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JP3151461B2 - ジエン系重合体組成物 - Google Patents

ジエン系重合体組成物

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JP3151461B2
JP3151461B2 JP02675791A JP2675791A JP3151461B2 JP 3151461 B2 JP3151461 B2 JP 3151461B2 JP 02675791 A JP02675791 A JP 02675791A JP 2675791 A JP2675791 A JP 2675791A JP 3151461 B2 JP3151461 B2 JP 3151461B2
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JP
Japan
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diene
polymer composition
weight
group
tert
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博 房前
義弘 猪木
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Japan Elastomer Co Ltd
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Japan Elastomer Co Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、共役ジエン又は該ジエ
ンとモノビニル芳香族化合物とからなる重合体と、特定
のフェノール系安定剤及び特定の含イオウフェノール系
安定剤からなる、高温時や剪断時の熱安定性に優れ、特
にゲルの発生や変色などが極めて少ない樹脂改質用、自
動車タイヤ用又は工業用品などに好適なジエン系重合体
組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ジエン系重合体は樹脂改質用や自
動車タイヤや種々の工業用品に広く用いられている。し
かし、このようなジエン系重合体はその特性(引張強度
や反発弾性など)をより向上するために、大きな分子量
を有し、従ってムーニー粘度(ML1+4 、100℃
下、ムーニー粘度と略す)も高いものとなっており、ゴ
ムの生産工場や加工工場では、高温下での剪断時又は加
工操作時におけるゲルの発生や変色などの問題が生じて
いる。
【0003】これらの諸問題に対して、フェノール系安
定剤やリン系安定剤又はイオウ系安定剤などが、単独又
はこれらを併用してゲル化防止などの安定剤として使用
されており、この中でもフェノール系安定剤、とくに
2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール
(以下BHTと略す)が最も多く使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、BHTは短時
間の熱安定性はあるものの、昇華温度が低いためにゴム
への残留率が低下し、熱安定化効果が低下したり、又そ
の二量化反応でゴムが黄変するなどの問題があり、その
改良が要望されている。また、リン系安定剤は、水と反
応してリン酸を発生し、金属等を腐食して錆を生じた
り、汚染性を有するなどの問題を有している。イオウ系
安定剤は、その殆どに臭気の問題があり、特に高温下で
臭気や着色性の問題が大きくなる。
【0005】このような安定剤を、その熱安定化効果を
増大するために多量配合したジエン系重合体組成物は、
加硫特性や架橋特性が悪化したり、また該成形品の引張
強度や反発弾性などが低下したりして好ましくない。こ
のようなジエン系重合体の好ましい特性を低下させるこ
となく、高温時及び熱剪断時におけるゲル発生や着色を
防止することは困難であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
なジエン系重合体の特性を損なうことなく、高温時や熱
剪断時における着色やゲル発生などの問題を解決すべ
く、ジエン系重合体と種々の安定剤について鋭意検討し
た結果、ジエン系重合体と特定のフェノール系化合物、
及び特定の含イオウフェノール系化合物からなる重合体
組成物が、高温時及び熱剪断時のゲル発生や着色などの
抑制効果が極めて優れており、しかも、該組成物は加硫
・架橋が容易であり、該成形品の引張強度や反発弾性な
どが良好であることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0007】即ち、本発明は; (a) 少なくとも一種の共役ジエン、または該共役ジエン
と少なくとも一種のモノビニル芳香族化合物からなる
合体100重量部と、 (b) 一般式〔b−I〕、〔b−II〕;
【化3】 (式中、R1 はtert−ブチル基、tert−アミル
基又はシクロヘキシル基であり、R3 、R4 は炭素数1
〜18のアルキ基であり、R2 、R5 、R6、R7
8 は水素原子又は炭素数1〜18のアルキル基を示
す)で表されるフェノール系安定剤の少なくとも一種が
0.05〜2.0重量部、および
【0008】(c) 一般式〔c−I〕;
【化4】 (式中、R9 、R11は−CH2 −S−R13を表し、R13
は炭素数20以下のアルキル基を表し、R10は水素原子
又は炭素数15以下のアルキル基を表し、R12炭素数
15以下のアルキル基を表す)で表される含イオウフェ
ノール系化合物の少なくとも一種が0.01〜0.5重
量部、からなるジエン系重合体組成物が、ジエン系重合
体の特性を損なうことなく、高温熱安定性と剪断熱安定
性が特に優れることを見出してなされたものである。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
使用するジエン系重合体は、例えば,n−ヘキサンやシ
クロヘキサンなどの不活性炭化水素溶媒中、テトラヒド
ロフランやN,N,N’,N’−テトラメチルエチレン
ジアミンなどのルイス塩基の存在下又は不存在下で、少
なくとも一種の共役ジエン、例えば1,3−ブタジエ
ン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエ
ン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘプタジエンな
ど、または該共役ジエンと少なくとも一種のモノビニル
芳香族化合物、例えばスチレン、α−メチルスチレン、
1−ビニルナフタレンなどを、リチウム原子を分子内に
1ケ以上有する有機リチウム化合物、例えばn−ブチル
リチウムやsec−ブチルリチウム、又は特開昭58−
136603号公報や特開昭57−40513号公報に
記載しているような多官能有機リチウム触媒などを重合
開始剤として(共)重合して得られるジエン系重合体で
あって、分岐型重合開始剤又はカップリング剤などで処
理した分岐状重合体、又は非分岐状重合体あるいはこれ
らの混合物などが用いられ、モノビニル芳香族化合物や
1,2−ビニル結合などのミクロ構造分布が、ランダム
状、ブロック状、ランダムブロック状あるいはこれらの
繰り返し単位であったり、又は分子鎖に沿って漸減的に
変化するものであっても良い。
【0010】本発明で使用する重合体のムーニー粘度は
特に制限はないが、例えば自動車タイヤ用途や工業用品
などでは20〜180程度が好ましく、また樹脂改質用
途などではムーニー粘度20以下のものも用いることが
できる。また、モノビニル芳香族化合物の含有量や1,
2−ビニル結合量についても特に制限はないが、目的、
用途に応じて決定される。例えば、よりゴム弾性の要求
されるタイヤ用途では、モノビニル芳香族化合物は70
重量%以下が好ましく、特に好ましくは40重量%以下
であり、また樹脂用途などでは、1,2−ビニル結合量
は20重量%以下程度が好適に使用される。本発明のジ
エン系重合体組成物は、天然ゴムや他の合成ゴムを80
重量%未満含有しても良いが、80重量%以上含有する
と、本発明の特徴である種々の熱安定性が悪化する。
【0011】本発明で使用するフェノール系安定剤の一
般式〔b−I〕で表される化合物としては、例えば、2
−(2−ヒドロキシ−3−tert−ブチル−5−メチ
ルベンジル)−4−メチル−6−tert−ブチルフェ
ニルアクリレート、2−(2−ヒドロキシ−3, 5−ジ
−tert−ブチルベンジル)−4,6−ジ−tert
−ブチルフェニルアクリレート、2,2’−エチリデン
−4,6−ジ−tert−ブチルフェノール−(4’,
6’−ジ−tert−ブチルフェニルアクリレート)、
2−tert−アミル−6−〔1−(3,5−ジ−te
rt−アミル−2−ヒドロキシフェニル)エチル〕−4
−tert−アミルフェニルアクリレートなどが挙げら
れる。
【0012】一般式〔b−II〕で表される化合物とし
ては、例えば、3,9−ビス−{2−〔3−(3−te
rt−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)
プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル}2,
4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカ
ンなどが挙げられる。
【0013】このような一般式〔b−I〕、〔b−I
I〕で表されるフェノール系安定剤は、単独又は二種以
上配合することができるが、好ましい含有量はジエン系
重合体100重量部に対して0.05〜5.0重量部で
ある。0.05重量部より少ないと、高温時や剪断時の
熱安定性改良効果が小さくなり、また5.0重量部より
多くなると、加硫、架橋時間が長くなったり、成形品の
引張強度や反発弾性などが悪化する。
【0014】本発明で使用する一般式〔C−I〕で表さ
れる含イオウフェノール系化合物としては、例えば、
2,4−ビス(n−オクチルチオメチル)−6−メチル
フェノール、2,4−ビス(2’,3’−ジ−ヒドロキ
シプロピルチオメチル)−3,6−ジ−メチルフェノー
ル、2,4−ビス(2’−アセチルオキシエチルチオメ
チル)−3,6−ジ−メチルフェノール、2,4−ビス
(2’−ヒドロキシエチルチオメチル)−6−メチルフ
ェノール、2,4−ビス(tert−オクチルチオメチ
ル)−6−メチルフェノールなどが挙げられる。
【0015】このような本発明で使用する含イオウフェ
ノール系化合物は単独、若しくは二種以上配合される
が、好ましい含有量はジエン系重合体100重量部に対
して0.01〜0.5重量部である。含イオウフェノー
ル系化合物の含有量が0.01重量部より少ないと、高
温時や熱剪断時の熱安定性改良効果が小さくなり、また
0.5重量部より多くなると、剪断時熱安定性は良好で
あるが、重合体組成物が著しく着色したり、臭気が発生
したりして好ましくない。同時に、加硫、架橋特性など
が悪化し、成形品の引張強度や反発弾性などが低下して
好ましくない。
【0016】本発明のジエン系重合体組成物は、他のイ
オウ系安定剤の少なくとも一種を、ジエン系重合体10
0重量部に対し0.05〜1.0重量部配合しても良
い。イオウ系の安定剤としては、例えばペンタエリスリ
トール−テトラキス−(β−ラウリル−チオ−プロピオ
ネート)、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネー
ト、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、
ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネートなどが
列挙される。このようなイオウ系安定剤は、適量の添加
により組成物の色調や熱安定性を効果的に改良し得る。
【0017】本発明のジエン系重合体組成物の調製方法
は特に限定されるものではないが、例えばジエン系重合
体を有機溶剤に溶解している状態でフェノール系安定剤
またはリン系安定剤の少なくとも一種の所望量と、特定
の含イオウフェノール系化合物の少なくとも一種の所望
量と、必要であれば前記イオウ系安定剤を、好ましい順
序、または同時に配合し、その後公知の方法、例えばス
チームストリッピング法や熱ロールなどで溶剤を除去し
たり、または乾燥品に直接配合し、公知の方法、例えば
ロール、バンバリー、押出機などで混合しても良い。ま
たは、他の配合剤を添加混合する時に同時に配合するこ
とも可能であり、要するに公知のあらゆる配合方法で調
製することができる。
【0018】
【実施例】以下、実施例によって本発明を説明するが、
これらの実施例は本発明を限定するものではない。な
お、各種特性の測定は以下の方法で実施した。 ムー
ニー粘度は、JIS−K6300の方法によるLロータ
ーを用いて、100℃、2rpmで測定した。 ジエ
ン系重合体のブタジエン部分の1,2−ビニル結合量
は、パーキンエルマー社製1710型赤外分光光度計で
測定し、ハンプトン法により算出した。 結合スチレ
ンは紫外線吸収スペクトル法により、262nmのフェ
ニル基に基づく吸収から算出した。 高温時熱安定性
は、縦横各5cm、厚さ0.5cmの安定剤調製重合体
組成物シートを180℃に加熱したオーブンに装入し、
試験時間;0.5時間、1時間、2時間、3時間におけ
る各シートの着色度をみた。着色度は以下のランクとし
た。変色なし(白色)=0、淡黄色=1、薄黄色=2、
黄色=3、茶黄色=4、茶色=5、茶褐色=6、濃褐色
=7。
【0019】 剪断時熱安定性は、東洋精機(株)製
ラボプラストミルLPM−2500−200でミキサー
B−75を用い、試験温度(シリンダー温度)100
℃、ローター回転10rpmで重合体組成物55gを2
分間で装入し、直に100rpmとし、トルク値が徐々
に低下しその後ゲル化が開始してトルク上昇が始まる
が、この時のトルク値最下点をゲル化開始時間として測
定した。図1にラボプラストミル混練試験チャートを示
す。 重合体組成物の未加硫配合物の加硫時間は、J
SR型キュラストメータII型を用い、試験温度160
℃における、未加硫時最低トルク(T0 )をベースとし
た、加硫時最高トルク(T100 )の90%(T90)とな
る時間を測定した。 引張試験や反発弾性試験に用い
る未加硫配合物試料は、160℃−200kg/cm2
で20分間加硫成形したものを用いる。 加硫物の引
張強度は、上記試料でJIS−K6301の方法によっ
て測定した。 反発弾性は、上記試料でリュプケ反発
弾性試験機を使用して、試験温度70℃で測定した。
【0020】(参考例)<ジエン系重合体の製造> 本発明で使用するジエン系重合体は次の方法により調製
した。窒素置換した内容積100Lのステンレス製オー
トクレーブに乾燥したシクロヘキサン40kgとテトラ
ヒドロフラン120g及び1,3−ブタジエン4.8k
gおよびスチレンモノマー1.2kgを装入し、攪拌し
つつ43℃に加温した後、n−ブチルリチウム62ミリ
モルを添加して重合した。23分後に反応温度は97℃
のピーク温度を示し、その4分後に四塩化錫5.5ミリ
モルを添加して10分間反応させた。また、別にn−ブ
チルリチウムを53ミリモルとし、他は上記と同条件の
重合をし、四塩化錫を添加しない非カップリング−ジエ
ン系重合体も調製した。それぞれの重合体溶液にメチル
アルコールを添加して活性リチウムを分解した。このよ
うにして得られたジエン系重合体のムーニー粘度、全結
合スチレン量、1,2−ビニル結合量などの測定結果は
表1のようであった。
【0021】
【表1】
【0022】(実施例1〜5及び比較例1〜5) 熱安定性試験用サンプルの調製は、参考例で得られたジ
エン系重合体溶液に、表2の処法によりそれぞれフェノ
ール系安定剤および含イオウフェノール系化合物を配合
し、その後熱ロールで溶媒を除去し、ジエン系重合体組
成物を得た。高温時熱安定性はオーブン熱安定性試験に
よって比較した。その結果を表3に示す。また、剪断熱
安定性はラボプラストミルによって試験した。その結果
を表4に示す。重合体組成物の物性試験は、表5の配合
処方により、小型加圧ニーダー(森山製作所製、加圧双
腕ニーダー、D−0.5−3型)でシリンダー温度10
0℃で10分間混練配合し、得られた未加硫配合物の加
硫時間(T90)及び加硫成形品の引張強度、反発弾性を
測定した。その結果を表6に示す。
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0028】表3で示す熱オーブン着色試験結果は、本
発明実施例1〜5が着色度が小さく良好であり、表4の
ゲル化時間も長く良好で、また表6の配合物物性も優れ
ている。これに対し、比較例1、2、5は着色性は良好
であるが、表4では比較例2、5はゲル化が早く好まし
くない。また比較例1は表6で示すように物性が著しく
悪化している。以上の結果から、本発明のジエン系重合
体組成物は、優れた高温熱安定性と剪断熱安定性を有
し、かつ良好な物性を有していることが判る。
【0029】
【発明の効果】本発明のジエン系重合体組成物は、高温
時や熱剪断時の熱安定性に極めて優れており、ゲル発生
の防止や耐変色性に極めて良好であって、耐衝撃性ポリ
スチレンなどの樹脂改質用ゴムとして好適である。ま
た、加工成形時における加硫、架橋挙動及び成形品の引
張強度や反発弾性などが良好であるので、例えばタイヤ
用途や工業用品及びハキモノ用途などに好適であり、工
業的意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のジエン系重合体組成物試料についての
ラボプラストミル混練試験チャートをグラフで示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−289857(JP,A) 特開 平1−284539(JP,A) 特開 昭62−114955(JP,A) 特開 平3−31334(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 9/00 - 9/10 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 少なくとも一種の共役ジエン、また
    は該共役ジエンと少なくとも一種のモノビニル芳香族化
    合物からなる重合体100重量部と、 (b) 下記一般式〔b−I〕、〔b−II〕; 【化1】 (式中、R1 はtert−ブチル基、tert−アミル
    基又はシクロヘキシル基であり、R3 、R4 は炭素数1
    〜18のアルキ基であり、R2 、R5 、R6、R7
    8 は水素原子又は炭素数1〜18のアルキル基を示
    す)で表されるフェノール系安定剤の少なくとも一種が
    0.05〜2.0重量部、および (c) 一般式〔c−I〕; 【化2】 (式中、R9 、R11は−CH2 −S−R13を表し、R13
    は炭素数20以下のアルキル基を表し、R10は水素原子
    又は炭素数15以下のアルキル基を表し、R12はは炭素
    数15以下のアルキル基を表す)で表される含イオウフ
    ェノール系化合物の少なくとも一種が0.01〜0.5
    重量部、 からなることを特徴とする、ジエン系重合体組成物。
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