(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式（１）で表される変性剤由来作用基を含む変性共役ジエン系重合体。
【化１９】
0006616490.tif 000024
前記化学式（１）中、
Ｒ1は、炭素数１から１０のアルキル基、−ＳｉＲ12Ｒ13Ｒ14または−Ｒ15Ａであり、
Ｒ2からＲ4は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ａ及びｂは、互いに独立して１から３の整数であり、
前記で、Ｒ12からＲ14は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基または炭素数１から１０のアルコキシ基であり、
前記Ｒ15は、炭素数１から１０のアルキレン基であり、
前記Ａは、下記化学式（２）で表される置換基であり、
【化２０】
0006616490.tif 000025
前記化学式（２）中、
Ｒ16及びＲ17は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ｃ及びｄは、互いに独立して１から３の整数である。
【請求項２】
前記化学式（１）中、
Ｒ1は、炭素数１から６のアルキル基または−ＳｉＲ12Ｒ13Ｒ14であり、
ここで、前記Ｒ12からＲ14は、互いに独立して炭素数１から６のアルキル基であり、
Ｒ2からＲ4は、互いに独立して炭素数１から６のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8は、互いに独立して炭素数１から６のアルキル基であり、
ａ及びｂは、互いに独立して１から３の整数である請求項１に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項３】
前記化学式（１）または化学式（２）中、
Ｒ1は、−Ｒ15Ａであり、
Ｒ2からＲ4及びＲ15からＲ17は、互いに独立して炭素数１から６のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8及びＲ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から６のアルキル基であり、
ａからｄは、互いに独立して１から３の整数である請求項１または２に記載の変性共役ジエン系重合体。
【請求項４】
前記化学式（１）で表される変性剤は、下記化学式（３）から化学式（５）で表される変性剤からなる群より選択される１種以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【化２１】
0006616490.tif 000026
【化２２】
0006616490.tif 000027
【化２３】
0006616490.tif 000028
前記化学式（３）から化学式（５）において、
Ｒ2からＲ4及びＲ15からＲ17は、互いに独立して炭素数１から３のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8及びＲ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から３のアルキル基であり、
ａからｄは、互いに独立して１から３の整数である。
【請求項５】
前記重合体は、共役ジエン系単量体の単独重合体、または共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体の共重合体である請求項１〜４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】
前記重合体は、下記化学式（６）から化学式（８）で表される重合体の中から選択される請求項１〜５のいずれか一項に記載の変性共役ジエン系重合体。
【化２４】
0006616490.tif 000029
【化２５】
0006616490.tif 000030
前記化学式（６）及び化学式（７）において、
Ｒ2からＲ4は、互いに独立して炭素数１から３のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8は、互いに独立して炭素数１から３のアルキル基であり、
Ｐは重合体鎖であり、
ａ、ｂ、ｅ及びｆは、互いに独立して０から３の整数であり、ただし、ｅ＋ｆは１から６の整数であり、
【化２６】
0006616490.tif 000031
前記化学式（８）において、
Ｒ2からＲ4及びＲ15からＲ17は、互いに独立して炭素数１から３のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8及びＲ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から３のアルキル基であり、
Ｐは重合体鎖であり、
ａからｈは、互いに独立して０から３の整数であり、ただし、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈは１から１２の整数である。
【請求項７】
前記重合体は、数平均分子量が１，０００ｇ／ｍｏｌから２，０００，０００ｇ／ｍｏｌである請求項１〜６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】
前記重合体は、多分散指数が０．５から１０である請求項１〜７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９】
前記重合体は、ビニル含量が５重量％以上である請求項１〜８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１０】
１）炭化水素溶媒の中で、有機アルカリ金属化合物の存在下で共役ジエン系単量体または芳香族ビニル系単量体及び共役ジエン系単量体を重合し、少なくとも一末端にアルカリ金属が結合されている活性重合体を製造する段階；及び、
２）前記活性重合体を下記化学式（１）で表される変性剤と反応させる段階を含む請求項１に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【化２７】
0006616490.tif 000032
前記化学式（１）で、
Ｒ1は、炭素数１から１０のアルキル基、−ＳｉＲ12Ｒ13Ｒ14または−Ｒ15Ａであり、
Ｒ2からＲ4は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ａ及びｂは、互いに独立して１から３の整数であり、
前記で、Ｒ12からＲ14は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基または炭素数１から１０のアルコキシ基であり、
前記Ｒ15は、炭素数１から１０のアルキレン基であり、
前記Ａは、下記化学式（２）で表される置換基であり、
【化２８】
0006616490.tif 000033
前記化学式（２）で、
Ｒ16及びＲ17は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ｃ及びｄは、互いに独立して１から３の整数である。
【請求項１１】
前記有機アルカリ金属化合物は、単量体の全体１００ｇを基準に０．０１ｍｍｏｌから１０ｍｍｏｌで用いられる請求項１０に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【請求項１２】
前記有機アルカリ金属化合物は、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、ｓ−ブチルリチウム、ｔ−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、ｎ−デシルリチウム、ｔ−オクチルリチウム、フェニルリチウム、１−ナフチルリチウム、ｎ−エイコシルリチウム、４−ブチルフェニルリチウム、４−トリルリチウム、シクロヘキシルリチウム、３，５−ジ−ｎ−ヘプチルシクロヘキシルリチウム、４−シクロペンチルリチウム、ナフチルナトリウム、ナフチルカリウム、リチウムアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、リチウムスルホネート、ナトリウムスルホネート、カリウムスルホネート、リチウムアミド、ナトリウムアミド、カリウムアミド、リチウムイソプロピルアミドからなる群より選択される１種以上である請求項１０または１１に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【請求項１３】
前記段階１）の重合は、テトラヒドロフラン、ジテトラヒドロフリルプロパン、ジエチルエーテル、シクロアマルエーテル、ジプロピルエーテル、エチレンジメチルエーテル、ジエチルグリコール、ジメチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブトキシエトキシエタン、ビス（３−ジメチルアミノエチル）エーテル、（ジメチルアミノエチル）エチルエーテル、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン及びテトラメチルエチレンジアミンからなる群より選択される１つ以上の極性添加剤をさらに添加して行われる請求項１０〜１２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。
【請求項１４】
前記極性添加剤は、単量体の全体１００重量部を基準に０．００１重量部から５０重量部で添加される請求項１３に記載の変性共役ジエン系重合体の製造方法。
【請求項１５】
前記化学式（１）で表される変性剤は、下記化学式（３）から化学式（５）で表される変性剤からなる群より選択される１種以上である請求項１０〜１４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。
【化２９】
0006616490.tif 000034
【化３０】
0006616490.tif 000035
【化３１】
0006616490.tif 000036
前記化学式（３）から化学式（５）において、
Ｒ2からＲ4及びＲ15からＲ17は、互いに独立して炭素数１から３のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8及びＲ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から３のアルキル基であり、
ａからｄは、互いに独立して１から３の整数である。
【請求項１６】
前記化学式（１）で表される変性剤は、有機アルカリ金属化合物１モルを基準に０．１モルから１０モルで用いられる請求項１０〜１５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。
【請求項１７】
下記化学式（１）で表される変性剤。
【化３２】
0006616490.tif 000037
前記化学式（１）で、
Ｒ1は、炭素数１から１０のアルキル基、−ＳｉＲ12Ｒ13Ｒ14または−Ｒ15Ａであり、
Ｒ2からＲ4は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ5からＲ8は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ａ及びｂは、互いに独立して１から３の整数であり、
前記で、Ｒ12からＲ14は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基または炭素数１から１０のアルコキシ基であり、
前記Ｒ15は、炭素数１から１０のアルキレン基であり、
前記Ａは、下記化学式（２）で表される置換基であり、
【化３３】
0006616490.tif 000038
前記化学式（２）で、
Ｒ16及びＲ17は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキレン基であり、
Ｒ18からＲ21は、互いに独立して炭素数１から１０のアルキル基であり、
ｃ及びｄは、互いに独立して０から３の整数である。
【請求項１８】
前記変性剤は、共役ジエン系単量体の単独重合体、または共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体の共重合体変性用変性剤である請求項１７に記載の変性剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互引用］
本出願は、2015年12月24日付韓国特許出願第10-2015-0186335号及び2016年12月16日付韓国特許出願第10-2016-0172835号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、ゴム変性剤、前記変性剤由来作用基を含む共役ジエン系重合体、前記変性剤を利用した変性共役ジエン系重合体の製造方法、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物、及び前記ゴム組成物から製造されたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００３】
最近、自動車に対する低燃費化の要求に応じて、タイヤ用ゴム材料として、転がり抵抗が少なく、耐磨耗性、引張特性に優れ、ウェットスキッド抵抗に代表される調整安定性も兼備した共役ジエン系重合体が求められている。
【０００４】
タイヤの転がり抵抗を減少させるためには、加硫ゴムのヒステリシス損失を小さくする方案があり、このような加硫ゴムの評価指標としては、50℃から80℃の反発弾性、Tan δなどが利用される。つまり、前記温度での反発弾性が大きいか、Tan δが小さいゴム材料が好ましい。
【０００５】
ヒステリシス損失が小さいゴム材料としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴムまたはポリブタジエンゴムなどが知られているが、これらはウェットスキッド抵抗性が小さい問題がある。よって、最近は、スチレン-ブタジエンゴム（以下、SBRと記す）またはブタジエンゴム（以下、BRと記す）のような共役ジエン系（共）重合体が乳化重合や溶液重合によって製造され、タイヤ用ゴムとして利用されている。このうち、乳化重合に比べて溶液重合が持つ最大の利点は、ゴム物性を規定するビニル構造の含量及びスチレンの含量を任意に調節することができ、カップリング（coupling）や、変性（modification）などによって分子量及び物性などを調節することができるという点である。よって、最終的に製造されたSBRやBRゴムの構造変化が容易であり、鎖末端の結合や変性で鎖末端の動きを減らし、シリカまたはカーボンブラックなどの充填剤との結合力を増加させることができるので、溶液重合によるSBRゴムがタイヤ用ゴム材料として多く用いられる。
【０００６】
このような溶液重合SBRがタイヤ用ゴム材料として用いられる場合、前記SBR内のビニルの含量を増加させることによってゴムのガラス遷移温度を上昇させ、走行抵抗及び制動力のようなタイヤ要求物性を調節することができるだけでなく、ガラス遷移温度を適宜調節することで燃料の消耗を低減させることができる。
【０００７】
前記溶液重合SBRは陰イオン重合開始剤を用いて製造し、形成された重合体の鎖末端を色々の変性剤を利用して結合させるか、変性させて用いられている。
【０００８】
例えば、米国特許第4,397,994号には、一官能性開始剤であるアルキルリチウムを利用し、非極性溶媒下でスチレン-ブタジエンを重合して得られた重合体の鎖末端の活性陰イオンを、スズ化合物のような結合剤を用いて結合させた技術を提示した。
【０００９】
一方、タイヤトレッドの補強性充填剤としてカーボンブラック及びシリカなどが用いられているところ、補強性充填剤としてシリカを利用する場合、低ヒステリシス損失性及びウェットスキッド抵抗性が向上されるという利点がある。しかし、疎水性表面のカーボンブラックに比べ、親水性表面のシリカはゴムとの親和性が低くて分散性が不良であるという欠点を有しているので、分散性を改善させるか、シリカ-ゴムの間の結合付与を行うため、別途のシランカップリング剤を用いる必要がある。
【００１０】
よって、ゴム分子の末端部にシリカとの親和性や反応性を有する官能基を導入する方案がなされているが、その効果が十分でない実情である。
【００１１】
したがって、シリカを含めた充填剤との親和性が高いゴムの開発が必要な実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第4,397,994号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記従来の技術の問題点を解決するために案出されたものであって、充填剤、特にシリカ系充填剤親和性官能基を有する、化学式（1）で表される変性剤由来作用基を含む変性共役ジエン系重合体を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、前記変性剤を利用した変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のまた他の目的は、充填剤、特にシリカ系充填剤親和性官能基を提供することができる、化学式（1）で表される変性剤を提供することにある。
【００１６】
併せて、本発明のさらに他の目的は、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物を提供することにある。
【００１７】
さらに進んで、本発明のまた他の目的は、前記ゴム組成物から製造されたタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決すべく、本発明は、下記化学式（1）で表される変性剤由来作用基を含む変性共役ジエン系重合体を提供する。
【００１９】
【化１】
0006616490.tif 000002
【００２０】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【００２１】
【化２】
0006616490.tif 000003
【００２２】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【００２３】
さらに、本発明は、炭化水素溶媒の中で、有機アルカリ金属化合物の存在下で共役ジエン系単量体または芳香族ビニル系単量体及び共役ジエン系単量体を重合し、少なくとも一末端にアルカリ金属が結合されている活性重合体を製造する段階（段階1）；及び、前記活性重合体を下記化学式（1）で表される変性剤と反応させる段階（段階2）を含む前記変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。
【００２４】
【化３】
0006616490.tif 000004
【００２５】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【００２６】
【化４】
0006616490.tif 000005
【００２７】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【００２８】
併せて、下記化学式（1）で表される変性剤を提供する。
【００２９】
【化５】
0006616490.tif 000006
【００３０】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【００３１】
【化６】
0006616490.tif 000007
【００３２】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【００３３】
さらに進んで、本発明は、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物、及び前記ゴム組成物から製造されたタイヤを提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る変性共役ジエン系重合体は、重合体鎖に化学式（1）で表される変性剤由来作用基、例えば、シロキサン基及びアミン基が結合されていることによって、充填剤、特にシリカ系充填剤との親和性に優れることができる。
【００３５】
また、本発明に係る製造方法は、化学式（1）で表される変性剤を利用することにより、変性率に優れた変性共役ジエン系重合体を容易に製造することができる。
【００３６】
さらに、本発明に係る化学式（1）で表される変性剤は、共役ジエン系重合体の変性剤として用いられ、前記共役ジエン系重合体鎖に結合されることによって充填剤親和性官能基を容易に導入させることができる。
【００３７】
併せて、本発明に係るゴム組成物は、前記充填剤との親和性に優れた変性共役ジエン系重合体を含むことによって加工性に優れることができ、結果的に、前記ゴム組成物を利用して製造された加工品（例えば、タイヤ）は、引張強度及び濡れた路面への抵抗性特性に優れることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に対する理解を助けるため、本発明をさらに詳しく説明する。
【００３９】
本明細書及び特許請求の範囲で用いられた用語や単語は、通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適宜定義することができるという原則に即し、本発明の技術的思想に適合する意味と概念として解釈されなければならない。
【００４０】
本発明は、下記化学式（1）で表される変性剤由来作用基を含む変性共役ジエン系重合体を提供する。
【００４１】
【化７】
0006616490.tif 000008
【００４２】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【００４３】
【化８】
0006616490.tif 000009
【００４４】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【００４５】
本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、前記化学式（1）で表される変性剤由来作用基を含むものであってよい。つまり、前記変性共役ジエン系重合体は、化学式（1）で表される変性剤によって変性されたものであってよい。
【００４６】
前記変性共役ジエン系重合体は重合体鎖にシロキサン基とアミン基が結合されているので、充填剤、特にシリカ系充填剤との親和性に優れることができる。よって、前記充填剤との配合物性に優れることができるので、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物の加工性に優れることができ、結果的に、前記ゴム組成物を利用して製造された成形品、例えば、タイヤの引張強度、耐磨耗性及び濡れた路面への抵抗性が改善され得る。
【００４７】
具体的には、前記変性剤は、化学式（1）で、R1は、炭素数1から6のアルキル基または-SiR12R13R14であり、ここで、前記R12からR14は、互いに独立して炭素数1から6のアルキル基または炭素数1から6のアルコキシ基であり、R2、R3及びR4は炭素数1から6のアルキレンであり、R5からR8は、互いに独立して炭素数1から6のアルキルであり、a及びbは、互いに独立して1から3の整数であるものであってよい。
【００４８】
また、本発明の一実施形態に係る変性剤は、前記化学式（1）で、R1が-R15Aであり、R2からR4が互いに独立して炭素数1から6のアルキレン基であり、R5からR8が互いに独立して炭素数1から6のアルキル基であり、a及びbが互いに独立して1から3の整数であり、前記でAが前記化学式（2）で表されるものであり、ただし、前記化学式（2）で、R15からR17は、互いに独立して炭素数1から6のアルキレン基であり、R18からR21は、互いに独立して炭素数1から6のアルキル基であり、c及びdは、互いに独立して1から3の整数であるものであってよい。
【００４９】
さらに具体的に、前記化学式（1）で表される変性剤は、下記化学式（3）から（5）で表される変性剤からなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００５０】
【化９】
0006616490.tif 000010
【００５１】
【化１０】
0006616490.tif 000011
【００５２】
【化１１】
0006616490.tif 000012
【００５３】
前記化学式（3）から化学式（5）において、
R2からR4及びR15からR17は、互いに独立して炭素数1から3のアルキレン基であり、
R5からR8及びR18からR21は、互いに独立して炭素数1から3のアルキル基であり、aからdは、互いに独立して1から3の整数であるものであってよい。
【００５４】
さらに、前記化学式（1）で表される変性剤由来作用基を含む変性共役ジエン系重合体は、下記化学式（6）から化学式（8）で表される重合体の中から選択された構造を有するものであってよい。
【００５５】
【化１２】
0006616490.tif 000013
【００５６】
【化１３】
0006616490.tif 000014
【００５７】
前記化学式（6）及び化学式（7）において、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から3のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から3のアルキル基であり、
Pは重合体鎖であり、
a、b、e及びfは、互いに独立して0から3の整数であり、ただし、e＋fは1から6の整数であり、
【００５８】
【化１４】
0006616490.tif 000015
【００５９】
前記化学式（8）において、
R2からR4及びR15からR17は、互いに独立して炭素数1から3のアルキレン基であり、
R5からR8及びR18からR21は、互いに独立して炭素数1から3のアルキル基であり、
Pは重合体鎖であり、
aからhは、互いに独立して0から3の整数であり、ただし、e＋f＋g＋hは1から12の整数である。
【００６０】
一方、本発明の一実施形態に係る前記変性共役ジエン系重合体は、単独重合体或いは共重合体のものであってよく、後述する製造方法によって製造されるものであってよい。
【００６１】
具体的に、前記変性共役ジエン系重合体が単独重合体の場合は変性共役ジエン重合体であってよく、前記変性共役ジエン系重合体が共重合体の場合、前記変性共役ジエン系重合体は共役ジエン系単量体由来単位及び芳香族ビニル系単量体由来単位を含むものであってよい。また、前記変性共役ジエン系重合体が共重合体の場合、前記共重合体はランダム共重合体のものであってよい。
【００６２】
ここで、前記『ランダム共重合体（random copolymer）』は、共重合体をなす構成単位が無秩序に配列されていることを表すものであってよい。
【００６３】
さらに、前記変性共役ジエン系重合体は、数平均分子量が1,000g/molから2,000,000g/molのものであってよく、具体的には10,000g/molから1,000,000g/molのものであってよい。さらに具体的には、100,000g/molから1,000,000g/molのものであってよい。
【００６４】
前記変性共役ジエン系重合体は、重量平均分子量が10,000g/molから3,000,000g/molのものであってよく、具体的には100,000g/molから2,000,000g/molのものであってよい。
【００６５】
前記変性共役ジエン系重合体は、多分散指数が0.5から10、具体的には1から4のものであってよい。
【００６６】
さらに、前記変性共役ジエン系重合体は、ビニル含量が5重量%以上、具体的には10重量%以上、さらに具体的には10重量%から60重量%であってよい。ビニル含量が前記範囲の場合、ガラス遷移温度が適した範囲に調節可能なので、タイヤへ適用するとき、走行抵抗及び制動力のようなタイヤに求められる物性に優れるだけでなく、燃料の消耗を低減させるという効果がある。
【００６７】
このとき、前記ビニル含量は、ビニル基を有する単量体または共役ジエン系単量体からなる共役ジエン系重合体100重量%に対し、1,4-添加でなく1,2-添加された共役ジエン系単量体の含量を表すものである。
【００６８】
さらに、前記変性共役ジエン系重合体は、粘弾性の特徴において、シリカの配合後、DMAを介して10Hzで測定する場合、O℃でのTan δ値（Tanδ at 0℃）は0.4から1であってよく、具体的には0.5から1であってよい。もし、前記範囲を表す場合、従来の通常の共役ジエン系重合体に比べて路面抵抗または湿潤抵抗が大幅に向上され得る。
【００６９】
また、60℃でのTan δ値（Tanδ at 60℃）は0.3から0.2または0.15から0.1であってよい。もし、前記範囲を表す場合、従来の通常の共役ジエン系重合体に比べて転がり抵抗または回転抵抗（RR）が大幅に向上され得る。
【００７０】
さらに、本発明は、前記化学式（1）で表される変性剤を利用した変性共役ジエン系重合体の製造方法を提供する。
【００７１】
本発明の一実施形態に係る前記製造方法は、炭化水素溶媒の中で、有機アルカリ金属化合物の存在下で共役ジエン系単量体または芳香族ビニル系単量体及び共役ジエン系単量体を重合し、少なくとも一末端にアルカリ金属が結合されている活性重合体を製造する段階（段階1）；及び前記活性重合体を下記化学式（1）で表される変性剤と反応させる段階（段階2）を含むことを特徴とする。
【００７２】
【化１５】
0006616490.tif 000016
【００７３】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【００７４】
【化１６】
0006616490.tif 000017
【００７５】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【００７６】
具体的な、前記化学式（1）で表される変性剤は前述した通りである。
【００７７】
前記段階1は、少なくとも一末端にアルカリ金属が結合されている活性重合体を製造するための段階であって、炭化水素溶媒の中で、有機アルカリ金属化合物の存在下で共役ジエン系単量体または共役ジエン系単量体及び芳香族ビニル系単量体を重合することによって行うことができる。
【００７８】
前記段階1の重合は、単量体として共役ジエン系単量体を単独で、または共役ジエン系単量体及び芳香族ビニル系単量体を共に用いることであってよい。つまり、本発明の一実施形態に係る前記製造方法を介して製造された重合体は、共役ジエン系単量体由来の単独重合体、或いは、共役ジエン系単量体及び芳香族ビニル系単量体由来の共重合体であってよい。また、前記共役ジエン系重合体が共重合体の場合、前述したところのように、前記共重合体はランダム共重合体のものであってよい。
【００７９】
前記共役ジエン系単量体は特に制限されるものではないが、例えば、1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、ピペリレン、3-ブチル-1,3-オクタジエン、イソプレン及び2-フェニル-1,3-ブタジエンからなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００８０】
前記単量体として共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体を共に用いる場合、前記共役ジエン系単量体は、最終的に製造された変性共役ジエン系重合体内の前記共役ジエン系単量体由来単位が50重量%以上、具体的には50重量%から95重量%、より具体的には60重量%から95重量%で含まれる量で用いるものであってよい。
【００８１】
前記芳香族ビニル系単量体は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、4-プロピルスチレン、1-ビニルナフタレン、4-シクロヘキシルスチレン、4-（p-メチルフェニル）スチレン及び1-ビニル-5-ヘキシルナフタレンからなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００８２】
前記単量体として共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体を共に用いる場合、前記芳香族ビニル系単量体は、最終的に製造された変性共役ジエン系重合体内の前記芳香族ビニル系単量体由来単位が50重量%以下、具体的には5重量%から50重量%、より具体的には5重量%から40重量%で含まれる量で用いるものであってよい。
【００８３】
ここで、前記『由来単位』は、ある物質から起因した成分、構造またはその物質自体を表すものであってよい。
【００８４】
前記炭化水素溶媒は特に制限されるものではないが、例えば、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサン、トルエン、ベンゼン及びキシレンからなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００８５】
前記有機アルカリ金属化合物は、単量体の全体100gを基準に0.01mmolから10mmol、具体的には0.05mmolから5mmol、より具体的には0.1mmolから2mmol、さらに具体的には0.1mmolから1mmolで用いるものであってよい。
【００８６】
前記有機アルカリ金属化合物は特に制限されるものではないが、例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、n-ブチルリチウム、s-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、n-デシルリチウム、t-オクチルリチウム、フェニルリチウム、1-ナフチルリチウム、n-エイコシルリチウム、4-ブチルフェニルリチウム、4-トリルリチウム、シクロヘキシルリチウム、3,5-ジ-n-ヘプチルシクロヘキシルリチウム、4-シクロペンチルリチウム、ナフチルナトリウム、ナフチルカリウム、リチウムアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、リチウムスルホネート、ナトリウムスルホネート、カリウムスルホネート、リチウムアミド、ナトリウムアミド、カリウムアミド、リチウムイソプロピルアミドからなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００８７】
前記段階1の重合は、必要に応じて極性添加剤をさらに添加して行うことであってよく、前記極性添加剤は、単量体の全体100重量部に対して0.001重量部から50重量部で添加するものであってよい。具体的には、単量体の全体100重量部に対して0.001重量部から10重量部、より具体的には0.005重量部から1重量部、さらに具体的には0.005重量部から0.1重量部で添加するものであってよい。
【００８８】
前記極性添加剤は、テトラヒドロフラン、ジテトラヒドロフリルプロパン、ジエチルエーテル、シクロアマルエーテル、ジプロピルエーテル、エチレンジメチルエーテル、ジエチルグリコール、ジメチルエーテル、3次ブトキシエトキシエタン、ビス（3-ジメチルアミノエチル）エーテル、（ジメチルアミノエチル）エチルエーテル、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン及びテトラメチルエチレンジアミンからなる群より選択される1種以上のものであってよい。
【００８９】
本発明の一実施形態に係る製造方法は、前記極性添加剤を用いることによって共役ジエン系単量体及び芳香族ビニル系単量体を共重合させる場合、これらの反応速度の差異を補うことによってランダム共重合体を容易に形成することができるように誘導することができる。
【００９０】
前記段階1の重合は、例えば、陰イオン重合であってよく、具体的には陰イオンによる成長反応によって活性末端を得るリビング陰イオン重合であるものであってよい。
【００９１】
さらに、前記段階1の重合は、断熱重合を介して行うか、等温重合を介して行うことであってよく、回分式（バッチ式）または1種以上の反応器を含む連続式重合であってよい。
【００９２】
ここで、断熱重合は、有機アルカリ金属化合物を投入した以後、任意に熱を加えることなく自体の反応熱で重合させる段階を含む重合方法を表すものであり、前記等温重合は、前記有機アルカリ金属化合物を投入した以後、任意に熱を加えるか熱を奪って重合物の温度を一定に維持する重合方法を表すものである。
【００９３】
前記重合は、-20℃から200℃の温度範囲で行うことであってよく、具体的には0℃から150℃、より具体的には10℃から120℃の温度範囲で行うことであってよい。
【００９４】
前記段階2は、変性共役ジエン系重合体を製造するため、前記活性重合体と化学式（1）で表される変性剤と反応させる段階である。
【００９５】
このとき、前記化学式（1）で表される変性剤は前述した通りであってよい。
【００９６】
前記化学式（1）で表される変性剤は、有機アルカリ金属化合物1モルを基準に0.1モルから10モル、具体的には0.3モルから2モルで用いるものであってよい。もし、前記化学式（1）で表される変性剤を前記割合で用いる場合、変性反応が効果的になされ得る。
【００９７】
本発明の一実施形態に係る前記段階2の反応は、重合体に官能基を導入させるための変性反応であって、前記各反応は、10℃から120℃の温度範囲で1分から5時間の間行うことであってよい。
【００９８】
本発明の一実施形態に係る製造方法は、前記段階2以後、必要に応じて溶媒及び未反応単量体の回収及び乾燥のうち1以上の段階をさらに含むことができる。
【００９９】
併せて、本発明は、補強性充填剤、特にシリカ系充填剤との親和性官能基を提供することができる変性剤を提供する。
【０１００】
本発明の一実施形態に係る前記変性剤は、下記化学式（1）で表されることを特徴とする。
【０１０１】
【化１７】
0006616490.tif 000018
【０１０２】
前記化学式（1）で、
R1は、炭素数1から10のアルキル、-SiR12R13R14または-R15Aであり、
R2からR4は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R5からR8は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
a及びbは、互いに独立して1から3の整数であり、
前記で、R12からR14は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基または炭素数1から10のアルコキシ基であり、
前記R15は、炭素数1から10のアルキレン基であり、
前記Aは、下記化学式（2）で表される置換基であり、
【０１０３】
【化１８】
0006616490.tif 000019
【０１０４】
前記化学式（2）で、
R16及びR17は、互いに独立して炭素数1から10のアルキレン基であり、
R18からR21は、互いに独立して炭素数1から10のアルキル基であり、
c及びdは、互いに独立して1から3の整数である。
【０１０５】
具体的な、前記化学式（1）で表される変性剤は前述した通りである。
【０１０６】
前記化学式（1）で表される変性剤は共役ジエン系重合体用変性剤であるものであってよい。ここで、前記共役ジエン系重合体は、共役ジエン系単量体単独重合体または共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単量体の共重合体であってよい。
【０１０７】
さらに進んで、本発明は、前記変性共役ジエン系重合体を含むゴム組成物を提供する。
【０１０８】
本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体を10重量%以上、具体的には10重量%から100重量%、より具体的には20重量%から90重量%で含むものであってよい。もし、前記変性共役ジエン系重合体の含量が10重量%未満の場合、結果的に前記ゴム組成物を利用して製造された成形品、例えば、タイヤの耐磨耗性及び耐亀裂性などの改善の効果が僅かであり得る。
【０１０９】
また、前記ゴム組成物は、前記変性共役ジエン系重合体以外に、必要に応じて他のゴム成分をさらに含むことができ、このとき、前記ゴム成分は、ゴム組成物の総重量に対して90重量%以下の含量で含まれてよい。具体的には、前記ゴム組成物は、ゴム組成物100重量部に対して変性共役ジエン系重合体20重量部から100重量部、及びこれと異なるゴム成分0重量部から80重量部を含むものであってよい。
【０１１０】
さらに、本発明の他の一実施形態に係るゴム組成物は、前記変性共役ジエン系重合体を10重量部から100重量部、これと異なるゴム成分を0重量部から90重量部、カーボンブラックを0重量部から100重量部、シリカを5重量部から200重量部、及びシランカップリング剤を2重量部から20重量部で含むものであってよく、このとき、前記重量部は、変性共役ジエン系重合体及びこれと異なるゴム成分の全体合計量100重量部を基準にして表したものであってよい。
【０１１１】
また、本発明のまた他の一実施形態に係るゴム組成物は、前記変性共役ジエン系重合体10重量%から99重量%、及びこれと異なるゴム成分1重量%から90重量%を含み、前記変性共役ジエン系重合体及びこれと異なるゴム成分の全体合計100重量部を基準にカーボンブラックを1重量部から100重量部、シリカを5重量部から200重量部、及びシランカップリング剤を2重量部から20重量部で含むものであってよい。
【０１１２】
具体的に、前記ゴム成分は天然ゴムまたは合成ゴムであってよく、例えば、前記ゴム成分は、シス-1,4-ポリイソプレンを含む天然ゴム（NR）；前記一般的な天然ゴムを変性または精製した、エポキシ化天然ゴム（ENR）、脱タンパク天然ゴム（DPNR）、水素化天然ゴムなどの変性天然ゴム；スチレン-ブタジエン共重合体（SBR）、ポリブタジエン（BR）、ポリイソプレン（IR）、ブチルゴム（IIR）、エチレン-プロピレン共重合体、ポリイソブチレン-コ-イソプレン、ネオプレン、ポリ（エチレン-コ-プロピレン）、ポリ（スチレン-コ-ブタジエン）、ポリ（スチレン-コ-イソプレン）、ポリ（スチレン-コ-イソプレン-コ-ブタジエン）、ポリ（イソプレン-コ-ブタジエン）、ポリ（エチレン-コ-プロピレン-コ-ジエン）、ポリスルフィドゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムなどのような合成ゴムであってよく、これらのうちいずれか一つまたは二つ以上の混合物が用いられてよい。
【０１１３】
さらに、本発明の他の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体100重量部に対して0.1重量部から200重量部の無機充填剤を含むものであってよい。
【０１１４】
また、本発明のまた他の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体100重量部に対して10重量部から150重量部、具体的には50重量部から100重量部の充填剤を含むものであってよく、前記充填剤は、シリカ系充填剤、カーボンブラック系充填剤またはこれらの組み合わせであるものであってよい。
【０１１５】
一方、前記充填剤としてシリカ系充填剤が用いられる場合、分散性が大幅に改善され、前記充填剤のシリカ粒子が変性共役ジエン系重合体の末端と結合することにより、ヒステリシス損失が大幅に減少するという効果がある。さらに、本発明の一実施形態に係る前記ゴム組成物は、充填剤としてシリカ系充填剤を用いる場合、補強性及び低発熱性の改善のためシランカップリング剤を共に用いるものであってよい。
【０１１６】
前記シランカップリング剤には、具体的に、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）トリスルフィド、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、ビス（3-トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（2-トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、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-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス（3-ジエトキシメチルシリルプロピル）テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィドまたはジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどを挙げることができ、これらのうちいずれか一つまたは二つ以上の混合物が用いられてよい。より具体的には、補強性改善の効果を考慮するとき、前記シランカップリング剤はビス（3-トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィドまたは3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドであってよい。
【０１１７】
さらに、本発明に係る一実施形態に係る前記ゴム組成物においては、ゴム成分として、活性部位にシリカ系充填剤との親和性が高い官能基が導入された変性共役ジエン系重合体が用いられているため、シランカップリング剤の配合量は通常の場合より低減され得る。具体的に、前記シランカップリング剤は、シリカ系充填剤100重量部に対して1重量部から20重量部で用いられてよい。前記範囲で用いられるとき、カップリング剤としての効果が十分発揮されながらもゴム成分のゲル化を防止することができる。より具体的には、前記シランカップリング剤は、シリカ100重量部に対して5重量部から15重量部で用いられてよい。
【０１１８】
また、本発明に係る一実施形態に係るゴム組成物は硫黄架橋性であってよく、これに伴って加硫剤をさらに含むことができる。
【０１１９】
前記加硫剤は具体的に硫黄粉末であってよく、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部から10重量部で含まれてよい。前記含量の範囲で含まれるとき、加硫ゴム組成物の必要な弾性率及び強度を確保することができると共に低燃費性を得ることができる。
【０１２０】
さらに、本発明に係る一実施形態に係るゴム組成物は、前記成分等以外に、通常ゴム工業界で用いられる各種の添加剤、具体的には加硫促進剤、プロセス油、可塑剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華（zinc white）、ステアリン酸、熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂などをさらに含むことができる。
【０１２１】
前記加硫促進剤は特に限定されるものではなく、具体的には、M（2-メルカプトベンゾチアゾル）、DM（ジベンゾチアジルジスルフィド）、CZ（N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド）などのチアゾル系化合物、或いはDPG（ジフェニルグアニジン）などのグアニジン系化合物が用いられてよい。前記加硫促進剤は、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部から5重量部で含まれてよい。
【０１２２】
さらに、前記プロセス油はゴム組成物内の軟化剤として作用するものであって、具体的には、パラフィン系、ナフテン系、または芳香族系化合物であってよく、より具体的には、引張強度及び耐磨耗性を考慮する時は芳香族系プロセス油が、ヒステリシス損失及び低温特性を考慮する時はナフテン系またはパラフィン系プロセス油が用いられてよい。前記プロセス油は、ゴム成分100重量部に対して5重量部から100重量部以下、具体的には20重量部から80重量部の含量で含まれてよく、前記含量で含まれるとき、加硫ゴムの引張強度、低発熱性（低燃費性）の低下を防止することができる。
【０１２３】
さらに、前記老化防止剤には、具体的に、N-イソプロピル-N'-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン、またはジフェニルアミンとアセトンの高温縮合物などを挙げることができる。前記老化防止剤は、ゴム成分100重量部に対して0.1重量部から6重量部で用いられてよい。
【０１２４】
本発明の一実施形態に係るゴム組成物は、前記配合処方によってバンバリーミキサ、ロール、インターナルミキサなどの混練機を使って混練することで収得可能であり、さらに、成形加工後の加硫工程によって低発熱性で、かつ耐磨耗性に優れたゴム組成物が収得可能である。
【０１２５】
これに伴い、前記ゴム組成物は、タイヤトレッド、アンダートレッド、サイドウォール、カーカスコーティングゴム、ベルトコーティングゴム、ビードフィラー、チェーファまたはビードコーティングゴムなどのタイヤの各部材や、防振ゴム、ベルトコンベヤー、ホースなどの各種の工業用ゴム製品の製造に有用であり得る。
【０１２６】
併せて、本発明は、前記ゴム組成物を利用して製造されたタイヤを提供する。
【０１２７】
前記タイヤは、タイヤまたはタイヤトレッドを含むものであってよい。
【０１２８】
以下、実施例及び実験例によって本発明をさらに詳しく説明する。ところが、下記実施例及び実験例は本発明を例示するためのものであって、これらだけに本発明の範囲が限定されるものではない。
【０１２９】
＜実施例1＞
20Lのオートクレーブ反応器にスチレン270g、1,3-ブタジエン710g及びノルマルヘキサン5,000g、極性添加剤としてDTP（2,2-ジ（2-テトラヒドロフリル）プロパン）0.86gを入れたあと、反応器の内部温度を40℃に昇温した。反応器の内部温度が40℃に到達したとき、n-ブチルリチウム4mmolを反応器に投入して断熱昇温反応を進めた。20分余り経過したあと、1,3-ブタジエン20gを投入して重合体末端をブタジエンでキャッピング（capping）した。5分後、3-（4-メチルピペラジン-1-イル）-N,N-ビス（3-（トリエトキシシリル）プロピル）プロパン-1-アミン（3-（4-methylpiperazin-1-yl）-N,N-bis（3-（triethoxysilyl）propyl）propan-1-amine）4mmolを投入してから15分間変性反応させた。以後、エタノールを利用して重合反応を停止させ、酸化防止剤であるBHT（ブチル化ヒドロキシトルエン）がヘキサンに0.3重量%溶解されている溶液45mlを添加した。その結果で得られた重合物をスチームで加熱された温水に入れ、撹拌して溶媒を除去したあと、ロール乾燥して残量の溶媒と水を除去し、変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
【０１３０】
＜実施例2＞
3-（4-メチルピペラジン-1-イル）-N,N-ビス（3-（トリエトキシシリル）プロピル）プロパン-1-アミンに代えて3-（トリエトキシシリル）-N-（3-（トリエトキシシリル）プロピル）-N-（3-（4-（トリメチルシリル）ピペラジン-1-イル）プロピル）プロパン-1-アミン（3-（triethoxysilyl）-N-（3-（triethoxysilyl）propyl）-N-（3-（4-（trimethylsilyl）piperazin-1-yl）propyl）propan-1-amine）を使って変性反応を進めたことを除き、前記実施例1と同様の方法を介して変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
【０１３１】
＜実施例3＞
3-（4-メチルピペラジン-1-イル）-N,N-ビス（3-（トリエトキシシリル）プロピル）プロパン-1-アミンに代えて3,3'-（ピペラジン-1,4-ジイル）ビス（N,N-ビス（3-（トリエトキシシリル）プロピル）プロパン-1-アミン）（3,3'-（piperazine-1,4-diyl）bis（N,N-bis（3-（triethoxysilyl）propyl）propan-1-amine）を使って変性反応を進めたことを除き、前記実施例1と同様の方法を介して変性スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。
【０１３２】
＜比較例1＞
20Lのオートクレーブ反応器にスチレン270g、1,3-ブタジエン710g及びノルマルヘキサン5,000g、極性添加剤としてDTP（2,2-ジ（2-テトラヒドロフリル）プロパン）0.86gを入れたあと、反応器の内部温度を40℃に昇温した。反応器の内部温度が40℃に到達したとき、n-ブチルリチウム4mmolを反応器に投入して断熱昇温反応を進めた。20分余り経過したあと、1,3-ブタジエン20gを投入して重合体末端をブタジエンでキャッピング（capping）した。5分後、ジクロロジメチルシラン（dichlorodimethylsilane）4mmolを投入してから15分間反応をさらに進めた。以後、エタノールを利用して重合反応を停止させ、酸化防止剤であるBHT（ブチル化ヒドロキシトルエン）がヘキサンに0.3重量%溶解されている溶液45mlを添加した。その結果で得られた重合物をスチームで加熱された温水に入れ、撹拌して溶媒を除去したあと、ロール乾燥して残量の溶媒と水を除去し、スチレン-ブタジエン共重合体を製造した。ここで、前記ジクロロジメチルシランは、前記実施例1と類似水準の分子量を有するスチレン-ブタジエン共重合体を得るために用いられたものである。
【０１３３】
＜比較例2＞
市販されている通常のスチレン-ブタジエン共重合体（5025-2HM grade、LANXESS社）を実験に用いた。
【０１３４】
［実験例1］
前記実施例1から実施例3、並びに比較例1及び比較例2の各共重合体に対し、それぞれスチレン由来単位及びビニル含量、重量平均分子量（Mw）、数平均分子量（Mn）、多分散指数（PDI）及びムーニー粘度（MV）をそれぞれ測定した。結果を下記表1に示した。
【０１３５】
1）スチレン由来単位及びビニル含量の分析
各共重合体内のスチレン由来単位（SM）及びビニル含量は、NMRを利用して測定した。
【０１３６】
2）分子量の分析
各共重合体の重量平均分子量（Mw）、数平均分子量（Mn）は、40℃の条件下でGPC（gel permeation chromatograph）分析で測定した。このとき、カラム（column）は、ポリマーラボラトリーズ社（Polymer Laboratories）のPLgel Olexis二本とPLgel mixed-Cカラム一本を組み合わせて用い、新たに取り替えたカラムは全て混床（mixed bed）タイプのカラムを用いた。さらに、分子量の計算時、GPC基準物質（Standard material）としてPS（polystyrene）を用いた。多分散指数（PDI）は、前記方法で測定された重量平均分子量と数平均分子量の比（Mw/Mn）で計算した。
【０１３７】
3）ムーニー粘度の分析
各共重合体のムーニー粘度は、MV-2000（Alpha Technologies社）を利用して各試料の重量15g以上の2個を1分間予熱したあと、100℃で4分間測定した。
【０１３８】
【表１】
0006616490.tif 000020
【０１３９】
前記表1に示されているところのように、本発明の一実施形態に係る実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体が、比較例1及び比較例2のスチレン-ブタジエン共重合体に比べてムーニー粘度が上昇することを確認した。
【０１４０】
特に、比較例1のスチレン-ブタジエン共重合体は、変性反応を行っていないことを除き、実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体と同様の条件を介して製造されたものであって、前記実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体が、比較例1のスチレン-ブタジエン共重合体に比べてムーニー粘度が上昇することを表す前記表1の結果は、前記実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体が変性されたことを表すものである。
【０１４１】
［実験例2］
前記実施例1から実施例3と、比較例1及び比較例2の各共重合体を含むゴム組成物、及びこれから製造された成形品の物性を比較分析するため、引張特性及び粘弾性特性を測定した。結果を下記表2に示した。
【０１４２】
1）ゴム組成物の製造
各ゴム組成物は、第1段混練と第2段混練の過程を経て製造した。このとき、変性共役ジエン系共重合体を除いた物質の使用量は、変性共役ジエン系共重合体100重量部を基準にして示したものである。第1段混練では、温度制御装置を付属したバンバリーミキサを用いて、前記各変性共役ジエン系共重合体137.5重量部、シリカ70重量部、シランカップリング剤としてビス（3-トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド11.2重量部、プロセス油（process oil、TDAE）25重量部、老化防止剤（TMDQ）2重量部、酸化亜鉛（ZnO）3重量部及びステアリン酸（stearic acid）2重量部、ワックス1重量部を配合して混練した。このとき、混練機の温度を制御し、145℃〜155℃の排出温度で1次配合物を得た。第2段混練では、前記1次配合物を室温まで冷却したあと、混練機にゴム促進剤（CZ）1.75重量部、硫黄粉末1.5重量部及び加硫促進剤2重量部を添加し、100℃以下の温度でミキシングをして2次配合物を得た。以後、100℃で20分間キュアリング工程を経て各ゴム組成物を製造した。
【０１４３】
2）引張特性
引張特性は、ASTM 412の引張試験法に準じて各試験片を製造し、前記試験片の切断時の引張強度、及び300%伸張時の引張応力（300%モジュラス）を測定した。具体的に、引張特性は、Universal Test Machin 4204（Instron社）引張試験機を利用し、室温で50cm/minの速度で測定して引張強度及び300%伸張時の引張応力値を得た。
【０１４４】
3）粘弾性特性
粘弾性特性は、動的機械分析機（TA社）を利用し、歪みモードで周波数10Hz、各測定温度（-60℃〜60℃）で変形を変化させてTan δを測定し、結果は、比較例2の測定値を基準値にして指数化して示した。このとき、前記指数化は、下記数式（1）及び数式（2）を介して計算した。低温0℃のTan δが高いものであるほど濡れた路面への抵抗性に優れ、高温60℃のTan δが低いほどヒステリシス損失が少なく、低転がり抵抗性（燃費性）に優れることを表す。
【０１４５】
【数１】
0006616490.tif 000021
【０１４６】
【数２】
0006616490.tif 000022
【０１４７】
前記数式（1）及び数式（2）で、基準値は比較例2の測定値であり、測定値は残りの実施例及び比較例の測定値である。
【０１４８】
【表２】
0006616490.tif 000023
【０１４９】
前記表2に示されているところのように、本発明の一実施形態に係る変性剤を利用して製造された実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体を含むゴム組成物の引張特性及び粘弾性が、比較例1及び比較例2の共重合体を含むゴム組成物に比べて優れることを確認した。
【０１５０】
具体的に、本発明の一実施形態に係る変性剤を利用して製造された実施例1から実施例3の変性スチレン-ブタジエン共重合体を含むゴム組成物が、変性されていない比較例1及び比較例2のスチレン-ブタジエン共重合体を含むゴム組成物に比べて0℃でのTan δ値が増加し（Index数値向上）、60℃でのTan δ値が減少（Index数値向上）することを確認した。これは、本発明の一実施形態に係る変性剤を利用して製造された変性スチレン-ブタジエン共重合体が、濡れた路面への抵抗性及び転がり抵抗特性に優れ、燃費効率が高いことが可能であることを示す結果である。