(57)【要約】  無機充填材をゴム類や樹脂類等の基材中に均一分散させて、そのような基材から機械的強度や耐摩耗性等に優れた成形品を得ることができ、より具体的には低発熱性、耐摩耗性及び加工性に優れたゴム組成物を調製し、かかるゴム組成物から低燃費性及び操縦安定性に優れた自動車用タイヤを製造することができる無機充填材用分散剤及びその製造法を提供する。  無機充填材用分散剤として、ゴム類や樹脂類と親和性のある共役ジエン系重合体中に無機充填材との相互作用に優れる特定の構造を導入した改質共役ジエン系重合体を用いた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填材を基材中に均一分散させる無機充填材用分散剤であって、共役ジエン系重合体中に下記の化１で示される構成単位、下記の化２で示される構成単位及び下記の化３で示される構成単位から選ばれる構成単位の一つ又は二つ以上を導入した改質共役ジエン系重合体から成ることを特徴とする無機充填材用分散剤。
【化１】
2012165543.tif 000011
【化２】
2012165543.tif 000012
【化３】
2012165543.tif 000013
（化１、化２及び化３において、
Ｒ１〜Ｒ１０，Ｒ１４，Ｒ１５：炭素数１〜２０の炭化水素基
Ｒ１１〜Ｒ１３：炭素数１〜１０の炭化水素基
Ｘ１〜Ｘ３：Ｓｉ、Ｓｎ又はＧｅ
ｐ，ｑ，ｒ：１〜３の整数）
【請求項２】
改質共役ジエン系重合体が、共役ジエン系重合体中に化１で示される構成単位及び化２で示される構成単位を導入したものである請求項１記載の無機充填材用分散剤。
【請求項３】
Ｒ１〜Ｒ３が炭素数１〜１１の炭化水素基である請求項１又は２記載の無機充填材用分散剤。
【請求項４】
Ｒ４〜Ｒ９が炭素数１〜４の炭化水素基である請求項１〜３のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項５】
Ｘ１〜Ｘ３がＳｉである請求項１〜４のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項６】
共役ジエン系重合体が、１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、シクロペンタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、１，３−シクロヘキサジエン、１，４−シクロヘキサジエン、１，３−ヘプタジエン、１，６−ヘプタジエン、２−メチル−１，３−ヘプタジエン、３−メチル−１，４−ヘプタジエン、１，３，５−ヘプタトリエン、５−メチル−１，３，６−ヘプタトリエン、シクロヘプタトリエン、１，７−オクタジエン、１，３−オクタジエン、３，７‐ジメチル‐１，６‐オクタジエン、７，７−ジメチル−２，５−オクタジエン、１，２−シクロオクタジエン、１，５−シクロオクタジエン及び１，３，５−シクロオクタトリエンから選ばれる一つ又は二つ以上の単量体を（共）重合したものである請求項１〜５のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項７】
共役ジエン系重合体が、１，３−ブタジエン、イソプレン及び２，３−ジメチル−１，３−ブタジエンから選ばれる一つ又は二つ以上の単量体を（共）重合したものである請求項１〜５のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項８】
共役ジエン系重合体が、分子中に１，２結合の構成単位を８０モル％以上有するものである請求項１〜７のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項９】
共役ジエン系重合体が、数平均分子量２００〜１０００００のものである請求項１〜８のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１０】
共役ジエン系重合体が、数平均分子量５００〜１００００のものである請求項１〜８のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１１】
改質共役ジエン系重合体が、数平均分子量３００〜２０００００のものである請求項１〜１０のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１２】
改質共役ジエン系重合体が、数平均分子量７００〜２００００のものである請求項１〜１０のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１３】
基材がゴム類である請求項１〜１２のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１４】
ゴム類が、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−α−オレフィン共重合ゴム、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム及び分子中にハロゲン化メチル基を有するスチレン系化合物とイソプレンとの共重合体から選ばれる一つ又は二つ以上である請求項１３記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１５】
ゴム類１００質量部当たり、１〜４０質量部の割合で用いるものである請求項１３及び１４記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１６】
無機充填材が、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム及びアルミナから選ばれる一つ又は二つ以上である請求項１〜１５のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１７】
無機充填材が、シリカ及びカーボンブラックから選ばれるものである請求項１〜１５記載の無機充填材用分散剤。
【請求項１８】
共役ジエン系重合体に分子中にメルカプト基を有する下記の化４で示される化合物を反応させることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【化４】
2012165543.tif 000014
（化４において、
Ｒ１６〜Ｒ１８：炭素数１〜２０の炭化水素基
Ｘ４：Ｓｉ、Ｓｎ又はＧｅ
ｎ：１〜３の整数）
【請求項１９】
共役ジエン系重合体と化４で示される化合物とを、共役ジエン系重合体／化４で示される化合物＝９９／１〜１０／９０（重量比）の割合で反応させる請求項１８記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２０】
共役ジエン系重合体と化４で示される化合物とを、共役ジエン系重合体／化４で示される化合物＝９５／５〜１５／８５（重量比）の割合で反応させる請求項１８記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２１】
Ｘ４がＳｉである請求項１８〜２０のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２２】
Ｒ１６が炭素数１〜１１の炭化水素基である請求項１８〜２１のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２３】
Ｒ１７及びＲ１８が炭素数１〜４の炭化水素基である請求項１８〜２２のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２４】
共役ジエン系重合体に化４で示される化合物を、触媒が存在しない不活性気体雰囲気下に熱で反応させる請求項１８〜２３のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２５】
共役ジエン系重合体に化４で示される化合物を、加圧条件下で反応させる請求項２４記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２６】
共役ジエン系重合体に化４で示される化合物を、反応率８５％以上となるよう反応させる請求項１８〜２５のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【請求項２７】
共役ジエン系重合体に化４で示される化合物を、反応率９０％以上となるよう反応させる請求項１８〜２５のいずれか一つの項記載の無機充填材用分散剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機充填材用分散剤及びその製造方法に関し、更に詳しくは、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の無機充填材をこれらとは親和性のないゴム類や樹脂類等の基材中に均一分散させて、かかる基材から機械的強度や耐摩耗性等に優れた成形品を得ることができる無機充填材用分散剤及びその製造方法に関し、より具体的には低発熱性、耐摩耗性及び加工性に優れたゴム組成物を調製することができ、かかるゴム組成物から低燃費性及び操縦安定性に優れたタイヤを製造することができる無機充填材用分散剤及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不活性有機溶媒中で有機アルカリ金属触媒の存在下に、共役ジエン系化合物や芳香族ビニル化合物を重合して得られる重合体が、合成ゴムや合成樹脂として広く使用されている。またこれらの合成ゴムや合成樹脂の機械的強度や耐摩耗性等を改良するため、これらにシリカやカーボンブラック等の無機充填材を配合することも広く行なわれている（例えば、特許文献１〜４参照）。しかし、シリカやカーボンブラック等の無機充填材を合成ゴムや合成樹脂等の基材中に均一分散させることは難しく、そのため従来から、無機充填材を前記のような基材中に均一分散させる種々の方法が試みられている。これには例えば、１）共役ジエン系重合体の末端をハロゲン化アルコキシシラン誘導体で変性する方法（例えば、特許文献５参照）、２）共役ジエン系重合体をアミノシラン化合物と反応させて変性する方法（例えば、特許文献６参照）、３）共役ジエン系重合体の末端をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等で変性する方法（例えば、特許文献７参照）、４）共役ジエン系重合体中にアルコキシシラン構造を導入する方法（例えば、特許文献８参照）、５）反応性を高めたシランカップリング剤を用いる方法（例えば、特許文献９参照）等が提案されている。しかし、これらの従来法では、シリカやカーボンブラック等の無機充填材をゴム類や樹脂類等の基材中に充分に均一分散させることができず、結果としてそのような基材から得られる成形品の機械的強度や耐摩耗性等が依然として不充分という問題があり、より具体的にはそのような基材は低発熱性、耐摩耗性及び加工性に優れたゴム組成物とすることができず、したがってかかるゴム組成物からは低燃費性及び操縦安定性に優れた成形品、例えば自動車用タイヤを製造することもできないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２４８１１６号公報
【特許文献２】特開平０７−０７０３６９号公報
【特許文献３】特開平０８−２４５８３８号公報
【特許文献４】特開平０３−２５２４３１号公報
【特許文献５】特開昭６２−２２７９０８号公報
【特許文献６】特開昭６３−１８６７４８号公報
【特許文献７】特開平０９−０８７４２６号公報
【特許文献８】特開２０１０−２０２７６９号公報
【特許文献９】特開平０６−２４８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、シリカやカーボンブラック等の無機充填材をゴム類や樹脂類等の基材中に均一分散させて、そのような基材から機械的強度や耐摩耗性等に優れた成形品を得ることができ、より具体的には低発熱性、耐摩耗性及び加工性に優れたゴム組成物を調製して、低燃費性及び操縦安定性に優れたタイヤを製造することができる無機充填材用分散剤及びその製造方法を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、無機充填材用分散剤としては、共役ジエン系重合体中に無機充填材との相互作用に優れる特定の構造を導入したものが正しく好適であることを見出した。【０００６】
すなわち本発明は、無機充填材を基材中に均一分散させる無機充填材用分散剤であって、共役ジエン系重合体中に下記の化１で示される構成単位、下記の化２で示される構成単位及び下記の化３で示される構成単位から選ばれる構成単位の一つ又は二つ以上を導入した改質共役ジエン系重合体から成ることを特徴とする無機充填材用分散剤に係る。【０００７】
【化１】
2012165543.tif 000002
【０００８】
【化２】
2012165543.tif 000003
【０００９】
【化３】
2012165543.tif 000004
【００１０】
化１、化２及び化３において、
Ｒ１〜  Ｒ１０，Ｒ１４，  Ｒ１５：炭素数１〜２０の炭化水素基
Ｒ１１〜  Ｒ１３：炭素数１〜１０の炭化水素基
Ｘ１〜  Ｘ３：Ｓｉ、Ｓｎ又はＧｅ
ｐ，ｑ，ｒ：１〜３の整数【００１１】
また本発明は、前記の本発明に係る無機充填材用分散剤の製造方法に係る。【００１２】
先ず、本発明に係る無機充填材用分散剤（以下、本発明の分散剤という）について説明する。本発明の分散剤は、無機充填材を基材中に均一に分散させる無機充填材用分散剤であって、共役ジエン系重合体中に化１で示される構成単位、化２で示される構成単位及び化３で示される構成単位から選ばれる構成単位の一つ又は二つ以上を導入した改質共役ジエン系重合体から成るものであるが、共役ジエン系重合体中に化１で示される構成単位及び化２で示される構成単位を導入した改質共役ジエン系重合体から成るもの、更には化３で示される構成単位も加えてこれらの構成単位の全てを導入した改質共役ジエン系重合体から成るものが好ましい。【００１３】
化１で示される構成単位、化２示される構成単位及び化３で示される構成単位において、Ｒ１〜Ｒ３は炭素数１〜２０の炭化水素基である。なかでも、炭素数１〜１１の炭化水素基が好ましく、これには、１）メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキチレン、ヘプチレン、オクタチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン等のアルキレン基、２）エテン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン等のアルケニル基、３）エチン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ヘプチン、オクチン等のアルキニル基、４）ベンゼン、メチルベンゼン、エチルベンゼン、スチレン等の芳香族炭化水素化合物から２個の水素を除いた炭化水素基が挙げられる。【００１４】
化１で示される構成単位、化２示される構成単位及び化３で示される構成単位において、Ｒ４〜Ｒ９は炭素数１〜２０の炭化水素基である。なかでも、炭素数１〜４の炭化水素基が好ましく、これには、１）メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、２）エテニル基、プロペニル基、プテニル基、３）エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等が挙げられる。【００１５】
化１で示される構成単位において、Ｒ１０は、炭素数１〜２０の炭化水素基である。なかでも、炭素数１〜４の炭化水素基が好ましい。【００１６】
化２で示される構成単位及び化３で示される構成単位において、Ｒ１１〜Ｒ１３は炭素数１〜１０の炭化水素基である。【００１７】
化３で示される構成単位において、Ｒ１４及びＲ１５は炭素数１〜２０の炭化水素基である。【００１８】
化１で示される構成単位、化２示される構成単位及び化３で示される構成単位において、Ｘ１〜Ｘ３はＳｉ、Ｓｎ又はＧｅである。使用する無機充填材にもよるが、無機充填材がシリカの場合には、Ｘ１〜Ｘ３はＳｉが好ましい。【００１９】
本発明の分散剤に供する共役ジエン系重合体としては、１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、１，４−ペンタジエン、シクロペンタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、１，３−シクロヘキサジエン、１，４−シクロヘキサジエン、１，３−ヘプタジエン、１，６−ヘプタジエン、２−メチル−１，３−ヘプタジエン、３−メチル−１，４−ヘプタジエン、１，３，５−ヘプタトリエン、５−メチル−１，３，６−ヘプタトリエン、シクロヘプタトリエン、１，７−オクタジエン、１，３−オクタジエン、３，７‐ジメチル‐１，６‐オクタジエン、７，７−ジメチル−２，５−オクタジエン、１，２−シクロオクタジエン、１，５−シクロオクタジエン及び１，３，５−シクロオクタトリエンから選ばれる一つ又は二つ以上の単量体を（共）重合したものが挙げられるが、これらの単量体以外の単量体としてスチレンやアクリロニトリルを共重合したものでよい。【００２０】
なかでも、本発明の分散剤に供する共役ジエン系重合体としては、１，３−ブタジエン、イソプレン及び２，３−ジメチル−１，３−ブタジエンから選ばれる一つ又は二つ以上の単量体を（共）重合したものが好ましく、分子中に１，２結合の構成単位を８０モル％以上有するものがより好ましい。【００２１】
また本発明の分散剤に供する共役ジエン系重合体の数平均分子量は特に制限されないが、数平均分子量２００〜１０００００であるものが好ましく、なかでも数平均分子量５００〜１００００であるものがより好ましい。尚、本発明において数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法によるポリスチレン換算の数平均分子量である。【００２２】
本発明の分散剤として用いる改質共役ジエン系重合体の数平均分子量も特に制限されないが、数平均分子量３００〜２０００００であるものが好ましく、なかでも数平均分子量７００〜２００００であるものがより好ましい。【００２３】
本発明の分散剤はゴム類や樹脂類等の各種の基材に適用できる。なかでもゴム類に適用するのが好ましく、かかるゴム類としては、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−α−オレフィン共重合ゴム、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム及びハロゲン化メチル基を持つスチレン系化合物とイソプレンの共重合体から選ばれる一つ又は二つ以上が挙げられる。【００２４】
本発明の分散剤は各種の無機充填材に適用できる。なかでも、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム及びアルミナから選ばれる一つ又は二つ以上に適用するのが好ましく、シリカ及びカーボンブラックから選ばれるものに適用するのがより好ましい。【００２５】
本発明の分散剤をゴム類に適用する場合、その使用量は、ゴム類１００質量部当たり、通常１〜４０質量部の割合となるようにするが、３〜３０質量部の割合となるようにするのが好ましい。これらの混練は、ロール等の開放式混練機やバンバリーミキサー等の密閉式混練機等、通常使用される混練機により行うことができる。【００２６】
次に、本発明に係る無機充填材用分散剤の製造方法（以下、本発明の製造方法という）について説明する。本発明の製造方法は、共役ジエン系重合体中に化１で示される構成単位、化２で示される構成単位及び化３で示される構成単位から選ばれる構成単位の一つ又は二つ以上を導入する方法である。【００２７】
本発明の製造方法では、共役ジエン系重合体と反応して、該共役ジエン系重合体中に前記のような構成単位を導入するために、分子中にメルカプト基を有する下記の化４で示される化合物を用いる。【００２８】
【化４】
2012165543.tif 000005
【００２９】
化４において、
Ｒ１６〜  Ｒ１８：炭素数１〜２０の炭化水素基
Ｘ４：Ｓｉ、Ｓｎ又はＧｅ
ｎ：１〜３の整数【００３０】
化４中のＲ１６〜Ｒ１８は化１〜化３中のＲ１〜Ｒ９について前記したことと同様であり、またＸ４はＸ１〜Ｘ３について前記したことと同様である。なかでも、Ｒ１６としては炭素数１〜１１の炭化水素基が好ましく、またＲ１７及びＲ１８としては炭素数１〜４の炭化水素基が好ましい。【００３１】
分子中にメルカプト基を有する化４で示される化合物としては、分子中にメルカプト基を有するシラン化合物（化４においてＸ４がＳｉの化合物）、分子中にメルカプト基を有するスズ化合物（化４においてＸ４がＳｎの化合物）、分子中にメルカプト基を有するゲルマニウム化合物（化４においてＸ４がＧｅの化合物）が挙げられる。なかでも、本発明の製造方法に用いる化合物としては、分子中にメルカプト基を有するシラン化合物及び分子中にメルカプト基を有するスズ化合物が好ましく、分子中にメルカプト基を有するシラン化合物がより好ましい。【００３２】
分子中にメルカプト基を有するシラン化合物としては、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、３−メルカプトプロピルジエトキシメチルシラン、３−メルカプトジメトキシエチルシラン、３−メルカプトジエトキシエチルシラン、３−３−メルカプトプロピルメトキシジメチルシラン、３−メルカプトプロピルエトキシジメチルシラン、メルカプトメチレンメチルジエトキシシラン、メルカプトメチレントリエトキシシラン、2-メルカプトエチルメトキシジメチルシラン、２−メルカプトエチルエトキシジメチルシラン、１１−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン、１１−メルカプトウンデシルジメトキシメチルシラン、１１−メルカプトウンデシルメトキシジメチルシラン、１１−メルカプトウンデシルトリエトキシシラン、１１−メルカプトウンデシルジエトキシメチルシラン等が挙げられる。これらのシラン化合物は、一つを単独で又は二つ以上を組合せて使用することができる。【００３３】
本発明の製造方法において、共役ジエン系重合体と分子中にメルカプト基を有する化４で示される化合物との反応比率は特に制限されないが、共役ジエン系重合体／化４で示される化合物＝９９／１〜１０／９０（重量比）で反応させるのが好ましく、なかでも反応時間の点から、共役ジエン系重合体／化４で示される化合物＝９５／５〜１５／８５（重量比）で反応させるのがより好ましい。【００３４】
本発明の分散剤としての改質共役ジエン系重合体は、共役ジエン系重合体に前記のような化４で示される化合物を、触媒が存在しない不活性気体雰囲気下に熱で反応させることにより得ることができる。具体的には例えば、１，３−ブタジエン、イソプレン及び２，３−ジメチル−１，３−ブタジエンから選ばれる一つ又は二つ以上の単量体を（共）重合した共役ジエン系重合体を１２０〜２５０℃に加熱し、前記した分子中にメルカプト基を有する化４で示される化合物を滴下して反応させることにより得ることができる。反応温度は１４０〜２００℃とするのが好ましい。反応温度が２００℃超では得られる分散剤が着色し易くなり、逆に１４０℃未満では反応が進行し難くなる。共役ジエン系重合体に対する化４で示される化合物の比率をあげて反応させる場合には、反応時間及び反応率の点から、オートクレイブを使用して、加圧条件下でジエン系重合体と化４で示される化合物とを反応させることがより好ましい。【００３５】
本発明の製造方法では、以上説明したように共役ジエン系重合体に化４で示される化合物を反応させて、本発明の分散剤としての改質共役ジエン系重合体を得る。双方を反応させる際の反応率は特に制限されないが、８５％以上となるようにするのが好ましく、９０％以上となるようにするのがより好ましい。【００３６】
本発明の分散剤はその効果が損なわれない範囲内で、通常ゴム工業会で用いられているような各種の薬品、例えば硫黄以外の加硫剤、加硫促進剤、プロセス油、可塑剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等と併用することができる。【００３７】
本発明の分散剤を使用してゴム類に無機充填材を分散させた混練物は、常法によりゴム成形品にすることができる。成形手段としては、ゴム類がＡＢＳ樹脂のような熱可塑性樹脂の場合には射出成形法が挙げられ、ゴム類が熱硬化性樹脂の場合にはシート状成形材料（ＳＭＣ）を用いる圧縮成形法、塊状成形材料（ＢＭＣ）を用いる射出成形法、液状成形材料を用いる樹脂移送成形法（ＲＴＭ）、樹脂注入成形法、反応射出成形法（ＲＩＭ）及び引抜成形法等が挙げられる。成形後に加硫すれば、タイヤ、防振ゴム、防舷材、ベルト、ホースその他の工業品等の各種ゴム製品として用いることができる。【００３８】
ゴム類、無機充填材及び本発明の分散剤を混練し、その混練物を用いてタイヤ、例えば自動車用タイヤを製造する場合、更にカップリング剤を混練するのが好ましい。かかるカップリング剤としてはそれ自体は公知の各種のカップリング剤を使用できるが、シランカップリング剤が好ましい。かかる混練物を調製するに際しては、ゴム類１００質量部当たり、無機充填材を通常は５〜２００質量部、好ましくは１０〜１００質量部の割合で混練し、また本発明の分散剤を通常は１〜４０質量部、好ましくは３〜２０質量部の割合で混練し、更に用いる場合にはシランカップリング剤を通常は０．５〜５０質量部、好ましくは２〜２５質量部の割合で混練する。これらの混練は、ロール等の開放式混練機やバンバリーミキサー等の密閉式混練機等、通常使用される混練機により行なうことができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の分散剤を用いると、シリカやカーボンブラック等の無機充填材をゴム類や樹脂類等の各種の基材中に均一分散することができ、そのように均一分散したものから引張強度や破壊強度等の機械的強度及び耐摩耗性に優れた成形品を得ることができる。より具体的には、本発明の分散剤を用いてゴム類に無機充填材を均一分散したゴム組成物は、低発熱性、耐摩耗性及び加工性に優れたものとなり、かかるゴム組成物からは低燃費性及び操縦安定性に優れたタイヤを得ることができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるというものではない。尚、以下の実施例及び比較例において、別に記載しない限り、部は質量部であり、また％は質量％である。【００４１】
試験区分１（無機充填材用分散剤としての改質共役ジエン系重合体の合成）
実施例１（Ｐ−１の合成）
撹拌機、冷却管、窒素導入管、温度計及び滴下ロートを備えた１．５Ｌの４口フラスコに、共役ジエン系重合体として９００ｇの液状の１，２−ポリブタジエン（日本曹達社製、商品名日曹ＰＢ−Ｂ−１０００、数平均分子量１０００）を仕込み、よく窒素置換した後、撹拌しながら内温を１５０℃まで上げ、化４で示される化合物として１００ｇの３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名Ａ−１８９１、分子量  ２３８．４）を徐々に滴下した。滴下終了後、更に１５０℃で５時間熟成した。熟成後、室温まで冷却して、無色透明な粘調液状の改質共役ジエン系重合体を得た。この改質共役ジエン系重合体は、ＧＰＣチャートより、出発物質であるシランカップリング剤のピークが消失していたことから、その反応率は９８％超であり、数平均分子量は１６００であった。ここで得られた改質共役ジエン系重合体を無機充填材用分散剤Ｐ−１とした。【００４２】
実施例１１（Ｐ−１１の合成）
耐圧容器、攪拌装置、圧力計、安全弁を備えた２Ｌのオートクレーブに、共役ジエン系重合体として３３４ｇの液状の１，２−ポリブタジエン（日本曹達社製、商品名日曹ＰＢ−Ｂ−３０００、数平均分子量３０００）と、化４で示される化合物として６６６ｇの３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、商品名Ａ−１８９１、分子量２３８．４）を仕込み、窒素で充分置換した後、窒素にて２ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけた。その後、攪拌しながら内温を１５０℃まで上げ、最終的に窒素にて４ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけた状態で、１８時間反応させた。反応後、室温まで冷却して、無色透明な粘調液状の改質共役ジエン系重合体を得た。この改質共役ジエン系重合体は、ＧＰＣチャートより、その反応率は９８％超であり、数平均分子量は９５００であった。ここで得た改質共役ジエン系重合体を無機充填材用分散剤Ｐ−１１とした。【００４３】
実施例２〜１０及び１２〜３４（Ｐ−２〜Ｐ−１０及びＰ−１２〜Ｐ−３４の合成）
実施例１の無機充填材用分散剤Ｐ−１の場合と同様にして、実施例２、７，８、１５の無機充填材用分散剤Ｐ−２、Ｐ−７、Ｐ−８、Ｐ−１５を得た。また実施例１１の無機充填材用分散剤Ｐ−１１と同様にして、他の実施例の無機充填材用分散剤を得た。これらの内容を表１にまとめて示した。【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１において、
＊１：共役ジエン系重合体１モル当たりの化４で示される化合物の付加モル数
Ａ−１：液状の１，２−ポリブタジエン、数平均分子量１０００、１，２結合の構成単位の割合８５％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｂ−１０００）
Ａ−２：液状の１，２−ポリブタジエン、数平均分子量２０００、１，２結合の構成単位の割合９０％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｂ−２０００）
Ａ−３：液状の１，２−ポリブタジエン、数平均分子量３０００、１，２結合の構成単位の割合９０％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｂ−３０００）
Ａ−４：液状の両末端グリコール１，２−ポリブタジエン、数平均分子量１０００、１，２結合の構成単位の割合８５％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｇ−１０００）
Ａ−５：液状の両末端グリコール１，２−ポリブタジエン、数平均分子量２０００、１，２結合の構成単位の割合８５％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｇ−２０００）
Ａ−６：液状の両末端グリコール１，２−ポリブタジエン、数平均分子量３０００、１，２結合の構成単位の割合９０％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｇ−３０００）
Ａ−７：液状の両末端カルボン酸１，２−ポリブタジエン、数平均分子量１０００、１，２結合の構成単位の割合８５％以上（日本曹達社製、商品名ＰＢ−Ｃ−１０００）
Ａ−８：液状の１，２−ポリブタジエン、数平均分子量５２００、１，２結合の構成単位の割合９０％以上（サートマー社製、商品名Ｒｉｃｏｎ１５４）
Ａ−９：液状の１，４−ポリブタジエン、数平均分子量８０００、１，４結合の構成単位の割合の構成単位の割合９０％（クラレ社製、商品名ＬＢＲ−３０７）
Ａ−１０：液状の１，４−ポリブタジエン、数平均分子量２６０００、１，４結合の構成単位の割合の構成単位の割合９０％（クラレ社製、商品名ＬＢＲ−３０５）
Ａ−１１：液状の１，４−ポリブタジエン、数平均分子量４４０００、１，４結合の構成単位の割合の構成単位の割合９０％（クラレ社製、商品名ＬＢＲ−３００）
Ａ−１２：液状の１，２−ポリブタジエン、数平均分子量８０００、１，２結合の構成単位の割合２８％（サートマー社製、商品名Ｒｉｃｏｎ１３４）
Ａ−１３：液状のポリイソプレン、数平均分子量２８０００（クラレ社製、商品名ＬＩＲ−３０）
Ａ−１４：液状のポリイソプレン、数平均分子量５４０００（クラレ社製、商品名ＬＩＲ−５０）
Ａ−１５：液状の両末端グリコールポリイソプレン、数平均分子量２５００（出光興産社製、商品名Ｐｏｌｙ．ｉｐ）
Ａ−１６：液状のスチレン−ブタジエンコーポリマー、数平均分子量８５００（クラレ社製、商品名Ｌ−ＳＢＲ−８２０）【００４６】
Ｂ−１：３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、分子量２３８．４２（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製の商品名Ａ−１８９１）
Ｂ−２：３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、分子量２０８．４２（東京化成工業社製）
Ｂ−３：３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、分子量１９６．３４（信越化学工業社製の商品名ＫＢＭ−８０３）
Ｂ−４：３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、分子量１８０．３４（信越化学工業社製の商品名ＫＢＭ−８０２）
Ｂ−５：１１―メルカプトウンデシルトリメトキシシラン、分子量３５０．６３（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社製の商品名ＳＩＭ６４８０．０）
Ｂ−６：メルカプトメチレンメチルジエトキシシラン、分子量１８０．２８（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社製の商品名ＳＩＭ６４７３．０）【００４７】
試験区分２（ＡＢＳ樹脂との混練、成形及び評価）
表２に記載した割合で、ＡＢＳ樹脂（テクノポリマー社製の商品名ＴＦＸ−６１０）、無機充填材としてシリカ（東ソー・シリカ社製の商品名ニブシルＡＱ）及び試験区分１の各実施例で得た無機充填材用分散剤を配合し、二軸押出機で混練して、ペレット状のＡＢＳ樹脂組成物を得た。次いで、このＡＢＳ樹脂組成物を射出成形し、板状の成形品に成形した。成形品のシリカの分散状態をＥＤＸ付きＳＥＭ（エネルギー分散型Ｘ線分析装置付き走査型電子顕微鏡）により観察して評価した。また曲げ弾性率をＪＩＳ−Ｋ７２０３−１９８３に準拠して測定し、アイゾット衝撃強度をＪＩＳ−Ｋ７１１０に準拠して測定した。結果を表２にまとめて示した。尚、表２中、試験例７は、無機充填材用分散剤を用いていないブランクである。【００４８】
成形品のシリカの分散状態は次のように評価した。
シリカの分散状態の評価：成形品をミクロトームで切断し、切断面のシリカの分散状態をＥＤＸ付きＳＥＭにより観察し、以下の基準で評価した。
○：ほぼ一次粒子に近い状態に分散している。
△：凝集粒子が少し観察される。
×：ほぼ凝集粒子ばかりで、一次粒子が観察されない。
尚、一次粒子の粒子径は、レーザー散乱・回折型粒度分布計のメジアン径を採用した。【００４９】
【表２】
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【００５０】
表２の結果からも明らかなように、本発明の無機充填材用分散剤を用いた各試験例では、シリカをＡＢＳ樹脂中に均一分散させることができ、その結果、得られる成形品の曲げ弾性率及びアイゾット衝撃強度が充分に向上している。【００５１】
試験区分３（ゴム類との混練、成形及び評価）
表３に記載した割合で、天然ゴム（品種ＲＳＳ３号）、ブタジエンゴム（ＪＳＲ社製の商品名ＢＲ０１）、無機充填材としてのシリカ（東ソー・シリカ社製、商品名ニブシルＡＱ）、表４に記載の割合の混合物及び試験区分１の各実施例で得た無機充填材用分散剤を配合し、密閉式バンバリーミキサーで混練して、ゴム組成物を調製した。これらのゴム組成物から成形した板状の成形品について、シリカの分散状態を試験区分２と同様に評価した。また破断時引張強度及び破断時伸びをＪＩＳ−Ｋ６３０１に準拠して測定し、更に耐摩耗指数を、ランボーン型磨耗試験機を用いて室温におけるスリップ率６０％の磨耗量を測定し、試験例１４のゴム組成物の成形品の耐摩耗性を１００として比較することにより求めた。この数値は大きい方が良好である。結果を表３にまとめて示した。尚、表３中、試験例１４は、無機充填材用分散剤を用いていないブランクである。【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
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【００５４】
表３及び表４において、
シリカ：東ソー・シリカ社製の商品名ニブシルＡＱ
鉱物油：アロマオイル（ジャパンエナジー社製の商品名ＪＯＭＯ  Ｘ１４０）
老化防止剤：Ｎ−フェニル−Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン（大内新興化学工業社製の商品名ノクラック６Ｃ）
ステアリン酸：花王社製の商品名工業用ステアリン酸
亜鉛華：三井金属鉱業社製の商品名亜鉛華１号
ワックス：パラフィンワックス（日本精蝋社製の商品名オゾエース０３５５）
加硫促進剤：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社製の商品名ノクセラーＮＳ−Ｐ）【００５５】
表３の結果からも明らかなように、本発明の無機充填材用分散剤を用いた各試験例では、シリカをゴム中に均一分散させることができ、その結果、得られるゴム成形品の機械的強度や耐磨耗指数を充分に向上している。【００５６】
試験区分４（ゴム組成物の調製及び試験）
表５に記載した配合内容で各使用材料をバンバリーミキサーにて混練し、ゴム組成物を調製した。これらのゴム組成物について下記のように動的粘弾性試験を行ない、ｔａｎδ及び粘度（共に指数）を求め、結果を表５にまとめて示した。尚、表５中、試験例１５は、無機充填材用分散剤を用いていないブランクである。【００５７】
動的粘弾性試験：各試験例のゴム組成物について、上島製作所社製のスペクトロメーター（動的粘弾性測定試験機）を用い、周波数５２Ｈｚ、初期歪１０％、測定温度６０℃、動歪１％でｔａｎδ及び粘度の数値を求め、試験例１５のゴム組成物の数値を１００としたときの指数で表示した。尚、ｔａｎδの指数値は小さいほど低発熱性であることを示している。【００５８】
【表５】
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【００５９】
表５において、
表中の数値：Ｔａｎδ及び粘度を除き、用いた材料の質量部
溶液重合ＳＢＲ：旭化成社製の 商品名Ｔ２０００
カーボン：旭カーボン社製の商品名８０番カーボン
シリカ：日本シリカ工業社製の商品名ニップシールＡＱ、ＢＥＴ表面積＝２２０ｍ２／ｇ
シラン化合物：ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド
老化防止剤１：大内新興化学工業社製の商品名ノクラック６Ｃ
老化防止剤２：大内新興化学工業社製のノクラック２２４
加硫促進剤１：三新化学工業社製の商品名サンセラーＤ
加硫促進剤２：三新化学工業社製の商品名サンセラーＤＭ
加硫促進剤３：三新化学工業社製の商品名サンセラーＮＳ【００６０】
表５の結果からも明らかなように、本発明の無機充填材用分散剤を用いたゴム組成物では、低発熱性と粘度の低減を両立できることを示している。
【国際調査報告】
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