソプレン27.9g、およびスチレン2.1gをゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分間反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を得た。この重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は6,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.10、スチレン単量体単位含有量は7.0質量%、イソプレン単量体単位含有量は93.0質量%、ビニル結合含有量は7.7質量%であった。
<Specific conjugated diene rubber 2>
70.0 g of cyclohexane and 0.77 mmol of tetramethylethylenediamine and 7.69 mmol of n-butyllithium were added to a nitrogen-purged 800 ml ampoule bottle. Then, 27.9 g of isoprene and 2.1 g of styrene were slowly added and reacted in an ampoule bottle at 50° C. for 120 minutes to obtain a polymer block (A) having active terminals. The polymer block (A) has a weight average molecular weight (Mw) of 6,500, a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.10, a styrene monomer unit content of 7.0% by mass, and an isoprene monomer unit. The content was 93.0% by mass, and the vinyl bond content was 7.7% by mass.
次に、攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン4000g、テトラメチルエチレンジアミン2.69mmol、1,3-ブタジエン474g、およびスチレン126gを仕込んだ後、上記にて得られた活性末端を有する重合体ブロック(A)を全量加え、50℃で重合を開始した。重合を開始してから10分間経過後、1,3-ブタジエン376g、およびスチレン24gを60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は75℃であった。連続添加終了後、さらに10分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(11)で表されるポリオルガノシロキサンを、40質量%濃度のキシレン溶液の状態にて、2.44g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン7.69mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間攪拌させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを特定共役ジエン系ゴム2とする。特定共役ジエン系ゴム2の重量平均分子量(Mw)は460,000、カップリング率は58.0%、スチレン単量体単位含有量は15.0質量%、ビニル結合含有量は30.5質量%であった。特定共役ジエン系ゴム2のガラス転移温度は-63℃であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.6であった。 Next, an autoclave equipped with a stirrer was charged with 4000 g of cyclohexane, 2.69 mmol of tetramethylethylenediamine, 474 g of 1,3-butadiene, and 126 g of styrene under a nitrogen atmosphere, and then the polymer block having an active terminal obtained above was The total amount of (A) was added, and polymerization was initiated at 50°C. Ten minutes after the initiation of polymerization, 376 g of 1,3-butadiene and 24 g of styrene were continuously added over 60 minutes. The maximum temperature during the polymerization reaction was 75°C. After the completion of the continuous addition, the polymerization reaction was continued for an additional 10 minutes, and after confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, 40% of the polyorganosiloxane represented by the above formula (11) was added. In the state of a xylene solution with a mass% concentration, 2.44 g (converted to the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane, 1.1 times the mole of n-butyllithium used ) was added and allowed to react for 30 minutes. Then, 7.69 mmol of 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (an amount corresponding to 1.0 moles of n-butyllithium used) was added and stirred for 10 minutes. Then, as a polymerization terminator, methanol was added in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, 0.15 part of Irganox 1520L (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added as an antiaging agent to 100 parts of conjugated diene rubber, and then the solvent was removed by steam stripping and heated at 60°C. After vacuum drying for 24 hours, a solid conjugated diene rubber was obtained. The obtained conjugated diene-based rubber is referred to as specific conjugated diene-based rubber 2 . The specific conjugated diene rubber 2 has a weight average molecular weight (Mw) of 460,000, a coupling ratio of 58.0%, a styrene monomer unit content of 15.0% by mass, and a vinyl bond content of 30.5% by mass. %Met. The specific conjugated diene rubber 2 had a glass transition temperature of −63° C. and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6.
<特定共役ジエン系ゴム3>
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン800g、1,3-ブタジエン120gを仕込んだ後、n-ブチルリチウム1.00mmolを加え、80℃で重合を開始した。90分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(11)で表されるポリオルガノシロキサン0.32g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)を添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン1.00mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(BASF社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを特定共役ジエン系ゴム3とする。特定共役ジエン系ゴム3の重量平均分子量(Mw)は485,000、カップリング率は55.5%、ビニル結合含有量は9.8質量%であった。特定共役ジエン系ゴム3のガラス転移温度は-93℃であり、分子量分布(Mw/Mn)は1.6であった。
<Specific conjugated diene rubber 3>
An autoclave equipped with a stirrer was charged with 800 g of cyclohexane and 120 g of 1,3-butadiene under a nitrogen atmosphere, and then 1.00 mmol of n-butyllithium was added to initiate polymerization at 80°C. After continuing the polymerization reaction for 90 minutes and confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, 0.32 g of the polyorganosiloxane represented by the above formula (11) ( An amount equivalent to 1.1 moles of the n-butyllithium used in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (--Si--O--) was added and reacted for 30 minutes. Then, 1.00 mmol of 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (an amount corresponding to 1.0 times mole of n-butyl lithium used) was added and reacted for 10 minutes. Then, as a polymerization terminator, methanol was added in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, 0.15 part of Irganox 1520L (manufactured by BASF) was added as an antiaging agent to 100 parts of the conjugated diene rubber, and then the solvent was removed by steam stripping, followed by heating at 60° C. for 24 hours. After vacuum drying, a solid conjugated diene rubber was obtained. The resulting conjugated diene-based rubber is referred to as specific conjugated diene-based rubber 3 . The specific conjugated diene rubber 3 had a weight average molecular weight (Mw) of 485,000, a coupling rate of 55.5%, and a vinyl bond content of 9.8% by mass. The specific conjugated diene rubber 3 had a glass transition temperature of −93° C. and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.6.
<特定共役ジエン系ゴム4>
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン4000g、テトラメチルエチレンジアミン3.57mmol、1,3-ブタジエン252g、およびスチレン348gを仕込んだ後、n-ブチルリチウムを加え、50℃で重合を開始した(使用したn-ブチルリチウム1モルに対する、反応系中に存在する極性化合物としてのテトラメチルエチレンジアミンの量は0.85モル)。重合を開始してから15分経過後、1,3-ブタジエン338g、およびスチレン62gを60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は70℃であった。連続添加終了後、さらに15分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(11)で表されるポリオルガノシロキサンを、40質量%濃度のキシレン溶液の状態にて、1.51g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン4.76mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(BASF社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを特定共役ジエン系ゴム4とする。特定共役ジエン系ゴム4の重量平均分子量(Mw)は570,000、カップリング率は45.0%、芳香族ビニル単量体(スチレン単量体)単位含有量は41.1質量%、ビニル結合含有量は33.5質量%、ガラス転移温度(Tg)は-26℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。
<Specific conjugated diene rubber 4>
An autoclave equipped with a stirrer was charged with 4000 g of cyclohexane, 3.57 mmol of tetramethylethylenediamine, 252 g of 1,3-butadiene, and 348 g of styrene under a nitrogen atmosphere, and then n-butyllithium was added to initiate polymerization at 50°C (using The amount of tetramethylethylenediamine as a polar compound present in the reaction system is 0.85 mol, per 1 mol of n-butyllithium. After 15 minutes from the initiation of polymerization, 338 g of 1,3-butadiene and 62 g of styrene were continuously added over 60 minutes. The maximum temperature during the polymerization reaction was 70°C. After the completion of the continuous addition, the polymerization reaction was continued for an additional 15 minutes, and after confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, 40% of the polyorganosiloxane represented by the above formula (11) was added. In the state of a xylene solution with a mass% concentration, 1.51 g (converted to the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane, 1.1 times the moles of n-butyllithium used ) was added and allowed to react for 30 minutes. Then, 4.76 mmol of 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (an amount corresponding to 1.0 moles of n-butyllithium used) was added and allowed to react for 10 minutes. Thereafter, methanol was added as a polymerization terminator in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, 0.15 part of Irganox 1520L (manufactured by BASF) was added as an antiaging agent to 100 parts of the conjugated diene rubber, and then the solvent was removed by steam stripping, followed by heating at 60°C for 24 hours. After vacuum drying, a solid conjugated diene rubber was obtained. The obtained conjugated diene-based rubber is referred to as specific conjugated diene-based rubber 4 . The specific conjugated diene rubber 4 has a weight average molecular weight (Mw) of 570,000, a coupling ratio of 45.0%, an aromatic vinyl monomer (styrene monomer) unit content of 41.1% by mass, and a vinyl The bond content was 33.5 mass %, the glass transition temperature (Tg) was -26°C, and the molecular weight distribution (Mw/Mn) was 1.5.
<特定共役ジエン系ゴム5>
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン4000g、テトラメチルエチレンジアミン2.69mmol、1,3-ブタジエン474g、およびスチレン126gを仕込んだ後、n-ブチルリチウムを加え、50℃で重合を開始した。重合を開始してから10分間経過後、1,3-ブタジエン376g、およびスチレン24gを60分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は75℃であった。連続添加終了後、さらに10分間重合反応を継続し、重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(11)で表されるポリオルガノシロキサンを、40質量%濃度のキシレン溶液の状態にて、2.44g(ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数に換算して、使用したn-ブチルリチウムの1.1倍モルに相当する量)添加し、30分間反応させた。次いで、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン7.69mmol(使用したn-ブチルリチウムの1.0倍モルに相当する量)を添加し、10分間攪拌させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、イルガノックス1520L(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を、共役ジエン系ゴム100部に対して0.15部添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し60℃で24時間真空乾燥して、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを特定共役ジエン系ゴム5とする。特定共役ジエン系ゴム5の重量平均分子量(Mw)は460,000、カップリング率は58.0%、スチレン単量体単位含有量は15.0質量%、ビニル結合含有量は30.5質量%、ガラス転移温度(Tg)は-63℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.6であった。
<Specific
An autoclave equipped with a stirrer was charged with 4000 g of cyclohexane, 2.69 mmol of tetramethylethylenediamine, 474 g of 1,3-butadiene, and 126 g of styrene under a nitrogen atmosphere, and then n-butyllithium was added to initiate polymerization at 50°C. Ten minutes after the initiation of polymerization, 376 g of 1,3-butadiene and 24 g of styrene were continuously added over 60 minutes. The maximum temperature during the polymerization reaction was 75°C. After the completion of the continuous addition, the polymerization reaction was continued for an additional 10 minutes, and after confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, 40% of the polyorganosiloxane represented by the above formula (11) was added. In the state of a xylene solution with a mass% concentration, 2.44 g (converted to the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-) in the polyorganosiloxane, 1.1 times the mole of n-butyllithium used ) was added and allowed to react for 30 minutes. Then, 7.69 mmol of 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane (an amount corresponding to 1.0 moles of n-butyllithium used) was added and stirred for 10 minutes. Then, as a polymerization terminator, methanol was added in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, 0.15 part of Irganox 1520L (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) was added as an antiaging agent to 100 parts of conjugated diene rubber, and then the solvent was removed by steam stripping and heated at 60°C. After vacuum drying for 24 hours, a solid conjugated diene rubber was obtained. The obtained conjugated diene-based rubber is referred to as specific conjugated diene-based
<比較共役ジエン系ゴム1>
窒素置換された100mLアンプル瓶に、シクロヘキサン(35g)、およびテトラメチルエチレンジアミン(1.4mmol)を添加し、さらに、n-ブチルリチウム(4.3mmol)を添加した。次いで、イソプレン(21.6g)、およびスチレン(3.1g)をゆっくりと添加し、50℃のアンプル瓶内で120分反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロックAを得た。この重合体ブロックAについて、重量平均分子量、分子量分布、芳香族ビニル単量体単位含有量、イソプレン単量体単位含有量、および1,4-結合含有量を測定したところ、重量平均分子量は8,700、分子量分布は1.10、芳香族ビニル単位含有量は12.6質量%、イソプレン単位含有量は87.4質量%、1,4-結合含有量は58.0質量%であった。
次に、攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン(4000g)、1,3-ブタジエン(474.0g)、およびスチレン(126.0g)を仕込んだ後、上記にて得られた活性末端を有する重合体ブロックAを全量加え、50℃で重合を開始した。重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、次いで、上記式(11)で表されるポリオルガノシロキサンを、エポキシ基の含有量が1.42mmol(使用したn-ブチルリチウムの0.33倍モルに相当)となるように、20質量%濃度のキシレン溶液の状態で添加し、30分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したn-ブチルリチウムの2倍モルに相当する量のメタノールを添加して、共役ジエン系ゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤(イルガノックス1520、BASF社製)を少量添加し、伸展油としてフッコールエラミック30(新日本石油(株)製)を特定共役ジエン系ゴム100質量部に対して25質量部添加した後、スチームストリッピング法により固形状のゴムを回収した。得られた固形状のゴムをロールにより脱水し、乾燥機中で乾燥を行い、固形状の共役ジエン系ゴムを得た。得られた共役ジエン系ゴムを比較共役ジエン系ゴム1とする。
比較共役ジエン系ゴム1の重量平均分子量、分子量分布、3分岐以上のカップリング率、芳香族ビニル単位含有量、ビニル結合含有量、および、ムーニー粘度を測定したところ、重量平均分子量は640,000、分子量分布は1.65、カップリング率は12.5質量%、芳香族ビニル単量体単位含有量は42.6質量%、ビニル結合含有量は29.5質量%、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)は58であった。比較共役ジエン系ゴム1のガラス転移温度は-27℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.7であった。
<Comparative conjugated diene rubber 1>
Cyclohexane (35 g) and tetramethylethylenediamine (1.4 mmol) were added to a nitrogen-purged 100 mL ampoule bottle, and further n-butyl lithium (4.3 mmol) was added. Then, isoprene (21.6 g) and styrene (3.1 g) were slowly added and reacted in an ampoule bottle at 50° C. for 120 minutes to obtain polymer block A having active terminals. When the weight average molecular weight, molecular weight distribution, aromatic vinyl monomer unit content, isoprene monomer unit content, and 1,4-bond content of this polymer block A were measured, the weight average molecular weight was 8. , 700, the molecular weight distribution was 1.10, the aromatic vinyl unit content was 12.6% by mass, the isoprene unit content was 87.4% by mass, and the 1,4-bond content was 58.0% by mass. .
Next, an autoclave equipped with a stirrer was charged with cyclohexane (4000 g), 1,3-butadiene (474.0 g), and styrene (126.0 g) under a nitrogen atmosphere, and then having the active end obtained above The total amount of polymer block A was added, and polymerization was initiated at 50°C. After confirming that the polymerization conversion rate was in the range of 95% to 100%, the polyorganosiloxane represented by the above formula (11) was added to an epoxy group content of 1.42 mmol (n - equivalent to 0.33 moles of butyllithium) was added in the form of a xylene solution having a concentration of 20% by mass, and reacted for 30 minutes. Then, as a polymerization terminator, methanol was added in an amount corresponding to twice the moles of the n-butyllithium used to obtain a solution containing a conjugated diene rubber. To this solution, a small amount of an anti-aging agent (Irganox 1520, manufactured by BASF) was added, and 25% Fuccol Ceramic 30 (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) was added as an extender oil to 100 parts by mass of the specific conjugated diene rubber. After adding parts by mass, a solid rubber was recovered by a steam stripping method. The resulting solid rubber was dehydrated with rolls and dried in a dryer to obtain a solid conjugated diene rubber. The resulting conjugated diene rubber is referred to as comparative conjugated diene rubber 1.
The weight average molecular weight, molecular weight distribution, coupling rate of three or more branches, aromatic vinyl unit content, vinyl bond content, and Mooney viscosity of Comparative Conjugated Diene Rubber 1 were measured, and the weight average molecular weight was 640,000. , the molecular weight distribution is 1.65, the coupling rate is 12.5% by mass, the aromatic vinyl monomer unit content is 42.6% by mass, the vinyl bond content is 29.5% by mass, the Mooney viscosity (ML 1+4 , 100° C.) was 58. The comparative conjugated diene rubber 1 had a glass transition temperature of −27° C. and a molecular weight distribution (Mw/Mn) of 1.7.
〔ヘテロ環化合物の製造〕
ヘテロ環化合物として、後述するピペラジン化合物7-1、上記ピペラジン化合物1、上記モルホリン化合物3、1を以下のとおり製造した。
上記ピペラジン化合物7-1、1、上記モルホリン化合物3、1は、本発明の組成物に含有される所定のヘテロ環化合物に該当する。
[Production of heterocyclic compound]
As heterocyclic compounds, piperazine compound 7-1, piperazine compound 1, and morpholine compounds 3 and 1, which will be described later, were prepared as follows.
The above piperazine compounds 7-1 and 1 and the above morpholine compounds 3 and 1 correspond to predetermined heterocyclic compounds contained in the composition of the present invention.
<ピペラジン化合物7-1の合成>
C12~13混合アルコールグリシジルエーテル(四日市合成(株)製エポゴーセー(登録商標)EN。C12アルコールグリシジルエーテルとC13アルコールグリシジルエーテルとの混合物。)28.4gと、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、60℃の条件下で4時間反応させることで、下記式で表されるピペラジン化合物7-1を得た。下記式中、Rは-C12H25、または、-C13H27を表す。
上記のとおり製造されたピペラジン化合物7-1は、Rが-C12H25であるピペラジン化合物とRが-C13H27であるピペラジン化合物との混合物である。
上記のとおり製造されたピペラジン化合物7-1は、疎水部となる炭化水素基として-C12H25または-C13H27を1分子当たり1個有し、ヘテロ環としてピペラジン環を有する。
(ピペラジン化合物7-1)
C12-13 mixed alcohol glycidyl ether (Epogose (registered trademark) EN manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd. A mixture of C12 alcohol glycidyl ether and C13 alcohol glycidyl ether.) 28.4 g, 1-(2-hydroxyethyl) piperazine ( 13.0 g of hydroxyethyl piperazine manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd. was reacted at 60° C. for 4 hours to obtain piperazine compound 7-1 represented by the following formula. In the formula below, R represents -C 12 H 25 or -C 13 H 27 .
Piperazine Compound 7-1, prepared as described above, is a mixture of Piperazine Compounds in which R is —C 12 H 25 and Piperazine Compounds in which R is —C 13 H 27 .
The piperazine compound 7-1 produced as described above has one —C 12 H 25 or —C 13 H 27 per molecule as a hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion, and a piperazine ring as a heterocyclic ring.
(Piperazine compound 7-1)
<ピペラジン化合物1の合成>
1-ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)33.3gと、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤(株)製ヒドロキシエチルピペラジン)13.0gとを、テトラヒドロフラン及びジクロロメタン中で室温の条件下で1時間反応させた。反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することで、下記式で表されるピペラジン化合物1を得た。
ピペラジン化合物1は、疎水部となる炭化水素基として-C18H37を1分子当たり1個有し、ヘテロ環としてピペラジン環を有する。
(ピペラジン化合物1)
33.3 g of 1-bromooctadecane (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 13.0 g of 1-(2-hydroxyethyl)piperazine (manufactured by Nippon Nyukazai Co., Ltd.) were dissolved in tetrahydrofuran and dichloromethane at room temperature. was reacted for 1 hour under the conditions of The reaction solution was washed with an aqueous potassium carbonate solution, extracted with dichloromethane, and dried over anhydrous magnesium sulfate. By filtering off anhydrous magnesium sulfate and concentrating, a piperazine compound 1 represented by the following formula was obtained.
Piperazine Compound 1 has one —C 18 H 37 per molecule as a hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion, and a piperazine ring as a heterocyclic ring.
(Piperazine compound 1)
<モルホリン化合物3の合成>
2-エチルヘキシルグリシジルエーテル(四日市合成(株)製エポゴーセー登録商標2EH)18.5gと、モルホリン(東京化成工業(株)製)8.7gとを、60℃の条件下で、4時間反応させることでモルホリン化合物3(下記構造)を得た。
(モルホリン化合物3)
18.5 g of 2-ethylhexyl glycidyl ether (Epogose registered trademark 2EH manufactured by Yokkaichi Gosei Co., Ltd.) and 8.7 g of morpholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are reacted at 60° C. for 4 hours. to obtain morpholine compound 3 (structure below).
(morpholine compound 3)
<モルホリン化合物1の合成>
1-ブロモオクタデカン(東京化成工業(株)製)33.3gと、モルホリン(東京化成工業(株)製)8.7gとを、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン中で室温1時間反応させた。
反応溶液を炭酸カリウム水溶液で水洗、ジクロロメタンで抽出し、無水硫酸マグネシウムで脱水した。無水硫酸マグネシウムをろ別し、濃縮することでモルホリン化合物1(下記構造)を得た。
(モルホリン化合物1)
33.3 g of 1-bromooctadecane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 8.7 g of morpholine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were reacted in tetrahydrofuran and dichloromethane at room temperature for 1 hour.
The reaction solution was washed with an aqueous potassium carbonate solution, extracted with dichloromethane, and dried over anhydrous magnesium sulfate. Anhydrous magnesium sulfate was filtered off and concentrated to obtain morpholine compound 1 (structure below).
(morpholine compound 1)
〔タイヤトレッド用ゴム組成物の調製〕
下記表1に示す成分を、同表に示す割合(質量部)で配合した。
具体的には、まず、下記表1に示す成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて140℃付近に温度を上げてから、5分間混合した後に放出し、室温まで冷却してマスターバッチを得た。さらに、上記バンバリーミキサーを用いて、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤を混合し、タイヤトレッド用ゴム組成物を得た。
なお、ゴム成分が油展品である場合、質量部はゴムの正味の量(オイルを除いた量)を表す。
[Preparation of rubber composition for tire tread]
The components shown in Table 1 below were blended in proportions (parts by mass) shown in the same table.
Specifically, first, among the components shown in Table 1 below, components other than sulfur and a vulcanization accelerator were heated to around 140° C. using a 1.7-liter internal Banbury mixer, and then mixed for 5 minutes. After mixing, it was discharged and cooled to room temperature to obtain a masterbatch. Further, the obtained masterbatch was mixed with sulfur and a vulcanization accelerator using the Banbury mixer to obtain a rubber composition for a tire tread.
When the rubber component is an oil-extended product, parts by mass represent the net amount of rubber (amount excluding oil).
〔評価〕
得られたタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて下記のとおり評価を行った。
〔evaluation〕
The obtained rubber composition for tire tread was evaluated as follows.
<加硫ゴムシートの作製>
得られたタイヤトレッド用ゴム組成物(未加硫)を金型(15cm×15cm×0.2cm)中で、160℃で40分間プレス加硫して加硫ゴムシートを作製した。
<Production of vulcanized rubber sheet>
The obtained tire tread rubber composition (unvulcanized) was press-vulcanized in a mold (15 cm×15 cm×0.2 cm) at 160° C. for 40 minutes to prepare a vulcanized rubber sheet.
<ウェット性能>
得られた加硫ゴムシートについて、JISK6394:2007に準じ、粘弾性スペクトロメーター(東洋精機製作所社製)を用いて、伸張変形歪率10%±2%、振動数20Hz、温度0℃の条件でtanδ(0℃)を測定した。
結果を表1に示す。結果は比較例1を100とする指数で表した。指数が大きい方がウェット性能(ウェットグリップ性能)に優れる。実用上、103以上であることが好ましい。
<Wet Performance>
The resulting vulcanized rubber sheet was measured using a viscoelastic spectrometer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) in accordance with JIS K6394: 2007 under the conditions of an extensional deformation strain rate of 10% ± 2%, a frequency of 20 Hz, and a temperature of 0 ° C. Tan δ (0°C) was measured.
Table 1 shows the results. The results were expressed as indices with Comparative Example 1 being 100. The larger the index, the better the wet performance (wet grip performance). Practically, it is preferably 10 3 or more.
<転がり性能>
得られた加硫ゴムシートについて、JISK6394:2007に準じ、粘弾性スペクトロメーター(東洋精機製作所社製)を用いて、伸張変形歪率10%±2%、振動数20Hz、温度60℃の条件でtanδ(60℃)を測定した。
結果を表1に示す。結果は比較例1を100とする指数で表した。指数が小さい方が転がり性能(低転がり抵抗性)に優れる。実用上、97以下であることが好ましい。
<Rolling performance>
The resulting vulcanized rubber sheet was measured using a viscoelastic spectrometer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) in accordance with JIS K6394: 2007 under the conditions of an extensional deformation strain rate of 10% ± 2%, a frequency of 20 Hz, and a temperature of 60 ° C. Tan δ (60°C) was measured.
Table 1 shows the results. The results were expressed as indices with Comparative Example 1 being 100. The smaller the index, the better the rolling performance (low rolling resistance). Practically, it is preferably 97 or less.
<粘度>
得られたタイヤトレッド用ゴム組成物について、JIS K6300-1:2013に準じ、L形ロータを使用し、予熱時間1分、ロータの回転時間4分、試験温度100℃の条件で、ムーニー粘度を測定した。
結果を表1に示す。結果は比較例1を100とする指数で表した。指数が小さいほど粘度が小さく、加工性に優れる。実用上、97以下であることが好ましい。
<Viscosity>
The obtained tire tread rubber composition was measured according to JIS K6300-1:2013, using an L-shaped rotor, under the conditions of a preheating time of 1 minute, a rotor rotation time of 4 minutes, and a test temperature of 100 ° C. The Mooney viscosity was measured. It was measured.
Table 1 shows the results. The results were expressed as indices with Comparative Example 1 being 100. The smaller the index, the smaller the viscosity and the better the workability. Practically, it is preferably 97 or less.
上記表1中の各成分の詳細は以下のとおりである。
・特定共役ジエン系ゴム1~5:上述のとおり製造した特定共役ジエン系ゴム1~5
・比較共役ジエン系ゴム1:上述のとおり製造した比較共役ジエン系ゴム1
・比較共役ジエン系ゴム2:ブタジエンゴム(未変性)(日本ゼオン社製Nipol BR1220、ガラス転移温度:-106℃、)
Details of each component in Table 1 are as follows.
・Specific conjugated diene rubbers 1 to 5: Specific conjugated diene rubbers 1 to 5 produced as described above
- Comparative conjugated diene rubber 1: Comparative conjugated diene rubber 1 produced as described above
・ Comparative conjugated diene rubber 2: Butadiene rubber (unmodified) (Nipol BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., glass transition temperature: -106 ° C.)
・シリカ:7000GR:ULTRASIL 7000GR(シリカ、CTAB吸着比表面積:160m2/g、Evonik社製)
・カーボンブラック:ショウブラックN339(カーボンブラック、キャボットジャパン社製)
・シランカップリング剤:Si69(シランカップリング剤、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)(エボニックデグサ社製)
・Silica: 7000GR: ULTRASIL 7000GR (silica, CTAB adsorption specific surface area: 160 m 2 /g, manufactured by Evonik)
・ Carbon black: Show Black N339 (carbon black, manufactured by Cabot Japan)
- Silane coupling agent: Si69 (silane coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) (manufactured by Evonik Degussa)
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種(正同化学工業社社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸(日油社製)
・老化防止剤:オゾノン6C(精工化学社製)
・プロセスオイル:エキストラクト4号S(昭和シェル石油社製)
・ Zinc oxide: 3 types of zinc oxide (manufactured by Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
・Stearic acid: bead stearic acid (manufactured by NOF Corporation)
・ Anti-aging agent: Ozonon 6C (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.)
・Process oil: Extract No. 4 S (manufactured by Showa Shell Sekiyu K.K.)
・ピペラジン化合物7-1:上述のとおり製造したピペラジン化合物7-1
・ピペラジン化合物1:上述のとおり製造したピペラジン化合物1
・モルホリン化合物3:上述のとおり製造したモルホリン化合物3
・モルホリン化合物1:上述のとおり製造したモルホリン化合物1
Piperazine Compound 7-1: Piperazine Compound 7-1 prepared as described above
Piperazine Compound 1: Piperazine Compound 1 prepared as described above
Morpholine Compound 3: Morpholine Compound 3 prepared as described above
Morpholine Compound 1: Morpholine Compound 1 prepared as described above
・比較ヘテロ環化合物:N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン(日本乳化剤社製ヒドロキシエチルピペラジン)(下記構造。)上記比較ヘテロ環化合物は疎水部となる炭化水素基を有さない。
・硫黄:金華印油入微粉硫黄(硫黄の含有量95.24質量%、鶴見化学工業社製)
・加硫促進剤(CZ):大内新興化学工業社製ノクセラーCZ-G
・加硫促進剤(DPG):1,3-ジフェニルグアニジン(ソクシノールD-G、住友化学工業社製)
・ Sulfur: Fine sulfur powder containing Kinkain oil (sulfur content 95.24% by mass, manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.)
・Vulcanization accelerator (CZ): Noccellar CZ-G manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
- Vulcanization accelerator (DPG): 1,3-diphenylguanidine (Sokucinol DG, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
表1から分かるように、特定共役ジエン系ゴムを含有する実施例1~10は、優れたウェット性能、転がり性能および加工性を示した。
実施例1と実施例6との対比から、特定共役ジエン系ゴムがPIブロックを有する場合は、より優れたウェット性能、転がり性能、加工性を示した。実施例5と実施例7との対比でも上記と同様の結果が得られた。
実施例1と実施例2との対比から、ヘテロ環化合物の含有量が多いほうが、より優れたウェット性能、転がり性能、加工性を示した。実施例3と実施例4との対比でも上記と同様の結果が得られた。
実施例1、8と実施例9、10との対比から、ヘテロ環化合物がピペラジン化合物である場合、より優れたウェット性能、転がり性能、加工性を示した。
実施例1、8、10と実施例9との対比から、実施例1、8、10は、より優れたウェット性能、転がり性能、加工性を示した。
As can be seen from Table 1, Examples 1-10 containing the specific conjugated diene rubber exhibited excellent wet performance, rolling performance and workability.
From the comparison between Example 1 and Example 6, when the specific conjugated diene rubber had PI blocks, it showed better wet performance, rolling performance and workability. Similar results were obtained by comparing Example 5 and Example 7 as well.
From the comparison between Example 1 and Example 2, the higher the content of the heterocyclic compound, the better the wet performance, rolling performance and workability. Results similar to those described above were obtained by comparing Examples 3 and 4 as well.
From the comparison between Examples 1 and 8 and Examples 9 and 10, when the heterocyclic compound was a piperazine compound, better wet performance, rolling performance and workability were exhibited.
From the comparison between Examples 1, 8 and 10 and Example 9, Examples 1, 8 and 10 showed better wet performance, rolling performance and workability.
一方、特定共役ジエン系ゴムを含有しない比較例1は、ウェット性能、転がり性能および加工性が不十分であった。
特定共役ジエン系ゴムを含有せず、ヘテロ環化合物の含有量が所定の範囲より少ない比較例2は、比較例1よりも、ウェット性能、転がり性能および加工性が更に劣った。
ヘテロ環化合物の含有量が所定の範囲より少ない比較例3、4は、ウェット性能、転がり性能および加工性が不十分であった。
所定のヘテロ環化合物を含有せず、代わりに、疎水部となる炭化水素基を有さない比較ヘテロ環化合物を含有する比較例5は、ウェット性能、転がり性能および加工性が不十分であった。
On the other hand, Comparative Example 1 containing no specific conjugated diene rubber had insufficient wet performance, rolling performance and workability.
Comparative Example 2, which does not contain the specific conjugated diene rubber and has a heterocyclic compound content less than the predetermined range, was further inferior to Comparative Example 1 in wet performance, rolling performance and workability.
Comparative Examples 3 and 4, in which the content of the heterocyclic compound was less than the predetermined range, were insufficient in wet performance, rolling performance and workability.
Comparative Example 5, which does not contain a predetermined heterocyclic compound and instead contains a comparative heterocyclic compound having no hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion, had insufficient wet performance, rolling performance and workability. .
1 ビード部
2 サイドウォール部
3 タイヤトレッド部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 リムクッション
REFERENCE SIGNS LIST 1 bead portion 2 sidewall portion 3 tire tread portion 4
Claims (11)
シリカと、
シランカップリング剤と、
疎水部となる炭化水素基を少なくとも1個と、ヘテロ環とを有するヘテロ環化合物とを含有し、
前記疎水部となる前記炭化水素基の炭素数が、8~30であり、
前記ヘテロ環が、ピペラジン環、モルホリン環またはチオモルホリン環であり、
前記シリカの含有量が、前記共役ジエン系ゴム100質量部に対して、30質量部以上であり、
前記シランカップリング剤の含有量が、前記シリカの含有量に対して、3~30質量%であり、
前記ヘテロ環化合物の含有量が、前記シリカの含有量に対して、0.5~20質量%であり、
前記特定共役ジエン系ゴムが、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、共役ジエン化合物を含む単量体を重合し、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖を得る第1工程と、前記活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(1)で表されるポリオルガノシロキサンを、前記第1工程で使用した重合開始剤1モルに対して、前記ポリオルガノシロキサン中のシロキサン構造(-Si-O-)の繰り返し単位数換算で1モル以上の割合にて添加して反応させる第2工程と、前記第2工程で得られるポリオルガノシロキサンを反応させた共役ジエン系重合体鎖に、下記一般式(2)で表される化合物を反応させる第3工程とを備える共役ジエン系ゴムの製造方法により製造される共役ジエン系ゴムである、タイヤトレッド用ゴム組成物。
一般式(1)中、X1およびX4は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数1~5のアルコキシ基、および、エポキシ基を含有する炭素数4~12の基からなる群より選ばれるいずれかの基であり、これらは互いに同一であっても相違していてもよい。
一般式(1)中、X2は、炭素数1~5のアルコキシ基、またはエポキシ基を含有する炭素数4~12の基であり、複数あるX2は互いに同一であっても相違していてもよい。
一般式(1)中、X3は、2~20のアルキレングリコールの繰返し単位を含有する基であり、X3が複数あるときは、それらは互いに同一であっても相違していてもよい。
一般式(1)中、mは3~200の整数、nは0~200の整数、kは0~200の整数であり、m+n+kは3以上である。
一般式(2)中、A1は、活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖とポリオルガノシロキサンとの反応により生成した反応残基と反応しうる基である。
一般式(2)中、A2は、窒素原子を含有する基である。
一般式(2)中、pは0~2の整数、qは1~3の整数、rは1~3の整数、p+q+r=4である。 a conjugated diene rubber containing 30% by mass or more of a specific conjugated diene rubber;
silica;
a silane coupling agent;
containing at least one hydrocarbon group serving as a hydrophobic portion and a heterocyclic compound having a heterocyclic ring,
The number of carbon atoms of the hydrocarbon group serving as the hydrophobic portion is 8 to 30,
the heterocycle is a piperazine ring, a morpholine ring or a thiomorpholine ring,
The silica content is 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the conjugated diene rubber,
The content of the silane coupling agent is 3 to 30% by mass with respect to the content of the silica,
The content of the heterocyclic compound is 0.5 to 20% by mass with respect to the content of the silica,
a first step in which the specific conjugated diene-based rubber polymerizes a monomer containing a conjugated diene compound in an inert solvent using a polymerization initiator to obtain a conjugated diene-based polymer chain having an active terminal; To the conjugated diene polymer chain having an active terminal, a polyorganosiloxane represented by the following general formula (1) is added to 1 mol of the polymerization initiator used in the first step. A second step of adding and reacting at a ratio of 1 mol or more in terms of the number of repeating units of the siloxane structure (-Si-O-), and a conjugated diene-based polymer obtained by reacting the polyorganosiloxane obtained in the second step. A rubber composition for a tire tread, which is a conjugated diene rubber produced by a method for producing a conjugated diene rubber, comprising a third step of reacting the combined chain with a compound represented by the following general formula (2).
In general formula (1), X1and X4is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group. These groups may be the same or different from each other.
In general formula (1), X2is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a group having 4 to 12 carbon atoms containing an epoxy group, and a plurality of X2may be the same or different from each other.
In general formula (1), X3is a group containing 2 to 20 alkylene glycol repeating units, and X3When there are a plurality of , they may be the same or different.
In general formula (1), m is an integer of 3 to 200, n is an integer of 0 to 200, k is an integer of 0 to 200, and m+n+k is 3 or more.
In general formula (2), A1is a group capable of reacting with a reactive residue produced by the reaction of a conjugated diene polymer chain having an active terminal with polyorganosiloxane.
In general formula (2), A2is a group containing a nitrogen atom.
In general formula (2), p is an integer of 0 to 2, q is an integer of 1 to 3, r is an integer of 1 to 3, and p+q+r=4.
X3、X4、X5およびX6は、それぞれ独立に、水素原子または炭化水素基を表す。
X7が窒素原子である場合、n3は1であり、X1およびX2のうちの一方または両方が、それぞれ独立に、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表し、
X1およびX2のうちの一方のみが式(I-1)を表す場合、残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、
式(I-3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、
n2は、1~10を表す。
X7が酸素原子または硫黄原子である場合、n3は0を表し、X1が、式(I-1):-(A1)n1-1-R1-1を表す。
式(I-1)中、A1は、カルボニル基および式(I-2):-R1-2(OH)-O-のいずれかを表し、
n1-1は、0または1を表し、
R1-1は、前記疎水部となる前記炭化水素基を表し、
式(I-2)中、R1-2は、3価の炭化水素基を表す。 The rubber composition for a tire tread according to any one of claims 1 to 5 , wherein the heterocyclic compound is a compound represented by the following formula (I).
X 3 , X 4 , X 5 and X 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
When X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1 and one or both of X 1 and X 2 are each independently represented by formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1 represents -1 ,
When only one of X 1 and X 2 represents formula (I-1), the remaining groups are a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and formula (I-3):-(R 2 -O) represents at least one selected from the group consisting of n2 -H,
In formula (I-3), each R 2 independently represents a divalent hydrocarbon group,
n2 represents 1-10.
When X 7 is an oxygen atom or a sulfur atom, n3 represents 0 and X 1 represents formula (I-1): -(A 1 ) n1-1 -R 1-1 .
In formula (I-1), A 1 represents either a carbonyl group or formula (I-2): -R 1-2 (OH)-O-,
n1-1 represents 0 or 1,
R 1-1 represents the hydrocarbon group that becomes the hydrophobic portion,
In formula (I-2), R 1-2 represents a trivalent hydrocarbon group.
X1およびX2の両方が、それぞれ独立に、前記式(I-1)を表す、請求項6に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1,
7. The tire tread rubber composition according to claim 6 , wherein both X 1 and X 2 independently represent the formula (I-1).
X1およびX2のうちの一方のみが前記式(I-1)を表し、
残りの基が、水素原子、スルホン系保護基、カルバメート系保護基および式(I-3):-(R2-O)n2-Hからなる群から選ばれる少なくとも1種を表す、請求項6に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。式(I-3)中、R2は、それぞれ独立に、2価の炭化水素基を表し、n2は、1~10を表す。 the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is a nitrogen atom, n3 is 1,
only one of X 1 and X 2 represents the formula (I-1);
Claim 6 , wherein the remaining groups represent at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a sulfone-based protecting group, a carbamate-based protecting group and the formula (I-3): --(R 2 --O) n2 --H. The rubber composition for a tire tread according to 1. In formula (I-3), each R 2 independently represents a divalent hydrocarbon group, and n2 represents 1-10.
X1が、前記式(I-1)を表す、請求項6に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 the heterocyclic compound is a compound represented by the formula (I), X 7 is an oxygen atom or a sulfur atom, n3 is 0,
7. The rubber composition for a tire tread according to claim 6 , wherein X 1 represents the formula (I-1).
イソプレン単量体単位80~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~20質量%を含む重合体ブロック(A)と、
1,3-ブタジエン単量体単位50~100質量%および芳香族ビニル単量体単位0~50質量%を含む重合体ブロック(B)とが一続きにして形成された構造を有する、請求項1~9のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 The specific conjugated diene rubber is
a polymer block (A) containing 80 to 100% by mass of isoprene monomer units and 0 to 20% by mass of aromatic vinyl monomer units;
1,3-butadiene monomer units of 50 to 100 mass% and a polymer block (B) containing 0 to 50 mass% of aromatic vinyl monomer units having a structure formed continuously 10. The tire tread rubber composition according to any one of 1 to 9 .
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