JP2015131926A - Rubber composition and tire prepared using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition and a tire using the rubber composition.
従来から、天然ゴム及び合成ゴムは、タイヤ、ゴムベルト、ゴムロール、プラダー、防舷材等の工業用品、さらにテニスボール、バスケットボール、サッカーボール、バレーボール等のスポーツ用品類等の多くの分野で汎用され、また最近では医療分野、バイオ分野にも頻用されてきている。またタイヤにおいてはトレッド、サイドウォール、プライコーティングゴム、ビードフィラー等のゴムタイヤを構成するあらゆるコンポーネンツの材料として使用されている。 Conventionally, natural rubber and synthetic rubber have been widely used in many fields such as industrial equipment such as tires, rubber belts, rubber rolls, priders, fenders, and sports equipment such as tennis balls, basketballs, soccer balls, and volleyballs. Recently, it has been frequently used in the medical field and the bio field. Further, in tires, it is used as a material for all components constituting rubber tires such as treads, sidewalls, ply coating rubbers, and bead fillers.
近年、天然ゴムとして、天然ゴムラテックスを化学処理、酵素処理して、天然ゴムに含まれるゴム成分以外のものを分解或いはそれを除去して、天然ゴムの特性向上をさせることが提案されている。
例えば、天然ゴム中の総窒素量を化学的に低減すること(例えば、特許文献1参照)や、蛋白分解酵素等使用して低減すること(例えば、特許文献2及び特許文献3参照)等が提案されている。
しかしながら、天然ゴムを単純に酵素処理しただけでは、安定した品質の天然ゴムは得られず、天然ゴムの2次製品以降の天然ゴム組成物、及びその製品などに関しての安定した品質が容易に得られなかった。
In recent years, as natural rubber, it has been proposed to improve the properties of natural rubber by subjecting natural rubber latex to chemical treatment and enzyme treatment to decompose or remove components other than rubber components contained in natural rubber. .
For example, the total amount of nitrogen in natural rubber is chemically reduced (for example, see Patent Document 1) or reduced by using a proteolytic enzyme (for example, see Patent Document 2 and Patent Document 3). Proposed.
However, natural rubber with a stable quality cannot be obtained by simply enzymatically treating natural rubber, and a stable quality with respect to a natural rubber composition after the secondary product of natural rubber and its products can be easily obtained. I couldn't.
また、一般に、ゴム成分に補強用充填剤が添加されるが、合成ゴムとして、補強用充填剤との親和性の高い官能基を導入した変性共役ジエン系重合体がゴム成分として用いられている。変性共役ジエン系重合体は、活性部位を有する共役ジエン系重合体の該活性部位に、特定の官能基等を有した化合物を反応させて官能基を導入した変性重合体、さらに周期律表の4族、12族、13族、14族及び15族の少なくとも一つに属する元素の化合物からなる縮合促進剤の存在下、前記官能基が関与する縮合反応を行なって得られる変性縮合重合体が提案されている。
In general, a reinforcing filler is added to the rubber component, but as a synthetic rubber, a modified conjugated diene polymer introduced with a functional group having a high affinity with the reinforcing filler is used as the rubber component. . The modified conjugated diene polymer is a modified polymer in which a functional group is introduced by reacting a compound having a specific functional group with the active site of the conjugated diene polymer having an active site. A modified condensation polymer obtained by conducting a condensation reaction involving the functional group in the presence of a condensation accelerator comprising a compound of an element belonging to at least one of Group 4,
また、補強用充填剤において、タイヤの耐摩耗性の向上には、タイヤを構成するゴム組成物に配合されるカーボンブラックの粒子径やストラクチャが支配要因とされている。カーボンブラックの粒子径を小さくするほど耐摩耗性が向上する。しかし、カーボングラックの粒子径が極端に小さいとゴム中で分散不良を起こし、ゴムの発熱性が増大することが知られている。かかるゴム組成物でタイヤトレッドを作製した場合、耐摩耗性には優れるが、低燃費性には劣る。即ち、カーボンブラックの粒子径において、耐摩耗性と低発熱性は二律背反の関係にある。しかしながら、耐摩耗性と低発熱性は互いに相反する特性であり、この課題を解決するために種々の特性を有するカーボンブラックが提案されている。 Further, in the reinforcing filler, the particle size and structure of carbon black blended in the rubber composition constituting the tire are the dominant factors for improving the wear resistance of the tire. As the particle size of the carbon black is reduced, the wear resistance is improved. However, it is known that when the particle size of the carbon black is extremely small, poor dispersion occurs in the rubber and the exothermic property of the rubber increases. When a tire tread is produced with such a rubber composition, it is excellent in abrasion resistance but inferior in fuel efficiency. That is, the wear resistance and the low heat build-up are in a trade-off relationship with the carbon black particle size. However, wear resistance and low heat build-up are mutually contradictory properties, and carbon blacks having various properties have been proposed to solve this problem.
本願出願人は、このような性能を向上させるため、ゴム配合用カーボンブラックとして、高水素カーボンブラックを提案している(例えば、特許文献4参照)。この高水素カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させたのち、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られるものである。高水素カーボンブラックは、通常の水素放出率を上回るものである。 In order to improve such performance, the applicant of the present application has proposed high-hydrogen carbon black as a carbon black for rubber compounding (see, for example, Patent Document 4). The high hydrogen carbon black uses a reaction apparatus in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, and generates high-temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, and then the reaction zone. Obtained by spraying the raw material to form a reaction gas stream containing carbon black, and then quenching the reaction gas stream by a multistage rapid refrigerant introduction means in the reaction stop zone to terminate the reaction. Is. High hydrogen carbon black exceeds the normal hydrogen release rate.
また、近年、環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出の規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に関する要求が高まりつつある。このような要求に対応するため、変性ゴムに高水素カーボンブラックを配合したゴム組成物が提案され、転がり抵抗の低減するタイヤを提案している(特許文献5参照)。
しかしながら、上記特許文献1〜5において、天然ゴムのリン脂質を加水分解して改質したものと変性ジエン系重合体ゴムとを組み合わせて耐摩耗性をより向上させることはなかった。
In recent years, there has been an increasing demand for fuel efficiency reduction of automobiles in connection with the global movement of regulation of carbon dioxide emissions due to increasing interest in environmental problems. In order to meet such demands, a rubber composition in which high-hydrogen carbon black is blended with a modified rubber has been proposed, and a tire with reduced rolling resistance has been proposed (see Patent Document 5).
However, in the above Patent Documents 1 to 5, the wear resistance is not further improved by combining a modified natural rubber phospholipid with a modified diene polymer rubber.
本発明は、上記従来の技術等を勘案して、ゴム成分に、特定の天然ゴム及び変性共役ジエン系重合体を含むと共に、特定物性のカーボンブラックを用いることにより、ゴム成分の特性が損なわれずに、耐摩耗性が高レベルで向上することができる、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。 In consideration of the above-described conventional techniques, the present invention includes a specific natural rubber and a modified conjugated diene polymer as a rubber component, and the use of carbon black having specific physical properties does not impair the properties of the rubber component. Another object of the present invention is to provide a rubber composition and a tire using the same, which can improve wear resistance at a high level.
本発明者は、特定の天然ゴムと、特定の共役ジエン系重合体とを含むゴム成分と、特定物性となるゴム配合用カーボンブラックとを含む構成とすることにより、上記目的のゴム組成物及びそれを用いたタイヤが得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。 The present inventor has a rubber composition containing a specific natural rubber, a specific conjugated diene polymer, and a rubber compounding carbon black having specific properties, thereby achieving the above-described rubber composition and The present inventors have found that a tire using the tire can be obtained and completed the present invention.
すなわち、本発明は、次の〔1〕〜〔10〕に存する。
〔1〕 天然ゴム分子のリン脂質を酵素により加水分解した天然ゴムラテックスから得られる天然ゴムと、ケイ素原子、スズ原子、硫黄原子、酸素原子及びチタン原子から選ばれる少なくとも1つを、重合活性末端、重合開始末端及び重合鎖中のいずれかに含む共役ジエン系重合体とを含むゴム成分と、
燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られたゴム配合用カーボンブラックとを含み、
前記ゴム配合用カーボンブラックが、下記の関係式(1)及び(2)を満たすゴム組成物。
10<X<40 ・・・(1)
90<Z<100 ・・・(2)
(ただし、Xは原料導入位置から、第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示し、Zは、最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示す。)
〔2〕 前記変性共役ジエン系重合体が、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との共重合体である上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔3〕 前記ゴム配合用カーボンブラックは、前記反応帯域内に原料が噴霧導入されてから、第1番目の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt1(秒)、この帯域での平均反応温度をT1(℃)とし、第1番目の急冷媒体が導入されてから、第2番目の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt2(秒)、この帯域での平均反応温度をT2(℃)とし、更に、第2番目の急冷媒体が導入されてから、最後の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt3(秒)、この帯域内での平均反応温度をT3(℃)とした場合、前記ゴム配合用カーボンブラックが、下記の関係式(3)、(4)及び(5)
2.00≦α1≦5.00 ・・・(3)
5.00≦α2≦9.00 ・・・(4)
−2.5×(α1+α2)+85.0≦β≦90.0 ・・・(5)
(ただし、α1=t1×T1、α2=t2×T2、β=t3×T3である。)を満たすように制御して得られた高水素カーボンブラックである上記(1)に記載のゴム組成物。
〔4〕 前記ゴム配合用カーボンブラックが、下記の関係式(6)、(7)及び(8)
20<X<40 ・・・(6)
50<Y<60 ・・・(7)
90<Z<95 ・・・(8)
(式中、Yは第2番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度を示し、X及びZは前記と同じである。)
を満たすように制御して得られたものである上記〔1〕記載のゴム組成物。
〔5〕 前記ゴム配合用カーボンブラックの水素放出率が、0.3質量%よりも高い上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔6〕 前記ゴム配合用カーボンブラックにおけるジブチルフタレート吸収量(DBP)が95mL/100g以上220mL/100g以下であり、圧縮DBP吸収量(24M4DBP)が90mL/100g以上200mL/100g以下であり、かつセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70m2/g以上200m2/g以下である上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔7〕 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対し、前記処理した天然ゴムを5質量部以上80質量部以下含む上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔8〕 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対し、前記変性共役ジエン系重合体を5質量部以上80質量部以下含む上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔9〕 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対し、前記ゴム配合用カーボンブラックを10質量部以上250質量部以下含む上記〔1〕に記載のゴム組成物。
〔10〕 上記〔1〕〜〔9〕の何れかの一つに記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
That is, the present invention resides in the following [1] to [10].
[1] A natural rubber obtained from a natural rubber latex obtained by hydrolyzing a phospholipid of a natural rubber molecule with an enzyme, and at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom, A rubber component containing a conjugated diene polymer contained in any of the polymerization initiation terminal and the polymer chain;
Using a reactor in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, high temperature combustion gas is generated in the combustion gas generation zone, and then a raw material is sprayed into the reaction zone. A carbon black for rubber compound obtained by quenching a reaction gas stream containing carbon black and terminating the reaction,
A rubber composition in which the carbon black for rubber blending satisfies the following relational expressions (1) and (2).
10 <X <40 (1)
90 <Z <100 (2)
(However, X represents the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z represents the toluene coloring permeability of carbon black after the last quenching medium introduction ( %).)
[2] The rubber composition according to [1], wherein the modified conjugated diene-based polymer is a copolymer of an aromatic vinyl compound and a conjugated diene compound.
[3] The carbon black for compounding rubber has a residence time in the zone from when the raw material is sprayed into the reaction zone until the first quenching medium is introduced to t1 (seconds). The average reaction temperature is T1 (° C.), the residence time in the zone from the introduction of the first quenching medium to the introduction of the second quenching medium is t2 (seconds), and the average reaction in this zone The temperature is T2 (° C.), and the residence time in the zone from the introduction of the second quenching medium to the introduction of the last quenching medium is t3 (seconds), and the average reaction temperature in this zone Is T3 (° C.), the carbon black for rubber compounding has the following relational expressions (3), (4) and (5):
2.00 ≦ α1 ≦ 5.00 (3)
5.00 ≦ α2 ≦ 9.00 (4)
−2.5 × (α1 + α2) + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (5)
(However, α1 = t1 × T1, α2 = t2 × T2, and β = t3 × T3.) The rubber composition according to the above (1), which is a high hydrogen carbon black obtained by controlling so as to satisfy .
[4] The carbon black for rubber blending has the following relational expressions (6), (7) and (8):
20 <X <40 (6)
50 <Y <60 (7)
90 <Z <95 (8)
(In the formula, Y represents the toluene coloring permeability of carbon black after introduction of the second quenching medium, and X and Z are the same as described above.)
The rubber composition according to the above [1], which is obtained by controlling to satisfy the above.
[5] The rubber composition according to [1], wherein the carbon black for rubber blending has a hydrogen release rate higher than 0.3% by mass.
[6] Dibutyl phthalate absorption (DBP) in the carbon black for rubber blending is 95 mL / 100 g or more and 220 mL / 100 g or less, compressed DBP absorption (24M4DBP) is 90 mL / 100 g or more and 200 mL / 100 g or less, and cetyl The rubber composition as described in [1] above, wherein the trimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is 70 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less.
[7] The rubber composition according to [1], wherein the rubber composition contains 5 parts by mass or more and 80 parts by mass or less of the treated natural rubber with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
[8] The rubber composition according to [1], wherein the rubber composition contains 5 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of the modified conjugated diene polymer with respect to 100 parts by weight of the rubber component.
[9] The rubber composition according to [1], wherein the rubber composition contains 10 parts by weight or more and 250 parts by weight or less of the carbon black for rubber blending with respect to 100 parts by weight of a rubber component.
[10] A tire using the rubber composition according to any one of [1] to [9].
本発明によれば、得られる天然ゴムが安定した特性が損なわれず、天然ゴムのリン脂質中のエステル結合が加水分解され、特に、酵素処理によって選択的に加水分解されることで、末端に水酸基が生じ、この水酸基が生じることにより、ゴム配合用カーボンブラックである高水素カーボンブラックとの親和性が向上し、また、変性共役ジエン系重合体と相まって、耐摩耗性及び転がり抵抗に優れるゴム組成物及びそれを用いたタイヤが提供される。 According to the present invention, the stable properties of the natural rubber obtained are not impaired, and the ester bond in the phospholipid of the natural rubber is hydrolyzed. The resulting hydroxyl group improves the affinity with high hydrogen carbon black, which is a carbon black for rubber compounding, and, in combination with the modified conjugated diene polymer, a rubber composition with excellent wear resistance and rolling resistance. An article and a tire using the same are provided.
以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明のゴム組成物は、天然ゴム分子のリン脂質を酵素により加水分解した天然ゴムラテックスから得られる天然ゴムと、ケイ素原子、スズ原子、硫黄原子、酸素原子及びチタン原子から選ばれる少なくとも1つを、重合活性末端、重合開始末端及び重合鎖中のいずれかに含む共役ジエン系重合体とを含むゴム成分と、
燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られたゴム配合用カーボンブラックとを含み、
前記ゴム配合用カーボンブラックが、下記の関係式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするものである。
10<X<40 ・・・(1)
90<Z<100 ・・・(2)
(ただし、Xは原料導入位置から、第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示し、Zは、最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示す。)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The rubber composition of the present invention comprises a natural rubber obtained from a natural rubber latex obtained by hydrolyzing a phospholipid of a natural rubber molecule with an enzyme, and at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom. A rubber component comprising a conjugated diene polymer containing a polymerization active terminal, a polymerization initiating terminal, and a polymer chain,
Using a reactor in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, high temperature combustion gas is generated in the combustion gas generation zone, and then a raw material is sprayed into the reaction zone. A carbon black for rubber compound obtained by quenching a reaction gas stream containing carbon black and terminating the reaction,
The rubber compounding carbon black satisfies the following relational expressions (1) and (2).
10 <X <40 (1)
90 <Z <100 (2)
(However, X represents the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z represents the toluene coloring permeability of carbon black after the last quenching medium introduction ( %).)
<天然ゴム>
本発明に用いる天然ゴムは、天然ゴム分子のリン脂質を酵素により加水分解した天然ゴムラテックスから得られるものである。
原料となる天然ゴムラテックスは、天然のゴムの木から得られたフィールドラテックスを意味し、ラテックスは市販のアンモニア処理ラテックスでも新鮮なフィールドラテックスのいずれをも使用することができる。
本発明において、ラテックスは採取後1時間以内にpH7あるいはそれ以上に調整されたものであることが好ましい。このようなラテックスの使用では、ラテックス溶液に添加酵素を均一に分散させることが容易である。添加酵素として、例えば、ホスホリパーゼNS44151(2000 LEU/g)が挙げられる。
通常、リン脂質の多いラテックスは、酸化老化特性(PRI)が低く好ましくない。しかし、上記処理方法によって、天然ゴムラテックスは改質され、酸化老化特性の高い安定した特性を示す。
上記処理により、PRIが85以下、好ましくは80以下の天然ゴムラテックスは、酵素処理によりPRIが90以上まで向上させることができるが、既に、90以上の天然ゴムラテックスでは酵素処理による向上が十分に期待できない。
<Natural rubber>
The natural rubber used in the present invention is obtained from a natural rubber latex obtained by hydrolyzing a natural rubber molecule phospholipid with an enzyme.
The natural rubber latex used as a raw material means a field latex obtained from a natural rubber tree, and either a commercially available ammonia-treated latex or a fresh field latex can be used as the latex.
In the present invention, the latex is preferably adjusted to pH 7 or higher within 1 hour after collection. When such a latex is used, it is easy to uniformly disperse the added enzyme in the latex solution. Examples of the added enzyme include phospholipase NS44151 (2000 LEU / g).
Usually, latexes rich in phospholipids are not preferred because of their low oxidative aging properties (PRI). However, the natural rubber latex is modified by the above treatment method and exhibits stable characteristics with high oxidative aging characteristics.
With the above treatment, a natural rubber latex having a PRI of 85 or less, preferably 80 or less, can be improved to 90 or more by enzyme treatment, but already 90 or more natural rubber latex is sufficiently improved by enzyme treatment. I can't expect it.
天然ゴムラテックスのリン脂質を分解する酵素は、上述のように測定指標として使用したトリアシルグリセロール加水分解酵素であるリパーゼ及び/又はホスホリパーゼを挙げることができる。
トリアシルグリセロール加水分解酵素は、多方面にわたる酵素群であり、多くの場合一つ以上の活性を持つ、例えばリパーゼ、ホスホリパーゼ、リゾホスホリパーゼ、コレステロールエステラーゼ、クチナーゼ、アミダーゼ、ガラクトリパーゼそしてその他エステラーゼタイプの活性を持つ酵素が挙げられる。どの活性が主たる活性になるかは、酵素の応用とその条件に依存する。トリグリセロール加水分解酵素は、IUBMB Enzyme Nomenclature 3.1.1.に属する。EC3は加水分解酵素を表す。EC3.1はエステル結合に働くことを表す。EC3.1.1はカルボン酸エステル加水分解酵素を表す。本発明に関する酵素は、リン酸ジエステル加水分解酵素を表すEC3.1.4に分類される。エステラーゼ(EC3.1.1.1)は短鎖脂肪酸トリグリセリド類を含む水溶性カルボン酸エステルを加水分解して、アルコールとカルボン酸陰イオンの生成を触媒する酵素である。
Examples of the enzyme that degrades phospholipids in natural rubber latex include lipase and / or phospholipase, which are triacylglycerol hydrolases used as measurement indicators as described above.
Triacylglycerol hydrolases are a diverse group of enzymes that often have one or more activities, such as lipase, phospholipase, lysophospholipase, cholesterol esterase, cutinase, amidase, galactolipase and other esterase type activities. An enzyme with Which activity is the main activity depends on the application of the enzyme and its conditions. Triglycerol hydrolase belongs to IUBMB Enzyme Nomenclature 3.1.1. EC3 represents a hydrolase. EC3.1 represents working on ester bonds. EC3.1.1 represents a carboxylic ester hydrolase. Enzymes related to the present invention are classified in EC 3.1.4 which represents phosphodiester hydrolase. Esterase (EC 3.1.1.1) is an enzyme that catalyzes the production of alcohol and carboxylate anions by hydrolyzing water-soluble carboxylic acid esters containing short-chain fatty acid triglycerides.
リパーゼ及びホスホリパーゼとしては、特に限定されず、細菌由来のもの、糸状菌由来のもの、酵母由来のものいずれでも構わない。
リパーゼ(EC3.1.1.3)は広い範囲のカルボキシル基を持つエステルの加水分解を触媒する酵素であり、例えば、トリグリセリドを分解して脂肪酸を放出する。いくつかのリパーゼはホスホリパーゼ活性及び/又はガラクトリパーゼ活性を持つ(例として米国特許番号6,103,605及び米国特許番号6,852,346)、またステロ一ルエステラーゼ活性(EC3.1.1.13)を持つことがありうる。
ホスホリパーゼは、グリセロール骨格のsn1位とsn2位にそれぞれ脂肪酸を持ち、sn3位がリン酸でエステル化されたリン脂質の加水分解を触媒する酵素である。リン酸は、順番にアミノアルコールにエステル化されることがある。ホスホリパーゼにはいくつかのタイプがあり、脂肪アシル部分の加水分解を触媒する。これらのホスホリパ一ゼは、ホスホリパーゼA1(EC3.1.1.32)、ホスホリパーゼA2(EC3.1.1.4)及びリゾホスホリパーゼ(EC3.1.1.5)を含む。ホスホリパーゼC(EC3.1.4.3)及びホスホリパーゼD(EC3.1.4.4)は、リン脂質からリン酸基を加水分解するが、ホスホリパーゼA1、ホスホリパーゼA2及びホスホリパーゼBのように脂肪酸を分解しない。ホスホリパーゼA1(EC3.1.1.32)はsn1位にある脂肪酸アシル基の脱アシル化を触媒し、ジアシルグリセロリン脂質からリゾリン脂質と脂肪酸を生成する。ホスホリパーゼA2(EC3.1.1.4)は、sn2位の脂肪酸アシル基の脱アシル化を触媒し、ジアシルグリセロリン酸からリゾリン脂質と脂肪酸を生成する。リゾホスホリパーゼ(EC3.1.1.5)は、ホスホリパーゼBとして知られており、リゾリン脂質の脂肪酸アシル基の加水分解を触媒する。ホスホリパーゼC(EC3.1.4.3)はホスホチジルコリンを1,2−ジアシルグリセロールとコリンリン酸に加水分解することを触媒する。ホスホリパーゼD(EC3.1.4.4)はホスホチジルコリンの末端にあるリン酸ジエステル結合を加水分解することを触媒し、コリンとホスホチジン酸を生成する。
The lipase and phospholipase are not particularly limited, and any of those derived from bacteria, those derived from filamentous fungi, and those derived from yeast may be used.
Lipase (EC 3.1.1.3) is an enzyme that catalyzes the hydrolysis of esters with a wide range of carboxyl groups and, for example, decomposes triglycerides to release fatty acids. Some lipases have phospholipase activity and / or galactolipase activity (eg, US Pat. No. 6,103,605 and US Pat. No. 6,852,346), and may have sterol esterase activity (EC 3.1.1.13).
Phospholipase is an enzyme that catalyzes the hydrolysis of phospholipids having fatty acids at the sn1 and sn2 positions of the glycerol skeleton, and the sn3 position esterified with phosphoric acid. Phosphoric acid may in turn be esterified to an amino alcohol. There are several types of phospholipases that catalyze the hydrolysis of fatty acyl moieties. These phospholipases include phospholipase A1 (EC 3.1.1.32), phospholipase A2 (EC 3.1.1.4) and lysophospholipase (EC 3.1.1.5). Phospholipase C (EC 3.1.4.3) and phospholipase D (EC 3.1.4.4) hydrolyze phosphate groups from phospholipids, but do not degrade fatty acids like phospholipase A1, phospholipase A2 and phospholipase B. Phospholipase A1 (EC 3.1.1.32) catalyzes the deacylation of the fatty acyl group at the sn1 position to produce lysophospholipid and fatty acid from diacylglycerophospholipid. Phospholipase A2 (EC 3.1.1.4) catalyzes the deacylation of the fatty acyl group at the sn2 position, and produces lysophospholipid and fatty acid from diacylglycerophosphate. Lysophospholipase (EC 3.1.1.5) is known as phospholipase B and catalyzes the hydrolysis of fatty acid acyl groups of lysophospholipids. Phospholipase C (EC 3.1.4.3) catalyzes the hydrolysis of phosphotidylcholine to 1,2-diacylglycerol and choline phosphate. Phospholipase D (EC 3.1.4.4) catalyzes the hydrolysis of the phosphodiester bond at the end of phosphotidylcholine, producing choline and phosphotidic acid.
使用されうるホスホリパーゼは、セイヨウショウロ(Tuber)、ベルチシリウム(Venticillium)、ニューロスポラ(Neurospora)、ヘリコスポルム(Helicosporum)、アスペルギルス(Aspergillus)又はフザリウム(Fuzarium)、特にチューバー・ボルキイ(T.Borchi)、チューバー・アルビヅム(T.albidum)、ベルチシリウム・ダヒリアエ(V.dahiliae)、ベルチシリウム・テネルム(V.tenerum)、ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)、ヘリコスポリウム(Helicosporium)種HN1、アスペルギルス・オリザエ(A.oryzae)、またはフザリウム・ベネナツム(F.venenatum)に由来するホスホリパーゼを含む。
特に使用されるホスホリパーゼは、米国特許7,396,807 B2に記述されているホスホリパーゼであり、SEQ ID NO:1〔チューバー・ボルキイ(T.borchii)〕、SEQ ID NO:3〔ベルチシリウム・ダヒリアエ(V.dahiliae)〕、SEQ ID NO:4〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕、SEQ ID NO:5〔ヘリコスポリウム(Helicosporium)種HN1〕、SEQ ID NO:7〔アスペルギルス・オリザエ(A.oryzae)〕、SEQ ID NO;8〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕、SEQ ID NO:9 〔チューバー・アルビヅム(T.albidum)〕、SEQ ID NO:10〔チューバー・アルビヅム(T.albidum)〕、SEQ ID NO:12〔ベルチシリウム・テネルム(V.tenerum)〕、及びSEQ ID NO:16〔フザリウム・ベネナツム(F.venenatum)〕としてアミノ酸配列によって示される米国特許7,396,807 B2 に特定されるホスホリパーゼを含んでいる。
Phospholipases that can be used include Tuber, Venticillium, Neurospora, Helicosporum, Aspergillus or Fuzarium, especially T. Borchi, Tuba Borchi T. albidum, V. dahiliae, V. tenerum, N. crassa, Helicosporium sp. HN1, Aspergillus oryzae (A) .oryzae), or phospholipase derived from F. venenatum.
A particularly used phospholipase is the phospholipase described in U.S. Patent 7,396,807 B2, SEQ ID NO: 1 (T. borchii), SEQ ID NO: 3 (V. dahiliae). SEQ ID NO: 4 (N. crassa), SEQ ID NO: 5 (Helicosporium sp. HN1), SEQ ID NO: 7 (A. oryzae) ], SEQ ID NO: 8 (N. crassa), SEQ ID NO: 9 (T.albidum), SEQ ID NO: 10 (T.albidum) ], SEQ ID NO: 12 (V. tenerum), and SEQ ID NO: 16 (F. venenatum), the phospholipase specified in US Patent 7,396,807 B2 represented by the amino acid sequence. Contains.
詳細にはホスホリパーゼは、SEQ ID NO:1〔チューバー・ボルキイ(T.borchii)〕のアミノ酸配列92〜211、SEQ ID NO:3〔ベルチシリウム・ダヒリアエ(V.dahiliae)〕のアミノ酸配列38〜145、SEQ ID NO:4〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列44〜151、SEQ ID NO:7〔アスペルギルス・オリザエ(A.oryzae)〕のアミノ酸配列37〜157、SEQ ID NO;8〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列58〜168、SEQ ID NO:10〔チューバー・アルビヅム(T.albidum)〕のアミノ酸配列91〜210、SEQ ID NO:12〔ベルチシリウム・テネルム(V.tenerum)〕のアミノ酸配列30〜137、SEQ ID NO:16〔フザリウム・ベネナツム(F.venenatum)〕のアミノ酸配列29〜149からなる群から選択されたアミノ酸配列を持つポリペプチドである。
また、使用されうるホスホリパーゼは、SEQ ID NO:10〔チューバー・アルビヅム(T.albidum)〕のアミノ酸配列91〜210、SEQ ID NO:1〔チューバー・ボルキイ(T.borchii)〕のアミノ酸配列92〜211、SEQ ID NO:12〔ベルチシリウム・テネルム(V.tenerum)〕のアミノ酸配列30〜137、SEQ ID NO:3〔ベルチシリウム・ダヒリアエ(V.dahiliae)〕のアミノ酸配列38〜145、SEQ ID NO:4〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列44〜151、SEQ ID NO:7〔アスペルギルス・オリザエ(A.oryzae)〕のアミノ酸配列37〜157、SEQ ID NO:8〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列58〜168、あるいはSEQ ID NO:16〔フザリウム・ベネナツム(F.venenatum)〕のアミノ酸配列29〜149からなる群から選択されたアミノ酸配列を持つポリペプチドと少なくとも60%同一であるホスホリパーゼである。本発明の目的に応じて二つのアミノ酸配列の同一の度合いは、Needle-Wunschのアルゴリズム(Needleman and Wunsch,1970,J.MOl.Biol,48:443-453)をEMBOSSパッケージのNeedleプログラム(EMBOSS:The European Molecular Biology Open Software Suite,Ruce et al,2000,Trends Genet.16:276-277)、好ましくはバージョン5.0.0あるいはそれ以降を用いて決定される。使用されるパラメーターは、ギャップ開始ペナルティー(gap open penalty)が10、ギャップ伸長ペナルティー(gap extension penelty)が0.5、及びEBLOSUM62(BLOSUM62のEMBOSSバージョン) 置換マトリクスである。「最長の同一(longest identity)」と(nobrif option を用いて得られる)と分類されたNeedleの出力は、同一の割合として使用され、以下の通りに計算される。
〔同一な残基(ldentical residues)×IOO)/(配列の長さ(Length of Alignment)−配列中のギャップ総数(Total Number of Gaps in A1ignmet)〕
Specifically, the phospholipase comprises SEQ ID NO: 1 (T. borchii) amino acid sequence 92-211, SEQ ID NO: 3 (V. dahiliae) amino acid sequence 38-145, SEQ ID NO: 4 (N. crassa) amino acid sequence 44-151, SEQ ID NO: 7 (A. oryzae) amino acid sequence 37-157, SEQ ID NO; 8 (N. crassa) amino acid sequence 58-168, SEQ ID NO: 10 (T. albidum) amino acid sequence 91-210, SEQ ID NO: 12 (Verticillium A polypeptide having an amino acid sequence selected from the group consisting of amino acid sequences 30 to 137 of V. tenerum and amino acid sequences 29 to 149 of SEQ ID NO: 16 [F. venenatum] .
The phospholipases that can be used are the amino acid sequences 91 to 210 of SEQ ID NO: 10 (T. albidum), the amino acid sequence 92 to SEQ ID NO: 1 (T. borchii). 211, SEQ ID NO: 12 amino acid sequence 30-137 of V. tenerum, SEQ ID NO: 3 amino acid sequence 38-145 of V. dahiliae, SEQ ID NO: 4 (N. crassa) amino acid sequence 44-151, SEQ ID NO: 7 (A. oryzae) amino acid sequence 37-157, SEQ ID NO: 8 (Neporus) A polyamino acid sequence selected from the group consisting of amino acid sequences 58 to 168 of P. crassa, or amino acid sequences 29 to 149 of SEQ ID NO: 16 [F. venenatum] A phospholipase that is at least 60% identical to a peptide. Depending on the purpose of the present invention, the degree of identity of the two amino acid sequences can be determined by using the Needle-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J.MOl. Biol, 48: 443-453) according to the Needle program (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Ruce et al, 2000, Trends Genet. 16: 276-277), preferably using version 5.0.0 or later. The parameters used are a gap opening penalty of 10, a gap extension penalty of 0.5, and an EBLOSUM62 (EMBOSS version of BLOSUM62) substitution matrix. The output of Needle classified as “longest identity” and (obtained using the nobrif option) is used as the same percentage and is calculated as follows:
[Identical residues × IOO) / (Length of Alignment-Total Number of Gaps in A1ignmet)]
また、使用されうるホスホリパーゼは、SEQ ID NO:10〔チューバー・アルビヅム(T.albidum)〕のアミノ酸配列91〜210、SEQ ID NO:1〔チューバー・ボルキイ(T.borchii)〕のアミノ酸配列92〜211、SEQ ID NO:12〔ベルチシリウム・テネルム(V.tenerum)〕のアミノ酸配列30〜137、SEQ ID NO:3〔ベルチシリウム・ダヒリアエ(V.dahiliae)〕のアミノ酸配列38〜145、SEQ ID NO:4〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列44〜151、SEQ ID NO:7〔アスペルギルス・オリザエ(A.oryzae)〕のアミノ酸配列37〜157、SEQ ID NO:8〔ニューポラスポラ・クラッサ(N.crassa)〕のアミノ酸配列58〜168、あるいはSEQ ID NO:16〔フザリウム・ベネナツム(F.venenatum)〕のアミノ酸配列29〜149からなる群から選択されたアミノ酸配列を持つポリペプチドと少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、又は少なくとも99%同一であるホスホリパーゼである。
リパーゼ及びホスホリパーゼは、天然ゴムラテックス中のリン脂質を50%あるいはそれ以上分解する効果的な量を加えられる。これらの酵素の具体的な効果のあるは、例中に示される。
The phospholipases that can be used are the amino acid sequences 91 to 210 of SEQ ID NO: 10 (T. albidum), the amino acid sequence 92 to SEQ ID NO: 1 (T. borchii). 211, SEQ ID NO: 12 amino acid sequence 30-137 of V. tenerum, SEQ ID NO: 3 amino acid sequence 38-145 of V. dahiliae, SEQ ID NO: 4 (N. crassa) amino acid sequence 44-151, SEQ ID NO: 7 (A. oryzae) amino acid sequence 37-157, SEQ ID NO: 8 (Neporus) A polyamino acid sequence selected from the group consisting of amino acid sequences 58 to 168 of P. crassa, or amino acid sequences 29 to 149 of SEQ ID NO: 16 [F. venenatum] At least 65%, at least 70%, at least 75% with the peptide, 80% even without, at least 85%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% identical phospholipase.
Lipases and phospholipases are added in an effective amount that degrades phospholipids in natural rubber latex by 50% or more. The specific effects of these enzymes are shown in the examples.
また、リパーゼ及びホスホリパーゼは、国際単位100(LU/g又はLEU/g)あるいはそれ以上、好ましくは10,000(LU/g又はLEU/g)あるいはそれ以上、更に好ましくは100,000(LU/g又はLEU/g)あるいはそれ以上であることが良い。リパーゼ活性単位は、リパーゼ(LU)分析を用いて測定できる。この中で1LU(リパーゼ単位)は、材料と方法項目のリパーゼ(LU)分析条件下において1分間当たり滴定可能な酪酸1マイクロモルを避難する酵素量である。同様にホスホリパーゼ活性単位は、ホスホリパーゼ(LEU)分析を用いて測定できる。この中で1LEU(ホスホリパーゼ単位)は材料と方法項日のホスホリパーゼ(LEU)分析中に記述されている分析条件下において、1分当たり1LEUの標準酵素によって遊離される滴定可能な脂肪酸をレシチンから避難する酵素量である。 Also, the lipase and phospholipase are expressed in international units of 100 (LU / g or LEU / g) or more, preferably 10,000 (LU / g or LEU / g) or more, more preferably 100,000 (LU / g or LEU / g). g) or better. Lipase activity units can be measured using lipase (LU) analysis. In this, 1 LU (lipase unit) is the amount of enzyme that evacuates 1 micromole of butyric acid that can be titrated per minute under the lipase (LU) analysis conditions of the materials and methods. Similarly, phospholipase activity units can be measured using phospholipase (LEU) analysis. Of these, 1 LEU (phospholipase unit) evacuates lecithin from titratable fatty acids released by 1 LEU standard enzyme per minute under the analytical conditions described in the phospholipase (LEU) analysis of the material and method. The amount of enzyme to be.
このようなリパーゼ及びホスホリパーゼとしては市販品のNS44151(ノボザイムス社製造)、リパーゼM「アマノ」10(天野エンザイム株式会社製の商品)、リパーゼOF(名糖株式会社製の商品)、ホスホリパーゼA1(三共株式会社製の商品)等を挙げることができる。
尚、上述の指標酵素の使用にあっては、2,000LEU/g(ノボザイムス社規格単位)のホスホリパーゼ(ノボザイムス社製)以上の高純度の酵素の使用が好ましい。
このような酵素処理に際してのリパーゼ及び/又はホスホリパーゼの添加量は、天然ゴムラテックス中の固形成分100質量部に対して0.01〜10質量部、特に0.1〜5質量部の範囲であることが好ましい。上記範囲の添加量であれば、天然ゴムラテックス中のリン脂質の50%以上の分解率が達成できる。
Examples of such lipases and phospholipases are commercially available NS44151 (manufactured by Novozymes), lipase M “Amano” 10 (commercial product manufactured by Amano Enzyme Co., Ltd.), lipase OF (commercial product manufactured by Meika Inc.), phospholipase A1 (Sankyo Co., Ltd.) Product made by a corporation | Co., Ltd.) etc. can be mentioned.
In addition, in the use of the above-mentioned indicator enzyme, it is preferable to use an enzyme having a purity of 2,000 LEU / g (Novozymes standard unit) or higher phospholipase (manufactured by Novozymes) or higher.
The amount of lipase and / or phospholipase added during such enzyme treatment is in the range of 0.01 to 10 parts by weight, particularly 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid component in the natural rubber latex. It is preferable. If the addition amount is in the above range, a decomposition rate of 50% or more of the phospholipid in the natural rubber latex can be achieved.
本発明に係る天然ゴムラテックスは、リパーゼ及び/又はホスホリパーゼに加えて更にプロテアーゼによる酵素処理をしても良い。
上記プロテアーゼもリパーゼ及びホスホリパーゼと同様に、特に限定されず、細菌由来のもの、糸状菌由来のもの、酵母由来のものいずれでも構わない。また、プロテアーゼの力価は、好ましくは、50(KNPU/g)あるいはそれ以上、100(KNPU/g)あるいはそれ以上、好ましくは1,000(KNPU/g)あるいはそれ以上、更に好ましくは10,000(KNPU/g)あるいはそれ以上、そして更に好ましくは100,000(IDJPU/g)あるいはそれ以上が良い。プロテアーゼ活性の単位は、材料と方法項目のプロテアーゼ(KNPU)分析中で記述されている分析条件において1gのサンプル当たりのキロ・ノボ・プロテア一ゼ単位(KNPU/g)として測定できうる。このようなプロテアーゼとしては市販品のアルカラーゼ2.5L−タイプDX(ノボザイムズ社製)、プロレザーFG−F(天野エンザイム株式会社製)等を挙げることができる。
尚、本発明においては、上述の酵素の他(プロテアーゼに加えて)、ペプチターゼ、セルラーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、アミラーゼ等を組み合わせて用いることができる。
The natural rubber latex according to the present invention may be further subjected to an enzyme treatment with a protease in addition to lipase and / or phospholipase.
Like the lipase and phospholipase, the protease is not particularly limited, and may be any of bacteria, filamentous fungi, or yeast. The titer of the protease is preferably 50 (KNPU / g) or more, 100 (KNPU / g) or more, preferably 1,000 (KNPU / g) or more, more preferably 10,000 (KNPU / g). g) or more, and more preferably 100,000 (IDJPU / g) or more. Units of protease activity can be measured as kilo-Novo-protease units (KNPU / g) per gram sample under the analytical conditions described in the Protease (KNPU) analysis in the Materials and Methods section. Examples of such proteases include commercially available Alcalase 2.5L-type DX (manufactured by Novozymes), pro leather FG-F (manufactured by Amano Enzymes) and the like.
In the present invention, in addition to the above-described enzymes (in addition to protease), peptidase, cellulase, pectinase, esterase, amylase and the like can be used in combination.
また、このような酵素を添加するにあたり、他の添加剤、例えばpH調整剤としてリン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸ナトリウム等の燐酸塩や酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の酢酸塩、さらに硫酸、酢酸、塩酸、硝酸、クエン酸、コハク酸等の酸類またはその塩、あるいはアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を使用することができる。
本発明において、上記酵素処理は、至適pHで行うことが好ましいが、ラテックス中での分散性をも考量すると、pH5〜11が好ましく、特に好ましくは、pH7〜10の範囲が好ましい。
In addition, when such an enzyme is added, other additives such as phosphates such as potassium phosphate, potassium phosphate and sodium phosphate, and acetates such as potassium acetate and sodium acetate as pH adjusters. Furthermore, acids such as sulfuric acid, acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, citric acid and succinic acid or salts thereof, or ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like can be used.
In the present invention, the enzyme treatment is preferably performed at an optimum pH, but considering the dispersibility in latex, pH 5 to 11 is preferable, and pH 7 to 10 is particularly preferable.
本発明において、上記酵素処理は、室温(25℃)から温度70℃以下でなされること、好ましくは温度60℃以下でなされること、更に好ましくは50℃以下でなされる。
上記酵素処理温度が70℃を超えると、天然ゴムラテックスの安定性が低下し、酵素処理中にラテックスが凝固する。凝固後は酵素による分解効果が低下する。このため、加工性に優れている天然ゴムの製造が困難になる。
In the present invention, the enzyme treatment is performed at room temperature (25 ° C.) to 70 ° C. or less, preferably at a temperature of 60 ° C. or less, and more preferably at 50 ° C. or less.
When the enzyme treatment temperature exceeds 70 ° C., the stability of the natural rubber latex decreases, and the latex coagulates during the enzyme treatment. After coagulation, the degradation effect by the enzyme decreases. For this reason, it becomes difficult to produce natural rubber having excellent processability.
本発明において、上記酵素処理時間は、12時間以上、より好ましくは16時間以上48時間以下である。このような反応時間であれば、ラテックス中のリン脂質は十分に分解される。リン脂質の分解は、50%以上、好ましくは、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%であることが望ましい。また、分解された天然ゴムラテックス中の未分解リン脂質量は0.65%以下、好ましくは、0.50wt%以下、更に好ましくは、0.30wt%以下、更に、0.20wt%以下、特に、0.10wt%以下とすることが望ましい。このため、上記好ましい処理時間であれば、十分に反応を達成することができ、リン脂質の十分な分解、並びに、未分解リン脂質量を極力少なくすることができる。 In the present invention, the enzyme treatment time is 12 hours or longer, more preferably 16 hours or longer and 48 hours or shorter. With such a reaction time, the phospholipid in the latex is sufficiently decomposed. Phospholipid degradation is 50% or more, preferably at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%. The amount of undegraded phospholipid in the decomposed natural rubber latex is 0.65% or less, preferably 0.50% by weight or less, more preferably 0.30% by weight or less, and further 0.20% by weight or less. , Preferably 0.10 wt% or less. For this reason, if it is the said preferable processing time, reaction can fully be achieved and sufficient decomposition | disassembly of a phospholipid and undegraded phospholipid amount can be decreased as much as possible.
本発明に係る天然ゴムラテックスは、上記酵素処理と共に、界面活性剤を併用して処理することが良い。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が使用でき、特に、非イオン界面活性剤、陰イオン性界面活性剤等を使用することが好ましい。
非イオン界面活性剤としては、例えばポリオキシアルキレンエーテル系、ポリオキシアルキレンエステル系、多価アルコール脂肪酸エステル系、糖脂肪酸エステル系、及びアルキルポリグリコシド系などが好適である。
陰イオン界面活性剤には、例えばカルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、及びリン酸エステル系などが好適である。
カルボン酸系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、多価カルボン酸塩、ロジン酸塩、ダイマー酸塩、ポリマー酸塩、トール油脂肪酸塩等が挙げられる。スルホン酸系界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ジフェニルエーテルスルホン酸塩等が挙げられる。硫酸エステル系界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、トリスチレン化フェノール硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンジスチレン化フェノール硫酸エステル塩等が挙げられる。リン酸エステル系界面活性剤としてはアルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンリン酸エステル塩等が挙げられる。
The natural rubber latex according to the present invention is preferably treated by using a surfactant in combination with the enzyme treatment. As the surfactant, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like can be used. In particular, nonionic surfactants and anionic surfactants can be used. It is preferable to use an agent or the like.
As the nonionic surfactant, for example, polyoxyalkylene ether, polyoxyalkylene ester, polyhydric alcohol fatty acid ester, sugar fatty acid ester, and alkyl polyglycoside are suitable.
As the anionic surfactant, for example, carboxylic acid type, sulfonic acid type, sulfuric acid ester type, and phosphoric acid ester type are suitable.
Examples of the carboxylic acid surfactant include fatty acid salts, polyvalent carboxylates, rosinates, dimer salts, polymer acid salts, tall oil fatty acid salts, and the like. Examples of the sulfonic acid surfactant include alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate, and diphenyl ether sulfonate. Examples of the sulfate ester surfactants include alkyl sulfate ester salts, polyoxyalkylene alkyl sulfate esters, polyoxyalkylene alkyl phenyl ether sulfates, tristyrenated phenol sulfate esters, polyoxyalkylene distyrenated phenol sulfate esters. Examples include salts. Examples of phosphate ester surfactants include alkyl phosphate ester salts and polyoxyalkylene phosphate ester salts.
上記の如く酵素処理された天然ゴムラテックスは、非ゴム成分を完全に分離することなく、凝固する。非ゴム成分を分離した場合には、耐老化性が劣る。上記処理ラテックスを凝固して得られたゴム成分は洗浄後、真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー等の通常の乾燥機を用いて乾燥することにより、本発明に用いる天然ゴムを得ることができる。 The natural rubber latex treated with the enzyme as described above coagulates without completely separating non-rubber components. When the non-rubber component is separated, the aging resistance is poor. The rubber component obtained by coagulating the treated latex is washed and then dried using a normal dryer such as a vacuum dryer, air dryer, drum dryer or the like, whereby the natural rubber used in the present invention can be obtained. .
<変性共役ジエン系重合体>
本発明のゴム組成物において、用いるゴム成分にはケイ素原子、スズ原子、硫黄原子、酸素原子及びチタン原子から選ばれる少なくとも1つを、重合活性末端、重合開始末端及び重合鎖中のいずれかに含む共役ジエン系重合体が含まれる。
<Modified conjugated diene polymer>
In the rubber composition of the present invention, at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom is used as a rubber component to be used in any one of a polymerization active terminal, a polymerization start terminal and a polymerization chain. Containing conjugated diene polymers are included.
用いることができる共役ジエン系重合体は、有機金属型の活性部位を分子中に有する重合体として製造することができ、その製造方法については特に制限はなく、溶液重合法、気相重合法、バルク重合法のいずれも用いることができるが、特に溶液重合法が好ましい。また、重合形式は、回分式及び連続式のいずれであってもよい。 The conjugated diene polymer that can be used can be produced as a polymer having an organometallic active site in the molecule, and the production method is not particularly limited, and is a solution polymerization method, a gas phase polymerization method, Any of the bulk polymerization methods can be used, but the solution polymerization method is particularly preferable. Moreover, any of a batch type and a continuous type may be sufficient as the superposition | polymerization form.
また、前記活性部位の金属はアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる1種であることが好ましく、特にリチウム金属が好ましい。
上記溶液重合法においては、例えばリチウム化合物を重合開始剤とし、共役ジエン化合物単独又は共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物をアニオン重合させることにより、目的の重合体を製造することができる。本実施形態における共役ジエン系重合体としては、ガラス転移温度が制御可能である等観点から、共役ジエン化合物の(共)重合体または共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物を共重合させた共役ジエン系重合体が好ましい。なお、上記(共)重合体は重合体または共重合体を意味する。
The metal of the active site is preferably one selected from alkali metals and alkaline earth metals, and lithium metal is particularly preferable.
In the solution polymerization method, for example, a target polymer can be produced by anionic polymerization of a conjugated diene compound alone or a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound using a lithium compound as a polymerization initiator. As the conjugated diene polymer in the present embodiment, a conjugated diene polymer obtained by copolymerizing a (co) polymer of a conjugated diene compound or a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound from the viewpoint that the glass transition temperature can be controlled. Polymers are preferred. The (co) polymer means a polymer or a copolymer.
さらには、ハロゲン含有モノマーを混在させ、ポリマー中のハロゲン原子を有機金属化合物によって活性化することも有効である。例えば、イソブチレン単位、パラメチルスチレン単位及びパラブロモメチルスチレン単位を含む共重合体の臭素部分をリチオ化して活性部位とすることも有効である。
尚、前記活性部位は重合体の分子中に存在すればよく、重合活性末端、重合開始末端及び重合鎖中のいずれに存在してもよい。重合体がアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を重合開始剤としたアニオン重合によるものである場合には、一般的に前記活性部位は重合体の末端にくる。
そして、例えば、上記活性末端に、ケイ素原子、スズ原子、硫黄原子、酸素原子及びチタン原子から選ばれる少なくとも1つを含む化合物を反応させれば、本発明のゴム成分に用いる共役ジエン系重合体が得られる。
Furthermore, it is also effective to mix a halogen-containing monomer and activate the halogen atom in the polymer with an organometallic compound. For example, it is also effective to lithiate the bromine moiety of a copolymer containing an isobutylene unit, a paramethylstyrene unit and a parabromomethylstyrene unit to form an active site.
The active site may be present in the polymer molecule, and may be present in any of the polymerization active terminal, the polymerization initiation terminal and the polymerization chain. When the polymer is obtained by anionic polymerization using an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound as a polymerization initiator, generally, the active site is located at the end of the polymer.
For example, if the active terminal is reacted with a compound containing at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom, the conjugated diene polymer used for the rubber component of the present invention Is obtained.
上記共役ジエン化合物としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、1,3−ヘキサジエンなどが挙げられる。これらは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が、これらの中で、1,3−ブタジエン、イソプレンが特に好ましい。
また、これらの共役ジエン化合物との共重合に用いられる芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、3−ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、4−シクロヘキシルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレンなどが挙げられる。これらは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が、これらの中で、スチレン系が特に好ましい。
さらに、単量体として共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物を用いて共重合を行う場合、それぞれ1,3−ブタジエン及びスチレンの使用が、単量体の入手の容易さなどの実用性の面、及びアニオン重合特性がリビング性などの点で優れることなどから、特に好適である。
また、溶液重合法を用いた場合には、溶媒中の単量体濃度は、好ましくは5〜50質量%の範囲、より好ましくは10〜30質量%の範囲である。尚、共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とを用いて共重合を行う場合、仕込み単量体混合物中の芳香族ビニル化合物の含量は好ましくは1〜60質量%の範囲、さらには5〜45質量%の範囲が好ましい。
Examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, 1,3-hexadiene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more, and among these, 1,3-butadiene and isoprene are particularly preferable.
Examples of the aromatic vinyl compound used for copolymerization with these conjugated diene compounds include styrene, α-methylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 3-vinyltoluene, ethylvinylbenzene, divinylbenzene, and 4-cyclohexylstyrene. 2,4,6-trimethylstyrene and the like. These may be used singly or in combination of two or more, but among these, styrene is particularly preferable.
Furthermore, when copolymerization is performed using a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound as monomers, the use of 1,3-butadiene and styrene, respectively, in terms of practicality such as the availability of monomers, And anionic polymerization characteristics are particularly preferred in view of the living property.
When the solution polymerization method is used, the monomer concentration in the solvent is preferably in the range of 5 to 50% by mass, more preferably in the range of 10 to 30% by mass. When copolymerization is performed using a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound, the content of the aromatic vinyl compound in the charged monomer mixture is preferably in the range of 1 to 60% by mass, and more preferably in the range of 5 to 45%. % Range is preferred.
重合開始剤のリチウム化合物としては、特に制限はないが、ヒドロカルビルリチウム及びリチウムアミド化合物が好ましく用いられ、前者のヒドロカルビルリチウムを用いる場合には、重合開始末端にヒドロカルビル基を有し、かつ他方の末端が重合活性部位である共役ジエン系重合体が得られる。また、後者のリチウムアミド化合物を用いる場合には、重合開始末端に窒素含有基を有し、他方の末端が重合活性部位である共役ジエン系重合体が得られる。 The lithium compound of the polymerization initiator is not particularly limited, but hydrocarbyl lithium and lithium amide compounds are preferably used. When the former hydrocarbyl lithium is used, it has a hydrocarbyl group at the polymerization initiation terminal and the other terminal. A conjugated diene polymer having a polymerization active site is obtained. When the latter lithium amide compound is used, a conjugated diene polymer having a nitrogen-containing group at the polymerization initiation terminal and the other terminal being a polymerization active site is obtained.
上記ヒドロカルビルリチウムとしては、炭素数2〜20のヒドロカルビル基を有するものが好ましく、例えばエチルリチウム、n−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、sec−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウム、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、4−フェニル−ブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、シクロペンチルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとブチルリチウムとの反応生成物などが挙げられるが、これらの中で、n−ブチルリチウムが好ましい。 As the hydrocarbyl lithium, those having a hydrocarbyl group having 2 to 20 carbon atoms are preferable, for example, ethyl lithium, n-propyl lithium, isopropyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-octyl lithium, n-decyl. Examples include lithium, phenyl lithium, 2-naphthyl lithium, 2-butyl-phenyl lithium, 4-phenyl-butyl lithium, cyclohexyl lithium, cyclopentyl lithium, reaction products of diisopropenylbenzene and butyl lithium, and the like. Of these, n-butyllithium is preferred.
一方、リチウムアミド化合物としては、例えばリチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジブチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジヘプチルアミド、リチウムジヘキシルアミド、リチウムジオクチルアミド、リチウムジ−2−エチルヘキシルアミド、リチウムジデシルアミド、リチウム−N−メチルピペラジド、リチウムエチルプロピルアミド、リチウムエチルブチルアミド、リチウムメチルブチルアミド、リチウムエチルベンジルアミド、リチウムメチルフェネチルアミドなどが挙げられる。 On the other hand, as the lithium amide compound, for example, lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium piperidide, lithium heptamethylene imide, lithium dodecamethylene imide, lithium dimethylamide, lithium diethylamide, lithium dibutylamide, lithium dipropylamide, lithium Diheptylamide, lithium dihexylamide, lithium dioctylamide, lithium di-2-ethylhexylamide, lithium didecylamide, lithium-N-methylpiperazide, lithium ethylpropylamide, lithium ethylbutyramide, lithium methylbutyramide, lithium ethylbenzylamide, Examples include lithium methyl phenethyl amide.
これらの中で、カーボンブラックに対する相互作用効果及び重合開始能などの点から、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミドなどの環状リチウムアミドが好ましく、特にリチウムヘキサメチレンイミド及びリチウムピロリジドが好適である。
これらのリチウムアミド化合物は、一般に、二級アミンとリチウム化合物とから、予め調製したものを重合に使用することが多いが、重合系中(in−situ)で調製することもできる。また、この重合開始剤の使用量は、好ましくは単量体100g当たり、0.2〜20ミリモルの範囲で選定される。
Among these, cyclic lithium amides such as lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium piperidide, lithium heptamethylene imide, and lithium dodecamethylene imide are preferable from the viewpoint of the interaction effect on carbon black and the ability to initiate polymerization. Particularly preferred are lithium hexamethylene imide and lithium pyrrolidide.
These lithium amide compounds are generally prepared in advance from a secondary amine and a lithium compound for polymerization, but can also be prepared in a polymerization system (in-situ). The amount of the polymerization initiator used is preferably selected in the range of 0.2 to 20 mmol per 100 g of monomer.
前記リチウム化合物を重合開始剤として用い、アニオン重合によって共役ジエン系重合体を製造する方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。
具体的には、反応に不活性な有機溶剤、例えば脂肪族、脂環族、芳香族炭化水素化合物などの炭化水素系溶剤中において、共役ジエン化合物又は共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とを、前記リチウム化合物を重合開始剤として、所望により、用いられるランダマイザーの存在化にアニオン重合させることにより、目的の共役ジエン系重合体が得られる。
There is no restriction | limiting in particular as a method of manufacturing a conjugated diene polymer by anionic polymerization using the said lithium compound as a polymerization initiator, A conventionally well-known method can be used.
Specifically, in an organic solvent inert to the reaction, for example, in a hydrocarbon solvent such as an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon compound, a conjugated diene compound or a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound are used. The desired conjugated diene polymer can be obtained by subjecting the lithium compound as a polymerization initiator to anionic polymerization in the presence of a randomizer to be used, if desired.
前記炭化水素系溶剤としては、炭素数3〜8のものが好ましく、例えば、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、1−ブテン、イソブテン、トランス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。 The hydrocarbon solvent is preferably one having 3 to 8 carbon atoms, for example, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, n-hexane, cyclohexane, propene, 1-butene, isobutene, trans- Examples include 2-butene, cis-2-butene, 1-pentene, 2-pentene, 1-hexene, 2-hexene, benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene. These may be used alone or in combination of two or more.
また、所望により用いられるランダマイザーとは、共役ジエン重合体のミクロ構造の制御、例えばブタジエン−スチレン共重合体におけるブタジエン部分の1,2結合、イソプレン重合体における3,4結合の増加など、あるいは共役ジエン化合物−芳香族ビニル化合物共重合体における単量体単位の組成分布の制御、例えばブタジエン−スチレン共重合体におけるブタジエン単位、スチレン単位のランダム化などの作用を有する化合物のことである。このランダマイザーとしては、特に制限はなく、従来ランダマイザーとして一般に使用されている公知の化合物の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
具体的には、ジメトキシベンゼン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ビステトラヒドロフリルプロパン、トリエチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、1,2−ジピペリジノエタンなどのエーテル類及び第三級アミン類などを挙げることができる。また、カリウム−t−アミレート、カリウム−t−ブトキシドなどのカリウム塩類、ナトリウム−t−アミレートなどのナトリウム塩類も用いることができる。
これらのランダマイザーは、一種を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。また、その使用量は、リチウム化合物1モル当たり、好ましくは0.01〜1000モル当量の範囲で選択される。
The randomizer used as desired is a control of the microstructure of the conjugated diene polymer, such as an increase in 1,2 bonds in the butadiene portion in the butadiene-styrene copolymer, an increase in 3,4 bonds in the isoprene polymer, or the like. It is a compound having an effect of controlling the composition distribution of monomer units in a conjugated diene compound-aromatic vinyl compound copolymer, for example, randomizing butadiene units and styrene units in a butadiene-styrene copolymer. The randomizer is not particularly limited, and any one of known compounds generally used as a conventional randomizer can be appropriately selected and used.
Specifically, dimethoxybenzene, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, bistetrahydrofurylpropane, triethylamine, pyridine, N-methylmorpholine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, 1, Examples include ethers such as 2-dipiperidinoethane and tertiary amines. Further, potassium salts such as potassium-t-amylate and potassium-t-butoxide, and sodium salts such as sodium-t-amylate can also be used.
One of these randomizers may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. The amount used is preferably selected in the range of 0.01 to 1000 molar equivalents per mole of the lithium compound.
この重合反応における温度は、好ましくは0〜150℃の範囲、より好ましくは20〜130℃の範囲で選定される。重合反応は、発生圧力下で行うことができるが、通常は単量体を実質的に液相に保つに十分な圧力で操作することが望ましい。すなわち、圧力は重合される個々の物質や、用いる重合媒体及び重合温度にもよるが、所望ならばより高い圧力を用いることができ、このような圧力は重合反応に関して不活性なガスで反応器を加圧する等の適当な方法で得られる。
この重合においては、重合開始剤、溶媒、単量体など、重合に関与する全ての原材料は、水、酸素、二酸化炭素、プロトン性化合物などの反応阻害物質を除去したものを用いることが望ましい。
尚、エラストマーとして重合体を得る場合は、得られる重合体又は共重合体の、示差熱分析法により求めたガラス転移点(Tg)が−110℃〜−15℃の範囲であることが好ましい。ガラス転移点が−110℃未満の重合体を得るのは困難であり、また−15℃を超える場合には室温領域で粘度が高くなりすぎ、取り扱いが困難となる場合がある。
The temperature in this polymerization reaction is preferably selected in the range of 0 to 150 ° C, more preferably in the range of 20 to 130 ° C. The polymerization reaction can be carried out under generated pressure, but it is usually desirable to operate at a pressure sufficient to keep the monomer in a substantially liquid phase. That is, the pressure depends on the particular material being polymerized, the polymerization medium used and the polymerization temperature, but higher pressures can be used if desired, such pressure being a gas that is inert with respect to the polymerization reaction. Can be obtained by an appropriate method such as pressurizing.
In this polymerization, it is desirable that all raw materials involved in the polymerization, such as a polymerization initiator, a solvent, and a monomer, are obtained by removing reaction inhibitors such as water, oxygen, carbon dioxide, and protic compounds.
In addition, when obtaining a polymer as an elastomer, it is preferable that the glass transition point (Tg) calculated | required by the differential thermal analysis method of the obtained polymer or copolymer is the range of -110 degreeC--15 degreeC. It is difficult to obtain a polymer having a glass transition point of less than −110 ° C., and when it exceeds −15 ° C., the viscosity becomes too high in the room temperature region, which may make handling difficult.
一方、希土類金属化合物を重合開始剤として、配位重合で当該変性共役ジエン系重合体を製造する場合は、下記(イ)成分、(ロ)成分、(ハ)成分を組み合わせて用いるのが更に好ましい。
上記配位重合に用いる(イ)成分は、希土類金属化合物、及び希土類金属化合物とルイス塩基との錯化合物等から選択される。ここで、希土類金属化合物としては、希土類元素のカルボン酸塩、アルコキサイド、β−ジケトン錯体、リン酸塩及び亜リン酸塩等が挙げられ、ルイス塩基としては、アセチルアセトン、テトラヒドロフラン、ピリジン、N,N−ジメチルホルムアミド、チオフェン、ジフェニルエーテル、トリエチルアミン、有機リン化合物、1価又は2価のアルコール等が挙げられる。上記希土類金属化合物の希土類元素としては、ランタン、ネオジム、プラセオジム、サマリウム、ガドリニウムが好ましく、これらの中でも、ネオジムが特に好ましい。また、(イ)成分として、具体的には、ネオジムトリ−2−エチルヘキサノエート,それとアセチルアセトンとの錯化合物,ネオジムトリネオデカノエート,それとアセチルアセトンとの錯化合物,ネオジムトリn−ブトキシド等が挙げられる。これら(イ)成分は一種単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。
On the other hand, when the modified conjugated diene polymer is produced by coordination polymerization using a rare earth metal compound as a polymerization initiator, the following (A) component, (B) component, and (C) component may be used in combination: preferable.
The component (a) used for the coordination polymerization is selected from a rare earth metal compound, a complex compound of a rare earth metal compound and a Lewis base, and the like. Here, examples of rare earth metal compounds include rare earth element carboxylates, alkoxides, β-diketone complexes, phosphates and phosphites, and Lewis bases include acetylacetone, tetrahydrofuran, pyridine, N, N. -Dimethylformamide, thiophene, diphenyl ether, triethylamine, an organic phosphorus compound, monovalent or divalent alcohol, etc. are mentioned. As the rare earth element of the rare earth metal compound, lanthanum, neodymium, praseodymium, samarium and gadolinium are preferable, and among these, neodymium is particularly preferable. Specific examples of the component (a) include neodymium tri-2-ethylhexanoate, a complex compound thereof with acetylacetone, neodymium trineodecanoate, a complex compound thereof with acetylacetone, neodymium tri-n-butoxide, and the like. It is done. These components (a) may be used alone or in combination of two or more.
上記配位重合に用いる(ロ)成分は、有機アルミニウム化合物から選択される。該有機アルミニウム化合物として、具体的には、式:R12 3Alで表されるトリヒドロカルビルアルミニウム化合物、式:R12 2AlH又はR12AlH2で表されるヒドロカルビルアルミニウム水素化物(式中、R12は、それぞれ独立して炭素数1〜30の炭化水素基である)、炭素数1〜30の炭化水素基をもつヒドロカルビルアルミノキサン化合物等が挙げられる。
該有機アルミニウム化合物として、具体的には、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムヒドリド、アルキルアルミニウムジヒドリド、アルキルアルミノキサン等が挙げられる。これらの化合物は一種単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。なお、(ロ)成分としては、アルミノキサンと他の有機アルミニウム化合物とを併用するのが好ましい。
The component (b) used in the coordination polymerization is selected from organoaluminum compounds. As the organoaluminum compound, specifically, a trihydrocarbyl aluminum compound represented by the formula: R 12 3 Al, a hydrocarbyl aluminum hydride represented by the formula: R 12 2 AlH or R 12 AlH 2 (wherein R 12 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, and hydrocarbylaluminoxane compounds having a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
Specific examples of the organoaluminum compound include trialkylaluminum, dialkylaluminum hydride, alkylaluminum dihydride, and alkylaluminoxane. These compounds may be used alone or in combination of two or more. In addition, as (b) component, it is preferable to use aluminoxane and another organoaluminum compound in combination.
上記配位重合に用いる(ハ)成分は、加水分解可能なハロゲンを有する化合物又はこれらとルイス塩基の錯化合物;三級アルキルハライド、ベンジルハライド又はアリルハライドを有する有機ハロゲン化物;非配位性アニオン及び対カチオンからなるイオン性化合物等から選択される。かかる(ハ)成分として、具体的には、アルキルアルミニウム二塩化物、ジアルキルアルミニウム塩化物、四塩化ケイ素、四塩化スズ、塩化亜鉛とアルコール等のルイス塩基との錯体、塩化マグネシウムとアルコール等のルイス塩基との錯体、塩化ベンジル、塩化t−ブチル、臭化ベンジル、臭化t−ブチル、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)ボレート等が挙げられる。これら(ハ)成分は一種単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。 The component (c) used in the coordination polymerization is a compound having a hydrolyzable halogen or a complex compound thereof with a Lewis base; an organic halide having a tertiary alkyl halide, benzyl halide or allyl halide; a non-coordinating anion And an ionic compound comprising a counter cation. Specific examples of the component (c) include alkylaluminum dichloride, dialkylaluminum chloride, silicon tetrachloride, tin tetrachloride, zinc chloride and Lewis base complexes such as alcohol, magnesium chloride and alcohol such as Lewis. Examples include complexes with bases, benzyl chloride, t-butyl chloride, benzyl bromide, t-butyl bromide, triphenylcarbonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate and the like. These components (c) may be used alone or in combination of two or more.
上記重合開始剤は、上記の(イ),(ロ),(ハ)成分以外に、必要に応じて、重合用単量体と同じ共役ジエン化合物及び/又は非共役ジエン化合物を用いて予備的に調製してもよい。また、(イ)成分又は(ハ)成分の一部又は全部を不活性な固体上に担持して用いてもよい。上記各成分の使用量は、適宜設定することができるが、通常、(イ)成分は単量体100g当たり0.001〜0.5ミリモル(mmol)である。また、モル比で(ロ)成分/(イ)成分は5〜1,000、(ハ)成分/(イ)成分は0.5〜10が好ましい。 The polymerization initiator is preliminarily used by using the same conjugated diene compound and / or non-conjugated diene compound as the polymerization monomer, if necessary, in addition to the components (a), (b) and (c). May be prepared. Further, part or all of the component (a) or the component (c) may be supported on an inert solid. Although the usage-amount of said each component can be set suitably, (a) component is 0.001-0.5 millimoles (mmol) per 100g of monomers normally. In addition, (b) component / (b) component is preferably 5 to 1,000, and (c) component / (b) component is preferably 0.5 to 10 in molar ratio.
上記配位重合における重合温度は、−80〜150℃の範囲が好ましく、−20〜120℃の範囲が更に好ましい。また、配位重合に用いる溶媒としては、上述のアニオン重合で例示した反応に不活性な炭化水素溶媒を用いることができ、反応溶液中の単量体の濃度もアニオン重合の場合と同様である。更に、配位重合における反応圧力もアニオン重合の場合と同様であり、反応に使用する原材料も、水、酸素、二酸化炭素、プロトン性化合物等の反応阻害物質を実質的に除去したものが望ましい。
当該変性共役ジエン系重合体としては、有機アルカリ金属化合物、特にアルキルリチウムを用いてアニオン重合してなるものが好ましい。
The polymerization temperature in the coordination polymerization is preferably in the range of −80 to 150 ° C., and more preferably in the range of −20 to 120 ° C. Moreover, as a solvent used for coordination polymerization, a hydrocarbon solvent inert to the reaction exemplified in the above-mentioned anionic polymerization can be used, and the concentration of the monomer in the reaction solution is the same as in the case of anionic polymerization. . Furthermore, the reaction pressure in coordination polymerization is the same as that in the case of anionic polymerization, and it is desirable that the raw material used for the reaction substantially removes reaction inhibitors such as water, oxygen, carbon dioxide, and protic compounds.
The modified conjugated diene polymer is preferably an anion-polymerized organic alkali metal compound, particularly alkyllithium.
本発明に用いる共役ジエン系重合体では、無変性及び/又は変性低分子量ジエン系共重合体として、無変性物又は変性前の性状で、芳香族ビニル化合物単位の含有量が1質量%以上60質量%以下であり、かつ共役ジエン部分のビニル結合量が5質量%以上80質量%以下であることが好ましい。芳香族ビニル化合物単位の含有量や共役ジエン化合物部分のビニル結合量が上記範囲にないと、ゴム組成物の作業性の確保とゴム組成物の損失正接(tanδ)の低減とを十分に両立することができない場合がある。
芳香族ビニル化合物単位の含有量は10質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、また共役ジエン部分のビニル結合量は10質量%以上70質量%以下であることが好ましい。
In the conjugated diene polymer used in the present invention, as an unmodified and / or modified low molecular weight diene copolymer, the content of the aromatic vinyl compound unit is 1% by mass or more and 60% in the property before modification or before modification. It is preferable that the vinyl bond content of the conjugated diene moiety is 5% by mass or more and 80% by mass or less. If the content of the aromatic vinyl compound unit and the vinyl bond content of the conjugated diene compound portion are not within the above ranges, sufficient compatibility between ensuring the workability of the rubber composition and reducing the loss tangent (tan δ) of the rubber composition is achieved. It may not be possible.
The content of the aromatic vinyl compound unit is more preferably 10% by mass to 50% by mass, and the vinyl bond content of the conjugated diene moiety is preferably 10% by mass to 70% by mass.
本発明に用いる共役ジエン重合体は、重合反応後に重合活性末端と、ケイ素原子、スズ原子、硫黄原子、酸素原子及びチタン原子から選ばれる少なくとも1つを含む化合物とを変性反応させて得られる変性共役ジエン系重合体であることが好ましい。
ここで、上記重合性活性末端を有する共役ジエン系重合体は、前述の共役ジエン系重合体の製造において説明したように、有機アルカリ金属化合物、好ましくはリチウム化合物を用い、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物を、前述と同様にしてアニオン重合させることにより、得ることができる。この際、反応条件としては、得られる活性末端を有する低分子量ジエン系共重合体が、前述した性状を有するように、適宜選択する。
このようにして得られた低分子量ジエン系共重合体の活性末端に反応させる変性剤としては、窒素含有化合物、ケイ素含有化合物、スズ含有化合物などを用いることができる。上記変性剤として用いることができる窒素含有化合物としては、ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン、4−ジメチルアミノベンジリデンアニリン等が挙げられる。これらの窒素含有化合物を変性剤として用いることで、置換及び非置換のアミノ基、アミド基、イミノ基、イミダゾール残基、ニトリル基、ピリジル基等の窒素を含む官能基を導入することができる。
なお、本実施形態における変性反応においては、用いる活性末端を有する低分子量ジエン系共重合体は、少なくとも10%のポリマー鎖がリビング性を有するものが好ましい。
The conjugated diene polymer used in the present invention is a modification obtained by subjecting a polymerization active end to a compound containing at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom after the polymerization reaction. A conjugated diene polymer is preferred.
Here, the conjugated diene polymer having a polymerizable active terminal is conjugated with an aromatic vinyl compound using an organic alkali metal compound, preferably a lithium compound, as described in the production of the conjugated diene polymer. The diene compound can be obtained by anionic polymerization in the same manner as described above. In this case, the reaction conditions are appropriately selected so that the resulting low molecular weight diene copolymer having an active terminal has the above-described properties.
Nitrogen-containing compounds, silicon-containing compounds, tin-containing compounds, and the like can be used as modifiers that are reacted with the active ends of the low molecular weight diene copolymer thus obtained. Nitrogen-containing compounds that can be used as the modifier include bis (diethylamino) benzophenone, dimethylimidazolidinone, N-methylpyrrolidone, 4-dimethylaminobenzylideneaniline, and the like. By using these nitrogen-containing compounds as modifiers, functional groups containing nitrogen such as substituted and unsubstituted amino groups, amide groups, imino groups, imidazole residues, nitrile groups, and pyridyl groups can be introduced.
In the modification reaction in this embodiment, the low molecular weight diene copolymer having an active terminal to be used is preferably such that at least 10% of the polymer chains have a living property.
本実施形態における第1の重合体は、このようにして得られた有機金属型の活性部位を分子中に有する共役ジエン系重合体に対して、下記一般式(I): The first polymer in the present embodiment is the following general formula (I) with respect to the conjugated diene polymer having an organometallic active site in the molecule thus obtained:
R1は、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜18の一価の芳香族炭化水素基またはハロゲン原子であり、R1が複数のときは同一であっても異なっていてもよい。R2は、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素基又は炭素数6〜18の一価の芳香族炭化水素基であり、R2が複数のときは同一であっても異なっていてもよい。R3は、炭素数1〜20の二価の炭化水素基又は炭素数6〜18の二価の芳香族炭化水素基であり、R3が複数のときは同一であっても異なっていてもよい。〕で表される変性剤、及びその縮合物を反応させて得られる。
R 1 is a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms or a halogen atom, and is the same when R 1 is plural. May be different. R 2 is a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and when R 2 is plural, they are the same or different. May be. R 3 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and when R 3 is plural, they may be the same or different. Good. It can be obtained by reacting a modifier represented by
一般式(I)において、R1及びR2としては、炭素数1〜20のアルキル基,炭素数2〜18のアルケニル基,炭素数6〜18のアリール基,炭素数7〜18のアラルキル基等が挙げられる。ここで、上記アルキル基及びアルケニル基は、直鎖状,枝分かれ状,環状のいずれであってもよく、例えば、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,ペンチル基,ヘキシル基,オクチル基,デシル基,ドデシル基,シクロペンチル基,シクロヘキシル基,ビニル基,プロぺニル基,アリル基,ヘキセニル基,オクテニル基,シクロペンテニル基,シクロヘキセニル基等が挙げられる。また、上記アリール基は、芳香環上に低級アルキル基等の置換基を有していてもよく、例えば、フェニル基,トリル基,キシリル基,ナフチル基等が挙げられる。更に、上記アラルキル基は、芳香環上に低級アルキル基等の置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基,フェネチル基,ナフチルメチル基等が挙げられる。 In the general formula (I), R 1 and R 2 are each an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 18 carbon atoms. Etc. Here, the alkyl group and alkenyl group may be linear, branched, or cyclic, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group. , Sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, cyclopentyl, cyclohexyl, vinyl, propenyl, allyl, hexenyl, octenyl, cyclo A pentenyl group, a cyclohexenyl group, etc. are mentioned. The aryl group may have a substituent such as a lower alkyl group on the aromatic ring, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group. Furthermore, the aralkyl group may have a substituent such as a lower alkyl group on the aromatic ring, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
R3の内の炭素数1〜20の二価の不活性炭化水素基としては、炭素数1〜20のアル
キレン基が好ましい。該アルキレン基は、直鎖状,枝分かれ状,環状のいずれであってもよいが、特に直鎖状のものが好適である。該直鎖状アルキレン基としては、メチレン基,エチレン基,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,オクタメチレン基,デカメチレン基,ドデカメチレン基等が挙げられる。
The divalent inert hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in R 3 is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. The alkylene group may be linear, branched or cyclic, but a linear one is particularly preferable. Examples of the linear alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, an octamethylene group, a decamethylene group, and a dodecamethylene group.
前記Aのうちの飽和環状3級アミン化合物残基としては、例えばヘキサメチレンイミノ基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ヘプタメチレンイミノ基、ドデカメチレンイミノ基などを挙げることができ、不飽和環状3級アミン化合物残基としては、例えばイミダゾール残基、ジヒドロイミダゾール残基、オキサゾール残基、ピリジル基などを挙げることができる。
前記Aとしては、性能の観点から、ケチミン残基、飽和環状3級アミン化合物残基、イミダゾール残基、ジヒドロイミダゾール残基、ピリジン基、ニトリル基、イソシアネート基及び脱離可能な官能基を有する2級アミノ基の中から選ばれる少なくとも1種の含窒素官能基を有する一価の基であることが好ましく、飽和環状3級アミン化合物残基、ケチミン残基、イミダゾール残基、ジヒドロイミダゾール残基及び脱離可能な官能基を有する2級アミノ基の中から選ばれる少なくとも1種を有する一価の基であることが、より好ましい。
Examples of the saturated cyclic tertiary amine compound residue in A include a hexamethyleneimino group, a pyrrolidinyl group, a piperidinyl group, a heptamethyleneimino group, a dodecamethyleneimino group, and the like, and an unsaturated cyclic tertiary amine Examples of the compound residue include an imidazole residue, a dihydroimidazole residue, an oxazole residue, and a pyridyl group.
The A includes a ketimine residue, a saturated cyclic tertiary amine compound residue, an imidazole residue, a dihydroimidazole residue, a pyridine group, a nitrile group, an isocyanate group, and a detachable functional group from the viewpoint of performance. It is preferably a monovalent group having at least one nitrogen-containing functional group selected from secondary amino groups, saturated cyclic tertiary amine compound residue, ketimine residue, imidazole residue, dihydroimidazole residue and It is more preferably a monovalent group having at least one selected from secondary amino groups having a detachable functional group.
上記一般式(I)において、Aにおける官能基の中で、イミン残基はケチミン、アルジミン、アミジンの残基を包含し、(チオ)カルボン酸ヒドロカルビルエステルは、アクリレートやメタクリレート等の不飽和カルボン酸エステルの残基を包含する。また、(チオ)カルボン酸の金属塩残基の金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、スズ、亜鉛等を挙げることができる。 In the above general formula (I), among the functional groups in A, the imine residue includes ketimine, aldimine, and amidine residues, and the (thio) carboxylic acid hydrocarbyl ester is an unsaturated carboxylic acid such as acrylate or methacrylate. Includes ester residues. Examples of the metal of the metal salt residue of (thio) carboxylic acid include alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, tin, and zinc.
前記Aで表される一価の基における官能基の中で、加水分解可能な基を有する2級アミノ基としては、N−(トリメチルシリル)アミノ基などを挙げることができる。(チオ)イソシアネート基は、−NCO基、−NCS基である。
また(チオ)エポキシ基を含む一価の基としては、例えばグリシドキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基、及びこれらの基におけるエポキシ環をチオエポキシ環に置き換えたものなどが挙げられる。
Among the functional groups in the monovalent group represented by A, examples of the secondary amino group having a hydrolyzable group include N- (trimethylsilyl) amino group. The (thio) isocyanate group is a —NCO group or a —NCS group.
Examples of the monovalent group containing a (thio) epoxy group include a glycidoxy group, a 3,4-epoxycyclohexyl group, and those obtained by replacing the epoxy ring in these groups with a thioepoxy ring.
本発明で用いる変性剤は、前記したように二官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物及び/又はその部分縮合物である。ここで、部分縮合物とは、ヒドロカルビルオキシシラン化合物のSiOR基の一部(全部ではない)が縮合によりSiOSi結合したものをいう。
また、本実施形態で用いる変性剤が、ケイ素原子に直接結合したヒドロカルビルオキシ基が1つである一官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物である場合、変性反応によってヒドロカルビルオキシ基が消費され、シリカなどの無機充填材に相互作用する変性基が導入されないため、本発明の目的が達せられない。一方、ケイ素原子に直接結合するヒドロカルビルオキシ基が3つある三官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物である場合、変性剤1分子に複数の活性末端を有する共役ジエン系重合体が反応することにより、ジエン系重合体1分子当たりの高効率な変性末端の導入が達成できない。
本実施形態における変性反応においては、用いる活性末端を有する共役ジエン系重合体は、少なくとも10%のポリマー鎖がリビング性を有するものが好ましい。
The modifier used in the present invention is a bifunctional hydrocarbyloxysilane compound and / or a partial condensate thereof as described above. Here, the partial condensate means a product in which a part (not all) of the SiOR groups of the hydrocarbyloxysilane compound are bonded by SiOSi by condensation.
Further, when the modifier used in the present embodiment is a monofunctional hydrocarbyloxysilane compound having one hydrocarbyloxy group directly bonded to a silicon atom, the hydrocarbyloxy group is consumed by the modification reaction, and inorganic filler such as silica is filled. Since the modifying group that interacts with the material is not introduced, the object of the present invention cannot be achieved. On the other hand, in the case of a trifunctional hydrocarbyloxysilane compound having three hydrocarbyloxy groups directly bonded to a silicon atom, a conjugated diene polymer having a plurality of active ends reacts with one molecule of the modifier, whereby Highly efficient introduction of modified ends per molecule cannot be achieved.
In the modification reaction in the present embodiment, it is preferable that the conjugated diene polymer having an active terminal to be used has at least 10% of polymer chains having a living property.
一般式(I)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、例えば、(チ
オ)エポキシ基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、(2−グリシドキシエチル)メチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、2−(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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシラン及びこれらの化合物におけるエポキシ基をチオエポキシ基に置き換えたものを挙げることができるが、これらの中でも、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。
Examples of the hydrocarbyloxysilane compound represented by formula (I) include (thio) epoxy group-containing hydrocarbyloxysilane compounds such as 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane, 2-glycidoxyethyltriethoxysilane, (2-glycidoxyethyl) methyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, 2- (3,4 -Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl (methyl) dimethoxysilane, and thioepoxy groups in these compounds Replace with There may be mentioned a was, among these, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyl triethoxysilane are particularly preferred.
また、イミン残基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン,N−(1−メチルエチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン,N−エチリデン−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン,N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン,N−(4−N,N−ジメチルアミノベンジリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン,N−(シクロヘキシリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン及びこれらのトリエトキシシリル化合物に対応するトリメトキシシリル化合物,メチルジエトキシシリル化合物,エチルジエトキシシリル化合物,メチルジメトキシシリル化合物,エチルジメトキシシリル化合物等を挙げることができるが、これらの中でも、N−(1−メチルプロピリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン及びN−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミンが特に好ましい。 Further, as the imine residue-containing hydrocarbyloxysilane compound, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, N- (1-methylethylidene) -3- (tri Ethoxysilyl) -1-propanamine, N-ethylidene-3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, N- (1-methylpropylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, N -(4-N, N-dimethylaminobenzylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, N- (cyclohexylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine and their tris Trimethoxysilyl compounds, methyldiethoxysilyl compounds, ethyldiethoxysilyl compounds corresponding to ethoxysilyl compounds Examples thereof include a methyldimethoxysilyl compound and an ethyldimethoxysilyl compound. Among these, N- (1-methylpropylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine and N- (1,3 -Dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine is particularly preferred.
また、イミン(アミジン)残基含有化合物としては、1−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール,1−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール,N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール,N−(3−イソプロポキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール,N−(3−メチルジエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾール等が挙げられ、これらの中でも、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4,5−ジヒドロイミダゾールが好ましい。 Examples of the imine (amidine) residue-containing compound include 1- [3- (triethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole, 1- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -4,5- Dihydroimidazole, N- (3-triethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole, N- (3-isopropoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole, N- (3-methyldiethoxysilylpropyl) Examples include -4,5-dihydroimidazole, and among these, N- (3-triethoxysilylpropyl) -4,5-dihydroimidazole is preferable.
前記一般式(I)で表される二官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、例えば、Aがイミダゾール残基又はジヒドロイミダゾール残基を有する場合、具体例として、1−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジエトキシ(エチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール、1−[3−[ジエトキシ(エチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール、1−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール、1−[3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾールなどを挙げることができるが、これらの中で1−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−イミダゾール、1−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾール及び1−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−4,5−ジヒドロイミダゾールが好適である。 As the bifunctional hydrocarbyloxysilane compound represented by the general formula (I), for example, when A has an imidazole residue or a dihydroimidazole residue, as a specific example, 1- [3- [diethoxy (methyl) silyl] Propyl] -imidazole, 1- [3- [diethoxy (ethyl) silyl] propyl] -imidazole, 1- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -imidazole, 1- [3- [dipropoxy (ethyl) silyl] ] Propyl] -imidazole, 1- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazole, 1- [3- [diethoxy (ethyl) silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazole, 1- [3- [Dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazo And 1- [3- [dipropoxy (ethyl) silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazole, among which 1- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl]- Imidazole, 1- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -imidazole, 1- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazole and 1- [3- [dipropoxy (methyl) ) Silyl] propyl] -4,5-dihydroimidazole is preferred.
前記一般式(I)で表される二官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、例えば、Aがピリジル基、又はニトリル基を有する場合、具体例として、2−[2−[ジエトキシ(メチル)シリル]エチル]−ピリジン、2−[2−[ジプロポキシ(メチル)シリル]エチル]−ピリジン、2−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、2−[3−[ジエトキシ(エチル)シリル]プロピル]−ピリジン、2−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、2−[3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[2−[ジエトキシ(メチル)シリル]エチル]−ピリジン、4−[2−[ジプロポキシ(メチル)シリル]エチル]−ピリジン、4−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[3−[ジエトキシ(エチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]プロピル]−ピリジンなどのピリジン化合物、1−シアノ−3−[ジエトキシ(メチル)シリル]−プロパン、1−シアノ−3−[ジエトキシ(エチル)シリル]−プロパン、1−シアノ−3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]−プロパン、1−シアノ−3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]−プロパンなどのシアノ化合物を挙げることができる。これらの中で、2−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、2−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、4−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−ピリジン、1−シアノ−3−[ジエトキシ(メチル)シリル]−プロパン及び1−シアノ−3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]−プロパンが好適である。 As the bifunctional hydrocarbyloxysilane compound represented by the general formula (I), for example, when A has a pyridyl group or a nitrile group, as a specific example, 2- [2- [diethoxy (methyl) silyl] ethyl] -Pyridine, 2- [2- [dipropoxy (methyl) silyl] ethyl] -pyridine, 2- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 2- [3- [diethoxy (ethyl) silyl] propyl ] -Pyridine, 2- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 2- [3- [dipropoxy (ethyl) silyl] propyl] -pyridine, 4- [2- [diethoxy (methyl) silyl] Ethyl] -pyridine, 4- [2- [dipropoxy (methyl) silyl] ethyl] -pyridine, 4- [3- [diethoxy (methyl) Ryl] propyl] -pyridine, 4- [3- [diethoxy (ethyl) silyl] propyl] -pyridine, 4- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 4- [3- [dipropoxy (ethyl) ) Pyridine compounds such as silyl] propyl] -pyridine, 1-cyano-3- [diethoxy (methyl) silyl] -propane, 1-cyano-3- [diethoxy (ethyl) silyl] -propane, 1-cyano-3- And cyano compounds such as [dipropoxy (methyl) silyl] -propane and 1-cyano-3- [dipropoxy (ethyl) silyl] -propane. Among these, 2- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 2- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 4- [3- [diethoxy (methyl) silyl ] Propyl] -pyridine, 4- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -pyridine, 1-cyano-3- [diethoxy (methyl) silyl] -propane and 1-cyano-3- [dipropoxy (methyl) Silyl] -propane is preferred.
前記一般式(I)で表される二官能ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、例えばAが(チオ)イソシアナート基又はオキサゾール残基を有する場合、具体例として、1−イソシアナト−3−[ジエトキシ(メチル)シリル]−プロパン、1−イソシアナト−3−[ジエトキシ(エチル)シリル]−プロパン、1−イソシアナト−3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]−プロパン、1−イソシアナト−3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]−プロパンなどのイソシアナート化合物、上記イソシアナート化合物におけるイソシアナトをチオイソシアナトに置き換えたチオイソシアナート化合物、4−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−オキサゾール、4−[3−[ジエトキシ(エチル)シリル]プロピル]−オキサゾール、4−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−オキサゾール、4−[3−[ジプロポキシ(エチル)シリル]プロピル]−オキサゾールなどのオキサゾール化合物などを挙げることができる。これらの中で、1−イソシアナト−3−[ジエトキシ(メチル)シリル]−プロパン、1−イソシアナト−3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]−プロパン、4−[3−[ジエトキシ(メチル)シリル]プロピル]−オキサゾール及び4−[3−[ジプロポキシ(メチル)シリル]プロピル]−オキサゾールが好適である。
なお、本実施形態においては、オキサゾール残基はイソオキサゾール残基をも包含する。
As the bifunctional hydrocarbyloxysilane compound represented by the general formula (I), for example, when A has a (thio) isocyanate group or an oxazole residue, as a specific example, 1-isocyanato-3- [diethoxy (methyl) Silyl] -propane, 1-isocyanato-3- [diethoxy (ethyl) silyl] -propane, 1-isocyanato-3- [dipropoxy (methyl) silyl] -propane, 1-isocyanato-3- [dipropoxy (ethyl) silyl] -Isocyanate compounds such as propane, thioisocyanate compounds in which the isocyanate in the above isocyanate compounds is replaced by thioisocyanate, 4- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl] -oxazole, 4- [3- [diethoxy (ethyl) ) Silyl] propyl] -oxazo Le 4- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] - oxazole, 4- [3- [dipropoxy (ethyl) silyl] propyl] - such as oxazole compounds such as oxazole and the like. Among these, 1-isocyanato-3- [diethoxy (methyl) silyl] -propane, 1-isocyanato-3- [dipropoxy (methyl) silyl] -propane, 4- [3- [diethoxy (methyl) silyl] propyl ] -Oxazole and 4- [3- [dipropoxy (methyl) silyl] propyl] -oxazole are preferred.
In the present embodiment, the oxazole residue also includes an isoxazole residue.
更に、その他のヒドロカルビルオキシシラン化合物として、以下のものを挙げることができる。即ち、カルボン酸ヒドロカルビルエステル残基含有化合物としては、3−メタクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。 Furthermore, the following can be mentioned as another hydrocarbyl oxysilane compound. That is, examples of the carboxylic acid hydrocarbyl ester residue-containing compound include 3-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-methacryloyloxypropyl. Examples include triisopropoxysilane, among which 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane is preferable.
また、イソシアナート基含有化合物としては、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリイソプロポキシシランなどが挙げられ、これらの中でも、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシランが好ましい。 Examples of the isocyanate group-containing compound include 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldiethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriisopropoxysilane. Among these, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane is preferable.
更に、カルボン酸無水物残基としては、3−トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物残基、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物残基、3−メチルジエトキシシリルプロピルコハク酸無水物残基等が挙げられ、これらの中でも、3−トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物残基が好ましい。 Further, as carboxylic acid anhydride residues, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride residue, 3-trimethoxysilylpropyl succinic anhydride residue, 3-methyldiethoxysilylpropyl succinic anhydride residue Among them, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride residue is preferable among these.
本発明では、上記特性構造を有するヒドロカルビルオキシシラン化合物を、該活性部位に対して好ましくは化学量論的量又はそれより過剰の、さらに好ましくは、見かけの活性部位の0.3モル当量以上加え(通常、該変性用ヒドロカルビルオキシシラン化合物は、その1モルが活性部位数モル当量に相当する)、該活性部位にヒドロカルビルオキシシラン化合物を反応させて、該活性部位に実質的にヒドロカルビルオキシシラン化合物残基を導入したのち、縮合促進剤を加える方法を用いる。 In the present invention, the hydrocarbyloxysilane compound having the above characteristic structure is preferably added in a stoichiometric amount or in excess of the active site, more preferably 0.3 molar equivalent or more of the apparent active site. (Normally, one mole of the modifying hydrocarbyloxysilane compound corresponds to several mole equivalents of the active site), the hydrocarbyloxysilane compound is reacted with the active site, and the active site is substantially hydrocarbyloxysilane compound. After introducing the residue, a method of adding a condensation accelerator is used.
このような縮合促進剤としては、第三アミノ基を含有する化合物、又は周期律表(長周期型)の3族、4族、5族、12族、13族、14族及び15族のうちのいずれかに属する元素を一種以上含有する有機化合物を用いることができる。更に縮合促進剤として、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ビスマス(Bi)、アルミニウム(Al)、及びスズ(Sn)からなる群から選択される少なくとも一種以上の金属を含有する、アルコキシド、カルボン酸塩、又はアセチルアセトナート錯塩であることが好ましい。
ここで用いる縮合促進剤は、前記変性反応前に添加することもできるが、変性反応の途中及び又は終了後に変性反応系に添加することが好ましい。変性反応前に添加した場合、活性末端との直接反応が起こり、例えば、活性末端に保護された第一アミノ基を有するヒドロカルビロキシ基が導入されない場合がある。
縮合促進剤を加える時期としては、ヒドロカルビルシラン化合物残基を導入した変性直後の反応系に添加することが好ましいが、該反応により変性された重合体を乾燥して後、配合時、望ましくは配合の第1ステージにおいて縮合促進剤を添加してもよい。
この変性反応において、使用する共役ジエン系重合体は、少なくとも20%のポリマー鎖が該活性部位を有するものが好ましい。
Examples of such a condensation accelerator include a compound containing a tertiary amino group, or among
The condensation accelerator used here can be added before the modification reaction, but is preferably added to the modification reaction system during and / or after the modification reaction. When added before the denaturation reaction, a direct reaction with the active end occurs, and for example, a hydrocarboxy group having a protected primary amino group at the active end may not be introduced.
It is preferable to add the condensation accelerator to the reaction system immediately after the modification in which the hydrocarbylsilane compound residue is introduced. However, the polymer modified by the reaction is dried and then blended, preferably blended. In the first stage, a condensation accelerator may be added.
In this modification reaction, the conjugated diene polymer used preferably has at least 20% of polymer chains having the active site.
本実施形態における第2の変性共役ジエン系重合体は、有機金属型の活性部位を分子中に有する共役ジエン系重合体の該活性部位に、下記一般式(II)
RaMXb ………(II)
〔上記式(II)中、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数7〜20のアラルキル基から選択され、Mはスズ又はケイ素であり、Xはそれぞれ独立して塩素、臭素又はヨウ素である。また、aは0〜3の整数、bは1〜4の整数であり、a+b=4である〕で表される有機金属化合物、及び一般式(III)
R1 aM(OR2)b ………(III)
〔上記式(III)中、R1及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基及び炭素数7〜20のアラルキル基から選択され、Mはスズ又はケイ素であり、Xはそれぞれ独立して塩素、臭素又はヨウ素である。また、aは0〜3の整数、bは1〜4の整数であり、a+b=4である〕で表されるアルコキシシラン化合物の中から選ばれる少なくとも1種の変性剤、及びその縮合物を反応させて得られる。
The second modified conjugated diene polymer in the present embodiment has the following general formula (II) at the active site of the conjugated diene polymer having an organometallic active site in the molecule.
R a MX b ……… (II)
[In the formula (II), each R is independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aralkyl having 7 to 20 carbon atoms. Selected from the group, M is tin or silicon, and X is independently chlorine, bromine or iodine. A is an integer of 0 to 3, b is an integer of 1 to 4, and a + b = 4], and the general formula (III)
R 1 a M (OR 2 ) b ............ (III)
[In the above formula (III), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and 7 carbon atoms. Selected from ˜20 aralkyl groups, M is tin or silicon, and X is independently chlorine, bromine or iodine. A is an integer of 0 to 3, b is an integer of 1 to 4, and a + b = 4], and at least one modifier selected from alkoxysilane compounds represented by Obtained by reaction.
前記有機金属型の活性部位を分子中に有する重合体の製造方法については、前記第1の重合体の場合と同様である。
上記一般式(II)及び(III)で表されるカップリング剤の少なくともいずれかで変性した変性共役ジエン系重合体は、少なくとも一種のスズ−炭素結合又はケイ素−炭素結合を有する。一般式(II)及び(III)において、RまたはR1及びR2は、それぞれ独立して炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数7〜20のアラルキル基であり、これらとして具体的には、メチル基、エチル基、n−ブチル基、ネオフィル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。また、Zは、スズ又はケイ素であり、Xは、それぞれ独立して塩素又は臭素である。一般式(II)及び(III)において、aは0〜3の整数で、bは1〜4の整数であり、但し、a+b=4である。
一般式(II)で表されるカップリング剤としては、四塩化スズ、RSnCl3、R2SnCl2、R3SnCl等が好ましく、四塩化スズが特に好ましい。また、一般式(III)で表されるカップリング剤としては、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシシラン、ジアルコキシシランが好ましく、テトラエトキシシランが特に好ましい。
The method for producing the polymer having the organometallic active site in the molecule is the same as in the case of the first polymer.
The modified conjugated diene polymer modified with at least one of the coupling agents represented by the general formulas (II) and (III) has at least one tin-carbon bond or silicon-carbon bond. In the general formulas (II) and (III), R or R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. Group or an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a neophyll group, a cyclohexyl group, an n-octyl group, and a 2-ethylhexyl group. . Z is tin or silicon, and X is independently chlorine or bromine. In general formula (II) and (III), a is an integer of 0-3, b is an integer of 1-4, However, it is a + b = 4.
As the coupling agent represented by the general formula (II), tin tetrachloride, RSnCl 3 , R 2 SnCl 2 , R 3 SnCl and the like are preferable, and tin tetrachloride is particularly preferable. Moreover, as a coupling agent represented by general formula (III), tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, and dialkoxysilane are preferable, and tetraethoxysilane is particularly preferable.
本実施形態における第3の変性ジエン系重合体は、前記一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物と前記一般式(III)で表される変性剤との縮合物を反応させて得られる変性共役ジエン系重合体である。
前記一般式(II)で表されるアルコキシシラン化合物及び前記一般式(III)で表さ
れる変性剤については、前述の通りである。
The third modified diene polymer in the present embodiment is obtained by reacting a condensate of an alkoxysilane compound represented by the general formula (II) and a modifying agent represented by the general formula (III). It is a modified conjugated diene polymer.
The alkoxysilane compound represented by the general formula (II) and the modifier represented by the general formula (III) are as described above.
前記有機金属型の活性部位を分子中に有する重合体の製造方法については、前記第1の重合体の場合と同様である。
また、縮合促進剤の種類及び縮合反応条件などについても、前述の第1の重合体の製造において説明した通りである。
The method for producing the polymer having the organometallic active site in the molecule is the same as in the case of the first polymer.
Further, the kind of the condensation accelerator and the condensation reaction conditions are also as described in the production of the first polymer.
以上説明した変性剤により変性された本発明における変性共役ジエン系重合体は、窒素原子を含むことが好ましい。一般に、窒素含有官能基を有する変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分にカーボンブラックが配合されたゴム組成物においては、ゴム成分に対するカーボンブラックの分散性が向上し、延いてはゴム成分のヒステリシスロスが低減されるため、耐摩耗性及び転がり抵抗を向上させることができる。したがって、本発明における表面に存在するタール成分の少ないカーボンブラックと共に、窒素含有官能基を有する変性共役ジエン系重合体を用いることによって、カーボンブラックの分散性が大幅に向上するため、カーボンブラックの補強効果を十分に発揮しつつ、ゴム組成物中のヒステリシスロスを低減することができる。 The modified conjugated diene polymer in the present invention modified with the above-described modifier preferably contains a nitrogen atom. In general, in a rubber composition in which carbon black is blended with a rubber component containing a modified conjugated diene polymer having a nitrogen-containing functional group, the dispersibility of carbon black with respect to the rubber component is improved, and consequently hysteresis of the rubber component Since the loss is reduced, wear resistance and rolling resistance can be improved. Therefore, the use of a modified conjugated diene-based polymer having a nitrogen-containing functional group together with carbon black having a small amount of tar components present on the surface in the present invention greatly improves the dispersibility of carbon black, so that carbon black reinforcement Hysteresis loss in the rubber composition can be reduced while sufficiently exhibiting the effect.
第1の重合体、第2の重合体を得るための前記変性反応は、溶液反応及び固相反応のいずれも用いることができるが、溶液反応(重合時に使用した未反応モノマーを含んでいてもよい。)が好適である。また、この変性反応の形式については特に制限はなく、バッチ式反応器を用いて行ってもよく、多段連続式反応器やインラインミキサなどの装置を用いて連続式で行ってもよい。また、該変性反応は、重合反応終了が望まれる転化率に達した後、脱溶媒処理、水処理、熱処理などを行う前に実施することが肝要である。 As the modification reaction for obtaining the first polymer and the second polymer, both solution reaction and solid phase reaction can be used, but solution reaction (even if the unreacted monomer used at the time of polymerization is included). Is good). Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the form of this modification | denaturation reaction, You may carry out using a batch type reactor, You may carry out by a continuous type using apparatuses, such as a multistage continuous type reactor and an in-line mixer. In addition, it is important that the modification reaction is carried out after reaching the conversion rate at which the completion of the polymerization reaction is desired, and before performing a solvent removal treatment, a water treatment, a heat treatment or the like.
また、変性反応の温度は、20℃以上で行うことが好ましいが、共役ジエン系重合体の重合温度をそのまま用いることができ、30〜120℃がさらに好ましい範囲として挙げられる。反応温度が低くなると重合体の粘度が上昇しすぎる、反応物の分散性が悪くなる傾向がある。一方、反応温度が高くなると、重合活性部位が失活し易くなる傾向がある。
なお、変性剤の使用量は、共役ジエン系重合体の製造に使用した重合開始剤1molに対し、0.25〜3.0molの範囲が好ましく、0.5〜1.5molの範囲が更に好ましい。
The temperature of the modification reaction is preferably 20 ° C. or higher, but the polymerization temperature of the conjugated diene polymer can be used as it is, and a more preferable range is 30 to 120 ° C. When the reaction temperature is lowered, the viscosity of the polymer is excessively increased and the dispersibility of the reaction product tends to be deteriorated. On the other hand, when the reaction temperature increases, the polymerization active site tends to be deactivated easily.
In addition, the usage-amount of modifier | denaturant has the preferable range of 0.25-3.0 mol with respect to 1 mol of polymerization initiators used for manufacture of a conjugated diene polymer, and the range of 0.5-1.5 mol is still more preferable. .
本発明では、前記変性剤による変性が共役ジエン系重合体における活性部位に対して行われるが、この活性部位は重合体の分子中にあればよく、その位置は特に限定されない。ただし、ゴム成分中に、少なくとも一方の分子末端を、カーボンブラックと相互作用を有する官能基を含む化合物からなる変性剤で変性してなる変性共役ジエン系重合体を含むことがが、得られるゴム組成物の耐摩耗性と低転がり抵抗のバランスの観点から、特に好ましく、その観点からは、前記重合体における活性部位は共役ジエン系重合体の末端に存在することが好ましい。 In the present invention, the modification with the modifier is performed on the active site in the conjugated diene polymer, but the active site may be in the polymer molecule, and the position thereof is not particularly limited. However, the rubber obtained may include a modified conjugated diene polymer obtained by modifying at least one molecular terminal with a modifier comprising a compound containing a functional group that interacts with carbon black. From the viewpoint of the balance between the wear resistance and the low rolling resistance of the composition, it is particularly preferable. From this viewpoint, the active site in the polymer is preferably present at the terminal of the conjugated diene polymer.
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として上述の変性共役ジエン系重合体(第1の重合体、第2の重合体)を含む。ここで、ゴム成分中の該変性共役ジエン系重合体の含有率は、ゴム成分100質量部に対し、5質量部以上80質量部以下の範囲とすることが好ましい。上記ゴム成分中の変性共役ジエン系重合体の含有量が5質量部未満では、カーボンブラック分散性の向上効果が十分に得られず、一方、80質量部を超えると、作業性が低下する場合がある。上記含有率は15質量部以上60質量部以下の範囲とすることがより好ましい。 The rubber composition of the present invention contains the above-mentioned modified conjugated diene polymer (first polymer, second polymer) as a rubber component. Here, the content of the modified conjugated diene polymer in the rubber component is preferably in the range of 5 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. When the content of the modified conjugated diene polymer in the rubber component is less than 5 parts by mass, the carbon black dispersibility cannot be sufficiently improved. On the other hand, when the content exceeds 80 parts by mass, the workability decreases. There is. The content is more preferably in the range of 15 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
なお、本発明のゴム組成物において、上記処理で得られた天然ゴム、変性共役ジエン系重合体以外のゴム成分としては、未変性のスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プロピレン共重合体等を用いることができ、これらの中でも、ポリイソプレンゴムが好ましい。これらのゴム成分は、1種単独でも、2種以上のブレンドとして用いてもよい。 In the rubber composition of the present invention, the rubber component other than the natural rubber and the modified conjugated diene polymer obtained by the above treatment includes an unmodified styrene-butadiene copolymer (SBR) and a polybutadiene rubber (BR). Polyisoprene rubber (IR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer and the like can be used, and among these, polyisoprene rubber is preferable. These rubber components may be used alone or as a blend of two or more.
<ゴム配合用カーボンブラック(高水素カーボンブラック)>
本発明に用いるゴム配合用カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させたのち、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られ、以下の如く製造される。
<Carbon black for rubber compounding (high hydrogen carbon black)>
Carbon black for rubber compounding used in the present invention uses a reaction apparatus in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, and generates high-temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, Next, the raw material is sprayed and introduced into the reaction zone to form a reaction gas flow containing carbon black, and then the reaction gas flow is quenched in the reaction stop zone by a multistage rapid refrigerant introduction means to terminate the reaction. And is manufactured as follows.
カーボンブラック製造炉内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
カーボンブラック製造炉は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。
The interior of the carbon black production furnace has a structure in which a combustion zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected, and the whole is covered with a refractory.
The carbon black production furnace uses a rectifying plate to rectify the oxygen-containing gas introduced from the outer periphery of the furnace head and the oxygen-containing gas introduction pipe into the flammable fluid introduction chamber as a combustion zone. An oxygen-containing gas introduction cylinder to be introduced, and a fuel oil spraying device introduction pipe installed on the central axis of the oxygen-containing gas introduction cylinder and introducing the hydrocarbon for fuel into the combustible fluid introduction chamber. In the combustion zone, high-temperature combustion gas is generated by combustion of hydrocarbons for fuel.
カーボンブラック製造炉は、反応帯域として、円筒が次第に収れんする収れん室と、収れん室の下流側に例えば4つの原料油噴霧口を含む原料油導入室と、原料油導入室の下流側に反応室とを備える。原料油噴霧口は、燃焼帯域からの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。 The carbon black production furnace includes a reaction chamber in which a cylinder gradually converges, a raw material oil introduction chamber including, for example, four raw oil spray ports on the downstream side of the convergence chamber, and a reaction chamber on the downstream side of the raw material oil introduction chamber. With. The feed oil spray port sprays feed hydrocarbons into the hot combustion gas stream from the combustion zone. In the reaction zone, the raw material hydrocarbon is sprayed into the high-temperature combustion gas stream, and the raw material hydrocarbon is converted into carbon black by incomplete combustion or thermal decomposition reaction.
図1は、当該ゴム配合用カーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の部分縦断正面説明図であって、カーボンブラックの原料(原料炭化水素)を含んだ高温ガスが導入される反応室10及び反応継続兼冷却室11を示す。図1に示すように、カーボンブラック製造炉1は、反応停止帯域として、多段急冷媒体導入手段12を有する反応継続兼冷却室11を備える。多段急冷媒体導入手段12は、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。
また、カーボンブラック製造炉1は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。
このようにして、カーボンブラック製造において、反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの各帯域における平均反応温度と滞留時間を制御して、トルエン着色透過度X、Y及びZを所望の値にすることにより、本発明に用いる高水素カーボンブラックが得られる。
FIG. 1 is a partially longitudinal front explanatory view of an example of a carbon black production furnace for producing the rubber compounding carbon black, in which a high-temperature gas containing a carbon black raw material (raw material hydrocarbon) is introduced. The
The carbon black production furnace 1 may further include a device for introducing a gas body in the reaction zone or the reaction stop zone. Here, as the “gas body”, air, a mixture of oxygen and hydrocarbon, a combustion gas obtained by a combustion reaction thereof, or the like can be used.
In this way, in the production of carbon black, the average reaction temperature and residence time in each zone until the reaction gas flow enters the reaction stop zone are controlled, and the toluene color permeability X, Y and Z are set to desired values. As a result, the high hydrogen carbon black used in the present invention is obtained.
更に、具体的に示すと、燃焼帯域とは、燃料と空気との反応により高温ガス流が生成される領域であり、この下流端は原料油が反応装置内に導入される点(複数位置で導入される場合は最も上流側)、例えば原料油が導入される点よりも上流側(図1では左側)を指す。
また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点(複数位置の場合は最も上流側)から反応継続兼冷却室11内の多段急冷水噴霧手段12(これらの手段は反応継続兼冷却室11内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される)の作動(水等の冷媒体を導入する)点までを指す。すなわち、例えば第3番目の原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段12で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側(図1では右側)の帯域を指す。
More specifically, the combustion zone is a region where a hot gas flow is generated by the reaction of fuel and air, and this downstream end is the point where feedstock is introduced into the reactor (at multiple locations). When it is introduced, it indicates the most upstream side), for example, the upstream side (left side in FIG. 1) from the point where the feedstock is introduced.
The reaction zone refers to the multistage quench water spray means 12 in the reaction continuation / cooling
図1において、反応継続兼冷却室11という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。
このようにして得られる高水素カーボンブラックは、下記の関係式(1)及び(2)
10<X<40 ・・・(1)
90<Z<100 ・・・(2)
を満たすことが必要である。
前記Xは、原料導入位置から、第1番目の急冷媒体導入手段(図1において、12−X)より急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示し、前記Zは、最後の急冷媒体導入手段(図1において、12−Z)により急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示す。すなわち、第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックは、トルエン着色透過度が10%より高く、40%未満であって、最後の急冷媒体導入後のカーボンブラック(ゴム配合用カーボンブラック)は、トルエン着色透過度が90%より高く、100%未満の範囲にあることが必要である。当該ゴム配合用カーボンブラックのトルエン着色透過度が90%以下であれば、該カーボンブラックは、その中に含有される重質タール成分が多く存在し、ゴムに対して十分な補強性を与えることができず、耐摩耗性が低下する。
また、前記Xが40以上であると、カーボンブラックの補強性が下がり、耐摩耗性が低下する。
In FIG. 1, the name of the reaction continuation / cooling
The high hydrogen carbon black thus obtained has the following relational expressions (1) and (2):
10 <X <40 (1)
90 <Z <100 (2)
It is necessary to satisfy.
X represents the toluene coloring permeability (%) of carbon black after the rapid refrigerant introduction from the first rapid refrigerant introduction means (12-X in FIG. 1) from the raw material introduction position, and Z represents the last Shows the toluene-colored permeability (%) of carbon black after the rapid refrigerant body is introduced by the rapid refrigerant body introducing means (12-Z in FIG. 1). That is, the carbon black after introduction of the first rapid refrigerant body has a toluene coloring permeability higher than 10% and less than 40%, and the carbon black after introduction of the final rapid refrigerant body (carbon black for rubber blending) is The toluene color transmission needs to be higher than 90% and lower than 100%. If the toluene color permeability of the carbon black for rubber blending is 90% or less, the carbon black has a lot of heavy tar components contained therein, and gives sufficient reinforcement to the rubber. Can not be done, and wear resistance is reduced.
Further, when X is 40 or more, the reinforcing property of the carbon black is lowered and the wear resistance is lowered.
このような性状を有するゴム配合用カーボンブラックは、下記のように反応温度及び滞留時間を制御することにより、得ることができる。
すなわち、反応帯域内に原料が噴霧導入されてから、第1番目の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt1(秒)、この帯域での平均反応温度をT1(℃)とし、第1番目の急冷媒体が導入されてから、第2番目の急冷媒体導入手段(図5において、12−Y)により急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt2(秒)、この帯域での平均反応温度をT2(℃)とし、更に、第2番目の急冷媒体が導入されてから、最後の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間(即ち、反応停止帯域通過までの帯域における滞留時間)をt3(秒)、この帯域内での平均反応温度をT3(℃)とした場合、下記の関係式(3)、(4)及び(5)
2.00≦α1≦5.00 ・・・(3)
5.00≦α2≦9.00 ・・・(4)
−2.5×(α1+α2)+85.0≦β≦90.0 ・・・(5)
(ただし、α1=t1×T1、α2=t2×T2、β=t3×T4である。)
を満たすように制御することにより、当該ゴム配合用カーボンブラックを得ることができる。
The rubber compounding carbon black having such properties can be obtained by controlling the reaction temperature and residence time as described below.
That is, the residence time in the zone from when the raw material is sprayed into the reaction zone until the first quenching medium is introduced is t 1 (seconds), and the average reaction temperature in this zone is T 1 (° C.). And the residence time in the zone from the introduction of the first quenching medium to the introduction of the quenching medium by the second quenching medium introduction means (12-Y in FIG. 5) is t 2 (seconds). The average reaction temperature in this zone is T 2 (° C.), and the residence time in the zone from the introduction of the second sudden refrigerant body to the introduction of the last sudden refrigerant body (ie, the reaction stop zone) When the residence time in the zone until passage is t 3 (seconds) and the average reaction temperature in this zone is T 3 (° C.), the following relational expressions (3), (4) and (5)
2.00 ≦ α1 ≦ 5.00 (3)
5.00 ≦ α2 ≦ 9.00 (4)
−2.5 × (α1 + α2) + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (5)
(However, α1 = t 1 × T 1 , α2 = t 2 × T 2 , β = t 3 × T 4. )
The carbon black for rubber | gum compounding can be obtained by controlling so that it may satisfy | fill.
カーボンブラック製造炉1は、炉内の温度をモニターするため、任意の数箇所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える。平均反応温度T1、T2、T3を算出するために、各工程(各帯域)で、少なくとも2箇所、望ましくは3〜4箇所の温度を測定することが好ましい。
更に、滞留時間t1、t2、t3の算出は、公知の熱力学的計算方法によって導入反応ガス流体の体積を算出し、次式により算出するものとする。尚、原料油の分解反応および急冷媒体による体積増加は無視するものとする。
滞留時間t1(sec)=
{原料炭化水素導入位置から第1番目の急冷媒体導入位置までの反応炉内通過容積(m3)/ 反応ガス流体の体積(m3/sec)}
滞留時間t2(sec)=
{第1番目の急冷媒体導入位置から第2番目の急冷媒体が導入されるまでの反応炉内通過容積(m3)/ 反応ガス流体の体積(m3/sec)}
滞留時間t3(sec)=
第2番目の急冷媒体導入位置から最後の急冷媒体が導入されるまでの反応炉内通過容積(m3)/ 反応ガス流体の体積(m3/sec)
The carbon black production furnace 1 has a structure in which thermocouples can be inserted into an arbitrary number of locations in order to monitor the temperature in the furnace. To calculate the average reaction temperature T 1, T 2, T 3, at each step (each band), at least two positions, preferably it is preferable to measure the temperature of 3-4 points.
Further, the residence times t 1 , t 2 , and t 3 are calculated by calculating the volume of the introduced reaction gas fluid by a known thermodynamic calculation method, and calculating by the following equation. Note that the increase in volume due to the decomposition reaction of the feedstock oil and the rapid cooling medium is ignored.
Residence time t1 (sec) =
{Reactor passing volume from raw material hydrocarbon introduction position to first quenching medium introduction position (m 3 ) / reactive gas fluid volume (m 3 / sec)}
Residence time t 2 (sec) =
{Reactor passing volume (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec) from introduction of first quenching medium to introduction of second quenching medium}
Residence time t 3 (sec) =
Reactor passing volume (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec) from the second quenching medium introduction position until the last quenching medium is introduced
更に、当該ゴム配合用カーボンブラックとして、下記の関係式(6)、(7)及び(8)
20<X<40 ・・・(6)
50<Y<60 ・・・(7)
90<Z<95 ・・・(8)
(式中、Yは第2番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度を示し、X及びZは前記と同じである。)
を満たすように制御して得られたものを好適に用いることができる。
なお、上記トルエン着色透過度は、JIS K 6218:1997の第8項B法に記載の方法により測定され、純粋なトルエンとの百分率で表示される。
Further, as the carbon black for rubber compounding, the following relational expressions (6), (7) and (8)
20 <X <40 (6)
50 <Y <60 (7)
90 <Z <95 (8)
(In the formula, Y represents the toluene coloring permeability of carbon black after introduction of the second quenching medium, and X and Z are the same as described above.)
What was obtained by controlling to satisfy | fill can be used suitably.
The toluene coloring transmittance is measured by the method described in Method B of Item 8 of JIS K 6218: 1997, and is expressed as a percentage with pure toluene.
当該ゴム配合用カーボンブラックは、水素放出率が、0.3質量%を超えることが好ましい。この水素放出率が0.3質量%を超えると、本発明のゴム組成物は耐摩耗性が高く、かつ発熱性も小さくなる。該水素放出率は0.35質量%以上が好ましい。その上限は、通常0.4質量%程度である。
なお、上記水素放出率は、(1)カーボンブラック試料を105℃の恒温乾燥機中で1時間乾燥し、デシケータ中で室温まで冷却し、(2)スズ製のチューブ状サンプル容器に約10mgを精秤し、圧着・密栓し、(3)水素分析装置(堀場製作所EMGA621W)でアルゴン気流下、2000℃で15分間加熱したときの水素ガス発生量を測定し、その質量分率で表示される。
The carbon black for rubber blending preferably has a hydrogen release rate exceeding 0.3% by mass. When this hydrogen release rate exceeds 0.3% by mass, the rubber composition of the present invention has high wear resistance and low heat generation. The hydrogen release rate is preferably 0.35% by mass or more. The upper limit is usually about 0.4% by mass.
The hydrogen release rate is as follows: (1) a carbon black sample is dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour, cooled to room temperature in a desiccator, and (2) about 10 mg is added to a tubular tube sample container made of tin. Weigh accurately, crimp and seal, and (3) measure the amount of hydrogen gas generated when heated at 2000 ° C for 15 minutes under an argon stream with a hydrogen analyzer (Horiba EMGA621W), and display the mass fraction. .
更に、当該ゴム配合用カーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量(DBP)が95〜220mL/100g、圧縮DBP吸収量(24M4DBP)が90〜200mL/100g、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が70〜200m2/gであるものが好ましい。
なお、ジブチルフタレート吸収量(DBP)及び圧縮DBP吸収量(24M4DBP)は、ASTM D2414−88(JIS K6217−4:2001)に記載の方法により測定され、カーボンブラック100g当たりに吸収されるジブチルフタレート(DBP)の体積mLで表示される。また、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)は、JIS K6217−3:2001に記載の方法により測定され、カーボンブラック単位質量当たりの比表面積m2/gで表示される。
Furthermore, the carbon black for rubber blending has a dibutyl phthalate absorption (DBP) of 95 to 220 mL / 100 g, a compressed DBP absorption (24M4DBP) of 90 to 200 mL / 100 g, and a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of 70. What is -200 m < 2 > / g is preferable.
The dibutyl phthalate absorption amount (DBP) and the compressed DBP absorption amount (24M4DBP) are measured by the method described in ASTM D2414-88 (JIS K6217-4: 2001) and are absorbed per 100 g of carbon black. DBP) in mL. Further, the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is measured by the method described in JIS K6217-3: 2001 and is expressed as a specific surface area m 2 / g per unit mass of carbon black.
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分全量に対して、上記の天然ゴムを5質量部以上80質量部以下含むことが好ましい。特に10質量%以上、更に、30質量%以上含むことが好ましい。このような天然ゴムを含むことによって、上記の変性共役重合体と相まって、高水素カーボンブラックとの効果が十分に高まる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分全量に対して、上記の変性共役ジエン重合体を5質量部以上80質量部以下含むことが好ましい。特に、10質量%以上、更に30質量%以上含むことが好ましい。上記の変性共役ジエン系重合体を含むことによって、高水素カーボンブラックとの効果が十分に高まる。
ゴム成分としては、上記天然ゴム、変性共役ジエン重合体以外に、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、合成イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴムなどを含めることができる。
<Rubber composition>
The rubber composition of the present invention preferably contains 5 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of the above natural rubber with respect to the total amount of the rubber component. In particular, it is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. By including such a natural rubber, the effect of the high hydrogen carbon black is sufficiently enhanced in combination with the modified conjugated polymer.
The rubber composition of the present invention preferably contains 5 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of the modified conjugated diene polymer based on the total amount of the rubber component. In particular, it is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. By including the modified conjugated diene polymer, the effect of the high hydrogen carbon black is sufficiently enhanced.
Examples of the rubber component include polybutadiene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, synthetic isoprene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, and chloroprene rubber, in addition to the natural rubber and modified conjugated diene polymer.
また、ゴム成分100質量部に対して、高水素カーボンブラックとなるゴム配合用カーボンブラックを、10〜250質量部の割合で含むことが好ましい。
このような範囲で上記特性のゴム配合用カーボンブラックを含むゴム組成物にあっては、耐摩耗性と低転がり抵抗などの所望の物性を有する。更に、高水素カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、20〜150質量部であることが好ましく、30〜120質量部であることがより好ましい。
上記高水素カーボンブラックとなるゴム配合用カーボンブラックは、上述の方法で製造され、かつ上述した物性を有するものが用いられるが、そのカーボンブラックの形態としては、例えば、FEF、SRF、HAF、ISAF、ISAF−LS、SAF−LSなどが挙げることができる。
本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分及びゴム配合用カーボンブラック以外に、その他の成分、例えば、無機充填材、加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。また、上記ゴム組成物は、ゴム成分と、高水素カーボンブラックと、適宜選択した各種配合剤とを配合して、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー、インテンシブミキサー等を用いて混練り後、熱入れ、押出等することにより調製することができる。
Moreover, it is preferable that carbon black for rubber | gum mixing used as high hydrogen carbon black is included in the ratio of 10-250 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components.
In such a range, the rubber composition containing the carbon black for rubber blending having the above characteristics has desired physical properties such as wear resistance and low rolling resistance. Furthermore, the content of the high hydrogen carbon black is preferably 20 to 150 parts by mass, and more preferably 30 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
The rubber compounding carbon black to be the high hydrogen carbon black is manufactured by the above-described method and has the above-described physical properties. Examples of the carbon black include FEF, SRF, HAF, and ISAF. , ISAF-LS, SAF-LS and the like.
In the rubber composition of the present invention, in addition to the rubber component and carbon black for rubber blending, other components such as inorganic filler, vulcanizing agent, vulcanization accelerator, zinc oxide, stearic acid, anti-aging agent, etc. The compounding agents normally used in the rubber industry can be appropriately selected and blended within a range not impairing the object of the present invention. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used. The rubber composition is prepared by blending a rubber component, high hydrogen carbon black, and various appropriately selected compounding agents, kneading using a Banbury mixer, roll, internal mixer, intensive mixer, etc. It can be prepared by placing, extruding and the like.
<タイヤ>
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに適用したことを特徴とする。ここで、本発明のタイヤにおいては、本発明のゴム組成物をトレッドに用いることが特に好ましく、上記ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、耐摩耗性に優れると共に、転がり抵抗が低く低燃費性にも優れるものとなる。
本発明のゴム組成物をトレッドに用いる場合は、例えば、トレッド用部材に押出し加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られることとなる。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。
<Tire>
The tire of the present invention is characterized in that the rubber composition is applied to any of tire members. Here, in the tire of the present invention, it is particularly preferable to use the rubber composition of the present invention for a tread. The tire using the rubber composition for a tread has excellent wear resistance and low rolling resistance and low fuel consumption. It will also be excellent in performance.
When the rubber composition of the present invention is used for a tread, for example, the rubber composition is extruded onto a tread member, and is pasted and molded by a normal method on a tire molding machine to form a raw tire. The green tire is heated and pressed in a vulcanizer to obtain a tire. In addition, as gas with which the tire of the present invention is filled, normal or air with a changed oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen is exemplified.
以下に、本発明を、実施例及び比較例等に基づいて説明するが、本発明の構成は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples and comparative examples, but the configuration of the present invention is not limited to the following examples.
<天然ゴムの製造例>
(1)天然ゴムラテックスの酵素処理工程
クローン種GT−1より集められる天然ゴムラテックス(採取後1時間以内のもの)と0.4wt%のNH3に水を加えて固形分濃度20wt%に調整したラテックス溶液1000gに、ホスホリパーゼNS44151(2,000LEU/g、ノボザイムス社製)を、それぞれに、ラテックス固形分100質量部に対して、0、0.1、0.5、1.0、5.0質量部の割合で添加して撹拌し、分散させた後、24時間静置した。尚、ラテックス溶液はpH8に調整され、室温(25℃)で反応させた。
<Examples of natural rubber production>
(1) natural rubber latex enzyme treatment steps clone species GT-1 than gathered natural rubber latex (within 1 hour after collection) and 0.4 wt% of NH 3 by adding water adjusted to a solid concentration of 20 wt% to To a latex solution of 1000 g, phospholipase NS44151 (2,000 LEU / g, manufactured by Novozymes) was added to each of 0, 0.1, 0.5, 1.0, 5.0 with respect to 100 parts by mass of latex solids. After adding at a part by mass, stirring and dispersing, the mixture was allowed to stand for 24 hours. The latex solution was adjusted to pH 8 and reacted at room temperature (25 ° C.).
(2)凝固・乾燥工程
次に、得られたラテックスにギ酸を加えてpHを4.7に調整し凝固させた。この固形物をクレーパー5回、シュレッダーを通してクラム化した後、熱風乾燥機で110℃、210分間、乾燥することで天然ゴムを得た。
下記表1に、処理酵素量、リン脂質の分解率、未分解リン脂質、得られた天然ゴムのPRIを評価した。
(2) Coagulation / Drying Step Next, formic acid was added to the obtained latex to adjust the pH to 4.7 to coagulate. This solid was crushed 5 times with a scraper through a shredder, and then dried with a hot air dryer at 110 ° C. for 210 minutes to obtain natural rubber.
In Table 1 below, the amount of treated enzyme, the degradation rate of phospholipid, the undegraded phospholipid, and the PRI of the natural rubber obtained were evaluated.
〔酸化老化特性(PRI)の評価方法〕
酸化老化特性(PRI)とは、可塑度残留率とも言われ、高温(140℃)で30分間加熱した試料の可塑度と室温で可塑度から算出する。可塑度は、円盤状の試料を一定荷重100N・時間15秒で圧縮し、(圧縮後の厚さ/圧縮前の厚さ)×100から求めた(ISO 2930)。
[Evaluation method of oxidative aging characteristics (PRI)]
The oxidative aging characteristic (PRI) is also called the residual degree of plasticity, and is calculated from the plasticity of a sample heated for 30 minutes at a high temperature (140 ° C.) and the plasticity at room temperature. The degree of plasticity was determined by compressing a disk-shaped sample at a constant load of 100 N · time 15 seconds and (thickness after compression / thickness before compression) × 100 (ISO 2930).
<変性共役ジエン系重合体1〜4の製造例>
〔変性共役ジエン系重合体1〕
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2750g、テトラヒドロフラン0.0285mmol、1,3−ブタジエン375g、n−ブチルリチウム2.85mmolをシクロヘキサン溶液として仕込み、攪拌装置を備えた50℃の温水浴中で4.5時間重合を行った。
重合転化率が99%に達した時点で、トリブチル塩化スズ2.08mmolを加えて、変性反応を15分間行った。最後に反応後の重合体溶液に、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熟ロールによりゴムを乾燥し、変性共役ジエン系重合体(1)〔末端変性ポリブタジエン〕を得た。なお、変性前の共役ジエン系重合体のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は510,000であった。
<Production Example of Modified Conjugated Diene Polymers 1-4>
[Modified Conjugated Diene Polymer 1]
An autoclave reactor with an internal volume of 5 liters purged with nitrogen was charged with 2750 g of cyclohexane, 0.0285 mmol of tetrahydrofuran, 375 g of 1,3-butadiene, and 2.85 mmol of n-butyllithium as a cyclohexane solution. Polymerization was carried out in a warm water bath for 4.5 hours.
When the polymerization conversion rate reached 99%, 2.08 mmol of tributyltin chloride was added and the modification reaction was performed for 15 minutes. Finally, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol was added to the polymer solution after the reaction. Next, the solvent was removed by steam stripping, and the rubber was dried by a rip roll adjusted to 110 ° C. to obtain a modified conjugated diene polymer (1) [terminal-modified polybutadiene]. In addition, the weight average molecular weight (Mw) of polystyrene conversion by GPC of the conjugated diene polymer before modification was 510,000.
〔変性共役ジエン系重合体2〕
変性共役ジエン系重合体1の製造において、トリブチル塩化スズを四塩化スズ0.52mmolに変更した以外は、変性共役ジエン系重合体1の製造と同様にして、変性共役ジエン系重合体2を得た。
[Modified Conjugated Diene Polymer 2]
In the production of the modified conjugated diene polymer 1, a modified conjugated diene polymer 2 is obtained in the same manner as in the production of the modified conjugated diene polymer 1 except that tributyltin chloride is changed to 0.52 mmol of tin tetrachloride. It was.
〔変性共役ジエン系重合体3〕
変性共役ジエン系重合体1の製造において、トリブチル塩化スズをテトラエトキシシラン2.08mmolに変更した以外は、変性共役ジエン系重合体1の製造と同様にして、変性共役ジエン系重合体3を得た。
[Modified Conjugated Diene Polymer 3]
In the production of the modified conjugated diene polymer 1, a modified conjugated diene polymer 3 is obtained in the same manner as in the production of the modified conjugated diene polymer 1 except that tributyltin chloride is changed to 2.08 mmol of tetraethoxysilane. It was.
〔変性共役ジエン系重合体4〕
変性共役ジエン系重合体1の製造において、トリブチル塩化スズをN−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン2.08mmolに変更した以外は、変性共役ジエン系重合体1の製造と同様にして、変性共役ジエン系重合体4を得た。
[Modified Conjugated Diene Polymer 4]
In the production of the modified conjugated diene polymer 1, modified conjugated except that tributyltin chloride was changed to 2.08 mmol of N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine. In the same manner as in the production of the diene polymer 1, a modified conjugated diene polymer 4 was obtained.
<高水素カーボンブラックの製造例>
(製造例1:カーボンブラックAの製造)
図1に示すカーボンブラック製造炉を用いて、カーボンブラックAを製造した。ただし、図1において多段急冷媒体導入手段12として、第1番目の急冷媒体導入手段12−X、第2番目の急冷媒体導入手段12−Y及び最後の急冷媒体導入手段12−Zからなる3段急冷媒体導入手段を用いた。
また、製造炉内の温度をモニターするため、任意の数ヶ所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える上記製造炉を用いた。カーボンブラック製造炉において、燃料には比重0.8622(15℃/4℃)のA重油を用い、原料油としては下記表2に示した性状の重質油を使用した。また、カーボンブラック製造炉の操作条件及びカーボンブラックの特性を下記表3に示す。
<Production example of high hydrogen carbon black>
(Production Example 1: Production of carbon black A)
Carbon black A was manufactured using the carbon black manufacturing furnace shown in FIG. However, in FIG. 1, as the multistage rapid refrigerant introduction means 12, a three-stage comprising a first rapid refrigerant introduction means 12-X, a second rapid refrigerant introduction means 12-Y, and a final rapid refrigerant introduction means 12-Z. The rapid refrigerant introduction means was used.
Moreover, in order to monitor the temperature in a manufacturing furnace, the said manufacturing furnace provided with the structure where a thermocouple can be inserted in a furnace in arbitrary several places was used. In the carbon black production furnace, A heavy oil having a specific gravity of 0.8622 (15 ° C./4° C.) was used as the fuel, and heavy oil having the properties shown in Table 2 below was used as the feed oil. The operating conditions of the carbon black production furnace and the characteristics of carbon black are shown in Table 3 below.
(製造例2:カーボンブラックBの製造)
下記表2に示す操作条件を採用した以外は、上記製造例1と同様にしてカーボンブラックBを製造した。このカーボンブラックBの特性を下記表3に示す。
なお、得られたカーボンブラックA、Bの特性について、ASTM D2414-88(JIS K6217-97)に準拠してジブチルフタレート(DBP)吸収量を、ASTM D3037-88に準拠して窒素吸着比表面積(N2SA)を、ASTM D3265-88に準拠して比着色力(TINT)を、JIS K6218-97に準拠してトルエン着色透過度を夫々測定した。また、窒素吸着比表面積(N2SA)は、ASTM D3037-88に準拠して測定し、比着色力(TINT)は、ASTM D3265-88に準拠して測定した。
(Production Example 2: Production of carbon black B)
Carbon black B was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the operating conditions shown in Table 2 below were adopted. The characteristics of this carbon black B are shown in Table 3 below.
In addition, about the characteristic of obtained carbon black A and B, dibutyl phthalate (DBP) absorption amount according to ASTM D2414-88 (JIS K6217-97), nitrogen adsorption specific surface area (according to ASTM D3037-88) N 2 SA), specific coloring power (TINT) in accordance with ASTM D3265-88, and toluene coloring transmittance in accordance with JIS K6218-97 were measured. Further, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) was measured according to ASTM D3037-88, and the specific coloring power (TINT) was measured according to ASTM D3265-88.
(実施例1〜8及び比較例1〜10)
以下、上記天然ゴム、変性共役ジエン系重合体、カーボンブラックを使用して、下記表4及び5に示す組成のゴム組成物を製造した。
各製造例から抜粋し、実施例1〜8において、リン脂質酵素分解した上記天然ゴムの製造例の酵素添加量0.5質量部(ホスホリパーゼ処理天然ゴム)、比較例1〜10において0質量部(未処理天然ゴム)のものを使用し、変性共役ジエン系共重合体については1〜4及び上記高水素カーボンブラックA,Bを使用してバンバリーミキサーにより、下記表4及び表5に示す配合処方(配合単位:質量部)の各ゴム組成物を調製した。
次に、これらのゴム組成物をトレッドに用いたタイヤサイズ11R22.5のトラック用タイヤを作製し、下記評価方法により転がり抵抗及び耐摩耗性を評価した。
これらの結果を下記表4及び5に示す。
(Examples 1-8 and Comparative Examples 1-10)
Hereinafter, rubber compositions having compositions shown in Tables 4 and 5 below were produced using the natural rubber, modified conjugated diene polymer, and carbon black.
Extracted from each production example, in Examples 1-8, the enzyme addition amount 0.5 parts by mass (phospholipase-treated natural rubber) of the production examples of the above natural rubber phospholipid-enzymatically decomposed, and 0 parts by mass in Comparative Examples 1-10 (Unprocessed natural rubber), modified conjugated diene copolymers 1 to 4 and the high hydrogen carbon blacks A and B using a Banbury mixer, the formulations shown in Table 4 and Table 5 below Each rubber composition having a formulation (compounding unit: parts by mass) was prepared.
Next, tires for tires having a tire size of 11R22.5 using these rubber compositions as treads were produced, and rolling resistance and wear resistance were evaluated by the following evaluation methods.
These results are shown in Tables 4 and 5 below.
(1)耐摩耗性
供試タイヤを車輌に装着し、4万km走行した時点での溝の減量を測定し、比較例1のタイヤの減量値の逆数を100として指数表示した。この値が大きいほど、耐摩耗性に優れる。
(2)転がり抵抗(RR)
ドラム上でフリー回転させた際の走行抵抗を測定した。これにより得た転がり抵抗値により、次式に従って転がり抵抗指数を求めた。数値が小さいほど、転がり抵抗は良好である。
転がり抵抗指数=(供試タイヤの転がり抵抗値×100)/(比較例1のタイヤの転がり抵抗値)
(1) Abrasion resistance The test tire was mounted on a vehicle, and the groove weight loss at the time when the vehicle traveled 40,000 km was measured. The reciprocal of the weight loss value of the tire of Comparative Example 1 was represented as an index. The larger this value, the better the wear resistance.
(2) Rolling resistance (RR)
The running resistance when rotating freely on the drum was measured. Based on the rolling resistance value thus obtained, a rolling resistance index was determined according to the following formula. The smaller the value, the better the rolling resistance.
Rolling resistance index = (Rolling resistance value of test tire × 100) / (Rolling resistance value of tire of Comparative Example 1)
上記表4及び表5の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例1〜8は、本発明の範囲外となるとなる比較例1〜10に較べ、耐摩耗性、転がり抵抗に優れることが判明した。 As is apparent from the results of Tables 4 and 5, Examples 1 to 8, which are the scope of the present invention, are superior in wear resistance and rolling resistance compared to Comparative Examples 1 to 10 that are outside the scope of the present invention. It has been found.
本発明のゴム組成物及びそのタイヤは、耐摩耗性及び転がり抵抗に優れ産業上の利用可能性が高いものである。 The rubber composition and tire of the present invention are excellent in wear resistance and rolling resistance and have high industrial applicability.
Claims (10)
燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られたゴム配合用カーボンブラックとを含み、
前記ゴム配合用カーボンブラックが、下記の関係式(1)及び(2)を満たすゴム組成物。
10<X<40 ・・・(1)
90<Z<100 ・・・(2)
(ただし、Xは原料導入位置から、第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示し、Zは、最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)を示す。) A natural rubber obtained from a natural rubber latex obtained by hydrolyzing a phospholipid of a natural rubber molecule with an enzyme, and at least one selected from a silicon atom, a tin atom, a sulfur atom, an oxygen atom and a titanium atom, a polymerization active terminal, polymerization initiation A rubber component comprising a conjugated diene polymer contained in either the terminal or the polymer chain;
Using a reactor in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, high temperature combustion gas is generated in the combustion gas generation zone, and then a raw material is sprayed into the reaction zone. A carbon black for rubber compound obtained by quenching a reaction gas stream containing carbon black and terminating the reaction,
A rubber composition in which the carbon black for rubber blending satisfies the following relational expressions (1) and (2).
10 <X <40 (1)
90 <Z <100 (2)
(However, X represents the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z represents the toluene coloring permeability of carbon black after the last quenching medium introduction ( %).)
2.00≦α1≦5.00 ・・・(3)
5.00≦α2≦9.00 ・・・(4)
−2.5×(α1+α2)+85.0≦β≦90.0 ・・・(5)
(ただし、α1=t1×T1、α2=t2×T2、β=t3×T3である。)を満たすように制御して得られた高水素カーボンブラックである請求項1に記載のゴム組成物。 The rubber compounding carbon black has a residence time t1 (seconds) in the zone from when the raw material is sprayed into the reaction zone until the first quenching medium is introduced, and the average reaction temperature in this zone. Is T1 (° C.), the residence time in the zone from the introduction of the first quenching medium to the introduction of the second quenching medium is t2 (seconds), and the average reaction temperature in this zone is T2 Furthermore, the residence time in the zone from the introduction of the second quenching medium to the introduction of the last quenching medium is t3 (seconds), and the average reaction temperature in this zone is T3 ( ° C), the carbon black for rubber compounding has the following relational expressions (3), (4) and (5):
2.00 ≦ α1 ≦ 5.00 (3)
5.00 ≦ α2 ≦ 9.00 (4)
−2.5 × (α1 + α2) + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (5)
2. The rubber composition according to claim 1, wherein the rubber composition is a high hydrogen carbon black obtained by controlling to satisfy (where α1 = t1 × T1, α2 = t2 × T2, and β = t3 × T3).
20<X<40 ・・・(6)
50<Y<60 ・・・(7)
90<Z<95 ・・・(8)
(式中、Yは第2番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度を示し、X及びZは前記と同じである。)
を満たすように制御して得られたものである請求項1に記載のゴム組成物。 The rubber compounding carbon black has the following relational expressions (6), (7) and (8):
20 <X <40 (6)
50 <Y <60 (7)
90 <Z <95 (8)
(In the formula, Y represents the toluene coloring permeability of carbon black after introduction of the second quenching medium, and X and Z are the same as described above.)
The rubber composition according to claim 1, which is obtained by controlling so as to satisfy the above.
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CN111269470A (en) * | 2020-03-23 | 2020-06-12 | 华中师范大学 | Organic silicon emulsion modified wet-process wear-resistant rubber and preparation method thereof |
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-
2014
- 2014-01-15 JP JP2014005258A patent/JP2015131926A/en active Pending
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