説明

変性共役ジエン系重合体の製造方法、及び加硫重合体の製造方法

【課題】省燃費性に優れたゴム組成物の原料に好適な変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。
【解決手段】炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて共役ジエン系重合体を得、共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒にカルボニル基と置換アミノ基とを有する化合物及び以下の化合物を添加する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変性共役ジエン系重合体の製造方法、及び加硫重合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、環境問題への関心の高まりから、自動車に対して省燃費化の要求が強くなっており、自動車用タイヤに用いるゴム組成物に対しても、省燃費性に優れることが求められている。自動車タイヤ用のゴム組成物としては、ポリブタジエンやスチレン−ブタジエン共重合体などの共役ジエン系重合体と、補強剤とを含有するゴム組成物が用いられており、タイヤ用ゴム組成物としての性能を向上させるために、ゴム成分に用いる共役ジエン系重合体の検討がなされている。
【0003】
例えば、特許文献1では、ジアルキルアミノ基がアルキレン基を介してアクリルアミドの窒素原子に結合したアクリルアミド化合物により、ブタジエン−スチレン共重合体を変性した共役ジエン系重合体が提案されている。また、特許文献2には、トリアルコキシシリル基がアルキレン基を介してイソシアヌレート基の窒素原子に結合したイソシアヌレート化合物により、ブタジエン−スチレン共重合体を変性した共役ジエン系重合体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平1−217047号公報
【特許文献2】特開2005−344039号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記変性共役ジエン系重合体を含有するゴム組成物は、省燃費性において未だ十分に満足のいくものではなかった。
【0006】
かかる状況のもと、本発明が解決しようとする課題は、省燃費性に優れたゴム組成物の原料に好適な変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、変性共役ジエン系重合体の製造方法であって、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて共役ジエン系重合体を得る第1の工程と、前記共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒にカルボニル基と置換アミノ基とを有する化合物(I)及び式(II−A)で表される化合物(II)を添加する第2の工程を有する方法に係る。

(k、l、mはそれぞれ1〜8の整数であり、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基又はヒドロカルビル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基である。)
【0008】
本発明の第2は、加硫性重合体の製造方法であって、前記方法で得られた変性共役ジエン系重合体と、該変性共役ジエン系重合体100重量部あたり0.1〜15重量部の加硫剤とを混練する方法に係る。
【0009】
本発明の第3は、加硫重合体の製造方法であって、前記方法で得られた加硫性重合体を加熱する方法に係る。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、省燃費性に優れたタイヤ用ゴム組成物の原料に好適な変性共役ジエン系重合体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本明細書においては、ヒドロカルビル基は炭化水素から水素原子を1つ取り除いた構造を有する1価の基を表す。ヒドロカルビレン基は、炭化水素から2個の水素原子を除いた構造を有する2価の基を表す。ヒドロカルビルオキシ基は、ヒドロカルビル基と酸素原子とが結合した構造を有する1価の基を表す。置換アミノ基は、アミノ基上の1つ以上の水素原子が置換基で置換された基を表す。
【0012】
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、変性共役ジエン系重合体の製造方法であって、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて共役ジエン系重合体を得る第1の工程と、共役ジエン系重合体を含む溶媒にカルボニル基と置換アミノ基とを有する化合物(I)及び式(II−A)で表される化合物(II)を添加する第2の工程を有する方法である。

(k、l、mはそれぞれ1〜8の整数であり、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基又はヒドロカルビル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基である。)
【0013】
<第1の工程>
共役ジエン系重合体は、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて得られる。
【0014】
共役ジエン化合物としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ヘキサジエンをあげることができ、好ましくは1,3−ブタジエン又はイソプレンである。
【0015】
単量体は、引張強度の高い重合体を得るため、共役ジエン化合物のほかに芳香族ビニル化合物を含んでいることが好ましい。芳香族ビニル化合物としてはスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどをあげることができ、スチレンが好ましい。
【0016】
重合に使用する芳香族ビニル化合物の量は、重合に使用する単量体の総量を100重量%として、好ましくは10重量%以上であり、より好ましくは15重量%以上である。また、省燃費性を高めるために、芳香族ビニル化合物の量は、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは45重量%以下である。
【0017】
重合に使用する共役ジエン化合物の量は、重合に使用する単量体の総量を100重量%として、好ましくは50重量%以上であり、より好ましくは55重量%以上である。また、好ましくは90重量%以下であり、より好ましくは85重量%以下である。
【0018】
炭化水素溶媒は、有機アルカリ金属化合物を失活させない溶媒である。炭化水素溶媒としては、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環族炭化水素をあげることができる。これらは1種類以上用いられる。
【0019】
有機アルカリ金属化合物とは、炭素原子とアルカリ金属原子との直接結合を有する化合物である。有機アルカリ金属化合物としては、有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物、有機カリウム化合物、有機ルビジウム化合物、有機セシウム化合物などをあげることができる。有機リチウム化合物としては、ヒドロカルビルリチウム化合物、ヒドロカルビレンジリチウム化合物をあげることができる。有機ナトリウム化合物としては、ナトリウムナフタレニド、ナトリウムビフェニリドをあげることができる。有機カリウム化合物としては、カリウムナフタレニドをあげることができる。
【0020】
ヒドロカルビルリチウム化合物としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、イソブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウムなどのアルキルリチウム化合物;フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブチルフェニルリチウムなどのアリールリチウム化合物;4−フェニルブチルリチウムなどのアリールアルキルリチウム化合物;シクロペンチルリチウム、シクロヘキシルリチウムなどのシクロアルキルリチウム化合物をあげることができる。ヒドロカルビルリチウム化合物として好ましくは、アルキルリチウム化合物であり、より好ましくは、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウムである。
【0021】
ヒドロカルビレンジリチウム化合物としては、1,4−ジリチオ−2−ブテン、1,3−ビス(1−リチオ−1,3−ジメチルペンチル)ベンゼンなどをあげることができる。
【0022】
単量体の重合に使用する有機アルカリ金属化合物の量は、重合において使用される単量体100gあたり、好ましくは0.01mmol〜15mmolである。
【0023】
単量体の重合は、共役ジエン化合物に由来する単量体単位のビニル結合量を調整する剤、共役ジエン系重合体鎖中での共役ジエン化合物に由来する単量体単位と共役ジエン化合物以外の化合物に由来する単量体単位の分布を調整する剤(以下、総称して「調整剤」と記す。)の存在下で行ってもよい。調整剤としては、エーテル化合物、第三級アミン、ホスフィン化合物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属フェノキシドをあげることができる。エーテル化合物としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどの環状のエーテル;ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどの脂肪族モノエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族ジエーテル;ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどの脂肪族トリエーテル;ジフェニルエーテル、アニソールなどの芳香族エーテルをあげることができる。第三級アミンとしては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、1,1,2,2−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニリン、ピリジン、キノリンなどをあげることができる。ホスフィン化合物として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどをあげることができる。アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウム−tert−ブトキシド、カリウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ペントキシド、カリウム−tert−ペントキシドをあげることができる。アルカリ金属フェノキシドとしては、ナトリウムフェノキシド、カリウムフェノキシドをあげることができる。これらは1種類以上用いることができる。
【0024】
単量体の重合においては、各単量体を、重合反応器に一時に供給してもよく、連続的に供給してもよく、間欠的に供給してもよい。また、各単量体を、異なる時機に重合反応器に供給してもよく、同時に供給してもよい。
【0025】
単量体の重合においては、重合温度は通常25℃以上であり、好ましくは35℃以上であり、さらに好ましくは50℃以上である。また、通常100℃以下であり、好ましくは90℃以下であり、さらに好ましくは80℃以下である。重合時間は、通常10分以上5時間以下である。
【0026】
炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用いて単量体を重合させて得られた共役ジエン系重合体は、通常は重合体鎖末端の少なくとも一端がアルカリ金属化された共役ジエン系重合体である。
【0027】
<第2の工程>
本発明の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、上記の方法により共役ジエン系重合体を得た後、当該共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒にカルボニル基と置換アミノ基とを有する化合物(I)及び式(II−A)で表される化合物(II)を添加し、変性共役ジエン系重合体を得る。


(k、l、mはそれぞれ1〜8の整数であり、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基又はヒドロカルビル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基である。)
【0028】
炭化水素溶媒としては、<第1の工程>において炭化水素溶媒として記載した化合物をあげることができる。第2の工程における炭化水素溶媒は、第1の工程で用いた炭化水素溶媒であってもよい。つまり、第1の工程において炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて共役ジエン系重合体を得た後、続いてその溶媒に化合物(I)及び化合物(II)を添加してもよい。
第1の工程で得られた共役ジエン系重合体を第1の工程で用いた溶媒と分別した後、第1の工程で用いた溶媒とは異なる炭化水素溶媒に共役ジエン系重合体を添加してもよい。この場合、第1の工程で用いた溶媒と、共役ジエン系重合体を添加する炭化水素溶媒とは同じ種類の溶媒であっても異なる種類の溶媒であってもよい。
【0029】
化合物(I)の置換アミノ基としては、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジ(n−プロピル)アミノ基、N,N−ジ(イソプロピル)アミノ基、N,N−ジ(n−ブチル)アミノ基、N,N−ジ(sec−ブチル)アミノ基、N,N−ジ(tert−ブチル)アミノ基、N,N−ジ(ネオペンチル)アミノ基、N−エチル−N−メチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ベンジルアミノ基等のアルキルアラルキルアミノ基;N−メチル−N−フェニルアミノ基等のアルキルアリールアミノ基;N,N−ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基;エチリデンアミノ基、1−メチルエチリデンアミノ基、2−メチルプロピリデンアミノ基、1,3−ジメチルブチリデンアミノ基等のアルキリデンアミノ基;1−アジリジニル基、1−アゼチジニル基、1−ピロリジニル基、1−ピペリジニル基、1−ヘキサメチレンイミノ基、1−ヘプタメチレンイミノ基、1−ピロリル基、1−イミダゾリジニル基、1−イミダゾリル基、4,5−ジヒドロ−1−イミダゾリル基、1−ピラゾリジニル基、1−ピラゾリル基、1−ピペラジニル基、モルホリノ基等の環状アミノ基をあげることができる。
【0030】
好ましい化合物(I)は、下記式(I−A)で表される化合物である。

4は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、R5と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基、あるいは、R7と結合するときは2価基であり、R5は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいは、R4と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R7は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、水素原子、あるいは、R4と結合するときは2価基である。また、R6は2価基であり、pは0又は1である。
【0031】
式(I−A)において、R4、R5、R7の置換基を有してもよいヒドロカルビル基は、ヒドロカルビル基又は置換ヒドロカルビル基である。置換ヒドロカルビル基としては、置換基がヒドロカルビルオキシ基である置換ヒドロカルビル基、置換基が置換アミノ基である置換ヒドロカルビル基をあげることができる。ヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基などのアルケニル基;フェニル基などのアリール基をあげることができる。置換基がヒドロカルビルオキシ基である置換ヒドロカルビル基としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基などのヒドロカルビルオキシアルキル基をあげることができる。置換基が置換アミノ基である置換ヒドロカルビル基としては、2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル基、2−(N,N−ジエチルアミノ)エチル基、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル基、3−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル基などの(N,N−ジアルキルアミノ)アルキル基;4−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル基、3−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル基、4−(N,N−ジエチルアミノ)フェニル基、3−(N,N−ジエチルアミノ)フェニル基などの(N,N−ジアルキルアミノ)アリール基;4−(N,N−ジメチルアミノ)メチルフェニル基、4−(N,N−ジメチルアミノ)エチルフェニル基などの(N,N−ジアルキルアミノ)アルキルアリール基;3−ピロリジノプロピル基、3−ピペリジノプロピル基、3−イミダゾリルプロピル基などの環状アミノ基含有アルキル基;4−ピロリジノフェニル基、4−ピペリジノフェニル基、4−イミダゾリルフェニル基などの環状アミノ基含有アリール基;4−ピロリジノエチルフェニル基、4−ピペリジノエチルフェニル基、4−イミダゾリルエチルフェニル基などの環状アミノ基含有アルキルアリール基をあげることができる。
【0032】
4は、R5と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基である。R5は、R4と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基である。ヒドロカルビレン基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、アリーレン基をあげることができる。アルカンジイル基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのポリメチレン基;2,2,4−トリメチルへキサン−1,6−ジイル基をあげることができる。アルケンジイル基としては、ペント−2−エン−1,5−ジイル基をあげることができる。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基をあげることができる。窒素原子及び/又は酸素原子を有するヒドロカルビレン基とは、窒素原子を有するヒドロカルビレン基、酸素原子を有するヒドロカルビレン基、または窒素原子および酸素原子を有するヒドロカルビレン基である。窒素原子を有するヒドロカルビレン基としては、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基をあげることができる。酸素原子を有するヒドロカルビレン基としては、−(CH2s−O−(CH2t−で表される基(s、tはそれぞれ独立に1以上の整数を表す。)をあげることができる。
【0033】
4はR7と結合するときは2価基である。R7はR4と結合するときは2価基である。R6は2価基である。2価基としては、ヒドロカルビレン基、窒素原子を有するヒドロカルビレン基、酸素原子を有するヒドロカルビレン基、ヒドロカルビレン基と酸素原子とが結合した基、ヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基(R8はヒドロカルビル基又は水素原子を表す。)とが結合した基をあげることができる。ヒドロカルビレン基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、アリーレン基をあげることができる。アルカンジイル基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのポリメチレン基;2,2,4−トリメチルへキサン−1,6−ジイル基をあげることができる。アルケンジイル基としては、ペント−2−エン−1,5−ジイル基をあげることができる。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基をあげることができる。窒素原子を有するヒドロカルビレン基としては、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基をあげることができる。酸素原子を有するヒドロカルビレン基としては、−(CH2s−O−(CH2t−で表される基(s、tはそれぞれ独立に1以上の整数を表す。)をあげることができる。ヒドロカルビレン基と酸素原子とが結合した基としては、−(CH2r−O−で表される基(rは1以上の整数を表す。)をあげることができる。
ヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基(R8はヒドロカルビル基又は水素原子を表す。)とが結合した基としては、−(CH2q−NR8−で表される基(qは1以上の整数を表す。)をあげることができる。R8は炭素原子数1〜6のヒドロカルビル基、又は水素原子であることが好ましい。
【0034】
式(I−A)で表される好ましい化合物として、式(I−A)においてpが0であり、R7が置換基を有してもよいヒドロカルビル基又は水素原子である(I−A1)で表される化合物をあげることができる。

41は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいはR51と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R51は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいはR41と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R71は置換基を有してもよいヒドロカルビル基又は水素原子である。
【0035】
式(I−A1)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示は、式(I−A)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示と同じである。
【0036】
式(I−A1)における窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基の説明及び例示は、式(I−A)における窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基の説明及び例示と同じである。
【0037】
式(I−A1)において、R41は、好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R51と結合する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基又は窒素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基である。より好ましくは、R41は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R51と結合する炭素原子数3〜10のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基又は−CH=N−CH2−CH2−で表される基である。さらに好ましくは、R41は炭素原子数1〜6のアルキル基である。特に好ましくは、R41はメチル基又はエチル基である。
【0038】
式(I−A1)において、R51は、好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R41と結合する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基又は窒素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基である。より好ましくは、R51は炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R41と結合する炭素原子数3〜10のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基又は−CH=N−CH2−CH2−で表される基である。さらに好ましくは、R51は炭素原子数1〜6のアルキル基である。特に好ましくは、R51はメチル基又はエチル基である。
【0039】
式(I−A1)において、R71は好ましくはヒドロカルビル基又は水素原子であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基又は水素原子であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基又は水素原子であり、特に好ましくは、水素原子、メチル基、エチル基、ビニル基である。
【0040】
式(I−A1)により表される化合物のうち、R71がヒドロカルビル基である化合物としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−N−エチルアセトアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアセトアミド;N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−エチルアクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアクリルアミド;N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチル−N−エチルメタクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルメタクリルアミドをあげることができる。
【0041】
式(I−A1)により表される化合物のうち、R71が水素原子である化合物としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチル−N−エチルホルムアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルホルムアミドをあげることができる。
【0042】
式(I−A)で表される好ましい化合物として、式(I−A)においてpが0であり、R7がR4と結合して2価基である(I−A2)で表される化合物があげられる。

52は置換基を有してもよいヒドロカルビル基であり、R9はヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基とが結合した基、又はヒドロカルビレン基であり、R8はヒドロカルビル基又は水素原子である。
【0043】
式(I−A2)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示は、式(I−A)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示と同じである。
【0044】
式(I−A2)において、R9の、ヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基とが結合した基としては、−(CH2q−NR8−で表される基(qは1以上の整数を表す。)をあげることができる。
【0045】
上記の−NR8−で表される基において、R8がヒドロカルビル基である場合、R8の炭素原子数は好ましくは1〜8である。上記の−NR8−で表される基において、R8は好ましくはメチル基である。
【0046】
9のヒドロカルビレン基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、アリーレン基をあげることができる。アルカンジイル基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのポリメチレン基;2,2,6−トリメチルへキサン−1,6−ジイル基をあげることができる。アルケンジイル基としては、ペント−2−エン−1,5−ジイル基をあげることができる。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基をあげることができる。
【0047】
式(I−A2)において、R52は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基であり、特に好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
【0048】
式(I−A2)において、R9は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビレン基、又は、炭素原子数1〜10のヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基(R8はヒドロカルビル基又は水素原子を表す。)とが結合した基であり、より好ましくは炭素原子数3〜6のポリメチレン基又は−(CH2q−NR8−で表される基(R8はヒドロカルビル基を表し、qは2〜5の整数を表す。)であり、さらに好ましくはトリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、又は−(CH22−N(CH3)−で表される基である。
【0049】
式(I−A2)で表される化合物のうち、R9がヒドロカルビレン基と−NR8−で表される基(R8はヒドロカルビル基又は水素原子を表す。)とが結合した基である化合物としては、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジエチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジビニル−2−イミダゾリジノン、1−メチル−3−エチル−2−イミダゾリジノンなどの1,3−ジヒドロカルビル−2−イミダゾリジノンをあげることができ、中でも1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが好ましい。
【0050】
式(I−A2)で表される化合物のうち、R9がヒドロカルビレン基である化合物としては、N−メチル−β−プロピオラクタム、N−フェニル−β−プロピオラクタムなどのN−ヒドロカルビル−β−プロピオラクタム;N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−フェニル−2−ピロリドン、N−tert−ブチル−2−ピロリドン、N−メチル−5−メチル−2−ピロリドンなどのN−ヒドロカルビル−2−ピロリドン;N−メチル−2−ピペリドン、N−ビニル−2−ピペリドン、N−フェニル−2−ピペリドンなどのN−ヒドロカルビル−2−ピペリドン;N−メチル−ε−カプロラクタム、N−フェニル−ε−カプロラクタムなどのN−ヒドロカルビル−ε−カプロラクタム;N−メチル−ω−ラウリロラクタム、N−ビニル−ω−ラウリロラクタムなどのN−ヒドロカルビル−ω−ラウリロラクタムをあげることができ、中でもN−フェニル−2−ピロリドン、N−メチル−ε−カプロラクタムが好ましい。
【0051】
式(I−A)で表される好ましい化合物として、式(I−A)においてpが1であり、R6がヒドロカルビレン基である(I−A3)で表される化合物があげられる。

43は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいはR53と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R53は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいは、R43と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R63はヒドロカルビレン基であり、R73は置換基を有してもよいヒドロカルビル基である。
【0052】
式(I−A3)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示は、式(I−A)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示と同じである。
【0053】
式(I−A3)における窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基の説明及び例示は、式(I−A)における窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基の説明及び例示と同じである。
【0054】
式(I−A3)において、R63のヒドロカルビレン基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、アリーレン基をあげることができる。アルカンジイル基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのポリメチレン基;2,2,4−トリメチルへキサン−1,6−ジイル基をあげることができる。アルケンジイル基としては、ペント−2−エン−1,5−ジイル基をあげることができる。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基をあげることができる。
【0055】
式(I−A3)において、R63は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルカンジイル基又は炭素原子数6〜10のアリーレン基であり、さらに好ましくはメチレン基、炭素原子数2〜6のポリメチレン基、又はフェニレン基であり、特に好ましくはエチレン基、トリメチレン基、1,4−フェニレン基である。
【0056】
式(I−A3)において、R73は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基、又は置換基がジアルキルアミノ基である炭素原子数1〜10の置換ヒドロカルビル基であり、より好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数6〜10のアリール基、炭素原子数1〜6のジアルキルアミノアルキル基、又は炭素原子数6〜10のジアルキルアミノアリール基であり、さらに好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基、3−ジメチルアミノエチル基、4−ジエチルアミノフェニル基である。
【0057】
式(I−A3)において、R43は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R53と結合している炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基、窒素原子又は酸素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R53と結合している炭素原子数3〜10のアルカンジイル基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基、−(CH22−O−(CH22−で表される基であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基であるか、R53と結合している炭素原子数3〜6のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−であり、特に好ましくはメチル基、エチル基であるか、R53と結合しているテトラメチレン基、ヘキサメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基である。
【0058】
式(I−A3)において、R53は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R43と結合している炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基、窒素原子又は酸素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R43と結合している炭素原子数3〜10のアルカンジイル基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基、−(CH22−O−(CH22−で表される基であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基であるか、R43と結合している炭素原子数3〜6のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−であり、特に好ましくはメチル基、エチル基であるか、R43と結合しているテトラメチレン基、ヘキサメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基である。
【0059】
式(I−A3)で表される化合物のうち、R73がヒドロカルビル基である化合物としては、4−(N,N−ジメチルアミノ)アセトフェノン、4−N−メチル−N−エチルアミノアセトフェノン、4−N,N−ジエチルアミノアセトフェノンなどの4−N,N−ジヒドロカルビルアミノアセトフェノン;4’−(イミダゾール−1−イル)アセトフェノン、4−ピラゾリルアセトフェノン等の4−環状アミノアセトフェノン化合物などをあげることができ、中でも4−環状アミノアセトフェノン化合物が好ましく、4’−(イミダゾール−1−イル)アセトフェノンがより好ましい。
【0060】
式(I−A3)で表される化合物のうち、R73が置換ヒドロカルビル基である化合物としては、1,7−ビス(メチルエチルアミノ)−4−ヘプタノン、1,3−ビス(ジフェニルアミノ)−2−プロパノンなどのビス(ジヒドロカルビルアミノアルキル)ケトン;4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジ−t−ブチルアミノベンゾフェノン、4−N,N−ジフェニルアミノベンゾフェノンなどの4−(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノン;4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノンなどの4,4’−ビス(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノンをあげることができ、中でも4,4’−ビス(ジヒドロカルビルアミノ)ベンゾフェノンが好ましく、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンがより好ましい。
【0061】

44は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、R54と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R54は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいは、R44と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R64はヒドロカルビレン基であり、Aは酸素原子又は−NR8−で表される基であり、R8はヒドロカルビル基又は水素原子であり、R74は置換基を有してもよいヒドロカルビル基である。
【0062】
式(I−A4)において、置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示は、式(I−A)における置換基を有してもよいヒドロカルビル基の説明及び例示と同じである。
【0063】
式(I−A4)において、Aは酸素原子又は−NR8−(R8はヒドロカルビル基又は水素原子である。)で表される基である。
【0064】
上記の−NR8−で表される基において、R8がヒドロカルビル基である場合、R8の炭素原子数は好ましくは1〜8である。上記の−NR8−で表される基において、R8は好ましくは水素原子である。
【0065】
式(I−A4)において、Aは好ましくは酸素原子又は−NH−で表される基であり、さらに好ましくは−NH−で表される基である。
【0066】
式(I−A4)において、R64のヒドロカルビレン基としては、アルカンジイル基、アルケンジイル基、アリーレン基をあげることができる。アルカンジイル基としては、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのポリメチレン基;2,2,4−トリメチルへキサン−1,6−ジイル基をあげることができる。アルケンジイル基としては、ペント−2−エン−1,5−ジイル基をあげることができる。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基をあげることができる。
【0067】
式(I−A4)において、R74は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であり、より好ましくは炭素原子数2〜5のアルケニル基であり、さらに好ましくはビニル基又はイソプロペニル基であり、特に好ましくはビニル基である。
【0068】
式(I−A4)において、R64は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜6のポリメチレン基であり、さらに好ましくはエチレン基又はトリメチレン基であり、特に好ましくはトリメチレン基である。
【0069】
式(I−A4)において、R44は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R54と結合している炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基、窒素原子又は酸素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R54と結合している炭素原子数3〜10のアルカンジイル基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基、−(CH22−O−(CH22−で表される基であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基であるか、R54と結合している炭素原子数3〜6のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−であり、特に好ましくはメチル基、エチル基であるか、R54と結合しているテトラメチレン基、ヘキサメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基である。
【0070】
式(I−A4)において、R54は好ましくは炭素原子数1〜10のヒドロカルビル基であるか、R44と結合している炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基、窒素原子又は酸素原子を有する炭素原子数3〜10のヒドロカルビレン基であり、より好ましくは炭素原子数1〜10のアルキル基又は炭素原子数6〜10のアリール基であるか、R44と結合している炭素原子数3〜10のアルカンジイル基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−で表される基、−(CH22−O−(CH22−で表される基であり、さらに好ましくは炭素原子数1〜6のアルキル基であるか、R44と結合している炭素原子数3〜6のポリメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基、−CH=N−CH2−CH2−であり、特に好ましくはメチル基、エチル基であるか、R44と結合しているテトラメチレン基、ヘキサメチレン基、−CH=N−CH=CH−で表される基である。
【0071】
式(I−A4)で表される化合物のうち、Aが酸素原子である化合物としては、2−N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、2−N,N−ジエチルアミノエチルアクリレートなどの2−N,N−ジヒドロカルビルアミノエチルアクリレート;3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレートなどの3−N,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルアクリレート;2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、2−N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートなどの2−N,N−ジヒドロカルビルアミノエチルメタクリレート;3−N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリレートなどの3−N,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルメタクリレートをあげることができ、3−N,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルアクリレートが好ましく、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレートがより好ましい。
【0072】
式(I−A4)で表される化合物のうち、Aが−NR8−(R8はヒドロカルビル基又は水素原子)で表される基である化合物としては、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミドなどのN、N−ジヒドロカルビルアミノエチルアクリルアミド;N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルアクリルアミド;N,N−ジメチルアミノブチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノブチルアクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアミノブチルアクリルアミド;N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリルアミドなどのN、N−ジヒドロカルビルアミノエチルメタクリルアミド;N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルメタクリルアミド;N,N−ジメチルアミノブチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアミノブチルメタクリルアミドなどのN,N−ジヒドロカルビルアミノブチルメタクリルアミドをあげることができ、N,N−ジヒドロカルビルアミノプロピルアクリルアミドが好ましく、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドがより好ましい。
【0073】
化合物(I)として好ましくは式(I−A)で表される化合物であり、より好ましくは、式(I−A4)で表される化合物である。
【0074】
式(I−A4)で表される化合物の中でも、式(I−A4)においてR44及びR54が炭素原子数1〜6のアルキル基であるか、R44とR54とが結合して炭素原子数3〜6のポリメチレン基を形成しており、R64が炭素原子数1〜6のポリメチレン基であり、Aが酸素原子又は−NH−で表される基であり、R74が炭素原子数2〜5のアルケニル基である化合物が好ましく、式(I−A4)においてR44及びR54がメチル基又はエチル基であり、R64がエチレン基またはトリメチレン基であり、Aが−NH−で表される基であり、R74がビニル基又はイソプロペニル基である化合物がより好ましい。
【0075】
化合物(I)として特に好ましくは、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリルアミドである。
【0076】
化合物(II)は、上記式(II−A)で表される化合物である。
【0077】
式(II−A)中、k、l、mはそれぞれ1〜8の整数を表す。好ましくは、それぞれ1〜5の整数であり、より好ましくは、それぞれ2〜4の整数である。
【0078】
式(II−A)中、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基又はヒドロカルビル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基である。
【0079】
1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16の炭素原子数は、好ましくはそれぞれ1〜8であり、より好ましくはそれぞれ1〜5であり、さらに好ましくはそれぞれ1又は2である。
【0080】
ヒドロカルビルオキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基などのアルコキシ基;フェノキシ基などのアリールオキシ基をあげることができる。ヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基などのアルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基などのアルケニル基;フェニル基などのアリール基をあげることができる。
【0081】
ヒドロカルビルオキシ基は、好ましくは炭素原子数1〜8のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素原子数1〜5のアルコキシ基であり、さらに好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
【0082】
好ましくは、R1、R2、R3のうち少なくとも2つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13のうち少なくとも2つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16のうち少なくとも2つの基がヒドロカルビルオキシ基である。
【0083】
より好ましくは、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基である。
【0084】
1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16は、これらから選ばれる2つ以上の基が同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
【0085】
化合物(II)としては、1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3−トリプロポキシシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3−トリブトキシシリルプロピル)イソシアヌレートをあげることができる。化合物(II)として好ましくは、1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートである。
【0086】
炭化水素溶媒に添加する化合物(I)の量は、単量体の重合に使用した有機アルカリ金属化合物の量1molあたり、好ましくは0.01mol以上であり、より好ましくは0.02mol以上であり、さらに好ましくは0.05mol以上である。また、単量体の重合に使用した有機アルカリ金属化合物の量1molあたり、好ましくは0.9mol以下であり、より好ましくは0.6mol以下であり、さらに好ましくは0.2mol以下である。
【0087】
炭化水素溶媒に添加する化合物(II)の量は、単量体の重合に使用した有機アルカリ金属化合物の量1molあたり、好ましくは0.01mol以上であり、より好ましくは0.1mol以上であり、さらに好ましくは0.2mol以上である。また、単量体の重合に使用した有機アルカリ金属化合物の量1molあたり、好ましくは0.9mol以下であり、より好ましくは0.7mol以下であり、さらに好ましくは0.5mol以下である。
【0088】
化合物(I)及び化合物(II)の量は、下記式(1)で定義されるXの値が、好ましくは1以上、より好ましくは10以上、さらに好ましくは20以上を充足する量である。
化合物(I)及び化合物(II)の量は、Xの値が好ましくは50以下、より好ましくは45以下、さらに好ましくは40以下を充足する量である。
=X(II)×y / X(I) (1)
(式(1)中、X(I)は、炭化水素溶媒に添加する化合物(I)の量(単位:mol)を表し、X(II)は炭化水素溶媒に添加する化合物(II)の量(単位:mol)を表し、yは式(II−A)に含まれるヒドロカルビルオキシ基の数を表す。)
【0089】
炭化水素溶媒に化合物(I)及び化合物(II)を添加した後、化合物(I)及び化合物(II)をアルカリ金属化された重合体鎖末端に反応させる。反応温度は通常25℃〜100℃であり、好ましくは35℃〜90℃であり、より好ましくは50℃〜80℃である。反応時間は通常60秒〜5時間であり、好ましくは5分〜1時間である。
【0090】
好ましくは、まず炭化水素溶媒に化合物(I)を添加し、化合物(I)をアルカリ金属化された重合体鎖末端に反応させ、その後、当該溶媒に化合物(II)を添加し、アルカリ金属化された重合体鎖末端に化合物(II)を反応させる方法である。化合物(I)を添加してから、60秒〜5時間経過後に化合物(II)を添加する方法が好ましい。
【0091】
<カップリング>
本発明の製造方法においては、単量体の重合開始から、後述する変性共役ジエン系重合体の重合体鎖末端不活性化までに、アルカリ金属化された重合体鎖末端とカップリング剤とを反応させて、重合体鎖同士をカップリングしてもよい。カップリングは、通常は共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒に下記式(III)で表されるカップリング剤を添加することにより行われる。
10aML4-a (III)
(R10はアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基またはアリール基であり、Mはケイ素原子またはスズ原子であり、Lはハロゲン原子またはヒドロカルビルオキシ基であり、aは0〜2の整数である。)
【0092】
上記式(III)で表されるカップリング剤としては、四塩化ケイ素、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、四塩化スズ、メチルトリクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、テトラエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジエトキシジエチルシランなどをあげることができる。
【0093】
カップリング剤の添加量は、重合に使用する有機アルカリ金属化合物1mol当たり、好ましくは0.03mol以上であり、より好ましくは0.05mol以上である。また、好ましくは0.4mol以下であり、より好ましくは0.3mol以下である。
【0094】
<変性共役ジエン系重合体の重合体鎖末端不活性化及び回収>
本発明の共役ジエン系重合体の製造方法においては、化合物(I)及び化合物(II)を共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒に添加して変性共役ジエン系重合体を得た後であって、後述する変性共役ジエン系重合体の回収を行う前に、メタノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノールなどのアルコールを炭化水素溶媒に添加して、重合体鎖末端を不活性化してもよい。
【0095】
変性共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒から変性共役ジエン系重合体を回収する方法としては公知の方法を用いることができ、例えば当該溶媒に凝固剤を添加する方法や、当該溶媒にスチームを添加する方法などをあげることができる。回収した変性共役ジエン系重合体は、バンドドライヤーや押出型ドライヤーなどの公知の乾燥機で乾燥してもよい。
【0096】
<変性共役ジエン系重合体>
前記の方法により、変性共役ジエン系重合体が得られる。
【0097】
本変性共役ジエン系重合体のムーニー粘度(ML1+4)は、重合体の引張強度を高めるために、好ましくは10以上であり、より好ましくは20以上である。また、重合体の加工性を高めるために、好ましくは200以下であり、より好ましくは150以下である。該ムーニー粘度(ML1+4)は、JIS K6300(1994)に従って、100℃にて測定される。
【0098】
変性共役ジエン系重合体において、共役ジエン化合物に由来する単量体単位の量は、重合体全体を100重量%として、好ましくは50重量%以上であり、より好ましくは55重量%以上である。また、好ましくは90重量%以下であり、より好ましくは85重量%以下である。
【0099】
変性共役ジエン系重合体は、重合体の引張強度を高めるため、芳香族ビニル化合物に由来する単量体単位を含有することが好ましい。芳香族ビニル化合物としては、前述のものを例示できる。変性共役ジエン系重合体に含まれる芳香族ビニル化合物に由来する単量体単位の量は、重合体全体を100重量%として、好ましくは10重量%以上であり、より好ましくは15重量%以上である。また、省燃費性を高めるために、好ましくは50重量%以下であり、より好ましくは45重量%以下である。
【0100】
変性共役ジエン系重合体に含まれるビニル結合量は、変性共役ジエン系重合体に含まれる共役ジエン化合物に由来する単量体単位の量を100モル%として、省燃費性を高めるために、好ましくは80モル%以下であり、より好ましくは70モル%以下である。また、グリップ性を高めるために、好ましくは10モル%以上であり、より好ましくは15モル%以上であり、さらに好ましくは20モル%以上であり、特に好ましくは40モル%以上である。該ビニル結合量は、赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より求められる。
【0101】
<重合体組成物>
本発明の方法で得られる変性共役ジエン系重合体は、該重合体を他の重合体成分や添加剤などと混合して、重合体組成物にして用いることができる。
【0102】
他の重合体成分としては、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブチルゴム、天然ゴム、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−オクテン共重合体をあげることができる。これらは1種類以上用いられる。
【0103】
変性共役ジエン系重合体に他の重合体成分を混合する場合、変性共役ジエン系重合体の混合量は、省燃費性を高めるために、変性共役ジエン系重合体および他の重合体成分の合計を100重量%として、好ましくは10重量%以上であり、より好ましくは20重量%以上である。
【0104】
添加剤としては、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性化剤、有機過酸化物、補強剤、充填剤、シランカップリング剤、伸展油、加工助剤、老化防止剤、滑剤などをあげることができる。
【0105】
変性共役ジエン系重合体と加硫剤とを混練して、加硫性重合体を製造することが好ましい。加硫剤としては、硫黄をあげることができる。硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などをあげることができる。変性共役ジエン系重合体と混練する加硫剤の量は、変性共役ジエン系重合体と他の重合体成分との合計量を100重量部として、好ましくは0.1重量部〜15重量部であり、より好ましくは0.3重量部〜10重量部であり、さらに好ましくは0.5重量部〜5重量部である。
【0106】
加硫促進剤としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジサルファイド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤;N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤をあげることができる。変性共役ジエン系重合体と混練する加硫促進剤の量は、重合体成分100重量部あたり、好ましくは0.1重量部〜5重量部であり、より好ましくは0.2重量部〜3重量部である。
【0107】
加硫活性化剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛などをあげることができる。有機過酸化物としては、ジクミルパーオキシド、ジターシャリブチルパーオキシドなどをあげることができる。
【0108】
補強剤としては、シリカ系補強剤、並びにカーボンブラックをあげることができる。
【0109】
シリカ系補強剤としては、乾式シリカ(無水ケイ酸)、湿式シリカ(含水ケイ酸)、コロイダルシリカ、沈降シリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムをあげることができる。これらは1種以上用いることができる。シリカ系補強剤のBET比表面積は、好ましくは、50m2/g〜250m2/gである。該BET比表面積は、ASTM D1993−03に従って測定される。市販品としては、デグッサ社製 商品名 ウルトラシルVN3−G、東ソー・シリカ社製 商品名 VN3、AQ、ER、RS−150、Rhodia社製 商品名 Zeosil 1115MP、1165MP等を用いることができる。
【0110】
カーボンブラックとしては、EPC、MPC及びCCのようなチャンネルカーボンブラック;SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF及びECFのようなファーネスカーボンブラック;FT及びMTのようなサーマルカーボンブラック;アセチレンカーボンブラック;グラファイトをあげることができる。これらは1種以上用いることができる。
【0111】
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは、5m2/g〜200m2/gであり、また、カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸収量は、好ましくは、5ml/100g〜300ml/100gである。該窒素吸着比表面積は、ASTM D4820−93に従って測定され、該DBP吸収量は、ASTM D2414−93に従って測定される。市販品としては、三菱化学社製 商品名 ダイヤブラックN339、東海カーボン社製 商品名 シースト6、シースト7HM、シーストKH、デグッサ社製 商品名 CK 3、Special Black 4A等を用いることができる。
【0112】
変性共役ジエン系重合体100重量部あたり10〜150重量部の補強剤を変性共役ジエン系重合体及び加硫剤と共に混練して、加硫性重合体を製造することが好ましい。補強剤の量は、耐摩耗性および強度を高めるために、より好ましくは20重量部以上であり、さらに好ましくは30重量部以上である。また、補強性を高めるために、より好ましくは120重量部以下であり、さらに好ましくは100重量部以下である。
【0113】
省燃費性を高めるために、補強剤として、シリカ系補強剤を用いることが好ましい。シリカ系補強剤の量は、補強剤の総配合量を100重量%として、好ましくは50重量%以上であり、より好ましくは70重量%以上である。
【0114】
加硫性重合体を製造するために、変性共役ジエン系重合体および加硫剤とともにシリカ系補強剤およびカーボンブラックを混練する場合、シリカ系補強剤の量とカーボンブラックの量との重量割合(シリカの量:カーボンブラックの量)としては、2:1〜50:1であることが好ましい。該重量割合は、省燃費性を高めるため、及び、補強性を高めるために、5:1〜20:1であることがより好ましい。
【0115】
充填剤としては、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどをあげることができる。
【0116】
シランカップリング剤としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、γ−トリメトキシシリルプロピルジメチルチオカルバミルテトラスルフィド、γ−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドなどをあげることができる。これらは1種以上用いられる。市販品としては、デグッサ社製 商品名 Si69、Si75等を用いることができる。
【0117】
変性共役ジエン系重合体、加硫剤およびシリカ補強剤とともにシランカップリング剤を混練する場合、シランカップリング剤の量は、シリカ補強剤100重量部あたり、好ましくは1重量部〜20重量部であり、より好ましくは2重量部〜15重量部であり、さらに好ましくは5重量部〜10重量部である。
【0118】
伸展油としては、アロマチック系鉱物油(粘度比重恒数(V.G.C.値)0.900〜1.049)、ナフテン系鉱物油(V.G.C.値0.850〜0.899)、パラフィン系鉱物油(V.G.C.値0.790〜0.849)などをあげることができる。伸展油の多環芳香族含有量は、好ましくは3重量%未満であり、より好ましくは1重量%未満である。該多環芳香族含有量は、英国石油学会346/92法に従って測定される。また、伸展油の芳香族化合物含有量(CA)は、好ましくは20重量%以上である。これらの伸展油は、1種以上用いられる。
【0119】
加硫性重合体を製造するために使用する混練機としては、ロール混練機、バンバリーミキサーなどをあげることができる。
【0120】
混練機を用いて混練を行う場合の混練条件としては、加硫剤および加硫促進剤以外の添加剤を配合する場合の混練温度は、通常50℃〜200℃であり、好ましくは80℃〜190℃であり、加硫剤、加硫促進剤を配合する場合の混練温度は、通常100℃以下であり、好ましくは室温〜80℃である。混練時間は、通常30秒〜30分であり、好ましくは1分〜30分である。
【0121】
加硫性重合体を加熱して加硫重合体が得られる。加硫性重合体を加熱する方法としては、プレス加硫法が挙げられる。加硫温度としては、通常120℃〜200℃、好ましくは140℃〜180℃である。
【0122】
本発明の加硫重合体は、省燃費性に優れ、タイヤに好適に用いられる。
【実施例】
【0123】
物性評価は次の方法で行った。
【0124】
1.ムーニー粘度(ML1+4
JIS K6300(1994)に従って、100℃にて重合体のムーニー粘度を測定した。
【0125】
2.ビニル結合量(単位:モル%)
赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より重合体のビニル結合量を求めた。
【0126】
3.スチレン由来の単量体単位の含量(単位:重量%)
JIS K6383(1995)に従って、屈折率から重合体のスチレン由来の単量体単位の含量を求めた。
【0127】
4.省燃費性
加硫重合体から形成されたシートから幅4mm、長さ40mm、厚み1.2mmの短冊状試験片を打ち抜き、試験に供した。測定は、粘弾性測定装置(上島製作所社製)によって、歪み1%及び周波数10Hzの条件下で、温度70℃での試験片の損失正接(tanδ(70℃))を測定した。この値が小さいほど、省燃費性に優れる。
【0128】
5.グリップ性
加硫重合体から形成されたシートから幅4mm、長さ40mm、厚み1.2mmの短冊状試験片を打ち抜き、試験に供した。測定は、粘弾性測定装置(上島製作所社製)によって、歪み1%及び周波数10Hzの条件下で、温度0℃での試験片の損失正接(tanδ(0℃))を測定した。この値が大きいほど、グリップ性に優れる。
【0129】
[実施例1]
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、乾燥窒素で置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン840g、スチレン360g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル1.4mlを重合反応器内に投入した。次に、n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(n−ブチルリチウム含量15.8mmol)を重合反応器内に投入し、重合反応を開始した。
【0130】
撹拌速度を130rpm、重合反応器内温度を65℃とし、1,3−ブタジエンとスチレンとを重合反応器内に連続的に供給しながら、1,3−ブタジエン及びスチレンの共重合反応を3時間行った。1,3−ブタジエンの供給量は1260g、スチレンの供給量は540gであった。
【0131】
重合反応器内にN,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド1.6mmol(n−ブチルリチウム1molあたり0.10mol)を投入し、重合反応器内の成分を15分間撹拌した。
【0132】
次に、1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート6.5mmol(n−ブチルリチウム1molあたり0.41mol、)を重合反応器内に投入し、重合反応器内の成分を15分間攪拌した。
【0133】
重合反応器内にメタノール4.0mlを含むヘキサン溶液20mlを投入し、重合反応器内の成分を5分間撹拌した。次に、重合反応器内の攪拌物を抜き出し、該攪拌物に2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製、商品名:スミライザーGM)12.0g、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)(住友化学社製、商品名:スミライザーTP−D)6.0gを加えて混合物を得た。該混合物を16時間室温下に放置し、溶媒を蒸発させて重合体を得た。その後、得られた重合体を更に55℃で6時間減圧乾燥した。重合体の評価結果を表1に示す。
【0134】
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、シランカップリング剤(デグッサ社製、商品名:Si69)6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ステアリン酸2重量部、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、硫黄1.4重量部を、ラボプラストミルにて混練して、加硫性重合体を得た。得られた加硫性重合体を6インチロールでシートに成形し、該シートを160℃で45分加熱して加硫させ、幅150mm、奥行150mm、厚み1.2mmの加硫重合体からなるシートを得た。加硫重合体からなるシートの物性評価結果を表1に示す。
【0135】
[比較例1]
重合反応器内にN,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを投入しなかったこと以外、実施例1と同様に行なった。得られた重合体および加硫重合体からなるシートの物性測定結果を表1に示す。
【0136】
[比較例2]
重合反応器内に1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートを投入しなかったこと以外、実施例1と同様に行なった。得られた重合体および加硫重合体からなるシートの物性測定結果を表1に示す。
【0137】
[比較例3]
重合反応器内に投入するN,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを15.8mmol(n−ブチルリチウム1molあたり1.0mol)に変更し、1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートを投入しなかったこと以外、実施例1と同様に行なった。得られた重合体および加硫重合体からなるシートの物性測定結果を表1に示す。
【0138】
[実施例2]
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、乾燥窒素で置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3−ブタジエン960g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル1.4mlを重合反応器内に投入した。次に、n−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(n−ブチルリチウム含量13.3mmol)を重合反応器内に投入し、重合反応を開始した。
撹拌速度を130rpm、重合反応器内温度を70℃とし、1,3−ブタジエンを重合反応器内に連続的に供給しながら、1,3−ブタジエンの重合反応を3時間行った。1,3−ブタジエンの供給量は1440gであった。
重合反応器内にN,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド1.3mmol(n−ブチルリチウム1molあたり0.10mol)を投入し、重合反応器内の成分を15分間撹拌した。
次に、1,3,5−トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート5.3mmol(n−ブチルリチウム1molあたり0.40mol、)を重合反応器内に投入し15分間攪拌した。
【0139】
重合反応器内にメタノール4.0mlを含むヘキサン溶液20mlを投入し、重合反応器内の成分を5分間撹拌した。次に、重合反応器内の攪拌物を抜き出し、該攪拌物に2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製、商品名:スミライザーGM)12.0g、ペンタエリスリチルテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)(住友化学社製、商品名:スミライザーTP−D)6.0gを加え、混合物を得た。該混合物を16時間室温下に放置し、溶媒を蒸発させて重合体を得た。その後、得られた重合体を更に55℃で6時間減圧乾燥した。重合体の評価結果を表1に示す。
【0140】
得られた重合体100重量部、シリカ(デグッサ社製、商品名:ウルトラシルVN3−G)78.4重量部、シランカップリング剤(デグッサ社製、商品名:Si69)6.4重量部、カーボンブラック(三菱化学社製、商品名:ダイヤブラックN339)6.4重量部、伸展油(ジャパンエナジー社製、商品名:JOMOプロセスNC−140)47.6重量部、老化防止剤(住友化学社製、商品名:アンチゲン3C)1.5重量部、ステアリン酸2重量部、亜鉛華2重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールCZ)1重量部、加硫促進剤(住友化学社製、商品名:ソクシノールD)1重量部、ワックス(大内新興化学工業社製、商品名:サンノックN)1.5重量部、硫黄1.4重量部を、ラボプラストミルにて混練して、加硫性重合体を得た。得られた加硫性重合体を6インチロールでシートに成形し、該シートを160℃で45分加熱して加硫させ、幅150mm、奥行150mm、厚み1.2mmの加硫重合体からなるシートを得た。加硫重合体からなるシートの物性評価結果を表1に示す。
【0141】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
変性共役ジエン系重合体の製造方法であって、炭化水素溶媒中で有機アルカリ金属化合物を用いて共役ジエン化合物を含む単量体を重合させて共役ジエン系重合体を得る第1の工程と、前記共役ジエン系重合体を含む炭化水素溶媒にカルボニル基と置換アミノ基とを有する化合物(I)及び式(II−A)で表される化合物(II)を添加する第2の工程を有する方法。



(k、l、mはそれぞれ1〜8の整数であり、R1、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15およびR16はそれぞれ独立にヒドロカルビルオキシ基又はヒドロカルビル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R11、R12、R13の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基であり、R14、R15、R16の少なくとも1つの基がヒドロカルビルオキシ基である。)
【請求項2】
請求項1の方法であって、化合物(I)が式(I−A)で表される化合物である方法。

(R4は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、R5と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基、あるいは、R7と結合するときは2価基であり、R5は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、あるいは、R4と結合するときは窒素原子及び/又は酸素原子を有していてもよいヒドロカルビレン基であり、R7は置換基を有してもよいヒドロカルビル基、水素原子、あるいは、R4と結合するときは2価基である。また、R6は2価基であり、pは0又は1である。)
【請求項3】
請求項1または2の方法において、第2の工程おいて、化合物(I)を前記溶媒に添加し、次いで化合物(II)を前記溶媒に添加する方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の方法であって、前記溶媒に添加する化合物(I)の量が、有機アルカリ金属化合物の使用量1molあたり、0.01mol以上0.9mol以下であり、前記溶媒に添加する化合物(II)の量が、有機アルカリ金属化合物の使用量1molあたり、0.01mol以上0.9mol以下である方法。
【請求項5】
加硫性重合体の製造方法であって、請求項1〜4のいずれかの方法で得られた変性共役ジエン系重合体と、該変性共役ジエン系重合体100重量部あたり0.1〜15重量部の加硫剤とを混練する方法。
【請求項6】
請求項5に記載の方法であって、前記変性共役ジエン系重合体100重量部あたり10〜150重量部の補強剤を前記変性共役ジエン系重合体及び前記加硫剤と共に混練する方法。
【請求項7】
加硫重合体の製造方法であって、請求項5または6の方法で得られた加硫性重合体を加熱する方法。

【公開番号】特開2013−36032(P2013−36032A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−154341(P2012−154341)
【出願日】平成24年7月10日(2012.7.10)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】