(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレンブタジエンゴムを含む組成物であって、加硫前のスチレンブタジエンゴムが、
（ａ）１つの重合体鎖の中に互いに相溶しない２つ以上の部分を有し、
（ｂ）少なくとも６℃異なる２つ以上のガラス転移温度を有し、
（ｃ）少なくとも０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値を有し、そして
（ｄ）各々の部分の全質量を基準としてスチレン含有量が少なくとも２０質量％異なる２つ以上の部分を有し、スチレン含有量がより高い部分は、スチレン含有量がより低い部分よりもビニル含有量が低く、
スチレンブタジエンゴムが少なくとも第二のゴムと相溶性の部分と前記第二のゴムと相溶性でない部分とを含み、前記第二のゴムは、天然ゴム、シス−ポリブタジエン、乳化重合スチレンブタジエンゴム、高ビニルポリブタジエンおよびそれらの混合物からなる群から選択され、
スチレンブタジエンゴムの少なくとも１つの部分が鎖末端に官能基を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
スチレンブタジエンゴムが（ｂ）少なくとも８℃異なる２つ以上のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
スチレンブタジエンゴムが（ｂ）少なくとも９℃異なる２つ以上のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
スチレンブタジエンゴムは、サイズ排除クロマトグラフィーによって測定したとき、ゴムの全質量を基準として４０質量％以下の量がカップリングしていることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
鎖末端に官能基を有するスチレンブタジエンゴムの部分が、鎖末端に官能基を有しないスチレンブタジエンゴムの部分よりもスチレン含有量が少ないことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
スチレンブタジエンゴムはＭＬ１＋４が１００℃で２０〜１２０であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
スチレンブタジエンゴムは、スチレン含有量が第一の部分の全質量を基準として０〜２７質量％である重合体鎖中の部分、およびスチレン含有量が第二の部分の全質量を基準として２１〜７０質量％である重合体鎖中の第二の部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
重合体鎖中の第二の部分と不相溶の重合体鎖中の第一の部分を含む請求項１に記載の組成物であって、前記第一の部分：前記第二の部分の質量比が９０：１０〜１０：９０であることを特徴とする組成物。
【請求項９】
さらに第二のゴム化合物を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１に記載のスチレンブタジエンゴムおよび少なくとも１種の他のゴムを含む加硫した組成物であって、
（１）溶解度パラメーターδ（ゴム）と請求項１に記載のスチレンブタジエンゴムの少なくとも１つの部分の溶解度パラメーターδ（ＳＳＢＲ，部分ｉ）との差の絶対値が０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５より小さいこと、および
（２）溶解度パラメーターδ（ゴム）と請求項１に記載のスチレンブタジエンゴムの少なくとも１つの部分の溶解度パラメーターδ（ＳＳＢＲ，部分ｊ）との差の絶対値が０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５より大きいことを特徴とする組成物。
【請求項１１】
さらに少なくとも１種の充填剤を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
充填剤がカーボンブラックまたはシリカを含むことを特徴とする請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
組成物が加硫されていることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
加硫したとき、加硫された組成物が、温度による損失正接の変化において少なくとも２つの極大値を有することを特徴とする請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
スチレンブタジエンゴムがイソプレンを含まず、（ｂ）少なくとも６℃異なるたった２つのガラス転移温度を有し、スチレンブタジエンゴムが単一の反応器で製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高スチレン部分および低スチレン部分を含む、改善されたスチレンブタジエンゴムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液重合スチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）を含む組成物は、多くの場合、シス−ブタジエンゴム（ＢＲ）または天然ゴム（ＮＲ）のような第二のゴムと組み合わせて、タイヤトレッドのような製品に使用される。発熱性（ＨＢＵ）、転がり抵抗、グリップ性および／または引裂強さのような組成物の特徴は、ＳＳＢＲの組成、例えばスチレンおよび組み入れられたブタジエンのビニル含有量に大きく影響を受けると考えられている。典型的には、スチレン含有量、ビニル含有量またはそれらの両方の増加は、グリップ性、引裂強さおよび／またはブレーキ性能のような特性を改善するかもしれないが、ＨＢＵ、転がり抵抗および／または耐摩耗性のような特性を悪化させるかもしれない。
【０００３】
生じる重合体を改変し、かつウェットグリップ性および摩耗バランスのような特性を改善する企てにおいて、種々の方法および組成が試みられてきた。欧州特許出願公開第１６３７３５３号明細書に記載されているように、油展高スチレン低ビニルＳＳＢＲと、シス−ポリブタジエン、シリカ、プロセスオイルおよび有機ケイ素化合物との混合物が、これらの性質をバランスさせようとする試みにおいて使用されるかもしれない。しかしながら、天然ゴムおよび／または充填剤としてのカーボンブラックと混ぜ合わせたときに、グリップ性および転がり抵抗挙動を改善する追加の化合物が依然として必要である。
【０００４】
独国特許発明第３１０８５８３号明細書は、目標重合体の最終的なスチレン比率より高いスチレン比率を有する単量体の一部を、溶媒を含む反応帯域の中に入れる方法で、スチレンおよびブタジエンを重合することを提案している。同時に、目標重合体と同じまたは目標重合体より低い質量比率のスチレンを含むスチレン／ブタジエン混合物が、ある時間にわたって反応帯域に仕込まれる。生じる重合体は、二官能カップリング剤でカップリングされる。カップリング効率は約５０％である。不運にも、生じる重合体は、鎖の末端において相対的に高いスチレン含有量を有し、重合体鎖の中央において相対的に低いスチレン含有量を有する。そのようなスチレンブロックは、多くの場合、不十分なＨＢＵおよび転がり抵抗特性に帰着する。
【０００５】
独国特許発明第２２４７４７０号明細書は、ジリチオ開始剤を使用し、重合成長速度以上の速度で反応帯域に単量体混合物を仕込むことを提案している。不運にも、そのようなジリチオ開始剤はコスト効率が良くなく、生じる重合体は、多くの場合、重合体鎖の末端において小さいスチレンブロックを有する。そのようなブロックは、不十分な転がり抵抗および／またはＨＢＵに帰着するかもしれない。
独国特許発明第１３００２３９号明細書においては、開始剤、溶媒、および重合中維持される両方の単量体の特定の比率からなる単量体混合物を含む反応帯域に、より速く反応する単量体が仕込まれる。不運にも、生じる重合体は、長い重合時間の間にほんのわずか増加したスチレン含有量を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６３７３５３号明細書
【特許文献２】独国特許発明第３１０８５８３号明細書
【特許文献３】独国特許発明第２２４７４７０号明細書
【特許文献４】独国特許発明第１３００２３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ＳＳＢＲ組成物の改善された組成物に対するニーズがある。そのような改善された組成物が転がり抵抗、ＨＢＵ、摩耗、グリップ性および／または引裂強さのような特性の十分なまたは改善されたバランスを示すならば、望ましいであろう。効率的でコスト効率の良い方法でそのような組成物を作ることができたならば、さらに望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
好都合なことに、前記のニーズの多くを満たし、また他の望ましい特性を有する、改善されたＳＳＢＲ組成物およびそれを製造する方法が見いだされた。
【０００９】
１つの実施態様において、本発明の組成物はスチレンブタジエンゴムを含む。そのスチレンブタジエンゴムは、加硫の前に、次の１つ以上によって特徴づけられる。（ａ）１つの重合体鎖の中に互いに相溶しない２つ以上の部分、または（ｂ）少なくとも約６℃異なる２つ以上のガラス転移温度、または（ｃ）少なくとも約０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５超異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値、または（ｄ）スチレン含有量がゴムの全質量を基準として少なくとも約２０質量％異なる２つ以上の部分。そのスチレンブタジエンゴムは、少なくとも第二のゴム（例えばタイヤトレッド組成物に使用されるゴム）と相溶しうる部分および前記と同じ第二のゴムと相溶しない部分を含む。
【００１０】
もう１つの実施態様において、本発明は、スチレンブタジエンゴムを製造する方法に関する。その方法は、最初に、１つの実施態様においては約８０％より高い、別の実施態様においては約８８％より高い、別の実施態様においては約９９％より高い単量体転化率のスチレンブタジエンゴムの第一の部分を得るのに十分な重合条件下で、モノリチオ開始剤、ランダム化剤および溶媒の存在下で、第一のスチレン：ブタジエンのモル比で、反応器の中にスチレンおよびブタジエンを仕込むことを含む。次に、仕込まれた単量体の総量を基準として約９５％より高い、別の実施態様においては約９８％より高い、別の実施態様においては約９９％より高い最終単量体転化率に重合することによってスチレンブタジエンゴムの第二の部分を得るのに十分な重合条件下で、スチレンブタジエンゴム、ランダム化剤および溶媒の第一の部分の存在下で、スチレン、ブタジエンまたはそれらの混合物が、第二のモル比で反応器の中に仕込まれる。第一および第二のモル比は、次の１つ以上によって特徴づけられるスチレンブタジエンゴムを製造するために選択される。ａ）１つの重合体鎖中の互いに相溶しない２つ以上の部分、または（ｂ）少なくとも約６℃異なる２つ以上のガラス転移温度、または（ｃ）少なくとも約０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５超異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値、または（ｄ）スチレン含有量がゴムの全質量を基準として少なくとも約２０質量％異なる２つ以上の部分。そのスチレンブタジエンゴムは、第二のゴム（例えばタイヤトレッド組成物に使用されるゴム）と相溶しうる少なくとも１つの部分、および前記と同じ第二のゴムに相溶しない部分を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、重合体比較例１（Ｃ１）および重合体実施例１〜３（Ｅ１〜Ｅ３）のスチレンブタジエンゴムのガラス転移挙動を示す。
【００１２】
【図２】図２は、重合体比較例１〜２（Ｃ１〜Ｃ２）および重合体実施例４（Ｅ４）のスチレンブタジエンゴムのガラス転移挙動を示す。
【００１３】
【図３】図３は、重合体比較例１（Ｃ１）および重合体実施例１（Ｅ１）のある温度範囲にわたる損失正接を示す。
【００１４】
【図４】図４は、重合体比較例１（Ｃ１）および重合体実施例２〜３（Ｅ２〜Ｅ３）のある温度範囲にわたる損失正接を示す。
【００１５】
【図５】図５は、重合体比較例１〜２（Ｃ１〜Ｃ２）および重合体実施例４（Ｅ４）のある温度範囲にわたる損失正接を示す。
【００１６】
【図６】図６は実施例１のサイズ排除クロマトグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
「重合体」とは、同じ種類であるか異なる種類であるかにかかわらず、単量体を重合することによって調製された重合体化合物を意味する。総称的な用語「重合体」は、用語「単独重合体」、「共重合体」、「三元共重合体」ならびに４種以上の単量体を重合することによって作られた重合体を包含する。
【００１８】
「組成物」とは、ここで使用するときは、その組成物とともに、その組成物の成分または原料から形成または誘導された反応生成物、加硫された生成物および分解生成物を含む物質の混合物を含む。
【００１９】
句「１つの重合体鎖中の部分」の中で使用される「部分」とは、単一の重合体鎖の一部またはセグメントを意味する。異なる部分は相溶しうるかもしれないし相溶しないかもしれない。
【００２０】
「ビニル含有量」とは、ここで使用するときは、スチレンブタジエン重合体のブタジエン部分の中のビニル基の質量百分率を意味する。
【００２１】
「スチレン：ブタジエンのモル比」とは、ここで使用するときは、特定の部分の重合のために使用されたスチレンのモル数をその特定の部分の重合のために使用されたスチレンとブタジエンのモル数の合計で割った比を意味する。例えば、下記の実施例１では、第一の部分の重合において、２４８．７８ｇ（２．３９モル）のスチレンが、２４７ｇ（４．５５８モル）のブタジエンとともに仕込まれる。これは０．３４３８［２．３９モル／（２．３９モル＋４．５５８モル）］のスチレン：ブタジエンのモル比に帰着する。同様に、実施例１において重合体の第二の部分を重合するために、４８．５ｇ（０．４６６モル）のスチレンが４４６ｇ（８．２４７モル）のブタジエンと共に仕込まれる。これは第二の部分について０．０５３４のスチレン：ブタジエンのモル比に帰着する。したがって、両方の部分のモル比の違いは０．２９０４（０．３４３８−０．０５３４）である。
【００２２】
スチレンブタジエンゴム組成物
１つの態様において、本発明は、溶液重合スチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）を含む組成物に関係する。そのゴムは、加硫の前に、次の１つ以上の点で独特である。（ａ）互いに相溶しない１つの重合体鎖中の２つ以上の部分、または（ｂ）少なくとも約６℃異なる２つ以上のガラス転移温度、または（ｃ）少なくとも約０．６５の（Ｊ／ｃｍ３）０．５超異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値、または（ｄ）スチレン含有量が少なくとも約２０質量％異なる２つ以上の部分。（ｂ）に関し、３つ以上のガラス転移温度がある場合は、最も異なる２つが、第三またはそれ以上のガラス転移温度にかかわらず、少なくとも約６℃異なるべきである。同様に、（ｃ）に関し、３つ以上のδ（ＳＢＲ）値がある場合は、最も異なる２つが、第三またはそれ以上のδ（ＳＢＲ）値にかかわらず、少なくとも約０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５超異なるべきである。また（ｄ）に関し、スチレン含有量が異なる３つ以上の部分がある場合は、最も異なる２つが、第三またはそれ以上の部分にかかわらず、少なくとも約２０質量％異なるべきである。１つの実施態様において、そのゴムは、特徴（ａ）〜（ｄ）の１つを有する。別の実施態様において、そのゴムは、特徴（ａ）〜（ｄ）の２つを有する。別の実施態様において、そのゴムは、特徴（ａ）〜（ｄ）の３つを有する。別の実施態様において、そのゴムは、特徴（ａ）〜（ｄ）の４つを有する。また、そのスチレンブタジエンゴムは、それが少なくとも第二のゴム（例えばタイヤトレッド組成物に使用されるゴム）と相溶しうる部分および前記と同じ第二のゴムと相溶しない部分を含むという点で独特である。
【００２３】
上記のスチレンブタジエンゴムの特性は加硫の前のものである。本発明のスチレンブタジエンゴムは、所望の用途に依存して、加硫されてもよいし、加硫されなくてもよい。スチレンブタジエンゴムを加硫することが望ましい場合は、そのような加硫は特性に影響を与えるかもしれない。特性が影響されるかもしれない程度は、一部、特定の組成およびその特性に依存するとともに、加硫の性質およびタイプにも依存する。
【００２４】
「不相溶の」または「相溶しない」とは、２つ以上の部分または成分が混和しないことを意味する。他方、相溶するとは、２つ以上の部分または成分が混和できることを意味する。他の前記の特性に関して、測定方法は、当業者によって使用され、および／または下記の実施例に詳細に記載される。重合体の混和性は、しばしば、例えば、エス・クライウス著、純正応用化学（Pure & Applied Chem.）、第５８巻、第１２号、第１５５３頁〜第１５６０頁に記載されているガラス転移の調査で判断される。混和性の重合体は、例えば膨張率測定、動的機械方法、誘電法、屈折率対温度または示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）、示差熱分析または放射線走査熱量測定法（radioscanning calorimetry）によって測定したときにたった１つのガラス転移温度を有するべきである。
【００２５】
本発明の目的のためには、生のＳＳＢＲの部分が互いに不混和であるか混和性であるかを特徴づけるためにＤＳＣが用いられ、一方、スチレンブタジエンゴムが少なくとも前記第二のゴムと相溶しない部分を含むかどうか決めるために、加硫された化合物についての損失正接測定が使用される。ＤＳＣ法については、１つを超えるガラス転移温度の出現は、ＳＳＢＲ組成物の中に混和しない部分があることを示す。たった１つのガラス転移温度の出現は、重合体鎖の部分の相溶性すなわち混和性の証拠として使用された。
【００２６】
下記の試験方法に記載されるような加硫された化合物についての損失正接測定値の温度の依存性は、スチレンブタジエンゴムが少なくとも前記第二のゴムと相溶しない部分を含むかどうかを特徴づけるために使用される。少なくとも２つの極大限の出現は、少なくとも前記第二のゴムと相溶しないＳＳＢＲの部分があることを示す。望むならば、溶解度パラメーターδ（ＳＢＲ）（（Ｊ／ｃｍ３）０．５）は、ＳＳＢＲの各々の部分についてシュースター（Schuster）ら、ゴムの化学と技術（Rubber Chem. Technology）、１９９６年、第６９巻、ｐ．７６９に従ってその組成から計算することができる。このパラメーターは、組成物に使用され得る他のゴム、例えば、第二または第三のゴムとの、ＳＳＢＲの部分の混和性を評価するのに有用であり得る。加硫したとき、加硫された組成物は、損失正接の温度依存曲線における少なくとも２つの極大限によって特徴づけられることが望ましいかもしれない。
【００２７】
言いかえれば、本発明のＳＳＢＲのある部分は加硫された組成物中で第二のゴムと相溶性であり、一方、本発明のＳＳＢＲの別の部分は加硫された組成物中で第二のゴムと不相溶であることが望ましい。前記の溶解度パラメーターは、本発明のＳＳＢＲの各々の部分と第二のゴムとの相溶性を評価するのに望ましい方法である。本発明のＳＳＢＲのある部分の溶解度パラメーターと第二のゴムの溶解度パラメーターの差の絶対値は、０．６５未満であるべきであり、すなわち第二のゴムはＳＳＢＲのこの特定の部分と混和性である。本発明のＳＳＢＲの他の部分の溶解度パラメーターと第二のゴムの溶解度パラメーターの差の絶対値は、０．６５超であるべきであり、すなわち第二の部分は第二のゴムと混和しない。
【００２８】
一例として、ｄ（ＳＢＲ，部分１）＝１６．５（Ｊ／ｃｍ３）０．５、ｄ（ＳＢＲ，部分２）＝１７．８（Ｊ／ｃｍ３）０．５およびｄ（シスＢＲ）＝１６．９７（Ｊ／ｃｍ３）０．５であると仮定すれば、本発明のＳＳＢＲの第一の部分と第二のゴム（例えばシスＢＲ）との相溶性を評価するために、［ｄ（ＳＢＲ，部分１）−ｄ（シスＢＲ）］の絶対値＝ＡＢＳ［１６．５−１６．９７］＝０．４７となり、それは部分１が相溶性であることを示す。同様に、本発明のＳＳＢＲの第二の部分と第二のゴム（例えばシスＢＲ）との相溶性を評価するために、［ｄ（ＳＢＲ，部分２）−ｄ（シスＢＲ）］の絶対値＝ＡＢＳ［１７．８−１６．９７］＝０．８３となり、部分２は不相溶であることを示す。
【００２９】
前に記載したように、ある実施態様においては、ＳＳＢＲは少なくとも約６℃異なる２つ以上のガラス転移温度を有することを特徴とすることができる。ある実施態様においては、２つ以上のガラス転移温度は、好ましくは少なくとも８℃異なることができ、より好ましくは少なくとも９℃異なることができる。ガラス転移温度Ｔｇは、下記の試験方法に記載するように、測定され計算される。
【００３０】
ある実施態様においては、ＳＳＢＲは、少なくとも約０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値を有することを特徴とすることができ、別の実施態様においては少なくとも約０．７０（Ｊ／ｃｍ３）０．５異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値を有することを特徴とすることができ、また別の実施態様において少なくとも約０．７５（Ｊ／ｃｍ３）０．５異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値を有することを特徴とすることができる。同様に、ある実施態様においては、ＳＳＢＲは、スチレン含有量が少なくとも約２０質量％異なる２つ以上の部分を有することを特徴とすることができ、別の実施態様においては少なくとも約２５質量％異なる２つ以上の部分を有することを特徴とすることができる。ある実施態様においては、スチレンブタジエンゴムは、スチレン含有量が約０〜約２７質量％である重合体鎖中の部分およびスチレン含有量が約２１〜約７０質量％である重合体鎖中の第二の部分を含む。同様に、ある実施態様においては、スチレンブタジエンゴムは、重合体鎖中の第二の部分と不相溶の重合体鎖中の第一の部分を含み、前記第一の部分と前記第二の部分の質量比が約９０：１０〜約１０：９０である。
【００３１】
ＳＳＢＲは、所望の用途に依存して、ＳＳＢＲと混合して、１種以上の他のゴムおよび／または添加物を有することができる。有用な他のゴムとしては、例えば、天然ゴム、シスーポリブタジエン、乳化重合スチレンブタジエンゴム、高ビニルポリブタジエンおよびそれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられる。特に好ましい添加物は、例えば、カーボンブラック、シリカおよびそれらの混合物のような充填剤が挙げられる。
【００３２】
本発明は、また、本発明の組成物から形成された少なくとも１種の部品を含む物品を提供する。
【００３３】
１つの実施態様において、そのような物品はタイヤである。
【００３４】
ＳＳＢＲのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）は、ＳＳＢＲを製造するために用いられた単量体の量とプロセスに依存して異なる。１つの実施態様において、スチレンブタジエンゴムは、ＭＬ１＋４が、１００℃で、少なくとも約２０、好ましくは少なくとも約４０、１２０以下、好ましくは１００以下であることを特徴とする。
【００３５】
もし所与の用途のために希望するならば、ＳＳＢＲは、任意の都合のよい方法によってカップリングされおよび／または鎖末端官能基化されてもよい。そのような方法としては、例えば米国特許出願公開第２００８／０２８７６０１号明細書に記載されたものが挙げられる。カップリングの量はＳＳＢＲの望まれる特性および用途に依存して異なることができる。多くの用途において、全質量を基準として約４０質量％以下の量でＳＳＢＲをカップリングすることが好ましい。同様に、ＳＳＢＲの１つ以上の部分の鎖末端官能基化は、任意の都合のよい方法によって遂行することができる。官能基を有する鎖末端官能基化されていないスチレンブタジエンゴムの部分よりも少ないスチレン含有量を含むスチレンブタジエンゴムの１つ以上の部分を鎖末端官能基化することがある用途のためには特に好ましいことが見いだされた。これは、例えば、下記に実施例２と実施例３の損失正接を比較するときに示されるように、ある場合には、より望ましい損失正接に帰着することができる。
【００３６】
本発明のＳＳＢＲを製造するために、任意の有用な方法を用いることができる。特に有用な方法は、最初に、この工程の仕込まれた単量体を基準として約８０質量％より高い、別の実施態様においては約８８％より高い、また別の実施態様においては約９９％より高い単量体転化率でスチレンブタジエンゴムの第一の部分を得るのに十分な重合条件下で、モノリチオ開始剤、ランダム化剤および溶媒の存在下で、第一のスチレン：ブタジエンのモル比で、反応器の中にスチレンおよびブタジエンを仕込むことを含む。単量体は最初にすべてを一度に仕込む必要はない。むしろ、重合体鎖のこの第一の部分のモル比を望まれる水準に維持するのを容易にするために、異なる反応速度に従って、単量体をいくつかに分けて、重合中に漸増的に加えることができる。
【００３７】
次に、仕込まれた単量体の総量を基準として約９５％より高い、別の実施態様においては約９８％より高い、また別の実施態様においては約９９％より高い最終的な単量体転化率まで重合することによって、スチレンブタジエンゴムの第二の部分を得るのに十分な重合条件下で、スチレンブタジエンゴムの第一の部分、ランダム化剤および溶媒の存在下で、スチレン、ブタジエンまたはそれらの混合物が第二のモル比で反応器の中に仕込まれる。前の工程と同様に、必要とされる量の単量体を、すべて同時に仕込む必要はない。むしろ、重合体鎖のこの第二の部分のモル比を望まれる水準に維持するのを容易にするために、異なる反応速度に従って、単量体は重合中に漸増的に加えることができる。好都合に、第一および第二のモル比は次の１つ以上を特徴とするスチレンブタジエンゴムを製造するために選択される。ａ）互いに不相溶の１つの重合体鎖中の２つ以上の部分、または（ｂ）少なくとも約６℃異なる２つ以上のガラス転移温度、または（ｃ）少なくとも約０．６５（Ｊ／ｃｍ３）０．５超異なる２つ以上のδ（ＳＢＲ）値、または（ｄ）スチレン含有量が少なくとも約２０質量％異なる２つ以上の部分。そのスチレンブタジエンゴムは、少なくとも第二のゴムと相溶性の部分および前記第二のゴムと相溶性でない部分を含む。
【００３８】
スチレン：ブタジエンの第一のモル比と第二のモル比の差が約０．１５５〜約０．５のものを用いるのが特に有用であることが見いだされた。同様に、特に有用なランダム化剤としては、例えば、テトラメチレンジアミン、テトラヒドロフラン、ジテトラヒドロフリルプロパン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチルテトラヒドロフリルエーテル、第三級ブチルエチルグライム、トリエチレングリコールジメチルエーテルおよびそれらの混合物を挙げることができる。有用なカップリング剤としては、例えば、四塩化スズ、四塩化ケイ素、ケイ素アルコキシドおよびそれらの混合物を挙げることができる。有用な鎖末端官能基化剤としては、例えば、アミン、アミド、チオグリコール、ケイ素アルコキシド、シラン−スルフィド改質剤およびそれらの混合物からなる群から選択されるものを挙げることができる。
【００３９】
本発明を例証する目的のために、ある代表的な実施態様および詳細を示してきたが、本発明の範囲から外れずに、その方法に種々の変形および変更を行なうことができる。
【００４０】
試験方法
次の試験方法が、本発明および下記の実施例に適用可能である。
【００４１】
分子量分布を決定するためのサイズ排除クロマトグラフィー
重合体の分子量、分子量分布およびカップリング率（ＣＲ）は、各々、ポリスチレン標準を基準として、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）を使用して測定された。重合体サンプル（９〜１１ｍｇ）は、各々、１０ｍＬのテトラヒドロフランに溶かして、溶液にした。その溶液を０．４５μｍフィルターを使用して濾過した。１００μＬのサンプルを、ＧＰＣカラム（３  ＰＬｇｅｌ  １０μｍ  ＭＩＸＥＤ−Ｂカラムを備えたヒューレット・パッカード（Hewlett Packard）システム１１００）に供給した。屈折率検出が分子量の分析のために検出器として使用された。分子量は、ポリマー・ラボラトリーズ社（Polymer Laboratories）製のＥａｓｉＣａｌ  ＰＳ１（Ｅａｓｙ  ＡおよびＢ）ポリスチレン標準を用いた検量線に基づいて、ポリスチレンとして計算された。カラムの分離能に依存して、２つ、３つまたは４つのピークを検出することができる。最も大きい面積および最も長い保持時間のピークの面積は、カップリングしていない重合体の量に相当する。高分離能で、４つのピークが得られた。最も大きい面積および最も長い保持時間の最も高いピークが、カップリングしていない線状重合体の量を表わしていた。分子量Ｍｐ（ＰＳ）は、ポリスチレンとして計算された、この線状のカップリングしていない重合体の、最も高い質量の分子の、Ｍｗの値である、分子量Ｍｗ，ｔｏｐ（最も高い強度（質量）でのＭｗ）を意味する。より高い分子量のより小さなピークはカップリングした重合体を表わしていた。カップリング率は、カップリングしていない重合体を含むすべてのピークの面積の合計に対する、カップリングした重合体に対応するすべてのカップリングしたピークの面積の合計の質量分率として計算される。
【００４２】
計算例として、実施例１の場合には、図６のＳＥＣによって示されるように観察された２つの異なるピークがあった。６．２９３５６Ｅ５  ｎＲＩＵ＊ｓの面積を有する最も高いピークが１９．１４２分の保持時間で観察され、カップリングしていない重合体の全体を表わす。分子量Ｍｐはポリスチレン標準を基準として２４４４１２ｇ／モルであると決定された。第二のピークは１７．６４０分の保持時間で観察され、１．８４５７６Ｅ５  ｎＲＩＵ＊ｓの面積を有していた。このピークは、カップリングした重合体の全体を表わす。実施例１のカップリング率は、カップリングした重合体のピーク面積を全面積で割ることによって計算され、２２．６８％であった。（ＣＲ＝１．８４５７６Ｅ５  ｎＲＩＵ＊ｓ／（１．８４５７６Ｅ５  ｎＲＩＵ＊ｓ＋６．２９３５６Ｅ５  ｎＲＩＵ＊ｓ）×１００％＝２２．６８％）。その計算は、例えば、ＳＥＣ結果からの分子量の計算に使用されるソフトウェアで行なうことができる。実施例１の場合は、ＬＣ  Ｒｅｖ．  Ａ．１０．０２［１７５７］のためのアジレント・テクノロジー・ケミストリー・ステーションからのシラス（Cirrus）ＧＰＣサンプル・レポート（面積レポート）が使用された。
【００４３】
単量体転化率を測定するための重量分析
単量体転化率は重合中の重合体溶液の固形物濃度の測定によって決定された。最大の固形分は、仕込まれたすべてのブタジエンΣｍｉＢｄおよびスチレンΣｍｉＳｔの１００質量％転化率で得られ、第一の部分については、それぞれ、ＴＳＣ最大，第一の部分＝（ΣｍｉＢｄ，第一の部分＋ΣｍｉＳｔ，第一の部分）／（（ΣｍｉＢｄ，第一の部分＋ΣｍｉＳｔ，第一の部分＋ｍＴＭＥＤＡ＋ｍＮＢＬ＋ｍシクロヘキサン）×１００％であり、最終的な重合体については、ＴＳＣ最大＝（ΣｍｉＢｄ＋ΣｍｉＳｔ）／（（ΣｍｉＢｄ＋ΣｍｉＳｔ＋ｍＴＭＥＤＡ＋ｍＮＢＬ＋ｍシクロヘキサン＋ｍカップリング剤＋ｍ変性剤）×１００％である。予想される単量体転化率に依存して約１ｇ〜１０ｇの重合体溶液の試料を反応器から取り出し、５０ｍＬのエタノールの入った２００ｍＬ三角フラスコの中に直接入れた。エタノールの入った三角フラスコの質量を測定し、試料を入れる前の質量を「Ａ」、試料を入れた後の質量を「Ｂ」とした。沈殿した重合体を、秤量された濾紙（ミクロガラス繊維の紙、Φ９０ｍｍ、ＭＵＮＫＴＥＬＬ、質量Ｃ）上に濾過によってエタノールから取り出し、水分分析計ＨＲ７３（メトラー・トレド（Mettler-Toledo））を使用して、恒量が達成されるまで、１４０℃で乾燥した。判定規準５を使用した。最後に、濾紙上の乾燥した試料の最終的な質量「Ｄ」を得るためにスイッチ切断判定規準４を使用して、第二の乾燥期間を適用した。試料中の重合体含有量は、「ＴＳＣ＝（Ｄ−Ｃ）／（Ｂ−Ａ）×１００％」の式により計算した。最後に、単量体転化率を、第一の部分の場合は「ＴＳＣ／ＴＳＣ最大，第一の部分×１００％」で、最終的な単量体転化率については「ＴＳＣ／ＴＳＣ最大×１００％」で計算した。
【００４４】
減少した揮発物を測定するための重量分析
ハロゲン水分分析計ＨＲ７３（メトラー・トレド）を使用して、重合体の合計量を基準として０．５質量％未満の残存水分の値が得られるまで、約５ｇの重合体試料を１２０℃で乾燥した。
【００４５】
１Ｈ−ＮＭＲ
ビニルおよびスチレン含有量は、１Ｈ−ＮＭＲを使用して、ＩＳＯ  ２１５６１−２００５に従って、核磁気共鳴分光計ＢＲＵＫＥＲ  Ａｖａｎｃｅ  ２００および５ｍｍデュアルプローブを使用して測定した。質量比０．０５％：９９．９５％のＣＤＣｌ３／ＴＭＳを溶媒として使用した。
【００４６】
ＤＳＣ（Ｔｇ）
１０Ｋ／分の加熱速度を使用した以外は、ＴｍｇのためのＩＳＯ  １１３５７−２（１９９９）に記載されているように、ガラス転移温度Ｔｇを測定し計算した。次の条件を使用した。
試料の質量：約１１ｍｇ
試料容器：標準アルミニウム皿
温度範囲：（−１４０〜１００）℃
昇温速度：１０Ｋ／分
冷却速度：自然冷却
パージガス：Ａｒ  ２０ｍＬ／分
冷却剤：液体窒素
評価方法：高さの半分
装置：ティー・エイ・インスツルメント（TA-Instruments）製ＤＳＣ  ２９２０
【００４７】
ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）
重合体（充填剤もオイルも含まない）のムーニー粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ１６４６（２００４）に従って、アルファ・テクノロジーズ（Alpha-Technologies）製ＭＶ２０００Ｅで、予熱時間１分、回転子運転時間４分、温度１００℃で［ＭＬ１＋４（１００℃）］、測定した。
【００４８】
レオロジー特性
未加硫配合試料についてのレオロジーの特性の測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ５２８９−０７に従って、回転子なしの剪断レオメーター（ＭＤＲ  ２０００年Ｅ）を使用して行ない、スコーチ時間（ｔｓ）および加硫時間（ｔｘ）を測定した。「ｔｘ」は、ＡＳＴＭ  Ｄ５２８９−０７に説明されているような加硫反応の転化率ｘ％を達成するのに必要とされるそれぞれの時間である。試料の試験片はＡＳＴＭ  Ｄ５２８９−０７に従って調製した。この測定は、加硫反応の転化率９５％を達成するために必要な時間ｔ９５を測定するために行なわれた。決定されたｔ９５は、各々の試験方法のために下記に述べるような異なる試験について異なる試験片の調製のために必要とされる加硫時間を決定するために使用された。
【００４９】
引張強さ、切断時伸びおよび３００％伸長時モジュラス
（モジュラス３００）は、各々、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４１２−０６に従って、ツウィックＺ０１０引張機械で、（試験片をｔ９５に硬化した後の２ｍｍ厚さの板から打ち抜かれた）ダンベルダイＣ、１６０℃、１６０〜２２０バール、周囲雰囲気を使用して測定した。
【００５０】
発熱性（ＨＢＵ）
ＨＢＵは、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６２３−０７、方法Ａに従って、Ｄｏｌｉ  ′Ｇｏｏｄｒｉｃｈ′屈曲試験機（試料の硬化：ｔ９５＋５分、寸法：高さ２５．４ｍｍ、直径１７．８ｍｍ、１６０℃、１６０〜２２０バール、周囲雰囲気）で測定した。
【００５１】
ｔａｎδ
異なる温度でのｔａｎδの測定のために、未加硫重合体配合物を、内径６０ｍｍ、高さ８ｍｍの円板にプレス加工した。ゴムコンパウンドの上記金属円板の中へのプレス成形（約２００バールの圧力）は、空気を除去し、かくして気泡の包含を回避し、そして目視で気泡を含まない均質なコンパウンド材料を合成の物質の生成をもたらす。加硫工程（１６０℃、２０分間で、９５％の加硫転化率を達成、周囲雰囲気）の完了後に、直径６０ｍｍ、高さ８ｍｍの均質な円板が得られた。試料は、前記の皿からドリルで孔をあけられ、直径１０ｍｍ、高さ８ｍｍの寸法を有する。
ｔａｎδは、独国ガーボー・クォリメーター・テストアンラーゲン社（Gabo Qualimeter Testanlagen GmbH）製動的分光計Ｅｐｌｅｘｏｒ  １５０Ｎを使用し、２Ｈｚの振動数で、０．２％の圧縮動的歪を適用して、測定した。温度による損失正接の変化は、コンパウンド中の第二のゴムとしてのＮＲの場合には−７０℃と＋７０の間の温度範囲で、そしてコンパウンド中の第二のゴムとしてのシス−ＢＲの場合は−１２０℃と＋７０℃の間の温度範囲で、最低温度から出発し、１Ｋ／分で温度を上げて測定した。
【００５２】
ｔａｎδ（６０℃または７０℃）
ｔａｎδ（６０℃）、（７０℃）は、それぞれ、転がり抵抗挙動を評価するための実験室予測因子として使用した。指数が小さいほど、転がり抵抗は低い（より低い＝より良い）。
【００５３】
ｔａｎδ（２０℃）
ｔａｎδ（２０℃）は、同じ装置および負荷条件を使用して、２０℃で測定した。ｔａｎδ（２０℃）は、グリップ性能の実験室予測因子として使用した。指数が大きいほど、グリップ耐性は良好である（より高い＝より良い）。
【００５４】
ＤＩＮ摩耗
ＤＩＮ摩耗はＡＳＴＭ  Ｄ５９６３−０４に従って測定した。指数が大きいほど、耐摩耗性は低い（より低いＤＩＮ摩耗値＝より良い）。試料は、ｔａｎδの場合と同様に、調製した。
【００５５】
引裂強さ
引裂強さは、ＡＳＴＭ  Ｄ６２４−００に従って、ｔ９５に硬化した後の２ｍｍの板から打ち抜いたダイＣを使用して、測定する。
【実施例】
【００５６】
本発明の実施を、次の実施例および比較例を参照してさらに詳しく説明するが、それらの実施例および比較例は本発明の範囲を限定するものではなく、むしろ代表となるものであると意図される。与えられる実施例は、本発明についての理解を助けるように意図され、当業者に向けられたものである。用いた特定の化学種、特定の条件、関係などは、実例となるように設計されており、限定するものではない。次の実施例で使用される「部」および「％」の呼称はすべて、別段の明示がない限り、質量部および質量％を意味する。
【００５７】
すべての比較例および実施例のための成分および条件は、別段の言及がない限り、以下のとおりである。シクロヘキサン（蒸留品）を溶媒として使用した。１，３−ブタジエン（蒸留品）およびスチレン（ＣａＨ２で乾燥したもの）を単量体として使用した。テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ（メルク））をシクロヘキサンで希釈し、ランダム化剤およびビニル助触媒として使用した。四塩化スズ（フルカ（Fluka））もシクロヘキサンで希釈し、カップリング剤として使用した。メタノール（メルク）を停止反応剤として使用した。２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール（Ｂ．Ｈ．Ｔ）はサンビット社（Sunvit GmbH）から入手した。重合は、水分および酸素を排除した窒素雰囲気中で行なった。
【００５８】
重合体比較例１
４５１０．８ｇのシクロヘキサン、３８５．３ｇのブタジエン、１７１．８５ｇのスチレンおよび１４．８２１９ｍｍｏｌのＴＭＥＤＡを、空気を含まない１０リットルの反応器に仕込み、攪拌した混合物を３５℃まで加熱した。その後、不純物を反応させるために、反応混合物の色がやや黄色に変わるまで、ｎ−ブチルリチウムを滴下した（滴定工程）。その後、重合体の目標分子量に対応する４．３４ミリモルのｎ−ブチルリチウムの処方量を、重合を開始するためにポンプ経由で直ちに仕込んだ。主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの開始時刻が、重合の開始時刻として使用された。並行して、重合反応を加速し、反応時間を短くするために、反応器の壁の中の熱水によって加熱するか冷却することによって、主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの時点から、０．３３℃／分の昇温速度で５５℃の最終重合温度Ｔｐｍまで、温度を上げた。１５分後、転化率を決定し、組成を確認するために、少量の試料を採取した。転化率は２８．６５質量％であることが分かり、重合体は、スチレン２８．３質量％およびブタジエン部分中のビニル６５．８質量％からなる。
【００５９】
その後、２７８．９８ｇのブタジエンおよび１２．６１ｇのスチレンからなる単量体混合物を６０分の時間をかけて一定の供給速度で仕込んだ。少量の試料を採取し、単量体転化率を測定したところ９０．３１質量％であった。この重合体試料の組成を分析したところ、スチレンは２９．９質量％であり、残りのブタジエン部分中のビニルは６３質量％であった。さらに４０分間反応を行ない、反応を完結させた。その後、６．０７ｇのブタジエンを１分以内に仕込み、１２分間反応させた。最後に、２２．３９ｇのブタジエンの第二のブタジエン仕込みを１分以内に行い、続けて１５分間反応させた。第一のブタジエン添加工程の反応時間は、鎖の２５％のカップリングのために０．３５４９ミリモルの四塩化スズを仕込むために使用された。第五の添加工程の反応時間は、最終的な鎖末端の官能基化のために５．００６４ミリモルのｎ−メチルピロリドンを仕込むために使用された。重合体溶液を、外界温度まで冷却した。反応を停止させるために、攪拌しながら、２モル／モルのメタノール／活性開始剤の比率でメタノールを添加した。その後、酸化防止剤を重合体セメントの中にシクロヘキサン溶液として分配した。その後、１００℃で水蒸気ストリッピングによって溶液から重合体を回収した。その後、重合体を小さいかけらに粉砕し、７０℃の空気循環乾燥器で３０分間乾燥した。最後に、残存揮発物含有率が０．５質量％未満になるまで、重合体のかけらを空気中で周囲条件下で乾燥した。
【００６０】
最終的な重合体の組成を測定したところ、スチレンが３０．９質量％、ブタジエン部分中のビニルが６２．２質量％であった。３つの分析は、表１において計算されるように、第一の部分中のスチレン含有量と残りの部分中のスチレン含有量の差がほんの約３％であり、重合体鎖中のスチレンの均一な分布を示した。
【００６１】
重合体実施例１
シクロヘキサン（ｍシクロヘキサン＝４５０４．２ｇ）、ブタジエン（ｍ１，Ｂｄ＝１２２．９ｇ）、スチレン（ｍ１，Ｓｔ＝２４８．７８ｇ）および１４．８２１９ミリモルのＴＭＥＤＡ（ｍＴＭＥＤＡ＝７３．３８ｇ、シクロヘキサン溶液）を、空気を含まない１０リットルの反応器に仕込み、攪拌した混合物を３５℃まで加熱した。その後、不純物を反応させるために、反応混合物の色がやや黄色に変わるまで、ｎ−ブチルリチウムを滴下した（滴定工程、ｎ−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液ｍＮＢＬ，滴定＝５．９１ｇ）。その後、重合体の目標分子量に対応する６．２３ミリモルのｎ−ブチルリチウムの処方量（シクロヘキサン溶液としてｍＮＢＬ，処方＝１５．８２ｇ）を、重合を開始するためにポンプ経由で直ちに仕込んだ。主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの開始時刻は、重合の開始時刻として使用された。並行して、重合反応を加速し、反応時間を短くするために、反応器の壁の中の熱水によって加熱するか冷却することによって、主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの時点から、０．６７Ｃ／分の昇温速度で５５℃の最終重合温度Ｔｐｍまで、温度を上げた。５分後、重合体鎖の第一の（高スチレン）部分を重合するために、ブタジエン（ｍ２，Ｂｄ＝７９．０９ｇ）を３０分の時間をかけて一定の供給速度で仕込み、続けて３０分で４４．５７ｇのブタジエン（ｍ３，Ｂｄ＝４４．５７ｇ））を仕込んだ。転化率を決定し、ゴム分子の第一の部分の構造を確認するために、少量の試料を採取した。
【００６２】
第二の部分（低スチレン部分）の重合のために、４３９．０４ｇのブタジエン（ｍ４，Ｂｄ＝４３９．０４ｇ）およびスチレン（ｍ２，Ｓｔ＝４８．５ｇ）を、一緒に、反応器の中に、３０分以内に一定の供給速度で仕込んだ。さらに４５分間反応を行ない、反応を完結させた。その後、ブタジエン（ｍ５，Ｂｄ＝７．０８ｇ）を１分以内に仕込み、続けて２８分間反応させた。ブタジエン添加工程の反応時間は、鎖の２５％のカップリングのために０．３５６４ミリモルの四塩化スズ（シクロヘキサン溶液としてｍカップリング剤５３．６２ｇ）を仕込むために使用された。１０分後、最終的な鎖末端の官能基化のために、５．００６４ｍｍｏｌのｎ−メチルピロリドン（シクロヘキサン溶液として：ｍ変性剤５１．２６ｇ）を仕込んだ。転化率および組成を決定するために、少量の試料を採取した。重合体溶液を外界温度まで冷却した。反応を停止させるために、攪拌しながら、２モル／モルのメタノール／活性開始剤の比率でメタノールを添加した。その後、酸化防止剤を重合体セメントの中にシクロヘキサン溶液として分配した。その後、１００℃で水蒸気ストリッピングによって溶液から重合体を回収した。その後、重合体を小さいかけらに粉砕し、７０℃の空気循環乾燥器で３０分間乾燥した。最後に、残存揮発物含有率が０．５質量％未満になるまで、重合体のかけらを空気中で周囲条件下で乾燥した。
【００６３】
重合体比較例２
次の点を変更して、実施例１を繰り返した。４５０５．２ｇのシクロヘキサン、１１７０．５４ｇのブタジエン、２００．６３ｇのスチレンおよび１４．８２１９ミリモルのＴＭＥＤＡを、空気を含まない空の反応器に仕込んだ。
【００６４】
反応は４．９６ミリモルのブチルリチウムで開始した。５分の反応時間の後に、重合体鎖の第一の部分（高スチレン部分）を完成するために、３０分間一定の供給速度で１１８．５８ｇのブタジエンを仕込んだ。転化率を決定し、ゴム分子の第一の部分の構造を確認するために、少量の試料を採取した。
【００６５】
第二の部分（低スチレン部分）の重合のために、３０３．４８ｇのブタジエンおよび８６．９４ｇのスチレンを、一緒に、反応器の中に、１５分以内に一定の供給速度で仕込み、続けてすぐに、９２．４６ｇのブタジエンを９．７７ｇのスチレンと一緒に３０分以内に仕込んだ。さらに２０分間反応を行ない、反応を完結させた。その後、７．１８ｇのブタジエンを１分以内に仕込み、続けて２８分間反応させた。ブタジエン添加工程の反応時間は、鎖の２５％のカップリングのために０．３５８ミリモルの四塩化スズを仕込むために使用された。１０分後、最終的な鎖末端の官能基化のために、５．１６７９ミリモルのｎ−メチルピロリドンを仕込んだ。
【００６６】
重合体実施例２
４５２６．８ｇのシクロヘキサン、７５．５ｇのブタジエン、２９８．８２ｇのスチレンおよび１４．８２１９ミリモルのＴＭＥＤＡを、空気を含まない１０リットルの反応器に仕込み、攪拌した混合物を３５℃まで加熱した。その後、不純物を反応させるために、反応混合物の色がやや黄色に変わるまで、ｎ−ブチルリチウムは滴下した（滴定工程）。その後、重合体の目標分子量に対応する６．５５ミリモルのｎ−ブチルリチウムの処方量を、重合を開始するためにポンプ経由で直ちに仕込んだ。主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの開始時刻は、重合の開始時刻として使用された。並行して、重合反応を加速し、反応時間を短くするために、反応器の壁の中の熱水によって加熱するか冷却することによって、主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの時点から、０．６７℃／分の昇温速度で５５℃の最終重合温度Ｔｐｍまで、温度を上げた。５分後、７９．４９ｇのブタジエンの第一の仕込み工程が、一定の供給速度を使用して３０分の仕込み時間で始まった。その後、反応時間は許可されなかった。ゴム鎖の第一の部分（高スチレン部分）を完成するために、４４．７７ｇのブタジエンの第二の添加工程が直ちに始まり、一定の供給速度で３０分間行なわれた。転化率を決定し、構造を確認するために、少量の試料を採取した。
【００６７】
一定の供給速度で３０分間で４８９．９９ｇのブタジエンを仕込む第三の添加工程が直ちに始まった。ブタジエンの仕込みを終了した後、４０分間反応を続けた。第三の添加工程の反応時間は、鎖の約２５％のカップリングのために、３０分後に、０．３５８２ミリモルの四塩化スズを仕込むために使用された。その後、７．１８ｇのブタジエンの最後の添加を１分以内に行い、続けて１５分間反応させた。最後の添加工程の反応時間は、最終的な鎖末端の官能基化のために、５．００７８ミリモルのｎ−メチルピロリドンを仕込むために使用された。重合体溶液を外界温度まで冷却した。反応を停止させるために、攪拌しながら、２モル／モルのメタノール／活性開始剤の比率でメタノールを添加した。その後、重合体セメントの中にシクロヘキサン溶液として８．１４ｇのＪｏｎｏｌを分配した。その後、１００℃で水蒸気ストリッピングによって溶液から重合体を回収した。重合体を小さいかけらに粉砕し、７０℃の空気循環乾燥器で３０分間乾燥した。最後に、残存揮発物の含有率が０．５質量％未満になるまで、重合体のかけらを空気中で周囲条件下で乾燥した。転化率を決定し、ゴム分子の第一の部分の構造を確認するために、少量の試料を採取した。
【００６８】
重合体実施例３
４５４０．８ｇのシクロヘキサン、４８１．８ｇのブタジエンおよび７．９６５９ミリモルのＴＭＥＤＡを、空気を含まない１０リットルの反応器に仕込み、攪拌した混合物を３５℃まで加熱した。その後、不純物を反応させるために、反応混合物の色がやや黄色に変わるまで、ｎ−ブチルリチウムを滴下した（滴定工程）。その後、重合体の目標分子量に対応する５．２９ミリモルのｎ−ブチルリチウムの処方量を、重合を開始するためにポンプ経由で直ちに仕込んだ。主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの開始時刻は、重合の開始時刻として使用された。並行して、重合反応を加速し、反応時間を短くするために、反応器の壁の中の水によって加熱するか冷却することによって、主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの時点から、０．６７Ｃ／分の昇温速度で５５℃の最終重合温度Ｔｐｍまで、温度を上げた。重合体鎖の第一の部分（低スチレン部分）を重合するために、４０分以内に反応を完結させた。転化率を決定し、組成を確認するために、試料を採取した。
【００６９】
重合体鎖の第二の部分は以下のとおり重合された。第一の部分を取り出さずに、同一の反応器に、７４．４８ｇのブタジエンおよび２９７．７１ｇのスチレンを、一緒に、仕込み時間１０分で一定の供給速度で仕込み、引き続いて２０分以内に７９．１９ｇのブタジエンを仕込み、さらに４４．４９ｇのブタジエンを次の３０分以内に仕込んだ。その後、さらに１０分間反応させた。
【００７０】
その後、６．９８ｇのブタジエンを１分以内に仕込み、さらに１０分間反応させた。この工程の反応時間は、鎖の約２５％のカップリングのために、０．４０２１ミリモルの四塩化スズを仕込むために使用された。その後、７．０８ｇのブタジエンを１分以内に仕込み、続けて１５分間反応させた。最後の添加工程の反応時間は、最終的な鎖末端の官能基化のために、５．５１３ミリモルのｎ−メチルピロリドンを仕込むために使用された。転化率を決定し、構造を確認するために、少量の試料を採取した。その後、重合体溶液を外界温度まで冷却した。反応を停止させるために、攪拌しながら、２モル／モルのメタノール／活性開始剤の比率でメタノールを添加した。その後、８．１４ｇのＪｏｎｏｌを重合体セメントの中にシクロヘキサン溶液として分配した。その後、１００℃で水蒸気ストリッピングによって溶液から重合体を回収した。重合体を小さいかけらに粉砕し、７０℃の空気循環乾燥器で３０分間乾燥した。最後に、残存揮発物含有率が０．５質量％未満になるまで、重合体のかけらを空気中で周囲条件下で乾燥した。
【００７１】
重合体実施例４
４５２５．７ｇのシクロヘキサン、２９５．１５ｇのブタジエン、８０．９６ｇのスチレンおよび１３．６９３ミリモルのＴＭＥＤＡを、空気を含まない１０リットルの反応器に仕込み、攪拌した混合物を３５℃まで加熱した。その後、不純物を反応させるために、反応混合物の色がやや黄色に変わるまでｎ−ブチルリチウムを滴下した（滴定工程）。その後、重合体の目標分子量に対応する４．６７ミリモルのｎ−ブチルリチウムの処方量を、重合を開始するためにポンプ経由で直ちに仕込んだ。主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの開始時刻は、重合の開始時刻として使用された。並行して、重合反応を加速し、反応時間を短くするために、反応器の壁の中の熱水によって加熱するか冷却することによって、主要な量のｎ−ブチルリチウムの仕込みの時点から、０．６７℃／ｍｉｎの昇温速度の５５℃の最終重合温度Ｔｐｍまで、温度を上げた。１５分後、９４．４５ｇのブタジエンおよび９．９８ｇのスチレンを３０分の時間をかけて一定の供給速度で仕込んだ。重合体鎖の第一の（低スチレン）部分を重合するために、さらに２０分間反応させて、完結させた。転化率を決定し、ゴム分子の第一の部分の構造を確認するために、少量の試料を採取した。
【００７２】
第二の部分（高スチレン部分）の重合のために、１８５．４７ｇのブタジエンおよび１９１．５１ｇのスチレンを、一緒に、反応器の中に、１５分以内に一定の供給速度で仕込み、引き続いて、１０３．７２ｇのブタジエンおよび１５．５ｇのスチレンを２５分以内に一定の供給速度で添加した。さらに２０分間反応を行ない、反応を完結させた。その後、７．０８ｇのブタジエンを１分以内に仕込み、続けて２８分間反応させた。
【００７３】
ブタジエン添加工程の反応時間は、鎖の２５％のカップリングのために、０．３５５５ミリモルの四塩化スズを仕込むために使用された。１０分後、最終的な鎖末端の官能基化のために、４．５４２ミリモルのｎ−メチルピロリドンを仕込んだ。転化率を決定し、構造を確認するために、少量の試料を採取した。重合体溶液を外界温度まで冷却した。反応を停止させるために、撹拌しながら、２モル／モルのメタノール／活性開始剤の比率でメタノールを添加した。その後、酸化防止剤を重合体セメントの中にシクロヘキサン溶液として分配した。その後、１００℃で水蒸気ストリッピングによって溶液から重合体を回収した。その後、重合体を小さなかけらに粉砕し、７０℃の空気循環乾燥器で３０分間乾燥した。最後に、残存揮発物含有率が０．５質量％未満になるまで、重合体のかけらを空気中で周囲条件下で乾燥した。
【００７４】
実施例１の代表的な計算
前に記述したように、第一の部分の重合が終了した後すぐに、反応器から重合体溶液の試料を取り出した。重合体溶液の固形分は、上記の試験方法に記述したように、９．７２１７％であると決定された。第一の部分の調製のための現在仕込まれた単量体は、総計４９５．３４ｇになり（Σｍ単量体，第一の部分＝ｍ１，Ｂｄ＋ｍ２，Ｂｄ＋ｍ３，Ｂｄ＋ｍ１，Ｓｔ、ｍ１，Ｂｄ：１２２．９ｇ、ｍ１，Ｓｔ  ２４８．７８ｇ、ｍ２，Ｂｄ  ７９．０９ｇ、ｍ３，Ｂｄ  ４４．５７ｇ）、そして現在仕込まれた全化学薬品は、総計５０９４．６４ｇになる（Σｍｉ，単量体，第一の部分  ４９５．３４ｇの単量体、ｍシクロヘキサン  ４５０４．２ｇ、ｍＴＭＥＤＡ  ７３．３８ｇ、ｍＮＢＬ  ２１．７３ｇ）。これは９．７２３％の第一の部分の最大達成可能ＴＳＣの中に帰着する（ＴＳＣ最大，第一の部分＝４９５．３４ｇ／５０９４．６４ｇ×１００％）。第一の部分のための単量体転化率は、ｃその時点＝ＴＳＣ／ＴＳＣ最大×１００％により、９９．９９質量％であると決定され、その結果、重合体鎖の第一の部分として新しく生成した重合体は４９５．２９ｇであった。重合体の組成は１Ｈ−ＮＭＲによって調べられ、スチレンを４６．８質量％、ブタジエン部分中ビニル単位を５３．７％含むことが見いだされた。したがって、重合体鎖の第一の部分の中に２３１．８ｇのスチレンおよび２６３．５ｇのブタジエンが組み込まれていた。そして、２６３．５ｇの組み込まれたブタジエンの５３．７％がビニルとして組み込まれた１４１．５ｇに相当する。
【００７５】
重合体溶液の次の試料は、前に記述したように反応の終わりに抜き出した。重合体溶液の固形分を、上記の試験方法において記述した方法で測定したところ、１７．３７１％であった。全重合体の調製のために仕込まれた全単量体は、総計９８９．９６ｇになり（Σｍ単量体＝Σｍ単量体，第一の部分＋ｍ４，Ｂｄ＋ｍ５，Ｂｄ＋ｍ２，Ｓｔ、ここでｍ４，Ｂｄ＝４３９．４ｇ、ｍ２，Ｓｔ＝４８．５ｇ、ｍ５，Ｂｄ＝７．０８ｇ）、そして、最終的に仕込まれた化学薬品の合計は総計５６９４．７ｇになり（Σｍ単量体＝９８９．９６ｇ、ｍシクロヘキサン＝４５０４．２ｇ、ｍＴＭＥＤＡ＝７３．３８ｇ、ｍＮＢＬ＝２１．７３ｇ、ｍカップリング剤＝５３．６２ｇ、ｍ変形剤＝５１．２６ｇ）、反応の終わりに達成可能な最大値は１７．３８３９％（ＴＳＣ最大＝９８９．９６ｇ／５６９４．７ｇ×１００％）となる。単量体転化率は、ｃ最終＝ＴＳＣ／ＴＳＣ最大×１００％で計算され、９９．９２９質量％であると決定され、形成された重合体の総量は９８９．１７ｇとなった。重合体の組成は１Ｈ−ＮＭＲによって調べられ、スチレンが２８．５質量％、ブタジエン部分中のビニル単位が６３．９質量％であることが見いだされた。したがって、２８１．９ｇのスチレンおよび７０７．３ｇのブタジエンが全重合体鎖の中に組み入れられていた。組み入れられたブタジエン７０７．３ｇの６３．９質量％がビニルとして組み入れられた４５１．９ｇに相当する。重合体鎖の第二の部分の組成は、最終的な重合体と第一の部分の組成の差から計算することができる。第二の部分として形成された重合体は４９３．８８ｇ（すなわち最終的な重合体９８９．１７ｇと第一の部分の中に形成された重合体４９５．２９ｇの差）である。
【００７６】
第二の部分の中に組み入れられたスチレンは５０．１２ｇであり、それは組み入れられたスチレンの合計２８１．９１ｇと第一の部分の中に組み入れられたスチレン２３１．８ｇの差から求められる。したがって、第二の部分中のスチレン含有量（質量％）は、ｃ第二の部分，スチレン＝２３１．８ｇ／９８９．１７ｇ×１００％＝１０．１５％として与えられる。スチレン５０．１２ｇと、第二の部分の中に形成された重合体の総量４９３．８８ｇの差は、第二の部分の中に組み入れられたブタジエン４４３．７６ｇである。
【００７７】
第二の部分の中に組み入れられたビニルは３１０．４４ｇであり、それは組み入れられたビニルの総量４５１．９４ｇと第一の部分の中に組み入れられた１４１．５ｇの差から求められる。第二の部分の中のビニル含有量（質量％）は、ｃ第二の部分，ビニル＝３１０．４４ｇ／４４３．７６ｇ×１００＝６９．９６％として与えられる。
【００７８】
重合体実施例１〜４および重合体比較例１〜２の測定および計算データ
下記の表１ａおよび１ｂは、上記の重合体実施例１〜３および重合体比較例１〜２の測定および計算データを含む。下記の表２ａおよび２ｂは、上記の重合体実施例４および重合体比較例１および２の測定および計算データを含む。異なる構造の相溶性は、ゴムのガラス転移挙動の評価と組み合わせて溶解度パラメーターの差を比較することによって評価した。鎖および鎖の部分の中の溶解度パラメーターδ（ＳＢＲ）（（Ｊ／ｃｍ３）０．５）は、測定または計算された鎖および鎖の各々の部分のスチレンおよびビニル含有量から、シュスター（Schuster）ら、ゴムの化学と技術（Rubber Chem. Technol.）、１９９６年、第６９巻、ｐ．７６９に記載された方法で計算した。計算の結果を表１に示す。
【００７９】
実施例および比較例はすべて、より良い比較のために最終的な重合体が平均で約３０％のスチレンおよび７０％のブタジエンを含み、ブタジエン部分中のビニル含有量が約６２％になるように調製した。割合は前に記載したように１Ｈ−ＮＭＲによって決定した。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
【表３】
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【００８３】
【表４】
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【００８４】
【表５】
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【００８５】
【表６】
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【００８６】
図１〜２は、重合体比較例１〜２（Ｃ１〜Ｃ２）および重合体実施例１〜４（Ｅ１〜Ｅ４）の異なるスチレンブタジエンゴムのガラス転移挙動を含む。図に示されるように、重合体比較例はたった１つのガラス転移温度を示す。一方、重合体実施例は１つを超えるガラス転移温度を示す。これは、図１に示されるように、重合体比較例１が、スチレンおよびビニル単位が均一に分布した構造を有することを示す。それは、また、図２に示されるように、各々の部分の異なるスチレン／ビニル組成にもかかわらず、重合体比較例２が相溶性の部分のみを有することをも示す。対照的に、重合体実施例１〜４は、図１および２に示されるように、異なるスチレン／ビニル組成の少なくとも２つの不相溶の部分を有する。
【００８７】
重合体配合物
重合体実施例Ｅ１〜Ｅ３および重合体比較例（Ｃ１）試料を使用し、下記の表３に示す成分とともに、エラストマー重合体として天然ゴムＳＭＲ１０を５０質量％：５０質量％の比率で混合して、配合物を調製した。
さらに、重合体実施例Ｅ４および重合体比較例（Ｃ１およびＣ２）を使用し、下記の表３の成分とともに、エラストマー重合体として高シス−ポリブタジエン（シス−ＢＲ）を５０質量％：５０質量％の比率で混合物して、配合物を調製した。
配合物はすべて、「３８０ｃｍ３バンバリーミキサー」の中で成分を混ぜ合わせ配合することによって作られた。配合物は、引張特性の決定のために、ｔ９５分間（９５％「転化率」まで硬化するために必要とされる時間としてのＡＳＴＭ  Ｄ５２８９−０７によるｔ９５、そしてｔ９５は１０〜２２分の範囲にある。）、１６０℃で加硫され、他のすべての試験のためにｔ９５＋５分間、１６０℃で加硫された。量はすべてｐｈｒゴムを基準とした（ここで、ゴム＝スチレン−ブタジエンの量＋存在する場合は天然ゴムまたはポリブタジエンの量、両方の成分＝１００質量単位）。当技術分野において既知のように、「ｐｈｒ」は「ゴム１００部あたりの部数」を指称する。重合されたゴムは、第一の配合物においては天然ゴムと５０％／５０％の質量比で組み合わせて使用され、第二の配合物においてはシス−ポリブタジエンと５０％／５０％の質量比で組み合わせて使用された。
【００８８】
【表７】
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【００８９】
Ｅ１〜Ｅ３およびＣ１と表３の第二のゴムとしてのＮＲとで作られた加硫された配合物を試験し、結果を下記の表４に示す。Ｅ４およびＣ１〜Ｃ２と表３の第二のゴムとしてのＢＲとで作られた加硫された配合物を試験し、結果を下記の表５に示す。
【００９０】
【表８】
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【００９１】
【表９】
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【００９２】
本発明の重合体Ｅ１、Ｅ２およびＥ３の配合物を、重合体鎖に沿って均一に分布したスチレンを含む比較例Ｃ１と比較すると、物理的性質（例えばＴＳ、モジュラス、伸び、硬さ、引裂強さ）、ＨＢＵおよびＤＩＮ摩耗は同一であるが、グリップ性−転がり抵抗バランス（グリップ性予測因子として２０℃での損失正接および２３℃でのＲｂを使用し、そして転がり抵抗の実験室用予測因子として６０℃の損失正接、７０℃での損失正接および６０℃でのＲＢを使用した。）は、著しく改善されることが分かる。グリップ性−転がり抵抗バランスのための標識として２０℃での損失正接と６０℃での損失正接との差（高いほど良い。）を比較すると、明らかに本発明の重合体の改善が見られる。
【００９３】
さらに、温度による損失正接の変化を、Ｅ１およびＣ１については図３に、Ｅ２およびＥ３ならびにＣ１については図４に、そしてＥ４ならびにＣ１およびＣ２については図５に示す。他方、重合体鎖中の２つの相溶性の部分のみからなりかつたった１つのガラス転移（図２）を示すＣ２は、スチレン含有量は同一であるが重合体鎖に沿って均一に分布したスチレンを含むＣ１と、類似した化合物性能（表５）および類似した温度による損失正接の変化（図５）に帰着する。Ｃ１およびＣ２と比較して、新規の本発明の重合体Ｅ４の改善されたグリップ性−転がり抵抗バランスも図５に見られる。
【００９４】
表４および図４に示されるように、鎖末端変性が重合体鎖の第二の使用されたゴム相溶性の部分でなされる場合に（実施例３に対する実施例２を参照）、最も良好なグリップ性−転がり抵抗性能が得られるように見える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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