(57)【要約】  ゲルパーミテーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるカップリング重合体の割合が、変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、かつ吸着ＧＰＣによる変性率が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、  １００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５であり、  １００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である、変性共役ジエン系重合体。
2016199779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルパーミテーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるカップリング重合体の割合が、変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、かつ吸着ＧＰＣによる変性率が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である、
変性共役ジエン系重合体。
【請求項２】
窒素原子及び／又は珪素原子を有している、請求項１に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項３】
珪素原子を有しており、前記珪素原子の少なくとも１個が、炭素数１〜２０のアルコキシシリル基又はシラノール基を構成する珪素原子である、請求項１又は２に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項４】
前記変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによるカップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ１で表し、前記変性共役ジエン系重合体を構成する共役ジエン系重合体鎖の非カップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ２で表したとき、（Ｍｐ１／Ｍｐ２）≧３．４である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項５】
６分岐以上の分岐構造を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項６】
ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−４４．２である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項７】
前記変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによるカップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ１で表し、前記変性共役ジエン系重合体を構成する共役ジエン系重合体鎖の非カップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ２で表したとき、（Ｍｐ１／Ｍｐ２）≧３．８である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項８】
下記一般式（Ｉ）で表される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【化１】
2016199779.tif 000025
（式（Ｉ）中、Ｄ1は共役ジエン系重合体鎖を表し、Ｒ1〜Ｒ3は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ4及びＲ7は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ5、Ｒ8、及びＲ9は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ6及びＲ10は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ11は、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ｍ及びｘは、１〜３の整数を表し、ｘ≦ｍであり、ｐは、１又は２を表し、ｙは１〜３の整数を表し、ｙ≦（ｐ＋１）であり、ｚは、１又は２の整数を表す。
複数存在する場合のＤ1、Ｒ1〜Ｒ11、ｍ、ｐ、ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは０〜６の整数を表し、ｋは０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は３〜１０の整数であり、（（ｘ×ｉ）＋（ｙ×ｊ）＋（ｚ×ｋ））は、６〜３０の整数である。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ、活性水素を有しない有機基を表す。）
【請求項９】
前記式（Ｉ）において、Ａが、下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表す、
請求項８に記載の変性共役ジエン系重合体。
【化２】
2016199779.tif 000026
（式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ1が複数存在する場合には各々独立しているおり、同一であっても異なっていてもよい。）
【化３】
2016199779.tif 000027
（式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ2及びＢ3がそれぞれ複数存在する場合には各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【化４】
2016199779.tif 000028
（式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ4が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【化５】
2016199779.tif 000029
（式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ5が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法であって、
有機モノリチウム化合物を重合開始剤として用い、少なくとも共役ジエン化合物を重合し、共役ジエン系重合体を得る重合工程と、
前記共役ジエン系重合体と、６官能以上の官能基を有するカップリング剤と、を反応させる反応工程であって、前記重合工程に使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、前記カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させる、反応工程と、
を、有する、
変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【請求項１１】
前記カップリング剤として、下記一般式（ＶＩ）に表される化合物を用いる、
請求項１０に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【化６】
2016199779.tif 000030
（式（ＶＩ）中、Ｒ12〜Ｒ14は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ15〜Ｒ18、及びＲ20は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ19及びＲ22は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ21は、炭素数１〜２０のアルキル基又はトリアルキルシリル基を表す。
ｍは、１〜３の整数を表し、ｐは、１又は２を表す。
複数存在する場合のＲ12〜Ｒ22、ｍ、及びｐは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは、０〜６の整数を表し、ｋは、０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は、３〜１０の整数であり、（（ｍ−１）×ｉ＋ｐ×ｊ＋ｋ）は、６〜３０の整数を表す。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ活性水素を有しない有機基を表す。）
【請求項１２】
前記式（ＶＩ）において、Ａが下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表す、
請求項１１に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【化７】
2016199779.tif 000031
（式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ1が、複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【化８】
2016199779.tif 000032
（式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ2及びＢ3は、それぞれ複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【化９】
2016199779.tif 000033
（式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ4は、複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【化１０】
2016199779.tif 000034
（式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ5は、複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）
【請求項１３】
前記式（ＶＩ）において、Ａは、前記式（ＩＩ）又は前記式（ＩＩＩ）を表し、ｋは０を表す、請求項１２に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体を１０質量％以上含むゴム成分と、
前記ゴム成分１００質量部に対して５．０質量部以上１５０質量部のシリカ充填剤と、を含む、ゴム組成物。
【請求項１５】
請求項１４に記載のゴム組成物を含有するタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変性共役ジエン系重合体及びその製造方法、ゴム組成物、並びにタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車に対する低燃費化要求が高まり、自動車用タイヤ、特に地面と接するタイヤトレッドに用いられる材料の改良が求められている。
近年、転がり抵抗が小さい、すなわち低ヒステリシスロス性を有する材料の開発が求められてきている。
また、タイヤを軽量化するため、タイヤのトレッド部の厚みを減らす必要があり、さらに耐摩耗性の高い材料も求められている。
一方で、タイヤトレッド用に用いられる材料は、安全性の観点から、ウェットスキッド抵抗性に優れることが要求される。【０００３】
上述したような要求に応える材料として、ゴムとカーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤とを含む材料が挙げられる。例えば、シリカを含む材料を用いると、低ヒステリシスロス性及びウェットスキッド抵抗性とのバランス向上を図ることができる。また、運動性の高いゴムの分子末端部に、シリカとの親和性又は反応性を有する官能基を導入することによって、材料中におけるシリカの分散性を改良して、さらには、シリカ粒子との結合でゴム分子末端部の運動性を低減して、ヒステリシスロスを低減化する試みがなされている。【０００４】
例えば、特許文献１には、グリシジルアミノ基を有する変性剤を重合体活性末端に反応させて得られる変性ジエン系ゴムが提案されている。
また、特許文献２〜４には、アミノ基を含有するアルコキシシラン類を重合体活性末端に反応させて得られる変性ジエン系ゴム、及びこれとシリカとの組成物が提案されている。
さらに、特許文献５及び６には、環式アザシラサイクル化合物を重合体活性末端と反応させて官能化したポリマーが提案されている。
さらにまた、特許文献７には、重合体活性末端と多官能性シラン化合物をカップリング反応させて得られるジエン系ゴムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０１／２３４６７号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−２９０３５５号公報
【特許文献３】特開平１１−１８９６１６号公報
【特許文献４】特開２００３−１７１４１８号公報
【特許文献５】特表２００８−５２７１５０号公報
【特許文献６】国際公開第１１／１２９４２５号パンフレット
【特許文献７】国際公開第０７／１１４２０３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリカを含む材料は、疎水性の表面を有するカーボンブラックに対して、親水性の表面を有しているため共役ジエン系ゴムとの親和性が低く、カーボンブラックと比較し、分散性が悪いという欠点を有している。そのため、シリカを含む材料は、シリカとゴムとの間の結合を付与し、分散性を改良するために、別途シランカップリング剤等を含有させる必要がある。
また、ゴムの分子末端にシリカとの反応性の高い官能基を導入した材料は、混練工程中にシリカ粒子との反応が進行して、組成物の粘度が上昇してしまい、練り難くなったり、又は、混練り後にシートにする際に肌荒れが生じたり、シート切れが生じやすくなったりするといった、加工性が悪化する傾向があるという問題を有している。加えて、このような材料を加硫物としたとき、特にシリカ等の無機充填剤を含む加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、及び耐摩耗性が十分ではないという問題も有している。【０００７】
そこで、本発明は、加硫物とする際の加工性に優れ、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスが良好で、かつ耐摩耗性にも優れる、変性共役ジエン系重合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するために鋭意研究検討した結果、所定の割合のカップリング重合体を含有し、かつ、変性率が所定の値以上であり、ムーニー粘度と重量平均分子量との間に所定の関係を有する変性共役ジエン系重合体が、上記従来技術の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。【０００９】
〔１〕
ゲルパーミテーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるカップリング重合体の割合が、変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、かつ吸着ＧＰＣによる変性率が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である、
変性共役ジエン系重合体。
〔２〕
窒素原子及び／又は珪素原子を有している、前記〔１〕に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔３〕
珪素原子を有しており、前記珪素原子の少なくとも１個が、炭素数１〜２０のアルコキシシリル基又はシラノール基を構成する珪素原子である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔４〕
前記変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによるカップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ１で表し、前記変性共役ジエン系重合体を構成する共役ジエン系重合体鎖の非カップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ２で表したとき、（Ｍｐ１／Ｍｐ２）≧３．４である、前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔５〕
６分岐以上の分岐構造を有する、前記〔１〕乃至〔４〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔６〕
ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−４４．２である、前記〔１〕乃至〔５〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔７〕
前記変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによるカップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ１で表し、前記変性共役ジエン系重合体を構成する共役ジエン系重合体鎖の非カップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ２で表したとき、（Ｍｐ１／Ｍｐ２）≧３．８である、前記〔１〕乃至〔６〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体。
〔８〕
下記一般式（Ｉ）で表される、前記〔１〕乃至〔７〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体。【００１０】
【化１】
2016199779.tif 000003
【００１１】
（式（Ｉ）中、Ｄ1は共役ジエン系重合体鎖を表し、Ｒ1〜Ｒ3は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ4及びＲ7は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ5、Ｒ8、及びＲ9は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ6及びＲ10は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ11は、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ｍ及びｘは、１〜３の整数を表し、ｘ≦ｍであり、ｐは、１又は２を表し、ｙは１〜３の整数を表し、ｙ≦（ｐ＋１）であり、ｚは、１又は２の整数を表す。
複数存在する場合のＤ1、Ｒ1〜Ｒ11、ｍ、ｐ、ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは０〜６の整数を表し、ｋは０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は３〜１０の整数であり、（（ｘ×ｉ）＋（ｙ×ｊ）＋（ｚ×ｋ））は、６〜３０の整数である。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ、活性水素を有しない有機基を表す。）【００１２】
〔９〕
前記式（Ｉ）において、Ａが、下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表す、
前記〔８〕に記載の変性共役ジエン系重合体。【００１３】
【化２】
2016199779.tif 000004
【００１４】
（式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ1が複数存在する場合には各々独立しているおり、同一であっても異なっていてもよい。）【００１５】
【化３】
2016199779.tif 000005
【００１６】
（式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ2及びＢ3がそれぞれ複数存在する場合には各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００１７】
【化４】
2016199779.tif 000006
【００１８】
（式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ4が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００１９】
【化５】
2016199779.tif 000007
【００２０】
（式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ5が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００２１】
〔１０〕
前記〔１〕乃至〔９〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法であって、
有機モノリチウム化合物を重合開始剤として用い、少なくとも共役ジエン化合物を重合し、共役ジエン系重合体を得る重合工程と、
前記共役ジエン系重合体と、６官能以上の官能基を有するカップリング剤と、を反応させる反応工程であって、前記重合工程に使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、前記カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させる、反応工程と、
を、有する、
変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔１１〕
前記カップリング剤として、下記一般式（ＶＩ）に表される化合物を用いる、
前記〔１０〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。【００２２】
【化６】
2016199779.tif 000008
【００２３】
（式（ＶＩ）中、Ｒ12〜Ｒ14は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ15〜Ｒ18、及びＲ20は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ19及びＲ22は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ21は、炭素数１〜２０のアルキル基又はトリアルキルシリル基を表す。
ｍは、１〜３の整数を表し、ｐは、１又は２を表す。
複数存在する場合のＲ12〜Ｒ22、ｍ、及びｐは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは、０〜６の整数を表し、ｋは、０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は、３〜１０の整数であり、（（ｍ−１）×ｉ＋ｐ×ｊ＋ｋ）は、６〜３０の整数を表す。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ活性水素を有しない有機基を表す。）【００２４】
〔１２〕
前記式（ＶＩ）において、Ａが下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表す、
前記〔１１〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。【００２５】
【化７】
2016199779.tif 000009
【００２６】
（式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ1が、複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００２７】
【化８】
2016199779.tif 000010
【００２８】
（式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ2及びＢ3は、それぞれ複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００２９】
【化９】
2016199779.tif 000011
【００３０】
（式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ4は、複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００３１】
【化１０】
2016199779.tif 000012
【００３２】
（式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表し、Ｂ5は、複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。）【００３３】
〔１３〕
前記式（ＶＩ）において、Ａは、前記式（ＩＩ）又は前記式（ＩＩＩ）を表し、ｋは０を表す、前記〔１２〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔１４〕
前記〔１〕乃至〔９〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体を１０質量％以上含むゴム成分と、
前記ゴム成分１００質量部に対して５．０質量部以上１５０質量部のシリカ充填剤と、を含む、ゴム組成物。
〔１５〕
前記〔１４〕に記載のゴム組成物を含有するタイヤ。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、加硫物とする際の加工性に優れ、加硫物としたときに優れた低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスを有し、かつ優れた耐摩耗性を有する変性共役ジエン系重合体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したときの、ＭＬとＭｗの関係式を説明するためのグラフである。
【図２】実施例１の変性共役ジエン系共重合体Ａの、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図である。
【図３】比較例３の変性共役ジエン系共重合体Ｈの、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図である。
【図４】比較例４の変性共役ジエン系共重合体Ｉの、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」という。）について、詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００３７】
〔変性共役ジエン系重合体〕
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、単にＧＰＣと記載する場合がある。）によるカップリング重合体の割合が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、かつ吸着ＧＰＣによる変性率が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、
ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５であり、
１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、上記構成を有することにより、加硫物とする際の加工性に優れ、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、かつ耐摩耗性に優れる。
【００３８】
＜共役ジエン系重合体鎖＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、カップリング残基と、当該カップリング残基と結合した共役ジエン系重合体鎖を有することが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体における「共役ジエン系重合体鎖」とは、カップリング残基に結合した、変性共役ジエン系重合体の構成単位であり、例えば、後述する共役ジエン系重合体とカップリング剤とを反応させることによって生じる、共役ジエン系重合体由来の構造単位である。
【００３９】
＜カップリング残基＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体における「カップリング残基」とは、共役ジエン系重合体鎖に結合された、変性共役ジエン系重合体の構成単位であり、例えば、後述する共役ジエン系重合体とカップリング剤とを反応させることによって生じる、カップリング剤由来の構造単位である。
【００４０】
＜カップリング率＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によるカップリング重合体の割合（以下、「カップリング率」ともいう。）が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上である。
【００４１】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体のカップリング率は、以下のようにして求めることができる。
まず、本実施形態の変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによる分子量分布曲線を用い、カップリング剤と反応しておらず最も低分子量の成分である共役ジエン系重合体ピーク、及びカップリング剤と共役ジエン系重合体とが１分子ずつ反応した変性共役ジエン系重合体ピークの合計（以下、「非カップリング重合体ピーク」という。）と、２分子以上の共役ジエン系重合体鎖がカップリング残基を介して結合したより高分子量成分である「カップリング重合体ピーク」とに分ける。
ここで、前記「カップリング重合体ピーク」が複数のピークからなる場合は、それらのピークの合計を「カップリング重合体ピーク」とする。
全質量に対する「カップリング重合体ピーク」の割合をパーセントで表したものがカップリング率（質量％）である。
【００４２】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体のカップリング率は、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。
カップリング率が７０質量％以上であると、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性により優れたものとなる。
ＧＰＣの測定は、後述する実施例に記載する方法により行うことができる。
変性共役ジエン系重合体のカップリング率は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を製造する際、カップリング剤の官能基数、添加量等を調整することにより制御することができる。
【００４３】
＜変性率＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、吸着ＧＰＣによる変性率（以下、単に「変性率」ともいう。）が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上である。
【００４４】
吸着ＧＰＣによる変性率は、以下のように測定することができる。
まず、変性共役ジエン系重合体が吸着されるカラムを用いる吸着ＧＰＣ、及び、変性共役ジエン系重合体が吸着しないカラムを用いる非吸着ＧＰＣを測定する。これらのＧＰＣの差をもって、吸着された重合体の質量を、全質量に対するパーセントで表したものが変性率（質量％）である。
吸着ＧＰＣによる変性率は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
【００４５】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の変性率は、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が、例えば、分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有する変性共役ジエン系重合体の場合、吸着ＧＰＣとしては、シリカ系カラムを使用することができ、非吸着ＧＰＣとしては、ポリスチレン系カラムを使用することができる。この場合、吸着ＧＰＣによる変性率は、アミン構造または塩基性の窒素原子を有する重合体の含有割合を測定することを意味する。
【００４６】
変性率が７０質量％以上であると、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、並びに耐摩耗性により優れたものとなる。
変性共役ジエン系重合体の変性率は、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を製造する際の、カップリング剤を反応させる反応工程において、カップリング剤の添加量、反応温度、反応時間等の反応条件を調整することにより制御することができる。
【００４７】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、窒素原子及び／又は珪素原子を有していることが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が窒素原子及び／又は珪素原子を有していることにより、加硫物とする際の加工性に優れ、加硫物としたときの、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスと、耐摩耗性とに優れたものとなる。
珪素原子は、例えば、共役ジエン系重合体と珪素原子を有するカップリング剤とを反応させることによって、カップリング剤残基として変性共役ジエン系重合体中に導入することができる。変性共役ジエン系重合体中に珪素原子があることは、後述する実施例に記載する金属分析による方法によって確認することができる。
窒素原子は、例えば、後述する共役ジエン系重合体の重合開始剤として窒素原子を有するものを用いること、共役ジエン系重合体と窒素原子を有するカップリング剤とを反応させることによって、カップリング剤残基として変性共役ジエン系重合体中に導入することができる。変性共役ジエン系重合体中に窒素原子があることは、後述する実施例に記載する特定のカラムへの吸着の有無を検出する方法によって確認することができる。
【００４８】
＜ムーニー粘度と重量平均分子量との関係式＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５の関係式を満足するものである。
以下、この関係式について詳述する。
【００４９】
図１は、変性共役ジエン系重合体のＭｗとＭＬとの関係を表すグラフである。
図１によれば、１個のカップリング残基に対して６個の共役ジエン系重合体鎖が結合した６分岐の変性共役ジエン系重合体では、（Ｍｗ×１０-4）とＭＬとが、傾き約１．８、切片約−３４．７の直線１で表される関係にあることが分かった。
同様に、４分岐の変性共役ジエン系重合体の場合、傾き約１．８、切片約−１５．８の直線２で表される関係を有することが分かった。
したがって、５分岐の変性共役ジエン系重合体の場合、直線１及び２と同じ傾きで、直線１と２との中間に位置する、傾き約１．８、切片約−２５．２の直線３で表される関係を有すると考えられる。
【００５０】
発明者らの鋭意検討の結果、直線３から見た直線１までの距離を１とした場合、２／３の距離に位置する、傾き約１．８、切片約−３１．５の直線４以下にプロットされる変性共役ジエン系重合体、すなわち、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５の関係式を満足する変性共役ジエン系重合体は、６分岐の重合体の割合が高く、これに起因して、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、かつ耐摩耗性に優れる傾向にあることが分かった。したがって、本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５を満足するものとする。
図１に、後述する〔実施例〕における、実施例１、比較例３、比較例４の変性共役ジエン系重合体のＭｗとＭＬの関係を示した。これによると、実施例１及び比較例３が上記関係式を満足している。
【００５１】
変性共役ジエン系重合体において、６分岐以上の重合体の割合が少ないと、前記カップリング率が７０質量％以上であっても、前記関係式を満たさない。６分岐以上の重合体を主成分とする変性共役ジエン系重合体の場合、この関係式を満たす傾向にある。
なお、本明細書中、「主成分」とは、５０質量％以上であることを言う。
また、前記関係式を満たす変性共役ジエン系重合体であっても、７０質量％以上のカップリング率、及び７０質量％以上の変性率の要件を満たさなければ、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性に優れるという本発明の効果が得られない。このことは、後述する実施例と比較例とを対比することにより明らかである。
【００５２】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、好ましくは、ＭＬ≦１．８Ｍｗ−３３．０の関係式を満足するものであり、より好ましくは、ＭＬ≦１．８Ｍｗ−３６．７、さらに好ましくは、ＭＬ≦１．８Ｍｗ−４０．４、さらにより好ましくは、ＭＬ≦１．８Ｍｗ−４４．２の関係式を満足するものである。
切片の数値が小さくなるに従い、重合体の分岐数が大きくなる傾向にあり、ＭＬ≦１．８Ｍｗ−４４．２の関係を満たす場合、８分岐以上の重合体の割合が高くなる。これに起因して、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスが優れたものとなり、かつ耐摩耗性により優れる傾向にある。中でも加硫物とする際の加工性に優れる傾向にある。
８分岐以上の重合体を主成分とする変性共役ジエン系重合体の場合、変性率やカップリング率を適切に設定することにより、この関係式を満たす傾向にある。
変性共役ジエン系重合体においては、重合体の分岐数や６分岐以上の重合体の含有量を調整することにより、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５を満足するものに制御し易い傾向がある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、上述したように、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスの観点から、６分岐以上の分岐構造を有するものであることが好ましく、７分岐以上の分岐構造を有することが好ましく、８分岐以上の分岐構造を有することが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体における分岐構造の数は、共役ジエン系重合体の活性末端と変性剤の添加量の化学量論比を合わせることにより制御することができる。
【００５３】
＜ムーニー粘度＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である。
ムーニー粘度が前記範囲であると、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れ、かつ耐摩耗性に優れる傾向にある。
ムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）は、好ましくは４０以上１２０以下、より好ましくは４５以上１００以下である。
ムーニー粘度の測定は、非油展の変性共役ジエン系重合体を用いて測定する。
ムーニー粘度の測定は、後述する実施例に記載の方法により行うことができる。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体のムーニー粘度は、重合工程において、重合開始剤や単量体の量、重合温度や重合時間を調整することにより制御することができる。
【００５４】
＜重量平均分子量（Ｍｗ）＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万以上２００万以下であることが好ましい。また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、加工性の観点から、当該変性共役ジエン系重合体の総量に対して分子量が２００万以上の変性共役ジエン系重合体が０．３質量％未満であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましく、０．１５質量％以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量が上記範囲である場合、加硫物とする際の加工性により優れる傾向がある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の重量平均分子量は、より好ましくは４０万以上１８０万以下、さらに好ましくは４０万以上１００万以下、さらにより好ましくは５０万以上１００万以下である。
【００５５】
＜分子量分布＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体においては、数平均分子量（Ｍｎ）に対する重量平均分子量（Ｍｗ）の比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．１０〜１．８０が好ましく、１．１５〜１．７０がより好ましく、１．１８〜１．５５がさらにより好ましい。この範囲の分子量分布である変性共役ジエン系重合体は、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスにより優れる傾向にある。
また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスの観点から、ＧＰＣにおいて二つ以上の分子量ピークを有し、高分子側の分子量ピークの分子量分布が１．０〜１．３であることが好ましく、１．０〜１．２であることがより好ましく、１．０〜１．１であることがさらに好ましい。ここで、高分子側の分子量ピークはカップリングされた重合体の分子量ピークである。
上記範囲に制御する方法は限定されるものではないが、例えば、後述するバッチ式で重合することによりＧＰＣにおける分子量ピーク数を二つ以上に制御することができ、かつ、高分子量側の分子量ピークの分子量分布を上記範囲に制御することができる。
本明細書において「分子量」とは、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）によって得られる、標準ポリスチレン換算分子量である。
変性共役ジエン系重合体及び後述する共役ジエン系重合体に対する、数平均分子量、重量平均分子量、分子量分布、特定の高分子量成分の含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
【００５６】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、ＧＰＣによる分子量曲線において、非カップリング重合体ピークと、単一のカップリング重合体ピークとが検出されるものであることが好ましい。
この場合、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れる傾向にある。
【００５７】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、当該変性共役ジエン系重合体のＧＰＣによるカップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ1、共役ジエン系重合体鎖の非カップリング重合体のピークトップ分子量をＭｐ2とした場合、以下の関係式が成り立つことが好ましい。
（Ｍｐ1／Ｍｐ2）≧３．４
また、以下の関係式が成り立つことがより好ましい。
（Ｍｐ1／Ｍｐ2）≧３．８
上記関係式が成り立つ場合、加硫物とする際の優れた加工性、加硫物としたときの優れた低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性により優れる傾向にある。
【００５８】
なお、Ｍｐ2は１０万以上８０万であることが好ましく、１２万以上７０万以下であることがより好ましく、１５万以上５０万以下であることがさらに好ましい。
また、Ｍｐ1は２０万以上１５０万以下であることが好ましく、３０万以上１３０万以下であることがより好ましく、４０万以上１２０万以下であることがさらに好ましい。
Ｍｐ1及びＭｐ2は、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
また、６官能基以上の官能基を有するカップリング剤を用い、かつ共役ジエン系重合体の活性末端とカップリング剤の添加量を化学量論的に合わせることにより、上記（Ｍｐ1／Ｍｐ2）の値を制御することができる。
【００５９】
なお、（Ｍｐ1／Ｍｐ2）≧３．４の場合、変性共役ジエン系重合体中の主成分が１個のカップリング残基に６分子以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している傾向がある。
また、（Ｍｐ1／Ｍｐ2）≧３．８の場合、変性共役ジエン系重合体中の主成分が１個のカップリング残基に８分子以上の共役ジエン系重合体鎖が結合している傾向がある。
【００６０】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、珪素原子を有しており、前記珪素原子の少なくとも１個が、炭素数１〜２０のアルコキシシリル基又はシラノール基を構成する珪素原子であることが好ましい。このことにより、シリカとの組成物にした際に、アルコキシシリル基又はシラノール基がシリカと反応し、シリカの分散性が良くなり、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスに優れる傾向にある。
ここで珪素原子は、変性共役ジエン系重合体中のカップリング残基に由来するものであることが好ましい。
上記のような変性共役ジエン系重合体を製造する工程においては、カップリング反応工程で用いるカップリング剤は、珪素原子を有する化合物であって、珪素原子は炭素数１〜２０のアルコキシシリル基、ハロゲン化シリル基、又はアザシリル基を形成する化合物であることが好ましい。
カップリング残基は、アミン構造または塩基性の窒素原子を有する化合物であることがより好ましい。
【００６１】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、上記のように、カップリング残基と、当該カップリング残基と結合した共役ジエン系重合体鎖とを有するものであることが好ましく、当該カップリング残基が珪素原子を有しており、共役ジエン系重合体鎖は、カップリング残基の珪素原子と結合していることが好ましい。
これによって、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性により優れる傾向にある。
この場合、１個の珪素原子に対して、複数の共役ジエン系重合体鎖が結合していてもよい。また、共役ジエン系重合体鎖と、アルコキシ基又は水酸基とが、一つの珪素原子に結合し、その結果として、珪素原子の少なくとも１つが、共役ジエン系重合体鎖に結合すると共にアルコキシシリル基又はシラノール基を構成する珪素原子となっていてもよい。
【００６２】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体又は後述する変性前の共役ジエン系重合体を、不活性溶剤中でさらに水素化することによって、二重結合の全部又は一部を飽和炭化水素に変換することができる。
その場合、耐熱性、耐候性が向上し、高温で加工する場合の製品の劣化を防止することができ、ゴムとしての運動性能が向上する傾向にある。その結果、自動車用途等種々の用途で一層優れた性能を発揮する。
共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合の水素化率は、目的に応じて任意に選択でき、特に限定されない。加硫物として用いる場合には、共役ジエン部の二重結合が部分的に残存していることが好ましい。かかる観点から、共役ジエン系重合体中の共役ジエン部の水添率は、３．０％以上７０％以下であることが好ましく、５．０％以上６５％以下であることがより好ましく、１０％以上６０％以下であることがさらに好ましい。特に、ビニル基を選択的に水素化することで、耐熱性及び運動性能が向上する傾向にある。
水素化率は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）により求めることができる。
【００６３】
本実施形態の変性共役ジエン系共重合体は、伸展油を加えた油展重合体とすることができる。
本実施形態の変性共役ジエン系共重合体は、非油展であっても、油展であっても、ゴム加硫物とする際の加工性と加硫物としたときの耐摩耗性との観点から、１００℃で測定されるムーニー粘度ＭＬ1+4が、３０以上１５０以下であることが好ましく、２０以上１００以下であることがより好ましく、３０以上８０以下であることがさらに好ましい。
ムーニー粘度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
【００６４】
＜一般式（Ｉ）の変性共役ジエン系重合体＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、下記一般式（Ｉ）で表される構造であることが好ましい。
【００６５】
【化１１】
2016199779.tif 000013
【００６６】
式（Ｉ）中、Ｄ1は共役ジエン系重合体鎖を表し、Ｒ1〜Ｒ3は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ4及びＲ7は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ5、Ｒ8、及びＲ9は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ6及びＲ10は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ11は、水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ｍ及びｘは、１〜３の整数を表し、ｘ≦ｍであり、ｐは、１又は２を表し、ｙは１〜３の整数を表し、ｙ≦（ｐ＋１）であり、ｚは、１又は２の整数を表す。
複数存在する場合のＤ1、Ｒ1〜Ｒ11、ｍ、ｐ、ｘ、ｙ、及びｚは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは０〜６の整数を表し、ｋは０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は３〜１０の整数であり、（（ｘ×ｉ）＋（ｙ×ｊ）＋（ｚ×ｋ））は、６〜３０の整数である。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ、活性水素を有しない有機基を表す。
【００６７】
Ａが表す炭素数１〜２０の炭化水素基としては、飽和、不飽和、脂肪族、及び芳香族の炭化水素基を含む。
活性水素を有しない有機基とは、共役ジエン系重合体が有する活性末端を不活性化させる有機基である。活性水素を有しない有機基としては、例えば、水酸基（−ＯＨ）、第２級アミノ基（＞ＮＨ）、第１級アミノ基（−ＮＨ2）、及びスルフヒドリル基（−ＳＨ）の活性水素を有する官能基がない、有機基である。
当該有機基としては、例えば、第３級アミノ基、シロキサン基が挙げられる。
これによって、変性共役ジエン系重合体は、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性により優れる傾向にある。
【００６８】
より好ましくは、ｍ−ｘ＝１であり、ｙは１〜２の整数であってｙ＝ｐであり、ｚ＝１である。
また、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は、３〜６の整数であることがより好ましく、３又は４であることがさらに好ましい。
Ｒ1〜Ｒ3は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜５のアルキレン基であることがより好ましく、単結合又は炭素数１〜３のアルキレン基であることがさらに好ましい。
Ｒ5、Ｒ8、及びＲ9は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であることがより好ましく、水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であることがさらに好ましく、水素原子、メチル又はエチルであることがさらにより好ましい。
【００６９】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が前記一般式（Ｉ）で表される化合物である場合、一般式（Ｉ）中のＡは、下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表すものであることが好ましい。
【００７０】
【化１２】
2016199779.tif 000014
【００７１】
式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ1が複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
Ｂ1は、好ましくは、炭素数１〜８の炭化水素基である。
ａは、好ましくは１〜４の整数、より好ましくは２〜４の整数、さらに好ましくは２である。
【００７２】
【化１３】
2016199779.tif 000015
【００７３】
前記式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ2及びＢ3がそれぞれ複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
【００７４】
【化１４】
2016199779.tif 000016
【００７５】
前記式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ4が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
【００７６】
【化１５】
2016199779.tif 000017
【００７７】
前記式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ5が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
【００７８】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が、上述した構成を有することにより、本実施形態の効果である、加硫物とする際の加工性により優れる傾向にあり、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス及び耐摩耗性により優れる傾向にある。また、実用上入手が容易となる傾向にある。
【００７９】
一般式（Ｉ）において、Ａは、式（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）を表し、ｋが０であることがより好ましい。
一般式（Ｉ）中、Ａは、式（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）を表し、ｋが０であり、かつ、式（ＩＩ）又は（ＩＩＩ）において、ａが２〜１０の整数であることが好ましい。
一般式（Ｉ）中、Ａは、式（ＩＩ）を表し、ｊが０、ｋが０であり、かつ、式（ＩＩ）において、ａが２〜４の整数であることがより好ましい。
一般式（Ｉ）中、Ａは、式（ＩＩ）を表し、ｊが０、ｋが０であり、かつ、式（ＩＩ）において、ａが２であることがよりさらに好ましい。
【００８０】
〔変性共役ジエン共重合体の製造方法〕
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、有機モノリチウム化合物を重合開始剤として用い、少なくとも共役ジエン化合物を重合し、共役ジエン系重合体を得る重合工程と、前記共役ジエン系重合体と、６官能以上の官能基を有するカップリング剤とを反応させる反応工程であって、前記重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、前記カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させる、反応工程とを有する。
【００８１】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法によれば、ＧＰＣによるカップリング重合体の割合が、前記変性共役ジエン系重合体全体の７０質量％以上であり、１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）をＭＬで表し、ＧＰＣによる重量平均分子量をＭｗで表したとき、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５であり、１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）が３０〜１５０である変性共役ジエン系重合体を製造することができる。
【００８２】
＜重合工程＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法における重合工程では、有機モノリチウム化合物を重合開始剤とし、少なくとも共役ジエン化合物を重合し、共役ジエン系重合体を得る。
重合工程は、リビングアニオン重合反応による成長反応による重合が好ましく、これにより、活性末端を有する共役ジエン系重合体を得ることができ、高変性率の変性ジエン系重合体を得ることができる傾向にある。
【００８３】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法における＜重合工程＞で製造される共役ジエン系重合体は、少なくとも共役ジエン化合物を重合して得られ、必要に応じて共役ジエン化合物とビニル置換芳香族化合物との両方を共重合して得られる。
共役ジエン化合物としては、重合可能な単量体であれば特に限定されないが、例えば、１分子当り４〜１２の炭素原子を含む共役ジエン化合物が好ましく、より好ましくは４〜８の炭素原子を含む共役ジエン化合物である。
このような共役ジエン化合物としては、以下に限定されるものではないが、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、３−メチル−１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、１，３−ヘプタジエンが挙げられる。
これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、１，３−ブタジエン、イソプレンが好ましい。
これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８４】
ビニル置換芳香族化合物としては、共役ジエン化合物と共重合可能な単量体であれば特に限定されないが、モノビニル芳香族化合物が好ましい。
モノビニル芳香族化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルエチルベンゼン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ジフェニルエチレンが挙げられる。
これらの中でも、工業的入手の容易さの観点から、スチレンが好ましい。
これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００８５】
前記共役ジエン化合物及び／又はビニル置換芳香族化合物中に、アレン類、アセチレン類等が不純物として含有されていると、後述する反応工程の反応を阻害するおそれがある。そのため、これらの不純物の含有量濃度（質量）の合計は、２００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
アレン類としては、例えば、プロパジエン、１，２−ブタジエンが挙げられる。
アセチレン類としては、例えば、エチルアセチレン、ビニルアセチレンが挙げられる。
【００８６】
共役ジエン系重合体は、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよい。共役ジエン系重合体をゴム状重合体とするためには、共役ジエン系重合体の単量体全体に対して、共役ジエン化合物を４０質量％以上用いることが好ましく、５５質量％以上用いることがより好ましい。
【００８７】
ランダム共重合体としては、以下ものに限定されないが、例えば、ブタジエン−イソプレンランダム共重合体等の２種以上の共役ジエン化合物からなるランダム共重合体、ブタジエン−スチレンランダム共重合体、イソプレン−スチレンランダム共重合体、ブタジエン−イソプレン−スチレンランダム共重合体の共役ジエンとビニル置換芳香族化合物からなるランダム共重合体が挙げられる。
共重合体鎖中の各単量体の組成分布としては、特に限定されず、例えば、統計的ランダムな組成に近い完全ランダム共重合体、組成がテーパー状に分布しているテーパー（勾配）ランダム共重合体が挙げられる。
共役ジエンの結合様式、すなわち１，４−結合や１，２−結合等の組成は、均一であってもよいし、分布があってもよい。
【００８８】
ブロック共重合体としては、以下のものに限定されないが、例えば、ブロックが２個からなる２型ブロック共重合体（ジブロック）、３個からなる３型ブロック共重合体（トリブロック）、４個からなる４型ブロック共重合体（テトラブロック）が挙げられる。
１つのブロックを構成する重合体としては、１つの種類の単量体からなる重合体であっても、２種以上の単量体からなる共重合体であってもよい。例えば、１，３−ブタジエンからなる重合体ブロックを「Ｂ」で表し、１，３−ブタジエンとイソプレンの共重合体を「Ｂ／Ｉ」で表し、１，３−ブタジエンとスチレンの共重合体を「Ｂ／Ｓ」で表し、スチレンからなる重合体ブロックを「Ｓ」で表すと、Ｂ−Ｂ／Ｉ２型ブロック共重合体、Ｂ−Ｂ／Ｓ２型ブロック共重合体、Ｓ−Ｂ２型ブロック共重合体、Ｂ−Ｂ／Ｓ−Ｓ３型ブロック共重合体、Ｓ−Ｂ−Ｓ３型ブロック共重合体、Ｓ−Ｂ−Ｓ−Ｂ４型ブロック共重合体等で表される。
【００８９】
上記式において、各ブロックの境界は必ずしも明瞭に区別される必要はない。また、１つの重合体ブロックが２種類の単量体Ａ及びＢからなる共重合体である場合、ブロック中のＡ及びＢは均一に分布していても、又はテーパー状に分布していてもよい。
【００９０】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法の＜重合工程＞においては、重合開始剤として、少なくとも有機モノリチウム化合物を用いる。
有機モノリチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、低分子化合物、可溶化したオリゴマーの有機モノリチウム化合物が挙げられる。
また、有機モノリチウム化合物としては、その有機基とそのリチウムの結合様式において、例えば、炭素−リチウム結合を有する化合物、窒素−リチウム結合を有する化合物、錫−リチウム結合を有する化合物が挙げられる。
【００９１】
有機モノリチウム化合物の重合開始剤としての使用量は、目標とする共役ジエン系重合体又は変性共役ジエン系重合体の分子量によって決めることが好ましい。重合開始剤の使用量に対する、共役ジエン化合物等の単量体の使用量は、重合度に関係し、すなわち、数平均分子量及び重量平均分子量に関係する傾向にある。したがって、分子量を増大させるためには、重合開始剤を減らす方向に調整するとよく、分子量を低下させるためには、重合開始剤量を増やす方向に調整するとよい。
【００９２】
有機モノリチウム化合物は、好ましくは、置換アミノ基を有するアルキルリチウム化合物、又はジアルキルアミノリチウムである。この場合、重合開始末端にアミノ基の構成要素である窒素原子を有する、共役ジエン系重合体が得られる。
【００９３】
置換アミノ基とは、活性水素を有しない、又は、活性水素を保護した構造の、アミノ基である。
活性水素を有しないアミノ基を有するアルキルリチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、３−ジメチルアミノプロピルリチウム、３−ジエチルアミノプロピルリチウム、４−（メチルプロピルアミノ）ブチルリチウム、４−ヘキサメチレンイミノブチルリチウムが挙げられる。
活性水素を保護した構造のアミノ基を有するアルキルリチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、３−ビストリメチルシリルアミノプロピルリチウム、４−トリメチルシリルメチルアミノブチルリチウムが挙げられる。
【００９４】
ジアルキルアミノリチウムとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジブチルアミド、リチウムジ−ｎ−ヘキシルアミド、リチウムジへプチルアミド、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムジオクチルアミド、リチウム−ジ−２−エチルへキシルアミド、リチウムジデシルアミド、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、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、リチウムモルホリド、１−リチオアザシクロオクタン、６−リチオ−１，３，３−トリメチル−６−アザビシクロ［３．２．１］オクタン、１−リチオ−１，２，３，６−テトラヒドロピリジンが挙げられる。
【００９５】
これらの置換アミノ基を有する有機モノリチウム化合物は、重合可能な単量体、例えば、１，３−ブタジエン、イソプレン、スチレン等の単量体を少量反応させて、可溶化したオリゴマーの有機モノリチウム化合物として用いることもできる。
【００９６】
有機モノリチウム化合物は、好ましくは、アルキルリチウム化合物である。この場合、重合開始末端にアルキル基を有する、共役ジエン系重合体が得られる。
アルキルリチウム化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、ｎ−ヘキシルリチウム、ベンジルリチウム、フェニルリチウム、スチルベンリチウムが挙げられる。アルキルリチウム化合物としては、工業的入手の容易さ及び重合反応のコントロールの容易さの観点から、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウムが好ましい。
【００９７】
これらの有機モノリチウム化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、他の有機金属化合物と併用してもよい。
前記他の有機金属化合物としては、例えば、アルカリ土類金属化合物、他のアルカリ金属化合物、その他の有機金属化合物が挙げられる。
アルカリ土類金属化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、有機マグネシウム化合物、有機カルシウム化合物、有機ストロンチウム化合物が挙げられる。
また、アルカリ土類金属のアルコキサイド、スルフォネート、カーボネート、アミドの化合物も挙げられる。
有機マグネシウム化合物としては、例えば、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムが挙げられる。
その他の有機金属化合物としては、例えば、有機アルミニウム化合物が挙げられる。
【００９８】
重合工程における重合反応様式としては、以下に限定されるものではないが、例えば、回分式（「バッチ式」ともいう。）、連続式の重合反応様式が挙げられる。
回分式の反応器は、例えば、攪拌機付の槽型のものが用いられる。
回分式においては、好ましくは、単量体、不活性溶媒、及び重合開始剤が初めに反応器にフィードされ、必要により単量体が重合中に連続的又は断続的に追加され、当該反応器内で重合体を含む重合体溶液が得られ、重合終了後に重合体溶液が排出される。
連続式においては、好ましくは、プラグフロー型反応器を用いることができる。連続式においては、好ましくは、連続的に単量体、不活性溶媒、及び重合開始剤が反応器にフィードされ、当該反応器内で重合体を含む重合体溶液が得られ、連続的に重合体溶液が排出される。
【００９９】
重合工程は、不活性溶媒中で重合を実施することが好ましい。
不活性溶媒としては、例えば、飽和炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が挙げられる。具体的な炭化水素系溶媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素及びそれらの混合物からなる炭化水素が挙げられる。
重合反応に供する前に、不純物であるアレン類、及びアセチレン類を有機金属化合物で処理することで、高濃度の活性末端を有する共役ジエン系重合体が得られる傾向にあり、高い変性率の変性共役ジエン系重合体が得られる傾向にあるため好ましい。
【０１００】
重合工程においては、極性化合物を添加してもよい。極性化合物を添加することにより芳香族ビニル化合物を共役ジエン化合物とランダムに共重合させることができ、共役ジエン部のミクロ構造を制御するためのビニル化剤としても用いることができる。
また、重合の開始反応及び成長反応の促進等にも効果がある。
【０１０１】
極性化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジメトキシベンゼン、２，２−ビス（２−オキソラニル）プロパン等のエーテル類；テトラメチルエチレンジアミン、ジピペリジノエタン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、キヌクリジン等の第３級アミン化合物；カリウム−ｔｅｒｔ−アミラート、カリウム−ｔｅｒｔ−ブチラート、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブチラート、ナトリウムアミラート等のアルカリ金属アルコキシド化合物；トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物等が挙げられる。
これらの極性化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１０２】
極性化合物の使用量は、特に限定されず、目的等に応じて選択することができるが、重合開始剤１モルに対して、０．０１モル以上１００モル以下であることが好ましい。このような極性化合物（ビニル化剤）は重合体共役ジエン部分のミクロ構造の調節剤として、所望のビニル結合量に応じて、適量用いることができる。多くの極性化合物は、同時に共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物との共重合において有効なランダム化効果を有し、芳香族ビニル化合物の分布の調整やスチレンブロック量の調整剤として用いることができる傾向にある。共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物とをランダム化する方法としては、例えば、特開昭５９−１４０２１１号公報に記載されているような、スチレンの全量と１，３−ブタジエンの一部とで共重合反応を開始させ、共重合反応の途中に残りの１，３−ブタジエンを断続的に添加する方法を用いてもよい。
【０１０３】
重合工程において、重合温度は、リビングアニオン重合が進行する温度であることが好ましく、生産性の観点から、０℃以上１２０℃以下であることが好ましい。このような範囲にあることで、重合終了後の活性末端に対するカップリング剤の反応量を充分に確保することができる傾向にある。より好ましくは５０℃以上１００℃以下である。
【０１０４】
重合工程において得られる、後述する＜反応工程＞前の共役ジエン系重合体は、好ましくは１００℃で測定されるムーニー粘度が１０以上６０以下であり、より好ましくは１５以上５０以下であり、よりさらに好ましくは２０以上４５以下である。共役ジエン系重合体のムーニー粘度が前記範囲であると、本実施形態の変性共役ジエン系重合体は加工性及び耐摩耗性が優れる傾向にある。
【０１０５】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体、又は後述する＜反応工程＞前の共役ジエン系重合体中の結合共役ジエン量は、特に限定されないが、４０質量％以上１００質量％以下であることが好ましく、５５質量％以上８０質量％以下であることがより好ましい。
また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体又は後述する＜反応工程＞前の共役ジエン系重合体中の結合芳香族ビニル量は、特に限定されないが、０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上４５質量％以下であることがより好ましい。
結合共役ジエン量及び結合芳香族ビニル量が上記範囲であると、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスと、耐摩耗性が、より優れる傾向にある。
ここで、結合芳香族ビニル量は、フェニル基の紫外吸光によって測定でき、ここから結合共役ジエン量も求めることができる。具体的には、後述する実施例に記載の方法に準じて測定することができる。
【０１０６】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体又は後述する＜反応工程＞前の共役ジエン系重合体において、共役ジエン結合単位中のビニル結合量は、特に限定されないが、１０モル％以上７５モル％以下であることが好ましく、２０モル％以上６５モル％以下であることがより好ましい。
ビニル結合量が上記範囲であると、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスと、耐摩耗性がより優れる傾向にある。ここで、分岐変性ジエン系重合体がブタジエンとスチレンの共重合体である場合には、ハンプトンの方法（Ｒ．Ｒ．Ｈａｍｐｔｏｎ，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２１，９２３（１９４９））により、ブタジエン結合単位中のビニル結合量（１，２−結合量）を求めることができる。
具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
【０１０７】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体のミクロ構造については、上記変性共役ジエン系重合体中の各結合量が上記範囲にあり、さらに、変性共役ジエン系重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）が−４５℃以上−１５℃以下の範囲にあるときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスにより一層優れた加硫物を得ることができる傾向にある。ガラス転移温度については、ＩＳＯ  ２２７６８：２００６に従い、所定の温度範囲で昇温しながらＤＳＣ曲線を記録し、ＤＳＣ微分曲線のピークトップ（Ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）をガラス転移温度とする。
具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
【０１０８】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が、共役ジエン−芳香族ビニル共重合体である場合、芳香族ビニル単位が３０以上連鎖しているブロックの数が、少ないか又はないものであることが好ましい。より具体的には、共重合体がブタジエン−スチレン共重合体の場合、Ｋｏｌｔｈｏｆｆの方法（Ｉ．Ｍ．ＫＯＬＴＨＯＦＦ，ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．１，４２９（１９４６）に記載の方法）により共重合体を分解し、メタノールに不溶なポリスチレン量を分析する公知の方法において、芳香族ビニル単位が３０以上連鎖しているブロックが、変性共役ジエン系共重合体の総量に対して、好ましくは５．０質量％以下、より好ましくは３．０質量％以下である。
【０１０９】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の後述する＜反応工程＞前の共役ジエン系重合体が共役ジエン−芳香族ビニル共重合体である場合、芳香族ビニル単位が単独で存在する割合が多いことが好ましい。
具体的には、共重合体がブタジエン−スチレン共重合体の場合、田中らの方法（Ｐｏｌｙｍｅｒ，２２，１７２１（１９８１））として知られているオゾン分解による方法で、前記共重合体を分解し、ＧＰＣによりスチレン連鎖分布を分析した場合、全結合スチレン量に対し、単離スチレン量が４０質量％以上であり、スチレンの連鎖が８個以上の連鎖スチレン構造が５質量％以下であることが好ましい。この場合、得られる加硫ゴムが特に低いヒステリシスロスである優れた性能となる傾向にある。
【０１１０】
＜分子量及び分子量分布の調整＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の分子量は、例えば、上述したように重合開始剤としての有機モノリチウム化合物の使用量を調整することにより制御することができる。
また、本実施形態の変性共役ジエン系重合体の分子量分布は、連続式、回分式のいずれの重合様式においても、滞留時間分布を調整すればよい。例えば、滞留時間分布を小さくする、すなわち、成長反応の時間分布を狭くすると、分子量分布が小さくなる傾向にある。回分式においては、好ましくは反応器内の組成が均一になる程度に十分な攪拌が行われる攪拌機付槽型反応器を用いる方法、連続式ではバックミックスがほとんどない管型反応器を用いる方法が好ましい。いずれの方法でも、重合開始剤を好ましくは単量体と同時に、又は単量体を加えてから短時間の間に加え、重合開始速度が速くなるように、重合開始温度を、例えば３０℃以上で、より好ましくは４０℃以上で開始する方法が好ましい。また、開始速度を早くするために、極性化合物を反応系に加える方法が好ましい。
【０１１１】
＜反応工程＞
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、上述した＜重合工程＞で得られた共役ジエン系重合体と、６官能以上の官能基を有するカップリング剤とを反応させる反応工程であって、重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させる、反応工程を有する。
カップリング剤の官能基のモル数を前記範囲とすることにより、本実施形態の変性共役ジエン系重合体が、本実施形態におけるカップリング率、所望の変性率、及び上述したムーニー粘度と重量平均分子量との関係式を満足するものとなる傾向がある。
【０１１２】
前記「６官能以上」とは、共役ジエン系重合体の活性末端と反応する官能基を６個以上有することを意味する。
例えば、ハロゲン化シリル基はハロゲンの数と同数をその官能基数とし、アザシリル基は１官能基、カルボニル基は１官能基、エポキシ基は１官能基、エステル基は２官能基として、化合物の合計の官能基数を求める。
【０１１３】
ただし、カップリング剤がアルコキシシリル基を有する場合、一般的に、珪素原子に結合したアルコキシ基は全て反応することなく、珪素原子１個につき１個のアルコキシ基が残る傾向にある。これにより、重合体粘度の経時変化が小さく、加硫物としたときに、特に優れた低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスを得ることができる。したがって、アルコキシシリル基の官能基数は、同じ珪素原子に結合したアルコキシ基の数から１を引いた数とする。より具体的には、トリアルコキシシリル基は２官能基、ジアルコキシシリル基は１官能基、モノアルコキシシリル基は０官能基として、カップリング剤の官能基数を算出する。カップリング剤の添加量を正しく算出するためにも、官能基の数え方は重要である。
【０１１４】
カップリング剤の官能基数は、６官能基以上３０官能基以下であることが好ましく、より好ましくは６官能基以上２０官能基以下、さらに好ましくは６官能基以上１２官能基以下、さらにより好ましくは８官能以上１２官能以下である。
【０１１５】
また、カップリング剤として用いる化合物は、活性水素を持たないことが好ましい。カップリング剤が活性水素を有しない場合、副反応が抑えられ、カップリング率、変性率、上述したムーニー粘度と重量平均分子量の関係式を調整しやすい。
【０１１６】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、変性共役ジエン系重合体の変性率を調整する観点から、重合工程において、重合開始剤として用いる化合物の分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有する共役ジエン系重合体とする方法、又は、反応工程において、カップリング剤として用いる化合物の分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有する構造とする方法のいずれか一方、または両方の方法を用いることが好ましい。
【０１１７】
重合開始剤として用いる化合物が、分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有する場合、分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有しないカップリング剤を使用することができる。
分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有しないカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、６官能である１，３，５−トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）シクロヘキサン、６官能である１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン、６官能であるテトラデカン−２，４，６，８，１０，１２−ヘキサオン、８官能であるビス（３−トリクロルシリルプロピル）ジクロルシラン等が挙げられる。
【０１１８】
分子中にアミン構造または塩基性の窒素原子を有するカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、６官能であるトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、６官能であるビス（３−トリメトキシシリルプロピル）―［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、６官能であるビス（３−トリクロロシリルプロピル）メチルアミン、６官能である１，３，５−トリス（ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサン、８官能であるテトラキス（３−トリメトキシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン等が挙げられる。
【０１１９】
反応工程における反応温度は、好ましくは共役ジエン系重合体の重合温度と同様の温度であるものとし、０℃以上１２０℃以下であることがより好ましく、さらに好ましくは５０℃以上１００℃以下である。
反応工程における反応時間は、好ましくは１０秒以上、より好ましくは３０秒以上して反応させるものとする。
反応工程における混合は、機械的な攪拌、スタティックミキサーによる攪拌等のいずれでもよい。
重合工程が連続式である場合は、反応工程も連続式であることが好ましい。
反応工程における反応器は、例えば、撹拌機付きの槽型、管型のものが用いられる。
カップリング剤は、不活性溶媒により希釈して反応器に連続的に供給してもよい。重合工程が回分式の場合は、重合反応器にカップリング剤を投入する方法でも、別の反応器に移送して反応工程を行ってもよい。
重合工程から反応工程への時間は短い方がよく、好ましくは１０分以内、より好ましくは５分以内である。その場合、高いカップリング率、高い変性率が得られる傾向にある。
重合工程から反応工程への時間とは、例えば、重合工程が回分式の場合、重合のピーク温度を迎えてからカップリング剤を添加するまでの時間、重合工程が連続式の場合、反応器を出た共役ジエン系重合体を含む溶液に、カップリング剤が添加するまでの時間のことを指す。
【０１２０】
前記反応工程で用いる６官能以上の官能基を有するカップリング剤としては、下記一般式（ＶＩ）に示す化合物が好ましい。
【０１２１】
【化１６】
2016199779.tif 000018
【０１２２】
式（ＶＩ）中、Ｒ12〜Ｒ14は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ15〜Ｒ18、及びＲ20は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ19及びＲ22は、各々独立に、炭素数１〜２０のアルキレン基を表し、Ｒ21は、炭素数１〜２０のアルキル基又はトリアルキルシリル基を表す。
ｍは、１〜３の整数を表し、ｐは、１又は２を表す。複数存在する場合のＲ12〜Ｒ22、ｍ、及びｐは、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
ｉは、０〜６の整数を表し、ｊは、０〜６の整数を表し、ｋは、０〜６の整数を表し、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は、３〜１０の整数であり、（（ｍ−１）×ｉ＋ｐ×ｊ＋ｋ）は、６〜３０の整数を表す。
Ａは、炭素数１〜２０の炭化水素基、又は、酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、リン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ、活性水素を有しない有機基を表す。
【０１２３】
Ａが表す炭素数１〜２０の炭化水素基としては、飽和、不飽和、脂肪族、及び芳香族の炭化水素基を含む。
酸素原子、窒素原子、珪素原子、硫黄原子、リン原子からなる群より選ばれる少なくとも１種の原子を有し、かつ活性水素を有しない有機基とは、共役ジエン系重合体が有する活性末端を不活性化させる有機基である。当該活性水素を有しない有機基としては、例えば、水酸基（−ＯＨ）、第２級アミノ基（＞ＮＨ）、第１級アミノ基（−ＮＨ2）、及びスルフヒドリル基（−ＳＨ）の活性水素を有する官能基がない、有機基である。
当該有機基としては、例えば、第３級アミノ基、シロキサン基が挙げられる。
【０１２４】
上記式（ＶＩ）において、（ｉ＋ｊ＋ｋ）は、３〜６の整数であることが好ましく、３又は４であることがより好ましい。
Ｒ12〜Ｒ14は、各々独立に、単結合又は炭素数１〜５のアルキレン基であることがより好ましく、単結合又は炭素数１〜３のアルキレン基であることがさらに好ましい。Ｒ16、Ｒ18、及びＲ20は、各々独立に、炭素数１〜５のアルキル基であることがより好ましく、炭素数１〜３のアルキル基であることがさらに好ましく、メチル又はエチルであることがさらにより好ましい。
【０１２５】
上記一般式（ＶＩ）で表されるカップリング剤は、少なくとも３個の珪素含有官能基を有しているが、その珪素含有官能基の種類は、上記のように１種〜３種である。すなわち一つのカップリング剤が含有し得る珪素含有官能基の種類は１〜３種である。
【０１２６】
上記一般式（ＶＩ）で表されるカップリング剤が有するアルコキシシリル基は、共役ジエン系重合体が有する活性末端と反応して、アルコキシリチウムが解離し、共役ジエン系重合体鎖の末端とカップリング残基の珪素との結合を形成する傾向にある。
カップリング剤１分子が有するＳｉＯＲの総数から、反応により減じたＳｉＯＲ数を差し引いた値が、カップリング残基が有するアルコキシシリル基の数となる。未反応で残存したアルコキシシリル基は、仕上げ時の水等により容易にシラノール（Ｓｉ−ＯＨ基）となり得る。
【０１２７】
また、上記一般式（ＶＩ）で表されるカップリング剤は、ｊ≠０及び／又はｋ≠０のとき、アザシラサイクル基を有する。
アザシラサイクル基は、＞Ｎ−Ｌｉ結合及び共役ジエン系重合体末端とカップリング残基の珪素との結合を形成する。なお、＞Ｎ−Ｌｉ結合は、仕上げ時の水等により容易に＞ＮＨ及びＬｉＯＨとなる傾向にある。
【０１２８】
反応工程において、１個の珪素原子に対し３個のアルコキシ基を有する、すなわちトリアルコキシシラン基１モルに対し、３モルの共役ジエン系重合体の活性末端を反応させると、２モルまでの共役ジエン系重合体との反応は起こるが、１モルのアルコキシ基は未反応で残存する傾向にある。
なお、アルコキシ基がカップリング残基中に多く残存すると、仕上げ時、貯蔵時に縮合反応を起こすことに起因して、重合体粘度が大きく変わる傾向にある。
本実施形態において、１つの珪素原子当たり１個のアルコキシシリル基を未反応で残すことが好ましい。その場合、重合体粘度の変化が小さく、加硫物としたときに、特に優れた低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスを得ることができる。
【０１２９】
上記一般式（ＶＩ）で表されるカップリング剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン、トリス（３−トリプロポキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）―［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−メチル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，６−ヘキサメチレンジアミン、ペンタキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ジエチレントリアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）シラン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］シラン、３−トリス［２−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）エトキシ］シリル−１−トリメトキシシリルプロパン、１−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−３，４，５−トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−シクロヘキサン、１−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−３，４，５−トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−シクロヘキサン、３，４，５−トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−シクロヘキシル−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］エーテル、（３−トリメトキシシリルプロピル）ホスフェイト、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）―［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］ホスフェイト、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）ホスフェイト、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］ホスフェイト、トリス（トリメトキシシリル）イソシアヌレート、及びトリス（トリエトキシシリル）イソシアヌレート等が挙げられる。
【０１３０】
前記式（ＶＩ）において、Ａは、好ましくは、下記一般式（ＩＩ）〜（Ｖ）のいずれかを表す。
【０１３１】
【化１７】
2016199779.tif 000019
【０１３２】
式（ＩＩ）中、Ｂ1は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ1が複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
Ｂ1は、好ましくは、炭素数１〜８の炭化水素基である。
ａは、好ましくは１〜４の整数、より好ましくは２〜４の整数、さらに好ましくは２である。
【０１３３】
【化１８】
2016199779.tif 000020
【０１３４】
式（ＩＩＩ）中、Ｂ2は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、Ｂ3は、炭素数１〜２０のアルキル基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。
Ｂ2及びＢ3がそれぞれ複数存在する場合には、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
【０１３５】
【化１９】
2016199779.tif 000021
【０１３６】
式（ＩＶ）中、Ｂ4は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ4が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。
【０１３７】
【化２０】
2016199779.tif 000022
【０１３８】
式（Ｖ）中、Ｂ5は、単結合又は炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、ａは、１〜１０の整数を表す。Ｂ5が複数存在する場合は、各々独立しており、同一であっても異なっていてもよい。これにより、本実施形態のより優れた性能を有する変性共役ジエン系重合体を得ることができる傾向にある。
【０１３９】
式（ＶＩ）において、Ａが式（ＩＩ）で表される場合のカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）―［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、トリス（３−エトキシシリルプロピル）アミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）―［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン、トリス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラキス（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−エトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，６−ヘキサメチレンジアミン、ペンタキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ジエチレントリアミンが挙げられる。
【０１４０】
式（ＶＩ）において、Ａが式（ＩＩＩ）で表される場合のカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、ビス（２−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−メチル−１，３−プロパンジアミン、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、ビス（２−トリエトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−メチル−１，３−プロパンジアミン、ビス［３−（２，２−ジエトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリエトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、Ｎ1，Ｎ1'−（プロパン−１，３−ジイル）ビス（Ｎ1−メチル−Ｎ3，Ｎ3−ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）−１，３−プロパンジアミン）、Ｎ1−（３−（ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミノ）プロピル）−Ｎ1−メチル−Ｎ3−（３−（メチル（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミノ）プロピル）−Ｎ3−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）−１，３−プロパンジアミンが挙げられる。
【０１４１】
式（ＶＩ）において、Ａが式（ＩＶ）で表される場合のカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリメトキシシリルプロピル）シラン、トリス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］シラン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、（３−トリメトキシシリル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、ビス［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）−ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］シラン、ビス［３−（１−メトキシ−２−トリメチルシリル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］−ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）シラン、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−ビス［３−（１−メトキシ−２−メチル−１−シラ−２−アザシクロペンタン）プロピル］シランが挙げられる。
【０１４２】
式（ＶＩ）において、Ａが式（Ｖ）で表される場合のカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、３−トリス［２−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）エトキシ］シリル−１−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロパン、３−トリス［２−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）エトキシ］シリル−１−トリメトキシシリルプロパンが挙げられる。
【０１４３】
式（ＶＩ）において、Ａは、好ましくは式（ＩＩ）又は式（ＩＩＩ）を表し、ｋは０を表す。これにより、入手が容易なカップリング剤となる傾向にあり、しかも、変性共役ジエン系重合体を加硫物としたときに、耐摩耗性及び低ヒステリシスロス性能がより優れるものとなる傾向にある。
このようなカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］アミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン、トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミン、ビス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−（３−トリスメトキシシリルプロピル）−メチル−１，３−プロパンジアミンが挙げられる。
【０１４４】
一実施形態において、式（ＶＩ）中、Ａは、より好ましくは式（ＩＩ）又は式（ＩＩＩ）を表し、ｋは０を表し、式（ＩＩ）又は式（ＩＩＩ）において、ａは２〜１０の整数を表す。
この場合、ａは、より好ましくは２〜４の整数を表す。
これにより、加硫したときに、耐摩耗性及び低ヒステリシスロス性能がより優れるものとなる傾向にある。
このようなカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、テトラキス［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）−［３−（２，２−ジメトキシ−１−アザ−２−シラシクロペンタン）プロピル］−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、Ｎ1−（３−（ビス（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミノ）プロピル）−Ｎ1−メチル−Ｎ3−（３−（メチル（３−（トリメトキシシリル）プロピル）アミノ）プロピル）−Ｎ3−（３−（トリメトキシシリル）プロピル）−１，３−プロパンジアミンが挙げられる。
【０１４５】
一実施形態において、式（ＶＩ）中、Ａは、さらに好ましくは式（ＩＩ）を表し、ｊは０を表し、ｋは０を表し、かつ、式（ＩＩ）においてａは２〜４の整数を表す。
さらにより好ましくは、式（ＶＩ）中、Ａは式（ＩＩ）を表し、ｊは０を表し、ｋは０を表し、かつ、式（ＩＩ）においてａは２を表す。
これにより、加硫したときに、耐摩耗性及び低ヒステリシスロス性能がより優れるものとなる傾向にある。
このようなカップリング剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリエトキシシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン、テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサンが挙げられる。
【０１４６】
式（ＶＩ）において、カップリング剤の官能基数（（ｍ−１）×ｉ＋ｐ×ｊ＋ｋ）は、６〜３０の整数であり、６〜１０の整数であることが好ましく、７〜１０の整数であることがより好ましい。
【０１４７】
反応工程では、重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させればよく、好ましくは０．８モル以上１．０モル以下、より好ましくは０．８モル以上０．９モル以下である。重合工程において添加した有機モノリチウム化合物のうち、一部はカップリング反応に関与しない傾向にある。すなわち、共役ジエン系重合体の活性末端は、重合工程中または重合工程から反応工程までの間に一部は失活してしまうため、添加するカップリング剤は、重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、カップリング剤の官能基のモル数が、１．０以上では過剰になる傾向にある。過剰になると、ムーニー粘度と重量平均分子量との関係式（ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５）を満たさない傾向にある。
重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対するカップリング剤の官能基のモル数との関係を、上記数値範囲となるように、カップリング剤の使用量を調整することにより、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、並びに耐摩耗性により優れる傾向にある。
所望のカップリング率になるように反応工程を実施するには、有機モノリチウム化合物１モルに対し、添加するカップリング剤の官能基のモル数をコントロールするが、これが過剰であると、６分岐よりも少ない５分岐以下の重合体の割合が増加し、ムーニー粘度と重量平均分子量の関係式：ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０−４）−３１．５を満足しにくい傾向にある。したがって、カップリング剤の添加量をカップリング率に対して大きく乖離しない量にしつつ、開始剤の失活を防ぐのが好ましい。好ましくは、カップリング剤添加量に対する、カップリング率の乖離が、１０％以内、より好ましくは、８％以内、さらに好ましくは、５％以内である。これに加え、変性率及びカップリング率が７０質量％以上であるとき、ムーニー粘度と重量平均分子量との関係式：ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５を満足し易い傾向にある。
【０１４８】
上述した反応工程においては、本実施形態のカップリング率、所望の変性率、及び上述したムーニー粘度と重量平均分子量との関係式を満足させるためには、特定の分岐構造を有する重合体を選択的に製造するためにカップリング剤の添加量を所定の範囲に精密に制御する必要がある。しかし、分岐数が大きい重合体を得るためには、６官能以上の官能基を有するカップリング剤を用いる必要があり、カップリング剤の官能数が大きくなるほど反応比の制御が困難になってくる。
カップリング剤の添加量は、有機モノリチウム化合物の添加量１モルに対して、カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下の範囲になるように制御し、さらに添加量に誤差が生じないようにする方法を適用することが必要である。このような方法としては、例えば、カップリング剤を希釈せずに温度管理し、粘度を抑制して添加する方法や、重合前の単量体や重合溶媒、及び反応器の不純物処理を行う方法が挙げられる。
【０１４９】
前者の方法は、カップリング剤の官能基数が増加するに従って、カップリング剤の分子量が大きくなり、粘度が増すため、反応器にカップリング剤を添加する際に配管中にカップリング剤が残存してしまい、実添加量と所望の添加量に乖離が生じる傾向にある。一方で、カップリング剤を希釈してしまうと、希釈溶媒中に含まれる水分等の不純物とカップリング剤とが反応してしまい、本実施形態の変性共役ジエン系重合体において、本実施形態のカップリング率、所望の変性率、及びムーニー粘度と重量平均分子量との関係式を満足させることが困難な傾向にある。カップリング剤の粘度を低下させるには、カップリング剤を添加する前に予め４０℃以上１００℃以下、好ましくは、４５℃以上９０℃以下、より好ましくは、５０℃以上８０℃以下に温めておくことが好ましい。
【０１５０】
後者の方法は、反応器の不純物処理を行う方法としては、例えば、重合反応前に反応器に存在する、重合反応の妨げになり得る水分等の不純物を重合開始剤で中和させる方法が挙げられる。
また、カップリング反応が均等に進行するためにも、添加したカップリング剤が反応器内に均一に分散させることが重要である。例えば、反応器のＬ（反応器の高さ）／Ｄ（反応器の内径）が、好ましくは１．５以上６．５以下、より好ましくは２．０以上５．０以下、さらに好ましくは２．１以上４．２以下であり、撹拌数は、５０ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下、より好ましくは５５ｒｐｍ以上２５０ｒｐｍ以下、さらに好ましくは６０ｒｐｍ以上２００ｒｐｍ以下である。カップリング反応が均等に進行すると、上述したムーニー粘度と重量平均分子量との関係式を満足しやすい傾向にある。
【０１５１】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、共役ジエン部を適宜水素化してもよい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の共役ジエン部を水素化する方法は、特に限定されず、公知の方法が利用できる。
好適な水素化の方法としては、触媒の存在下、重合体溶液に気体状水素を吹き込む方法で水素化する方法が挙げられる。
触媒としては、例えば、貴金属を多孔質無機物質に担持させた触媒等の不均一系触媒；ニッケル、コバルト等の塩を可溶化し有機アルミニウム等と反応させた触媒、チタノセン等のメタロセンを用いた触媒等の均一系触媒が挙げられる。これら中でも、マイルドな水素化条件を選択できる観点から、チタノセン触媒が好ましい。また、芳香族基の水素化は、貴金属の担持触媒を用いることによって行うことができる。
【０１５２】
水素化触媒の具体例としては、以下のものに限定されないが、例えば、（１）Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水添触媒、（２）Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩等の遷移金属塩と有機アルミニウム等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型水添触媒、（３）Ｔｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｚｒ等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等が挙げられる。さらに、水素化触媒として、例えば、特公昭４２−８７０４号公報、特公昭４３−６６３６号公報、特公昭６３−４８４１号公報、特公平１−３７９７０号公報、特公平１−５３８５１号公報、特公平２−９０４１号公報、特開平８−１０９２１９号公報に記載された公知の水素化触媒も挙げられる。好ましい水素化触媒としては、チタノセン化合物と還元性有機金属化合物との反応混合物が挙げられる。
【０１５３】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法においては、反応工程の後、共重合体溶液に、必要に応じて、失活剤、中和剤等を添加してもよい。
失活剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、水；メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール等が挙げられる。
中和剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、バーサチック酸（炭素数９〜１１個で、１０個を中心とする、分岐の多いカルボン酸混合物）等のカルボン酸；無機酸の水溶液、炭酸ガスが挙げられる。
【０１５４】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、重合後のゲル生成を防止する観点、及び加工時の安定性を向上させる観点から、ゴム用安定剤を添加することが好ましい。ゴム用安定剤としては、以下のものに限定されず、公知のものを用いることができるが、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピネート、２−メチル−４，６−ビス［（オクチルチオ）メチル］フェノール等の酸化防止剤が好ましい。
【０１５５】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の加工性をより改善するために、必要に応じて、伸展油を変性共役ジエン系共重合体に添加することができる。
伸展油を変性共役ジエン系重合体に添加する方法としては、以下に限定されないが、伸展油を変性共役ジエン系重合体溶液に加え、混合して、油展共重合体溶液としたものを脱溶媒する方法が好ましい。
伸展油としては、例えば、アロマ油、ナフテン油、パラフィン油等が挙げられる。これらの中でも、環境安全上の観点、並びにオイルブリード防止及びウェットグリップ特性の観点から、ＩＰ３４６法による多環芳香族（ＰＣＡ）成分が３質量％以下であるアロマ代替油が好ましい。アロマ代替油としては、Ｋａｕｔｓｃｈｕｋ  Ｇｕｍｍｉ  Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ５２（１２）７９９（１９９９）に示されるＴＤＡＥ（Ｔｒｅａｔｅｄ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｔｒａｃｔｓ）、ＭＥＳ（Ｍｉｌｄ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｏｌｖａｔｅ）等の他、ＲＡＥ（Ｒｅｓｉｄｕａｌ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｔｒａｃｔｓ）が挙げられる。
伸展油の添加量は、特に限定されないが、変性共役ジエン系重合体１００質量部に対し、１質量部以上５０質量部以下が好ましく、２質量部以上３７．５質量部以下がより好ましい。
【０１５６】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体を、重合体溶液から取得する方法としては、公知の方法を用いることができる。その方法としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチームストリッピング等で溶媒を分離した後、重合体を濾別し、さらにそれを脱水及び乾燥して重合体を取得する方法、フラッシングタンクで濃縮し、さらにベント押出し機等で脱揮する方法、ドラムドライヤー等で直接脱揮する方法が挙げられる。
【０１５７】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、加硫物として好適に用いられる。加硫物としては、例えば、タイヤ、ホース、靴底、防振ゴム、自動車部品、免振ゴムが挙げられ、また、耐衝撃性ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の樹脂強化用ゴムも挙げられる。特に、変性共役ジエン系重合体は、タイヤ用のトレッドゴムの組成物に好適に用いられる。加硫物は、例えば、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を、必要に応じて、シリカ系無機充填剤、カーボンブラック等の無機充填剤、本実施形態の変性共役ジエン系重合体以外のゴム状重合体、シランカップリング剤、ゴム用軟化剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤等と混練して、変性共役ジエン系重合体組成物とした後、加熱して加硫することにより得ることができる。
【０１５８】
〔ゴム組成物〕
本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分と、前記ゴム成分１００質量部に対して５．０質量部以上１５０質量部以下のシリカ系充填剤とを含む。
前記ゴム成分は、当該ゴム成分１００質量％に対して、上述した本実施形態の変性共役ジエン系重合体を１０質量％以上含む。
【０１５９】
ゴム組成物は、シリカ系充填剤を分散させることで、加硫物とする際の加工性により優れる傾向にあり、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスと、耐摩耗性がより優れる傾向にある。
本実施形態のゴム組成物が、タイヤ、防振ゴム等の自動車部品、靴等の加硫ゴム用途に用いられる場合にも、シリカ系充填剤を含むことが好ましい。
【０１６０】
ゴム組成物においては、本実施形態の変性共役ジエン系重合体以外のゴム状重合体（以下、単に「ゴム状重合体」という。）を、本実施形態の変性共役ジエン系重合体と組み合わせて使用できる。
このようなゴム状重合体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、共役ジエン系重合体又はその水素添加物、共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物とのランダム共重合体又はその水素添加物、共役ジエン系化合物とビニル芳香族化合物とのブロック共重合体又はその水素添加物、非ジエン系重合体、天然ゴムが挙げられる。
具体的なゴム状重合体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、ブタジエンゴム又はその水素添加物、イソプレンゴム又はその水素添加物、スチレン−ブタジエンゴム又はその水素添加物、スチレン−ブタジエンブロック共重合体又はその水素添加物、スチレン−イソプレンブロック共重合体又はその水素添加物等のスチレン系エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はその水素添加物が挙げられる。
【０１６１】
非ジエン系重合体としては、以下に限定されるものではないが、例えば、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−ブテン−ジエンゴム、エチレン−ブテンゴム、エチレン−ヘキセンゴム、エチレン−オクテンゴム等のオレフィン系エラストマー、ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、α，β−不飽和ニトリル−アクリル酸エステル−共役ジエン共重合ゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴムが挙げられる。
【０１６２】
天然ゴムとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、スモークドシートであるＲＳＳ３〜５号、ＳＭＲ、エポキシ化天然ゴムが挙げられる。
【０１６３】
上述した各種ゴム状重合体は、水酸基、アミノ基等の極性を有する官能基を付与した変性ゴムであってもよい。タイヤ用に用いる場合、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、ブチルゴムが好ましく用いられる。
【０１６４】
ゴム状重合体の重量平均分子量は、性能と加工特性のバランスの観点から、２，０００以上２，０００，０００以下であることが好ましく、５，０００以上１，５００，０００以下であることがより好ましい。また、低分子量のゴム状重合体、いわゆる液状ゴムを用いることもできる。これらのゴム状重合体は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１６５】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体とゴム状重合体とを含むゴム組成物とする場合において、ゴム状重合体に対する変性共役ジエン系重合体の含有比率（質量比）は、（変性共役ジエン系重合体／ゴム状重合体）として、１０／９０以上１００／０以下が好ましく、２０／８０以上９０／１０以下がより好ましく、５０／５０以上８０／２０以下がさらに好ましい。
したがって、ゴム成分は、該ゴム成分の総量（１００質量部）に対して、本実施形態の変性共役ジエン系重合体を、好ましくは１０質量部以上１００質量部以下含み、より好ましくは２０質量部以上９０質量部以下含み、さらに好ましくは５０質量部以上８０質量部以下含む。
（変性共役ジエン系重合体／ゴム状重合体）の含有比率が上記範囲であると、加硫物としたときに、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスが優れ、耐摩耗性に優れる。
【０１６６】
ゴム組成物中のシリカ系充填剤の含有量は、変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分１００質量部に対して、５．０質量部以上１５０質量部であり、２０質量部以上１００質量部以下であることが好ましく、２５質量部以上６０質量部以下がより好ましい。
シリカ系充填剤の含有量は、充填剤の添加効果が発現する観点から、５．０質量部以上であり、充填剤を十分に分散させ、組成物の加工性及び機械強度を実用的に十分なものとする観点から、１５０質量部以下である。
【０１６７】
シリカ系無機充填剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができるが、例えば、ＳｉＯ2又はＳｉ3Ａｌを構成単位として含む固体粒子が好ましく、ＳｉＯ2又はＳｉ3Ａｌを構成単位の主成分として含む固体粒子がより好ましい。ここで、主成分とは、シリカ系無機充填剤中に５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上含有される成分をいう。
【０１６８】
具体的なシリカ系無機充填剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、シリカ、クレイ、タルク、マイカ、珪藻土、ウォラストナイト、モンモリロナイト、ゼオライト、ガラス繊維等の無機繊維状物質が挙げられる。
また、表面を疎水化したシリカ系無機充填剤、シリカ系無機充填剤とシリカ系以外の無機充填剤との混合物も挙げられる。
これらの中でも、強度及び耐摩耗性等の観点から、シリカ及びガラス繊維が好ましく、シリカがより好ましい。シリカとしては、例えば、乾式シリカ、湿式シリカ、合成ケイ酸塩シリカが挙げられる。これらのシリカの中でも、ウェットスキッド抵抗性のバランスに優れる観点から、湿式シリカが好ましい。
【０１６９】
本実施形態のゴム組成物において、実用上良好な耐摩耗性を得る観点から、シリカ系無機充填剤のＢＥＴ吸着法で求められる窒素吸着比表面積は、１００ｍ2／ｇ以上３００ｍ2／ｇ以下であることが好ましく、１７０ｍ2／ｇ以上２５０ｍ2／ｇ以下であることがより好ましい。また必要に応じて、比較的比表面積が小さい（例えば、比表面積が２００ｍ2／ｇ以下の）シリカ系無機充填剤と、比較的比表面積の大きい（例えば、２００ｍ2／ｇ以上の）シリカ系無機充填剤とを組み合わせて用いることができる。
本実施形態において、特に比較的比表面積の大きい（例えば、２００ｍ2／ｇ以上の）シリカ系無機充填剤を用いる場合に、変性共役ジエン系重合体は、シリカの分散性を改善し、特に耐摩耗性と低ヒステリシスロス性が向上する傾向にある。
【０１７０】
本実施形態のゴム組成物においては、シリカ系充填剤に加えて他の充填剤を用いてもよい。
他の充填剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属水酸化物が挙げられる。この中でも、カーボンブラックが好ましい。これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１７１】
カーボンブラックとしては、以下のものに限定されないが、例えば、ＳＲＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等の各クラスのカーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、窒素吸着比表面積が５０ｍ2／ｇ以上、かつ、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が８０ｍＬ／１００ｇ以下のカーボンブラックが好ましい。
【０１７２】
カーボンブラックの含有量は、変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上１００質量部以下が好ましく、３．０質量部以上１００質量部以下がより好ましく、５．０質量部以上５０質量部以下がさらに好ましい。カーボンブラックの含有量は、ドライグリップ性能、導電性等のタイヤ等の用途に求められる性能を発現する観点から、０．５質量部以上とすることが好ましく、分散性の観点から、１００質量部以下とすることが好ましい。
【０１７３】
金属酸化物とは、化学式ＭｘＯｙ（Ｍは、金属原子を表し、ｘ及びｙは、各々独立して、１〜６の整数を表す。）を構成単位の主成分とする固体粒子のことをいう。金属酸化物としては、以下のものに限定されないが、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛が挙げられる。金属水酸化物としては、以下のものに限定されないが、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウムが挙げられる。
【０１７４】
ゴム組成物は、シランカップリング剤を含んでもよい。
シランカップリング剤は、ゴム成分と無機充填剤との相互作用を緊密にする機能を有しており、ゴム成分及びシリカ系無機充填剤のそれぞれに対する親和性又は結合性の基を有しており、硫黄結合部分とアルコキシシリル基又はシラノール基部分とを一分子中に有する化合物が好ましい。このような化合物としては、例えば、ビス−［３−（トリエトキシシリル）−プロピル］−テトラスルフィド、ビス−［３−（トリエトキシシリル）−プロピル］−ジスルフィド、ビス−［２−（トリエトキシシリル）−エチル］−テトラスルフィドが挙げられる。
【０１７５】
シランカップリング剤の含有量は、上述した無機充填剤１００質量部に対して、０．１質量部以上３０質量部以下が好ましく、０．５質量部以上２０質量部以下がより好ましく、１．０質量部以上１５質量部以下がさらに好ましい。シランカップリング剤の含有量が上記範囲であると、シランカップリング剤による上記添加効果を一層顕著なものにできる傾向にある。
【０１７６】
本実施形態のゴム組成物は、その加工性の改良を図る観点から、ゴム用軟化剤を含んでもよい。
ゴム用軟化剤としては、鉱物油、又は、液状若しくは低分子量の合成軟化剤が好適である。
ゴムの軟化、増容、及び加工性の向上を図るために使用されているプロセスオイル又はエクステンダーオイルと呼ばれる鉱物油系のゴム用軟化剤は、芳香族環、ナフテン環、及びパラフィン鎖の混合物であり、パラフィン鎖の炭素数が全炭素中５０％以上を占めるものがパラフィン系と呼ばれ、ナフテン環炭素数が全炭素中３０％以上４５％以下を占めるものがナフテン系、芳香族炭素数が全炭素中３０％を超えて占めるものが芳香族系と呼ばれている。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が共役ジエン化合物とビニル芳香族化合物との共重合体の変性物である場合、用いるゴム用軟化剤としては、適度な芳香族含量を有するものが共重合体との馴染みがよい傾向にあるため好ましい。
【０１７７】
本実施形態のゴム組成物におけるゴム用軟化剤の含有量は、変性共役ジエン系重合体を含有するゴム成分１００質量部に対して、０質量部以上１００質量部以下が好ましく、５質量部以上６０質量部以下がより好ましく、５質量部以上３０質量部以下がさらに好ましい。
ゴム用軟化剤の含有量がゴム成分１００質量部に対して１００質量部以下であることで、ブリードアウトを抑制し、ゴム組成物表面のベタツキを抑制する傾向にある。
【０１７８】
本実施形態のゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体、シリカ系無機充填材、その他必要に応じてその他のゴム状重合体、カーボンブラックやその他の充填剤、シランカップリング剤、ゴム用軟化剤等の添加剤を混合することにより得られる。
変性共役ジエン系重合体とその他のゴム状重合体、シリカ系無機充填剤、カーボンブラックやその他の充填剤、シランカップリング剤、ゴム用軟化剤等の添加剤を混合する方法については、以下に限定されるものではないが、例えば、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練方法、各成分を溶解混合後、溶剤を加熱除去する方法が挙げられる。
これらのうち、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、押出機による溶融混練法が生産性、良混練性の観点から好ましい。
また、ゴム成分とその他の充填剤、シランカップリング剤、及び添加剤とを一度に混練する方法、複数の回数に分けて混合する方法のいずれも適用可能である。
【０１７９】
本実施形態のゴム組成物は、加硫剤により加硫処理を施した加硫組成物としてもよい。
加硫剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、有機過酸化物及びアゾ化合物等のラジカル発生剤、オキシム化合物、ニトロソ化合物、ポリアミン化合物、硫黄、硫黄化合物が挙げられる。
硫黄化合物には、一塩化硫黄、二塩化硫黄、ジスルフィド化合物、高分子多硫化合物等が含まれる。
加硫剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．０１質量部以上２０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上１５質量部以下がより好ましい。加硫方法としては、従来公知の方法を適用でき、加硫温度は、１２０℃以上２００℃以下が好ましく、より好ましくは１４０℃以上１８０℃以下である。
【０１８０】
加硫に際しては、必要に応じて加硫促進剤及び加硫助剤を用いてもよい。
加硫促進剤としては、従来公知の材料を用いることができ、以下のものに限定されないが、例えば、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、チオ尿素系、ジチオカルバメート系の加硫促進剤が挙げられる。
また、加硫助剤としては、以下のものに限定されないが、例えば、亜鉛華、ステアリン酸が挙げられる。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．０１質量部以上２０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上１５質量部以下がより好ましい。
【０１８１】
本実施形態のゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内で、上述した以外のその他の軟化剤及び充填剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、耐候安定剤、老化防止剤、着色剤、滑剤等の各種添加剤を用いてもよい。その他の軟化剤としては、公知の軟化剤を用いることができる。その他の充填剤としては、具体的には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムが挙げられる。上記の耐熱安定剤、帯電防止剤、耐候安定剤、老化防止剤、着色剤、潤滑剤としては、それぞれ公知の材料を用いることができる。
【０１８２】
本実施形態のゴム組成物は、タイヤ用ゴム組成物として好適に用いられる。本実施形態のタイヤ用ゴム組成物は、以下のものに限定されないが、例えば、省燃費タイヤ、オールシーズンタイヤ、高性能タイヤ、スタッドレスタイヤ等の各種タイヤ：トレッド、カーカス、サイドウォール、ビード部等のタイヤ各部位への利用が可能である。特に、タイヤ用ゴム組成物は、加硫物としたときに低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス及び耐摩耗性に優れているので、省燃費タイヤ、高性能タイヤのトレッド用として、より好適に用いられる。
【０１８３】
〔タイヤ〕
本実施形態のタイヤは、本実施形態のゴム組成物を含有する。
本実施形態のタイヤは、以下に限定されるものではないが、例えば、省燃費タイヤ、オールシーズンタイヤ、高性能タイヤ、スタッドレスタイヤ等の各種タイヤであってよい。また、トレッド、カーカス、サイドウォール、及びビード部からなる群から選択されるタイヤ部位の少なくとも一つに本実施形態のゴム組成物を用いてなるタイヤであってよい。
特に、本実施形態のタイヤは、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランス、及び耐摩耗性に優れているので、省燃費タイヤ、高性能タイヤとして好適に用いられる。
【実施例】
【０１８４】
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げ、本実施形態について詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
なお、実施例１〜５、並びに、比較例１〜４の重合体の分析は以下に示す方法で行った。【０１８５】
（１）結合スチレン量
試料１００ｍｇをクロロホルムで１００ｍＬにメスアップ、溶解して測定サンプルとした。
スチレンのフェニル基によるＵＶ２５４ｎｍの吸収により結合スチレン量（質量％）を測定した（島津製作所社製、分光光度計「ＵＶ−２４５０」）。【０１８６】
（２）ブタジエン部位のミクロ構造（１，２−ビニル結合量）
試料５０ｍｇを１０ｍＬの二硫化炭素に溶解して測定サンプルとした。
溶液セルを用いて、赤外線スペクトルを６００〜１０００ｃｍ−１の範囲で測定して所定の波数における吸光度によりハンプトンの方法の計算式に従いブタジエン部分のミクロ構造を求めた（日本分光社製、フーリエ変換赤外分光光度計「ＦＴ−ＩＲ２３０」）。【０１８７】
（３）１００℃で測定したムーニー粘度ＭＬ1+4（１００℃）
ムーニー粘度計（上島製作所社製、「ＶＲ１１３２」）を用い、ＪＩＳ  Ｋ６３００（ＩＳＯ２８９−１）及びＩＳＯ２８９−４に準拠し、ムーニー粘度を測定した。測定温度は、１００℃とした。まず、試料を１分間予熱した後、２ｒｐｍでローターを回転させ、４分後のトルクを測定してムーニー粘度（ＭＬ1+4（１００℃））とした。【０１８８】
（４）ガラス転移温度（Ｔｇ）
ＩＳＯ  ２２７６８：２００６に準拠して、マックサイエンス社製、示差走査熱量計「ＤＳＣ３２００Ｓ」を用い、ヘリウム５０ｍＬ／分の流通下、−１００℃から２０℃／分で昇温しながらＤＳＣ曲線を記録し、ＤＳＣ微分曲線のピークトップ（Ｉｎｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）をガラス転移温度とした。【０１８９】
（５）カップリング率及び分子量
ポリスチレン系ゲルを充填剤としたカラムを３本連結したＧＰＣ測定装置を使用して、クロマトグラムを測定し、標準ポリスチレンを使用した検量線に基づいて、カップリング率、重量平均分子量（Ｍｗ）、及び数平均分子量（Ｍｎ）、ピークトップ分子量（Ｍｐ1、Ｍｐ2）を求めた。
ただし、Ｍｐ1とは、変性共役ジエン系重合体のカップリング重合体のピークトップ分子量を表し、カップリング重合体のピークが複数存在する場合は、ピークの高さが最も高いピークのピークトップ分子量をＭｐ1とする。
Ｍｐ2とは、共役ジエン系重合鎖の非カップリング重合体（最も低分子量側ピーク）のピークトップ分子量を表す。
溶離液はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を使用した。カラムは、ガードカラム：東ソー社製  ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ  ＳｕｐｅｒＨ−Ｈ、カラム：東ソー社製  ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ５０００、ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ６０００、ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ７０００を使用した。オーブン温度４０℃、ＴＨＦ流量１．０ｍＬ／分の条件で、ＲＩ検出器（東ソー社製、「ＨＬＣ８０２０」）を用いた。測定用の試料１０ｍｇを２０ｍＬのＴＨＦに溶解して測定溶液とし、測定溶液２００μＬをＧＰＣ測定装置に注入して測定した。【０１９０】
（６）変性率
シリカ系ゲルを充填剤としたＧＰＣカラムに変性した成分が吸着する特性を応用することにより測定した。具体的には、試料及び低分子量内部標準ポリスチレンを含む試料溶液を、ポリスチレン系ゲルカラムで測定したクロマトグラムと、シリカ系カラムで測定したクロマトグラムの差分よりシリカカラムへの吸着量を測定し変性率を求めた。
・試料溶液の調製：
試料１０ｍｇ及び標準ポリスチレン５ｍｇを２０ｍＬのＴＨＦに溶解させて、試料溶液とした。
・ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣ測定条件：
ＴＨＦを溶離液として用い、試料溶液２０μＬを装置に注入して測定した。カラムは、ガードカラム：東ソー社製  ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ  ＳｕｐｅｒＨ−Ｈ、カラム：東ソー社製  ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ５０００、ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ６０００、ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＨ７０００を使用した。カラムオーブン温度４０℃、ＴＨＦ流量１．０ｍＬ／分の条件で、ＲＩ検出器（東ソー社製  ＨＬＣ８０２０）を用いて測定しクロマトグラムを得た。
・シリカ系カラムを用いたＧＰＣ測定条件：
ＴＨＦを溶離液として用い、試料５０μＬを装置に注入して測定した。カラムは、ガードカラム：ＤＩＯＬ  ４．６×１２．５ｍｍ  ５ｍｉｃｒｏｎ、カラム：Ｚｏｒｂａｘ  ＰＳＭ−１０００Ｓ、ＰＳＭ−３００Ｓ、ＰＳＭ−６０Ｓを使用した。カラムオーブン温度４０℃、ＴＨＦ流量０．５ｍＬ／分で、東ソー社製  ＣＣＰ８０２０シリーズ  ビルドアップ型ＧＰＣシステム：ＡＳ−８０２０、ＳＤ−８０２２、ＣＣＰＳ、ＣＯ−８０２０、ＲＩ−８０２１で、ＲＩ検出器を用いて測定し、クロマトグラムを得た。
・変性率の計算方法：
ポリスチレン系カラムを用いたクロマトグラムのピーク面積の全体を１００として、試料のピーク面積Ｐ１、標準ポリスチレンのピーク面積Ｐ２の値を算出した。また、シリカ系カラムを用いたクロマトグラムのピーク面積の全体を１００として、試料のピーク面積Ｐ３、標準ポリスチレンのピーク面積Ｐ４の値を算出した。これらの値を用い、下記式より変性率（％）を求めた。
変性率（％）＝［１−（Ｐ２×Ｐ３）／（Ｐ１×Ｐ４）］×１００
（ただし、Ｐ１＋Ｐ２＝Ｐ３＋Ｐ４＝１００）【０１９１】
（７）窒素原子の有無
前記（６）と同様の測定を行い、算出された変性率が１０％以上であった場合、窒素原子を有していると判断した。これにより、実施例１〜５、及び比較例２〜４の変性共役ジエン系重合体が窒素原子を有すること、比較例１の変性共役ジエン系重合体が窒素原子を有しないことを確認した。【０１９２】
（８）珪素原子の有無
変性共役ジエン系重合体０．５ｇを試料として、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０１  ４４．３．１に準拠して、紫外可視分光光度計（島津製作所社製の商品名「ＵＶ−１８００」）を用いて測定し、モリブデン青吸光光度法により定量した。これにより、珪素原子が検出された場合（検出下限１０質量ｐｐｍ）、珪素原子を有していると判断した。これにより、実施例１〜５、及び比較例１〜４の変性共役ジエン系重合体が珪素原子を有することを確認した。【０１９３】
〔実施例１〕
内容積５Ｌ（Ｌ／Ｄ：３．４）で、攪拌機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、ノルマルヘキサン１９９５ｇと反応器内に存在する重合反応の妨げになり得る不純物の中和用としてｎ−ブチルリチウムを反応器に入れ、７０℃で５分撹拌した後、室温まで冷却して溶液を抜出し、反応器内を空にした。次に、予め不純物を除去した、ノルマルヘキサン１６７０ｇ、スチレン８３ｇ、１，３−ブタジエン２３６ｇ、極性物質として２，２−ビス（２−オキソラニル）プロパン２．７３ｍｍｏｌを反応器に入れ、反応器内が５６℃のときに重合開始剤としてｎ−ブチルリチウム（表中、「ＮＢＬ」と記載する。）２．９２ｍｍｏｌを添加し重合を開始した。
重合開始直後から、反応器内の温度は上昇していき、ピーク温度を迎え、その温度は７９℃であった。温度の低下が確認されたところで、カップリング剤として５０℃に調整したトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン（表中、「ａ」と略す。）を０．４１ｍｍｏｌ添加し、さらに１０分撹拌した。このときの撹拌速度は、２００ｒｐｍであった。カップリング剤を添加したのは、ピーク温度に達した２分後であった。
重合停止剤としてエタノールを２．９２ｍｍｏｌ加え、反応を停止させ、変性共役ジエン系重合体含有ポリマー溶液を得た。【０１９４】
得られた重合溶液に、酸化防止剤として２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエンを０．６４ｇ添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、真空乾燥を経て、変性共役ジエン系共重合体Ａを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ａの分析結果を表１に示す。
また、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図を図２に示す。
図２中、符号１は、カップリング重合体ピークを示し、符号２は、非カップリング重合体ピークを示す。【０１９５】
〔実施例２〕
カップリング剤をトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンからトリス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン（表中、「ｂ」と略す。）に変更した。
反応開始温度は５５℃、反応ピーク温度は７７℃であった。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｂを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ｂの分析結果を表１に示す。【０１９６】
〔実施例３〕
重合開始剤の添加量を２．９２ｍｍｏｌから３．５９ｍｍｏｌに変更した。
カップリング剤をトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンからテトラキス（３−トリメトキシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン（表中、「ｃ」と略す。）に、添加量を０．４１ｍｍｏｌから０．３８ｍｍｏｌに変更した。
反応開始温度は５０℃、反応ピーク温度は８１℃であった。
また、極性物質の添加量を３．５０ｍｍｏｌに変更した。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｃを得た。変性共役ジエン系共重合体Ｃの分析結果を表１に示す。【０１９７】
〔実施例４〕
重合開始剤の添加量を２．９２ｍｍｏｌから３．５９ｍｍｏｌに変更した。
カップリング剤をトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンからテトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン（表中、「ｄ」と略す。）に変更し、かつ添加量を０．４１ｍｍｏｌから０．３８ｍｍｏｌに変更した。
反応開始温度は５０℃、反応ピーク温度は８２℃であった。
また、極性物質の添加量を３．５０ｍｍｏｌに変更した。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｄを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ｄの分析結果を表１に示す。【０１９８】
〔実施例５〕
重合開始剤をヘキサメチレンイミン２．９２ｍｍｏｌとｎ−ブチルリチウム２．９２ｍｍｏｌを予め反応させたヘキサメチレンイミノリチウム（表中、「ＨＭＩ＋ＮＢＬ」と記載する。）のシクロヘキサン溶液に、カップリング剤をトリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミンから１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン（表中、「ｅ」と略す。）に変更した。
反応開始温度は５５℃、反応ピーク温度は７７℃であった。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｅを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ｅの分析結果を表１に示す。【０１９９】
〔比較例１〕
内容積５Ｌで、攪拌機及びジャケットを具備する温度制御が可能なオートクレーブを反応器として使用し、予め不純物を除去した、ノルマルヘキサン１６７０ｇ、スチレン８３ｇ、１，３−ブタジエン２３６ｇ、極性物質として２，２−ビス（２−オキソラニル）プロパン１．９１ｍｍｏｌを反応器に入れ、反応器内が５８℃のときに重合開始剤ｎ−ブチルリチウム２．５５ｍｍｏｌを添加し重合を開始した。
重合開始直後から、反応器内の温度は上昇していき、ピーク温度を迎え温度の低下が確認されたところで、カップリング剤としてビス（トリメトキシシリル）エタン（表中、「ｆ」と略す。）を０．５６ｍｍｏｌ添加し、さらに１０分撹拌した。重合停止剤としてエタノール２．５５ｍｍｏｌ加え、反応を停止させ、変性共役ジエン系重合体含有ポリマー溶液を得た。【０２００】
得られた重合溶液に、安定剤として２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエンをそれぞれ０．６４ｇ添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、真空乾燥を経て、変性共役ジエン系共重合体Ｆを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ｆの分析結果を表１に示した。【０２０１】
〔比較例２〕
カップリング剤をビス（トリメトキシシリル）エタンからビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−Ｎ−メチルアミン（表中、「ｇ」と略す。）に変更した。
反応開始温度は５６℃、反応ピーク温度は８２℃であった。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｇを得た。
変性共役ジエン系共重合体Ｇの分析結果を表１に示す。【０２０２】
〔比較例３〕
カップリング剤添加量を０．４１ｍｍｏｌから０．２８ｍｍｏｌに変更した。
反応開始温度は５５℃、反応ピーク温度は７８℃であった。
その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｈを得た。
変性共役ジエン系重合体Ｈの分析結果を表１に示す。
また、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図を図３に示す。
図３中、符号１は、カップリング重合体ピークを示し、符号２は、非カップリング重合体ピークを示す。【０２０３】
〔比較例４〕
カップリング剤添加量を０．４１ｍｍｏｌから０．７２ｍｍｏｌに変更した。
反応開始温度は５４℃、反応ピーク温度は７５℃であった。その他は実施例１と同様にして、変性共役ジエン系重合体Ｉを得た。変性共役ジエン系重合体Ｉの分析結果を表１に示す。
また、ポリスチレン系カラムを用いたＧＰＣによる分子量分布曲線の模式図を図４に示す。
図４中、符号１は、カップリング重合体ピークを示し、符号２は、非カップリング重合体ピークを示す。【０２０４】
【表１】
2016199779.tif 000023
【０２０５】
表１中の符号の意味について、以下に示す。
＊１
ＮＢＬ：ノルマルブチルリチウム
ＨＭＩ：ヘキサメチレンイミン
＊２
２，２−ビス（２−オキソラニル）プロパンを使用
＊３
ａ：トリス（３−トリメトキシシリルプロピル）アミン：（６官能）
ｂ：トリス（３−トリエトキシシリルプロピル）アミン：（６官能）
ｃ：テトラキス（３−トリメトキシリルプロピル）−１，３−プロパンジアミン：（８官能）
ｄ：テトラキス（３−トリメトキシシリルプロピル）−１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン（８官能）
ｅ：１，２−ビス（トリクロロシリル）エタン：（６官能）
ｆ：ビス（トリメトキシシリル）エタン：（４官能）
ｇ：ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）−Ｎ−メチルアミン：（４官能）
＊４
カップリング剤分子中のトリアルコキシシリル基は２官能基、ジアルコキシシリル基は１官能基、モノアルコキシシリル基は０官能基、ハロゲン化シリル基はハロゲンの数と同数を官能基数とし、アザシリル基は１官能基としてカップリング剤の官能基数を計算し、その官能基数を重合開始剤のモル数で割った値をリチウム当量比として表した。【０２０６】
〔実施例６〜１０〕、〔比較例５〜８〕
実施例１〜５、並びに、比較例１〜４で得られた変性共役ジエン系重合体（試料Ａ〜Ｉ）を原料ゴムとして、以下に示す配合に従い、それぞれの原料ゴムを含有するゴム組成物を製造した。
変性共役ジエン系重合体（試料Ａ〜Ｉ）：１００．０質量部
シリカ（エボニック  デグサ社製、「Ｕｌｔｒａｓｉｌ  ７０００  ＧＲ」、窒素吸着比表面積１７０ｍ2／ｇ）：７５．０質量部
カーボンブラック（東海カーボン社製、「シーストＫＨ（Ｎ３３９）」）：５．０質量部
シランカップリング剤（エボニック  デグサ社製、「Ｓｉ７５」、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）：６．０質量部
Ｓ−ＲＡＥオイル（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製、「プロセスＮＣ１４０」）：３０．０質量部
亜鉛華：２．５質量部
ステアリン酸：２．０質量部
老化防止剤（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）：２．０質量部
硫黄：１．７質量部
加硫促進剤（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフィンアミド）：１．７質量部
加硫促進剤（ジフェニルグアニジン）：２．０質量部
合計：２２７．９質量部【０２０７】
上記した材料を下記の方法により混練してゴム組成物を得た。
温度制御装置を具備する密閉混練機（内容量０．３Ｌ）を使用し、第一段の混練として、充填率６５％、ローター回転数３０〜５０ｒｐｍの条件で、原料ゴム（試料Ａ〜Ｉ）、充填剤（シリカ、カーボンブラック）、シランカップリング剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸を混練した。このとき、密閉混合機の温度を制御し、排出温度１５５〜１６０℃でゴム組成物（配合物）を得た。【０２０８】
次に、第一の混練で得た配合物を室温まで冷却後、第二段の混練として、老化防止剤を加え、シリカの分散を向上させるため再度混練した。この場合も、混合機の温度制御により、配合物の排出温度を１５５〜１６０℃に調整した。【０２０９】
第二の混練で得た配合物を室温まで冷却後、第三段の混練として、７０℃に設定したオープンロールにて、硫黄、加硫促進剤を加えて混練した。その後、成型し、１６０℃で２０分間、加硫プレスにて加硫した。加硫後、ゴム組成物の物性を測定した。物性測定結果を表２に示す。【０２１０】
ゴム組成物の物性については、下記の方法により測定した。
（１）ゴム組成物のムーニー粘度（１３０℃）
ムーニー粘度計を使用し、ＪＩＳ  Ｋ６３００−１に準拠して、１３０℃、１分間の予熱を行った後に、ローターを毎分２回転で４分間回転させた後の粘度を測定した。値が小さいほど加工性に優れることを示す。【０２１１】
（２）粘弾性パラメータ（０℃ｔａｎδ、５０℃ｔａｎδ）
レオメトリックス・サイエンティフィック社製の粘弾性試験機「ＡＲＥＳ」を使用し、ねじりモードで粘弾性パラメータを測定した。各々の測定値は比較例５のゴム組成物の値を１００として指数化した。０℃において周波数１０Ｈｚ、ひずみ１％で測定したｔａｎδをウェットスキッド抵抗性の指標とした。値が大きいほどウェットスキッド抵抗性が良好であることを示す。
また、５０℃において周波数１０Ｈｚ、ひずみ３％で測定したｔａｎδを省燃費性の指標とした。値が小さいほど省燃費性が良好であり、低ヒステリシスロス性に優れていることを示す。【０２１２】
（３）耐摩耗性
アクロン摩耗試験機（安田精機製作所社製）を使用し、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２に準拠して、荷重４４．４Ｎ、１０００回転の摩耗量を測定し、比較例５の結果を１００として指数化した。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。【０２１３】
【表２】
2016199779.tif 000024
【０２１４】
表２より、実施例６〜１０のゴム組成物（変性共役ジエン系重合体組成物）は、比較例５、６のゴム組成物と比較して、配合前のムーニー粘度が同程度にも関わらず、加硫物とする際の配合物ムーニー粘度が同等もしくは低く、良好な加工性を示し、加硫物としたときのウェットスキッド抵抗性と低ヒステリシスロス性のバランスに優れ、耐摩耗性にも優れることが確認された。これらの結果から、実施例６〜１０の変性共役ジエン系重合体組成物は、省燃費性と加工性、そして耐摩耗性のバランスに優れていることが確認された。【０２１５】
また、実施例６で使用した変性共役ジエン系共重合体Ａは、図２に示すように、カップリング重合体ピーク（１）が単一ピークで、そのほとんどが６分岐の重合体であり、また、非カップリング重合体ピーク（２）に対して、カップリング重合体ピーク（１）の割合が多く、本発明に規定するＭＬとＭｗの関係式、カップリング率の要件、及び変性率の要件を全て満たすものであった。
これに対して、比較例７で使用した変性共役ジエン系共重合体Ｈは、図３に示すように、本発明に規定するＭＬとＭｗの関係式を満たす程度に６分岐の重合体の割合が高いものであったが、非カップリング重合体ピーク（２）に対して、カップリング重合体ピーク（１）の割合が少ないため、カップリング率及び変性率の要件を満たさないものであった。
比較例８で使用した変性共役ジエン系共重合体Ｉは、図４に示すように、本発明に規定するカップリング率の要件を満たし、変性率の要件を満たす程度に、非カップリング重合体ピーク（２）に対して、カップリング重合体ピーク（１）の割合が多いものであったが、カップリング重合体ピーク（１）が単一のピークではなく、５分岐以下の重合体の割合が多いため、ＭＬとＭｗとの関係式を満たさないものであった。
そして、上記表２より、実施例６のゴム組成物（変性共役ジエン系重合体組成物）は、比較例７、８のゴム組成物と比較して、配合前のムーニー粘度が高いにも関わらず、加硫物とする際の配合物ムーニー粘度が低く、良好な加工性を示し、加硫物としたときのウェットスキッド抵抗性と低ヒステリシスロス性のバランスに優れ、耐摩耗性にも優れることが示された。
これらの結果から、同じカップリング剤を使用しても、本発明の要件を満たさないと、顕著な効果が得られないことが確認された。【０２１６】
本出願は、２０１５年６月１２日に日本国特許庁に出願された日本特許出願（特願２０１５−１１９５０４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
本発明に係る変性共役ジエン系重合体は、加硫ゴムとしたときに優れた省燃費性と耐摩耗性を示し、かつ他の成分と混合して組成物とする際や加硫ゴムにする際の加工性にも優れており、タイヤトレッド、履物、工業用品等の各種部材の材料として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０２１８】
１    カップリング重合体ピーク
２    非カップリング重合体ピーク
【図１】
2016199779.tif 000035
【図２】
2016199779.tif 000036
【図３】
2016199779.tif 000037
【図４】
2016199779.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月24日(2017.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体を１０質量％以上含むゴム成分と、
前記ゴム成分１００質量部に対して５．０質量部以上１５０質量部以下のシリカ系充填材と、を含む、ゴム組成物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
〔１３〕
前記式（ＶＩ）において、Ａは、前記式（ＩＩ）又は前記式（ＩＩＩ）を表し、ｋは０を表す、前記〔１２〕に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
〔１４〕
前記〔１〕乃至〔９〕のいずれか一に記載の変性共役ジエン系重合体を１０質量％以上含むゴム成分と、
前記ゴム成分１００質量部に対して５．０質量部以上１５０質量部以下のシリカ系充填剤と、を含む、ゴム組成物。
〔１５〕
前記〔１４〕に記載のゴム組成物を含有するタイヤ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、窒素原子及び／又は珪素原子を有していることが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体が窒素原子及び／又は珪素原子を有していることにより、加硫物とする際の加工性に優れ、加硫物としたときの、低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスと、耐摩耗性とに優れたものとなる。
珪素原子は、例えば、共役ジエン系重合体と珪素原子を有するカップリング剤とを反応させることによって、カップリング残基として変性共役ジエン系重合体中に導入することができる。変性共役ジエン系重合体中に珪素原子があることは、後述する実施例に記載する金属分析による方法によって確認することができる。
窒素原子は、例えば、後述する共役ジエン系重合体の重合開始剤として窒素原子を有するものを用いること、共役ジエン系重合体と窒素原子を有するカップリング剤とを反応させることによって、カップリング残基として変性共役ジエン系重合体中に導入することができる。変性共役ジエン系重合体中に窒素原子があることは、後述する実施例に記載する特定のカラムへの吸着の有無を検出する方法によって確認することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、好ましくは、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３３．０の関係式を満足するものであり、より好ましくは、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３６．７、さらに好ましくは、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−４０．４、さらにより好ましくは、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−４４．２の関係式を満足するものである。
切片の数値が小さくなるに従い、重合体の分岐数が大きくなる傾向にあり、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−４４．２の関係を満たす場合、８分岐以上の重合体の割合が高くなる。これに起因して、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性とのバランスが優れたものとなり、かつ耐摩耗性により優れる傾向にある。中でも加硫物とする際の加工性に優れる傾向にある。
８分岐以上の重合体を主成分とする変性共役ジエン系重合体の場合、変性率やカップリング率を適切に設定することにより、この関係式を満たす傾向にある。
変性共役ジエン系重合体においては、重合体の分岐数や６分岐以上の重合体の含有量を調整することにより、ＭＬ≦１．８（Ｍｗ×１０-4）−３１．５を満足するものに制御し易い傾向がある。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、上述したように、加硫物とする際の加工性、加硫物としたときの低ヒステリシスロス性とウェットスキッド抵抗性のバランスの観点から、６分岐以上の分岐構造を有するものであることが好ましく、７分岐以上の分岐構造を有することが好ましく、８分岐以上の分岐構造を有することが好ましい。
本実施形態の変性共役ジエン系重合体における分岐構造の数は、共役ジエン系重合体の活性末端と変性剤の添加量の化学量論比を合わせることにより制御することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
〔変性共役ジエン系共重合体の製造方法〕
本実施形態の変性共役ジエン系重合体の製造方法は、有機モノリチウム化合物を重合開始剤として用い、少なくとも共役ジエン化合物を重合し、共役ジエン系重合体を得る重合工程と、前記共役ジエン系重合体と、６官能以上の官能基を有するカップリング剤とを反応させる反応工程であって、前記重合工程において使用した有機モノリチウム化合物１モルに対して、前記カップリング剤の官能基のモル数が０．８モル以上１．２モル以下となるように反応させる、反応工程とを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
本実施形態の変性共役ジエン系重合体は、重合後のゲル生成を防止する観点、及び加工時の安定性を向上させる観点から、ゴム用安定剤を添加することが好ましい。ゴム用安定剤としては、以下のものに限定されず、公知のものを用いることができるが、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ｎ−オクタデシル−３−（４’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）プロピオネート、２−メチル−４，６−ビス［（オクチルチオ）メチル］フェノール等の酸化防止剤が好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
ゴム組成物中のシリカ系充填剤の含有量は、変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分１００質量部に対して、５．０質量部以上１５０質量部以下であり、２０質量部以上１００質量部以下であることが好ましく、２５質量部以上６０質量部以下がより好ましい。
シリカ系充填剤の含有量は、充填剤の添加効果が発現する観点から、５．０質量部以上であり、充填剤を十分に分散させ、組成物の加工性及び機械強度を実用的に十分なものとする観点から、１５０質量部以下である。
【国際調査報告】
2016199779.tif 000039
2016199779.tif 000040
2016199779.tif 000041
2016199779.tif 000042