JP7213014B2 - 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 - Google Patents
多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7213014B2 JP7213014B2 JP2017545094A JP2017545094A JP7213014B2 JP 7213014 B2 JP7213014 B2 JP 7213014B2 JP 2017545094 A JP2017545094 A JP 2017545094A JP 2017545094 A JP2017545094 A JP 2017545094A JP 7213014 B2 JP7213014 B2 JP 7213014B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- copolymer
- units
- conjugated olefin
- cations
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
- C08F236/10—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated with vinyl-aromatic monomers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0025—Compositions of the sidewalls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F210/00—Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F210/00—Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F210/16—Copolymers of ethene with alpha-alkenes, e.g. EP rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
- C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
- C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
- C08F212/06—Hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L47/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L53/00—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L53/02—Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers of vinyl-aromatic monomers and conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
- C08F2800/10—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as molar percentages
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2810/00—Chemical modification of a polymer
- C08F2810/20—Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
ここで、本明細書において、「共役ジエン単位」とは、共重合体における、共役ジエン化合物に由来する単位に相当する単位を指し、「非共役オレフィン単位」とは、共重合体における、非共役オレフィン化合物に由来する単位に相当する単位を指し、「芳香族ビニル単位」とは、共重合体における、芳香族ビニル化合物に由来する単位に相当する単位を指す。
また、本明細書において、「共役ジエン化合物」とは、共役系のジエン化合物を指し、「非共役オレフィン化合物」とは、脂肪族不飽和炭化水素で、炭素-炭素二重結合を1個以上有する非共役系の化合物を指し、「芳香族ビニル化合物」とは、少なくともビニル基で置換された芳香族化合物を指す。また、「芳香族ビニル化合物」は、共役ジエン化合物には含まれないものとする。
そして、本明細書において、「多元共重合体」とは、3種類以上の単量体を重合してなる共重合体を指す。
本発明の多元共重合体は、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有することを大きな特徴の一つとする。即ち、本発明の共重合体は、従来より頻繁に用いられるSBRなどとは異なり、共役ジエン単位及び芳香族ビニル単位に加えて、非共役オレフィン単位を有する。そして、本発明の共重合体は、当該非共役オレフィン単位のみが連鎖してなる非共役オレフィン部分(以下、単に「非共役オレフィン部分」と称することがある。)のピークトップの分子量を500以上40,000未満としているため、共重合体中に一定量の結晶が生成し、この結晶が、破壊核等とならない範囲で補強材として機能することで、耐亀裂成長性及び耐摩耗性が向上するものと考えられる。
また、本発明の多元共重合体は、以下にその製造方法を記述する通り、一の反応容器で行う合成、即ちワンポット合成が可能であり、簡略化されたプロセスによる製造が可能である。
一方、前記共役ジエン単位全体におけるビニル結合(1,2ビニル結合、3,4ビニル結合など)含量は、50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、15%以下であることが更に好ましく、10%以下であることが一層好ましく、6%以下であることが特に好ましい。また、前記共役ジエン単位全体におけるトランス-1,4結合含量は、30%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることが更に好ましい。
また、非共役オレフィン部分のピークトップの分子量は、例えば、高分子学会予稿集Vol.42、No.4、第1347頁に記載されたオゾン分解法、熱減量測定法、及びGPC法(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、ポリスチレンを標準物質とする)を用いて測定することができる。具体的には、1.0gの共重合体に含まれるジエン部分をオゾン分解し、得られたジエン部分を含まない成分をメタノールで洗浄し、乾燥させて得られたもの(オゾン分解後の残留物)を、TGA法により、芳香族ビニル部分を分解させたのち、メタノールで洗浄し、乾燥させることで、非共役オレフィン単位のみからなる成分を得ることができる。この成分を単分散のポリスチレンを標準物質として、GPC法により、非共役オレフィン部分のピークトップの分子量(Mp)を求めることができる。
ここで、共重合体の主鎖が環状構造を有するか否かの確認には、NMRが主要な測定手段として用いられる。具体的には、主鎖に存在する環状構造に由来するピーク(例えば、三員環~五員環については、10~24ppmに現れるピーク)が観測されない場合、その共重合体の主鎖は、非環状構造のみからなることを示す。
なお、本明細書において、「主鎖」とは、共重合体における、各単位の結合末端を結んでなる長鎖部分を指し、共重合体の連鎖構造によっては、直鎖状であってもよく、分枝鎖状であってもよいものである。即ち、「主鎖」は、共重合体を構成する各単位における、隣接する単位とは結合しない分岐部分を含まない。
同様の観点から、本発明の多元共重合体は、非共役オレフィン部分の結晶融解熱量が3J/g以上60J/g以下であることが好ましい。
なお、多元共重合体における非共役オレフィン部分の結晶融解熱量は、例えば、示差走査熱量計(DSC)を用い、昇温速度10℃/minで、0~140℃の温度領域で結晶が融解する際の熱量(J/g)として求めることができる。
なお、多元共重合体における非共役オレフィン部分の結晶化度は、上述のDSCを用いて求まる非共役オレフィン部分の結晶融解熱量(J/g)を用いて、下記の計算式より算出することができる。
非共役オレフィン部分の結晶化度(%)=非共役オレフィン部分の結晶融解熱量(J/g)÷{多元共重合体における非共役オレフィン単位の比率(wt%)×非共役オレフィン単位のみからなる単独重合体の理論結晶融解熱量(J/g)×100}×100
なお、非共役オレフィン単位がエチレン単位である場合は、エチレン単位のみからなる単独重合体の理論結晶融解熱量を293J/gとして算出することができる。
同様の観点から、本発明の多元共重合体は、融点(Tm)が40℃以上130℃以下であることが好ましい。
なお、多元共重合体の融点(Tm)は、DSCを用いて測定することができる。
更に、本発明の多元共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)とポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)が、10.0以下であることが好ましく、9.0以下であることがより好ましく、8.0以下であることが特に好ましい。前記多元共重合体の分子量分布が10.0以下であることにより、前記多元共重合体の物性に十分な均質性をもたらすことができる。
なお、上述したポリスチレン換算重量平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを標準物質として求めることができる。
また、本発明の多元共重合体は、共役ジエン単位、非共役オレフィン単位、及び芳香族ビニル単位が直線的に連鎖した構造(直線構造)であってもよいし、共役ジエン単位、非共役オレフィン単位、及び芳香族ビニル単位の少なくともいずれかが分岐鎖を形成して連鎖した構造(分岐構造)であってもよい。なお、本発明の多元共重合体が分岐構造である場合には、分岐鎖も二元又は多元とすることができる(即ち、分岐鎖が、共役ジエン単位、非共役オレフィン単位、及び芳香族ビニル単位のうちの少なくとも2つを含むことができる)。よって、本発明の多元共重合体の中でも、二元又は多元の分岐鎖を有する分岐構造である多元共重合体は、幹となる鎖と側鎖とが異なる1種類ずつの単位で形成される従来型のグラフト共重合体と明確に区別することができる。
次に、本発明の多元共重合体を製造する方法の例を詳細に説明する。本発明の多元共重合体を製造する方法の一例は、共役ジエン化合物と、非共役オレフィン化合物と、芳香族ビニル化合物とを単量体として用いることを前提とするものであり、少なくとも重合工程を含み、更に、必要に応じ、カップリング工程、洗浄工程、その他の工程を適宜含むことができる。
重合工程は、少なくとも共役ジエン化合物と、非共役オレフィン化合物と、芳香族ビニル化合物とを単量体とし、これらを重合する工程である。ここで、重合工程においては、触媒存在下で、共役ジエン化合物を添加せずに非共役オレフィン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物のみを添加し、これらを重合させる操作を含むことが好ましい。また、多元共重合体における非共役オレフィン部分の長さ(ピークトップの分子量)を調整する方法としては、例えば、触媒存在下で、非共役オレフィン化合物のみが単量体として存在する時間を適宜調節する方法が挙げられる。
なお、後述の重合触媒組成物を使用する場合には、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物より共役ジエン化合物の方が反応性が高いことから、共役ジエン化合物の存在下で非共役オレフィン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物を重合させることが困難となりやすい。また、先に共役ジエン化合物を重合させ、後に非共役オレフィン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物を付加的に重合させることも、触媒の特性上困難となりやすい。
第一の重合触媒組成物(以下、「第一重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
第一重合触媒組成物は、
(A)成分:下記式(I)で表される希土類元素化合物
M-(AQ1)(AQ2)(AQ3) ・・・(I)
(式中、Mは、スカンジウム、イットリウム又はランタノイド元素であり、AQ1、AQ2及びAQ3は、同一であっても異なっていてもよい官能基であり、Aは、窒素、酸素又は硫黄であり、但し、少なくとも1つのM-A結合を有する)を含むものである。
ここで、(A)成分におけるランタノイド元素とは、具体的には、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムであり、一種単独であってもよいし、二種以上の組み合わせであってもよい。(A)成分は、反応系における触媒活性を向上させることができ、反応時間を短くし、反応温度を高くすることが可能な成分である。
また、前記Mについては、特に、触媒活性及び反応制御性を高める観点から、ガドリニウムが好ましい。
なお、前記(A)成分は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
アミド基としては、例えば、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジイソプロピルアミド基等の脂肪族アミド基;フェニルアミド基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミド基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミド基、2,6-ジネオベンチルフェニルアミド基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミド基、2-tert-ブチル-6-ネオベンチルフェニルアミド基、2-イソプロピル-6-ネオベンチルフェニルアミド基、2,4,6-tert-ブチルフェニルアミド基等のアリールアミド基;ビストリメチルシリルアミド基等のビストリアルキルシリルアミド基が挙げられ、特に、脂肪族炭化水素に対する溶解性の観点から、ビストリメチルシリルアミド基が好ましい。
上記官能基は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記官能基は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記官能基は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分:特定のイオン性化合物(B-1)、及び、特定のハロゲン化合物(B-2)よりなる群から選択される少なくとも一種と、
(C)成分:下記式(II):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (II)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である)で表される化合物と
を含むことが好ましい。
第一重合触媒組成物が(B)成分及び(C)を更に含むことにより、より効率的に、共役ジエン化合物と、非共役オレフィン化合物と、芳香族ビニル化合物との多元共重合体を製造することができる。
なお、前記第一触媒組成物における(B)成分の合計の含有量は、(A)成分に対して0.1~50倍molであることが好ましい。
ここで、非配位性アニオンとしては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられる。一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等を挙げることができる。カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオンとして、より具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン(例えば、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオン)等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。従って、イオン性化合物としては、上述の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物が好ましく、具体的には、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、これらのイオン性化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、前記触媒組成物におけるイオン性化合物(B-1)の合計の含有量は、(A)成分に対して0.1~10倍molであることが好ましく、約1倍molであることが更に好ましい。
なお、前記触媒組成物におけるハロゲン化合物(B-2)の合計の含有量は、(A)成分に対して1~5倍molであることが好ましい。
これらのハロゲン化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (II)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である)で表される化合物であり、好ましくは、下記式(III):
AlR1R2R3 ・・・ (III)
(式中、R1及びR2は炭素数1~10の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物である。式(III)の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ-n-プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ-n-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-t-ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ-n-プロピルアルミニウム、水素化ジ-n-ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n-プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。以上に述べた(C)成分としての有機アルミニウム化合物は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、前記触媒組成物における有機アルミニウム化合物の含有量は、(A)成分に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることが更に好ましい。
(D)成分:配位子となり得る配位化合物
を更に含むことが好ましい。
前記(D)成分としては、前記(A)成分のAQ1、AQ2及びAQ3で表される官能基と交換可能なものであれば特に限定されないが、例えば、OH基、NH基、SH基のいずれかを有するものを挙げることができる。
上記式(VI)で示されるものの具体例として、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、(メルカプトメチル)ジメチルエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
式(VII)で示されるものの具体例として、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタン、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-ブチルアザ-2-シラシクロオクタン、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-ドデシルアザ-2-シラシクロオクタンなどが挙げられる。
さらに、シクロペンタジエン骨格を有する化合物は、シクロペンタジエン骨格を有するものであれば特に限定はされないが、より高い触媒活性を得ることができる点からは、インデニル基を有する化合物であることがより好ましい。重合の際の溶媒として環境負荷の大きいトルエンを使用することなく、活性を高めることができるからである。
次に、第二の重合触媒組成物(以下、「第二重合触媒組成物」ともいう)について説明する。第二重合触媒組成物としては、下記式(IX):
なお、重合反応系において、第二重合触媒組成物に含まれる錯体の濃度は0.1~0.0001mol/Lの範囲であることが好ましい。
式(XI)において、上記インデニル環を基本骨格とするCpR’は、式(IX)のCpRと同様に定義され、好ましい例も同様である。
上記式(X)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びシリルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間~数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、式(X)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
次に、第三の重合触媒組成物(以下、「第三重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
第三重合触媒組成物としては、希土類元素含有化合物として、下記式(XIII):
RaMXbQYb・・・(XIII)
(式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1~20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1~20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である)で表されるメタロセン系複合触媒を含む重合触媒組成物が挙げられる。
上記メタロセン系重合触媒を用いることで、重合体を製造することができる。また、上記メタロセン系複合触媒、例えば予めアルミニウム触媒と複合させてなる触媒を用いることで、重合体合成時に使用されるアルキルアルミニウムの量を低減したり、無くしたりすることが可能となる。なお、従来の触媒系を用いると、重合体合成時に大量のアルキルアルミニウムを用いる必要がある。例えば、従来の触媒系では、金属触媒に対して10当量以上のアルキルアルミニウムを用いる必要があるところ、上記メタロセン系複合触媒であれば、5当量程度のアルキルアルミニウムを加えることで、優れた触媒作用が発揮される。
置換インデニルとして、具体的には、2-フェニルインデニル、2-メチルインデニル等が挙げられる。なお、式(XIV)における二つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
カップリング工程は、前記重合工程において得られた多元共重合体の高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)を変性する反応(カップリング反応)を行う工程である。
前記カップリング工程においては、重合反応が100%に達した際にカップリング反応を行うことが好ましい。
前記カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)等のスズ含有化合物;4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物;グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクチルスズ(IV)が、反応効率と低ゲル生成の点で、好ましい。
なお、カップリング反応を行うことにより、数平均分子量(Mn)を増加させることができる。
洗浄工程は、前記重合工程において得られた多元共重合体を洗浄する工程である。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられるが、重合触媒としてルイス酸由来の触媒を使用する際は、特にこれらの溶媒に対して酸(たとえば塩酸、硫酸、硝酸)を加えて使用することができる。添加する酸の量は溶媒に対して15mol%以下が好ましい。これ以上では酸が共重合体中に残存してしまうことで混練及び加硫時の反応に悪影響を及ぼす可能性がある。
この洗浄工程により、共重合体中の触媒残渣量を好適に低下させることができる。
本発明のゴム組成物は、少なくとも本発明の多元共重合体を含有し、更に必要に応じて、充填剤、架橋剤、その他の成分や、本発明の多元共重合体以外のゴム成分を含有することができる。本発明のゴム組成物は、少なくとも本発明の多元共重合体を含有するため、耐亀裂成長性及び耐摩耗性に優れる。
なお、本発明のゴム組成物は、所望の効果をより確実に得る観点から、本発明の多元共重合体の含有量が10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。
また、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA、JIS K 6217-2:2001に準拠して測定する)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20~100m2/gが好ましく、35~80m2/gがより好ましい。前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が20m2/g以上であることにより、ゴム組成物の耐久性が向上し、十分な耐亀裂成長性が得られ、また、100m2/g以下であることにより、低ロス性の大幅な低下を回避しつつ、良好な作業性を保持することができる。
また、本発明の架橋ゴム組成物は、上述した本発明のゴム組成物の架橋物である。本発明の架橋ゴム組成物は、本発明の多元共重合体に由来するため、耐亀裂成長性及び耐摩耗性に優れる。前記架橋の条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、加熱温度を120~200℃とし、加熱時間を1分間~900分間とすることが好ましい。かかる架橋ゴム組成物は、ゴム成分が由来する単量体の一つとして共役ジエン化合物を用いているため、EPDMのような、共役ジエン化合物を単量体として用いていない重合体を用いた場合に比べ、架橋特性が良好であり、従って機械特性がより高い。
本発明のゴム物品は、本発明の架橋ゴム組成物を含むことを特徴とする。本発明のゴム物品は、本発明の多元共重合体を含むゴム組成物の架橋物を含むため、耐亀裂成長性及び耐摩耗性に優れる。なお、本発明のゴム物品の種類や製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、ゴム物品としては、タイヤ、防振ゴム、免震ゴム、コンベアベルト等のベルト、ゴムクローラ、各種ホース等が挙げられる。なお、本発明の架橋ゴム組成物をタイヤに用いる場合、当該架橋ゴム組成物の適用部位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トレッドゴム、ベーストレッドゴム、サイドウォールゴム、サイド補強ゴム及びビードフィラーなどが挙げられる。これらの中でも、本発明のゴム組成物をサイドウォールゴムに用いることが、タイヤの耐亀裂成長性及び耐摩耗性を効果的に向上させる観点で好ましい。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン20g(0.19mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)220gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]150μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]165μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド1.20mmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン60g(1.11mol)を含む単量体溶液240gを導入し、エチレン圧下(1.5MPa)で、70℃で200分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、共重合体Aを得た。得られた共重合体Aの収量は81gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン30g(0.28mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)180gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]100μmol、ジイソブチルアルミニウムハイドライド2.0mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]110μmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン10g(0.18mol)を含む単量体溶液250gを導入し、エチレン圧下(1.5MPa)で、70℃で150分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%の2-プロパノール溶液2mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し共重合体Bを得た。得られた重合体Bの収量は55gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン15g(0.14mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)200gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]140μmol、ジイソブチルアルミニウムハイドライド2.0mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]154μmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン10g(0.18mol)を含む単量体溶液250gを導入し、エチレン圧下(1.5MPa)で、70℃で200分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%の2-プロパノール溶液2mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し共重合体Cを得た。得られた重合体Cの収量は59gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン15g(0.14mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)200gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]260μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]286μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド1.83mmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン28g(0.51mol)を含む単量体溶液120gを導入し、エチレン圧下(1.0MPa)で、70℃で180分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、共重合体Dを得た。得られた共重合体Dの収量は60gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン10g(0.09mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)200gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]120μmol、ジイソブチルアルミニウムハイドライド2.0mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]132μmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン30g(0.18mol)を含む単量体溶液250gを導入し、エチレン圧下(0.5MPa)で、70℃で180分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%の2-プロパノール溶液2mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し共重合体Eを得た。得られた重合体Eの収量は61gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン35g(0.33mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)200gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]250μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]275μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド2.00mmolを仕込み、シクロヘキサン100mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン100g(1.85mol)を含む単量体溶液450gを導入し、エチレン圧下(0.5MPa)で、80℃で300分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、共重合体aを得た。得られた共重合体aの収量は129gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン40g(0.38mol)を含むシクロヘキサン溶液(単量体溶液)200gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1,3-ビス(t-ブチルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1,3-(t-BuMe2Si)2C9H5Gd(N(SiHMe2)2)2]140μmol、ジイソブチルアルミニウムハイドライド2.0mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]154μmolを仕込み、シクロヘキサン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン70g(1.29mol)を含む単量体溶液250gを導入し、エチレン圧下(1.5MPa)で、70℃で320分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%の2-プロパノール溶液2mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し共重合体bを得た。得られた重合体bの収量は163gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン20g(0.19mol)を含むトルエン溶液(単量体溶液)300gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1-(ベンジルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1-(BnMe2Si)2C9H6Gd(N(SiHMe2)2)2]300μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]330μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド2.00mmolを仕込み、トルエン60mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン50g(0.92mol)を含む単量体溶液200gを導入し、エチレン圧下(0.5MPa)で、70℃で90分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、共重合体cを得た。得られた共重合体cの収量は65gであった。
十分に乾燥した2Lステンレス反応器に、スチレン130g(1.24mol)を含むトルエン溶液(単量体溶液)350gを添加した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器に1-(ベンジルジメチルシリル)インデニルガドリニウムビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)[1-(BnMe2Si)2C9H6Gd(N(SiHMe2)2)2]300μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]430μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド4.26mmolを仕込み、トルエン160mLに溶解させて触媒溶液とした。その後、グローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量の触媒溶液を上述の単量体溶液を含む反応器に添加後、1,3-ブタジエン80g(1.48mol)を含む単量体溶液450gを導入し、エチレン圧下(1.0MPa)で、70℃で180分間、重合を行った。重合後、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLを加えて反応を停止させ、さらに大量の2-プロパノールで共重合体を分離し、60℃で真空乾燥し、共重合体dを得た。得られた共重合体dの収量は228gであった。
旭化成株式会社製のスチレン-ブタジエン共重合体(製品名:タフデン2000R)を準備し、これを共重合体eとした。
まず、上述のようにして得られた共重合体について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー-屈折率曲線(GPC-RI曲線)を測定して、単分散であることを確認するとともに、1H-NMRスペクトル及び13C-NMRスペクトルを測定して、芳香族ビニル化合物由来の芳香環骨格を確認して、三元共重合体であるか否かを確認した。
一例として、共重合体Aの1H-NMRスペクトル、13C-NMRスペクトル、並びにGPC-RI曲線をそれぞれ図1、図2、及び図3で示す。1H-NMRスペクトル及び13C-NMRスペクトルは、溶媒としてテトラクロロエタンを用いて100℃にて測定した。図1及び図2において、横軸は化学シフト値(ppm)を、縦軸はピーク強度(積分値)を示す。GPC-RI曲線は、溶媒としてトリクロロベンゼンを用いて測定した。図3において、横軸は溶出時間(分)を、縦軸は、屈折率(mV)を示す。
このようにして、共重合体A~E及びa~dが三元共重合体であることを確認した。
多元共重合体における非共役オレフィン部分の結晶融解熱量は、示唆走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、JIS K 7121-1987に準拠して、て昇温速度10℃/minで、0~140℃の温度領域で結晶が融解する際の熱量(J/g)として求めた。
多元共重合体における非共役オレフィン部分の結晶化度は、上述のDSCを用いて求まる非共役オレフィン部分の結晶融解熱量(J/g)を用いて、下記の計算式より算出した。
非共役オレフィン部分の結晶化度(%)=非共役オレフィン部分の結晶融解熱量(J/g)÷{多元共重合体における非共役オレフィン単位の比率(wt%)×非共役オレフィン単位のみからなる単独重合体の理論結晶融解熱量(J/g)×100}×100
なお、上記の算出においては、ポリエチレンの理論結晶融解熱量を293(J/g)とした。
示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)を用い、JIS K 7121-1987に準拠して、各共重合体の融点を測定した。なお、融点が検出されない場合は、表1において「なし」と記載した。また、複数の融点を有する場合においては、それらのうち最も高い融点を評価対象とし、その値を表1に記載した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー株式会社製HLC-8321GPC/HT、カラム:東ソー製GMHHR-H(S)HT×2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、トリクロロベンゼンを溶媒として用い、各共重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。なお、測定温度は140℃である。
各共重合体のミクロ構造を、1H-NMRスペクトル(1,2ビニル結合の結合含量)及び13C-NMRスペクトル(シス-1,4結合とトランス-1,4結合の含量比)の積分比等により求めた。表1に、共役ジエン単位全体におけるシス-1,4結合含量(%)、トランス-1,4結合含量(%)、及び1,2ビニル結合含量(%)、共役ジエン単位の含有量(mol%)、非共役オレフィン単位の含有量(mol%)、及び芳香族ビニル単位の含有量(mol%)を示す。
例えば、共重合体Aについて、エチレン単位(Et)/ブタジエン単位(Bd)/スチレン単位(St)のモル比を、測定した1H-NMRスペクトルの0.50~1.75ppmの積分値と、4.75~5.10ppm及び5.20~5.50ppmの積分値の和と、6.75~7.50ppmのピーク積分値から下記の通りに算出した。
Et:Bd:St=2.64/4:(0.23+1.11)/2:1.0/5=43:44:13
高分子学会予稿集Vol.42、No.4、第1347頁に記載されたオゾン分解法を応用した。具体的には、1.0gの各共重合体に含まれるジエン部分をオゾン分解し、得られたジエン部分を含まない成分(非共役オレフィン単位及び/又は芳香族ビニル単位からなる成分)をメタノールで洗浄し、乾燥した。得られた乾燥物(オゾン分解後の乾燥物)を熱量計測定装置[TGA:ティー・エイ・インスツルメント社製Q600]を用いて、JIS K7120-1987に従い、窒素雰囲気下370度で90分処理することで、芳香族ビニル部位を分解し、非共役オレフィン単位のみからなる成分を得た。得られた成分をエタノール洗浄したのちに、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー株式会社製HLC-8321GPC/HT、カラム:東ソー製GMHHR-H(S)HT×2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、ポリスチレン換算の非共役オレフィン部分のピークトップの分子量(Mp)を求めた。
また、各共重合体を用い、表2に示す配合処方で、常法に従ってゴム組成物を調製した。次いで、このゴム組成物を160℃で30分間架橋(加硫)して架橋ゴム組成物を得、この架橋ゴム組成物に対し、耐亀裂成長性及び耐摩耗性を下記の方法により測定した。その結果を表2に示す。
JIS K6257に従って、各加硫ゴム組成物のサンプルを、80℃2週間熱老化させた後、JIS3号試験片の中心部に0.5mmの亀裂を入れ、40℃にて0~50%の歪で繰り返し疲労を与え、サンプルが切断するまでの回数を測定した。比較例5の実測値を100として、指数表示した。この指数値が大きいほど、耐亀裂成長性に優れることを意味する。
各加硫ゴム組成物のサンプルについて、JIS K6264-2:2005に従って、ランボーン型摩耗試験機を用い、40℃におけるスリップ率60%での摩耗量と、試験時の各加硫ゴム組成物サンプルの接地長とを測定した。そして、比較例5を用いて摩耗量と接地長の関係を示す検量線を作成し、当該比較例を100とした。それぞれのサンプルの耐摩耗性は後述の式から算出した。
(サンプルの摩耗量)÷(検量線から算出できるサンプルと同一接地長での摩耗量)×100
この値が大きいほど、摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを意味する。
※2 老化防止剤:大内新興化学工業株式会社製、「ノクラック6C」
※3 ワックス:精工化学株式会社製、「サンタイトA」
※4 加硫促進剤A:大内新興化学株式会社製、「ノクセラーD」
※5 加硫促進剤B:大内新興化学株式会社製、「ノクセラーDM-P」
※6 加硫促進剤C:大内新興化学株式会社製、「ノクセラーNS-P」
Claims (11)
- 共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体であって、
前記共役ジエン単位が、1,3-ブタジエン単位及び/又はイソプレン単位を含み、
前記非共役オレフィン単位が、エチレン単位のみからなり、
前記芳香族ビニル単位が、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン及びp-エチルスチレンから選択される単量体に由来する単位であり、
前記共役ジエン単位全体におけるシス-1,4結合含量が50%以上であり、
ポリスチレン換算重量平均分子量が100,000~800,000であり、
前記非共役オレフィン単位のみが連鎖してなる非共役オレフィン部分のピークトップの分子量が500以上40,000未満であることを特徴とする、多元共重合体。 - 前記非共役オレフィン部分の結晶化度が5%以上45%以下である、請求項1に記載の多元共重合体。
- 前記非共役オレフィン部分の結晶融解熱量が3J/g以上60J/g以下である、請求項1又は2に記載の多元共重合体。
- 融点が40℃以上130℃以下である、請求項1~3のいずれかに記載の多元共重合体。
- 前記芳香族ビニル単位がスチレン単位を含む、請求項1~4のいずれかに記載の多元共重合体。
- 共役ジエン単位としての1,3-ブタジエン単位、非共役オレフィン単位としてのエチレン単位、及び芳香族ビニル単位としてのスチレン単位のみからなる三元共重合体である、請求項1~5のいずれかに記載の多元共重合体。
- 請求項1~6のいずれかに記載の多元共重合体を含有することを特徴とする、ゴム組成物。
- 前記多元共重合体の含有量が10質量%以上である、請求項7に記載のゴム組成物。
- 請求項7又は8に記載のゴム組成物の架橋物であることを特徴とする、架橋ゴム組成物。
- 請求項9に記載の架橋ゴム組成物を含むことを特徴とする、ゴム物品。
- タイヤである、請求項10に記載のゴム物品。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015204972 | 2015-10-16 | ||
| JP2015204972 | 2015-10-16 | ||
| PCT/JP2016/004541 WO2017064859A1 (ja) | 2015-10-16 | 2016-10-11 | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021005355A Division JP7094402B2 (ja) | 2015-10-16 | 2021-01-15 | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2017064859A1 JPWO2017064859A1 (ja) | 2018-08-02 |
| JP7213014B2 true JP7213014B2 (ja) | 2023-01-26 |
Family
ID=58517723
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017545094A Active JP7213014B2 (ja) | 2015-10-16 | 2016-10-11 | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
| JP2021005355A Active JP7094402B2 (ja) | 2015-10-16 | 2021-01-15 | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021005355A Active JP7094402B2 (ja) | 2015-10-16 | 2021-01-15 | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10550216B2 (ja) |
| EP (1) | EP3363829A4 (ja) |
| JP (2) | JP7213014B2 (ja) |
| CN (1) | CN108137759B (ja) |
| WO (1) | WO2017064859A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108137759B (zh) | 2015-10-16 | 2021-03-09 | 株式会社普利司通 | 多元共聚物、橡胶组合物、交联橡胶组合物和橡胶制品 |
| JP6602151B2 (ja) * | 2015-10-16 | 2019-11-06 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びゴム物品 |
| WO2018230410A1 (ja) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物およびタイヤ |
| JP7160620B2 (ja) * | 2018-03-05 | 2022-10-25 | 株式会社ブリヂストン | 共重合体、共重合体の製造方法、ゴム組成物及びタイヤ |
| WO2019171679A1 (ja) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | 株式会社ブリヂストン | 共重合体、共重合体の製造方法、ゴム組成物及びタイヤ |
| US11920022B2 (en) | 2018-09-11 | 2024-03-05 | Bridgestone Corporation | Rubber composition and tire |
| US11655356B2 (en) | 2018-09-11 | 2023-05-23 | Bridgestone Corporation | Rubber composition and tire |
| JP7336454B2 (ja) * | 2018-09-25 | 2023-08-31 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、樹脂組成物、タイヤ及び樹脂製品 |
| JP2020063352A (ja) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 株式会社ブリヂストン | 空気入りタイヤ |
| JP7491906B2 (ja) * | 2019-04-12 | 2024-05-28 | 株式会社ブリヂストン | ポリイソプレン、ゴム組成物及びタイヤ |
| CN113840741A (zh) * | 2019-05-17 | 2021-12-24 | 株式会社普利司通 | 多元共聚物、橡胶组合物、树脂组合物、轮胎以及树脂制品 |
| US12247091B2 (en) | 2020-05-01 | 2025-03-11 | Bridgestone Corporation | Laminate and product |
| EP4201668A4 (en) * | 2020-08-20 | 2024-02-21 | Bridgestone Corporation | FILM, LAMINATED BODY, FILM PRODUCTION METHOD, TIRE AND TIRE PRODUCTION METHOD |
| JP2022086276A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 株式会社ブリヂストン | 組成物、並びに、該組成物を用いたタイヤ、ゴム製品、及び、樹脂製品 |
| CN113480690B (zh) * | 2021-08-18 | 2023-05-05 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种多元共聚物及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220313A (ja) | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ |
| WO2006004068A1 (ja) | 2004-07-02 | 2006-01-12 | Riken | メタロセン錯体を含む重合触媒組成物、およびそれを用いて製造される重合体 |
| WO2007129670A1 (ja) | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Riken | メタロセン錯体、およびそれを含む重合触媒組成物 |
| WO2012014455A1 (ja) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 株式会社ブリヂストン | 共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びタイヤ |
| WO2015190073A1 (ja) | 2014-06-12 | 2015-12-17 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体の製造方法 |
| WO2015190072A1 (ja) | 2014-06-12 | 2015-12-17 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物及びタイヤ |
| JP7094402B2 (ja) | 2015-10-16 | 2022-07-01 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2562079B1 (fr) * | 1984-03-28 | 1986-08-29 | Charbonnages Ste Chimique | Copolymeres a blocs et un procede pour leur fabrication |
| US5260383A (en) * | 1991-04-17 | 1993-11-09 | Polysar Rubber Corporation | Polyisobutylene based block copolymers |
| JPH09255742A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-09-30 | Kao Corp | エチレン−ジエン系ブロック共重合体及びその製造法 |
| JP3672376B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2005-07-20 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | ブテン・ブタジエン共重合体、その製造方法及び加硫ゴム |
| JPH1180269A (ja) | 1997-07-18 | 1999-03-26 | Mitsui Chem Inc | 不飽和性共重合体、その製造方法および該共重合体系組成物 |
| JPH1135744A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-09 | Mitsui Chem Inc | α−オレフィン/共役ジエン系共重合体組成物 |
| JPH1135810A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-09 | Mitsui Chem Inc | α−オレフィン/共役ジエン系共重合体組成物 |
| EP2261283A3 (en) * | 2003-11-28 | 2012-03-21 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Rubber composition for a tire and tire using the same |
| CN102612527B (zh) * | 2009-10-16 | 2014-02-26 | 丹拿索尔合成橡胶公司 | 具有改善的高温特性的氢化橡胶 |
| JP5918134B2 (ja) | 2010-07-30 | 2016-05-18 | 株式会社ブリヂストン | 共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの共重合体、ゴム組成物、及びタイヤ |
| EP2671895B1 (en) | 2011-02-04 | 2020-01-08 | Bridgestone Corporation | Copolymer of conjugated diene compound and non-conjugated olefin, rubber composition, rubber composition for tire tread, crosslinked rubber composition and tire |
| JP6602151B2 (ja) | 2015-10-16 | 2019-11-06 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びゴム物品 |
-
2016
- 2016-10-11 CN CN201680060624.XA patent/CN108137759B/zh active Active
- 2016-10-11 EP EP16855113.3A patent/EP3363829A4/en not_active Withdrawn
- 2016-10-11 WO PCT/JP2016/004541 patent/WO2017064859A1/ja not_active Ceased
- 2016-10-11 JP JP2017545094A patent/JP7213014B2/ja active Active
- 2016-10-11 US US15/766,061 patent/US10550216B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-15 JP JP2021005355A patent/JP7094402B2/ja active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220313A (ja) | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ |
| WO2006004068A1 (ja) | 2004-07-02 | 2006-01-12 | Riken | メタロセン錯体を含む重合触媒組成物、およびそれを用いて製造される重合体 |
| WO2007129670A1 (ja) | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Riken | メタロセン錯体、およびそれを含む重合触媒組成物 |
| WO2012014455A1 (ja) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 株式会社ブリヂストン | 共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びタイヤ |
| WO2015190073A1 (ja) | 2014-06-12 | 2015-12-17 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体の製造方法 |
| WO2015190072A1 (ja) | 2014-06-12 | 2015-12-17 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物及びタイヤ |
| JP7094402B2 (ja) | 2015-10-16 | 2022-07-01 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108137759B (zh) | 2021-03-09 |
| JP7094402B2 (ja) | 2022-07-01 |
| JP2021073343A (ja) | 2021-05-13 |
| US10550216B2 (en) | 2020-02-04 |
| WO2017064859A1 (ja) | 2017-04-20 |
| JPWO2017064859A1 (ja) | 2018-08-02 |
| EP3363829A1 (en) | 2018-08-22 |
| US20180282459A1 (en) | 2018-10-04 |
| EP3363829A4 (en) | 2018-10-10 |
| CN108137759A (zh) | 2018-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7094402B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JP7311091B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、ゴム製品、及びタイヤ | |
| JP6637716B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JPWO2019078083A1 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、ゴム製品、及びタイヤ | |
| JP7094403B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JP6602151B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びゴム物品 | |
| JP5909121B2 (ja) | タイヤ用ゴム組成物 | |
| JP6602150B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びゴム物品 | |
| JP6762311B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、及びゴム物品 | |
| JP7124899B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、ゴム製品、及びタイヤ | |
| JP7097152B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JP7041706B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JP7027351B2 (ja) | 多元共重合体、ゴム組成物及びゴム物品 | |
| JPWO2019163835A1 (ja) | ゴム組成物、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホース |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190624 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200414 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201020 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210115 |
|
| C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210115 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210125 |
|
| C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210126 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210312 |
|
| C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210316 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220607 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220802 |
|
| C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20220906 |
|
| C28A | Non-patent document cited |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C2838 Effective date: 20220906 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221005 |
|
| C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20221025 |
|
| C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20221129 |
|
| C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20221227 |
|
| C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20221227 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230116 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7213014 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |