(57)【要約】  本発明は、少なくとも、金属表面を有する構成要素、および少なくとも１個の芳香族基を有する官能性ジエンポリマーを含むポリマーマトリックスを含む複合材料であって、前記芳香族基が、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換されており、前記ヒドロキシル官能基のうち２個がビシナルである、複合材料に関する。このような複合材料は、引き裂きに対して良好な抵抗性を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、金属表面を有する構成要素、および少なくとも１個の芳香族基を有する官能性ジエンポリマーを含むポリマーマトリックスをベースとする複合材料であって、前記芳香族基が、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換されており、前記ヒドロキシル官能基のうち２個がビシナルである、複合材料。
【請求項２】
構成要素の全体が、金属製である、請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
構成要素の金属表面が、構成要素の残部とは異なる材料製である、請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
構成要素が、金属表面の金属と同一である金属製である、請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項５】
金属表面が、鉄、銅、亜鉛、スズ、アルミニウム、コバルトまたはニッケルを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項６】
金属表面の金属が、鉄、銅、亜鉛、スズ、アルミニウム、コバルト、ニッケルおよびこれらの金属の少なくとも１つを含む合金からなる群から選択される金属である、請求項１から５のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項７】
金属表面の金属が、鉄、銅、スズ、亜鉛またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金である、請求項１から６のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項８】
金属表面の金属が、鋼鉄、真ちゅうまたは青銅である、請求項１から７のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項９】
鋼鉄が、炭素鋼またはステンレス鋼である、請求項８に記載の複合材料。
【請求項１０】
構成要素が、少なくとも１ミリメートルに等しい長さを有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１１】
構成要素が、スレッドまたはコードである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１２】
構成要素が補強要素を構成し、ポリマーマトリックスが補強要素を覆っている、補強された構造物である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１３】
官能性ジエンポリマーが、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換された数個の芳香族基を保持し、前記ヒドロキシル官能基のうち２個がビシナルである、請求項１から１２のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１４】
芳香族基のヒドロキシル官能基の数が２個である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１５】
芳香族基が、式（Ｉ）を有するジヒドロキシアリール基であり、式中、記号*は、官能性ジエンポリマーの鎖への直接的または間接的な連結を表す、請求項１から１４のいずれか１項に記載の複合材料。
【化１】
2018536739.tif 000014
【請求項１６】
芳香族基が、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖のペンダント基である、請求項１から１５のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１７】
芳香族基が、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の末端にある、請求項１から１６のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１８】
芳香族基が、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の鎖末端に、特に、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の一端または両端に、独占的に保持されている、請求項１から１７のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１９】
芳香族基が、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の末端の外側にある、請求項１から１６のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２０】
官能性ジエンポリマー中の芳香族基の含量が、官能性ジエンポリマー１ｇあたり０．０１〜３ミリ当量（ｍｅｑ／ｇ）、好ましくは０．１５〜２ｍｅｑ／ｇ、より好ましくは０．３〜１．５ｍｅｑ／ｇである、請求項１から１９のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２１】
官能性ジエンポリマーが、エラストマーである、請求項１から２０のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２２】
官能性ジエンポリマーが、１，０００ｇ／ｍｏｌ〜８０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは１，０００〜３０，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは１，０００〜１０，０００、さらにより好ましくは１，０００〜５，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の数平均モル質量を有する、請求項１から２０のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２３】
官能性ジエンポリマーが、ポリブタジエン、ポリイソプレン、１，３−ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらの混合物によって構成されるポリマーの群から選択される、請求項１から２２のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２４】
ポリマーマトリックスが、ジエンエラストマーＥｄをさらに含む、請求項１から２３のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２５】
ジエンエラストマーＥｄが、ポリマーマトリックスの５０質量％超を占める、請求項２４に記載の複合材料。
【請求項２６】
ジエンエラストマーＥｄが、９０質量％超の１，４−シス結合を有するポリイソプレン、好ましくは、天然ゴムである、請求項２４および２５のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２７】
ジエンエラストマーＥｄおよび官能性ジエンポリマーが、ポリマーマトリックスの少なくとも９０質量％を占める、請求項２４から２６のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２８】
ポリマーマトリックスが、ジエンエラストマーＥｄおよび官能性ジエンポリマーからなる、請求項２４から２７のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項２９】
官能性ジエンポリマーが、ポリマーマトリックスの最大で３０質量％、好ましくは、ポリマーマトリックスの５から３０質量％の間を占める、請求項１から２８のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項３０】
ポリマーマトリックス中に分散した補強充填剤をさらに含む、請求項１から２９のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項３１】
補強充填剤が、カーボンブラックである、請求項３０に記載の複合材料。
【請求項３２】
補強充填剤の含量が、ポリマーマトリックス１００部あたり、２０〜８０部にわたる範囲内である、請求項３０または３１に記載の複合材料。
【請求項３３】
ポリマーマトリックス用の架橋系をさらに含む、請求項１から３２のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項３４】
補強要素およびカレンダー加工ゴムを含み、補強要素が埋め込まれている、補強された製品であって、それぞれの補強要素は請求項１〜１２のいずれか１項に記載の構成要素からなり、カレンダー加工ゴムはポリマーマトリックスを含む、請求項１から３３のいずれか１項に記載の複合材料。
【請求項３５】
タイヤ用の強化補強材である、請求項３４に記載の複合材料。
【請求項３６】
請求項１から３５のいずれか１項に記載の複合材料を含むタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用タイヤ、特に、カーカスプライまたはクラウンプライなどのラジアルカーカス補強材を有するタイヤのための補強構造物または補強材として使用することが意図される、金属およびジエンポリマーをベースとする複合材料の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の方法において、ラジアルカーカス補強材を有するタイヤは、トレッド、２つの非伸張性のビード、ビードをトレッドと連結する２つのサイドウォール、およびカーカス補強材とトレッドの間の周囲に配置されたベルトを含み、このベルトおよびカーカス補強材は、補強要素によって、または、例えば金属製のケーブルもしくはモノフィラメントなどの補強材によって補強された、様々なゴムのプライ（または「層」）からなる。したがって、スレッド要素で補強された補強プライは、粘性物質、および粘性物質中に埋め込まれた補強要素で構成される。粘性物質は、通常、ジエンエラストマー、天然ゴム、カーボンブラックなどの補強充填剤、硫黄および酸化亜鉛をベースとする架橋系をベースとしている。補強要素は、プライの内部で、互いにほぼ平行に配列される。
公知の方法において、タイヤの走行中に非常に強い応力にさらされる、これらのプライを補強するこれらの機能を効果的に実現させるために、これらの金属のスレッド補強要素は、金属疲労における高耐久性、高引張強度、耐摩耗性および耐腐食性、周囲のゴムとの強い接着性などの、非常に多くの数の相反することの多い技術基準を満たさなければならず、かつ、この性能を可能な限り長期間非常に高いレベルで維持する能力がなければならない。
【０００３】
したがって、粘性物質と金属スレッド補強要素の間の接着が、この性能の耐久性における重要な性質であることは容易に理解される。例えば、粘性物質を鋼鉄と連結するための昔ながらのプロセスは、真ちゅう（銅−亜鉛合金）による鋼鉄の表面のコーティングからなり、鋼鉄と粘性物質の間の結合は、加硫中の真ちゅうの硫化、または粘性物質中に存在するエラストマーの硬化によって確立される。実際には、鋼鉄と粘性物質の間の接着は、遭遇する様々な応力、特に、機械的応力および／または熱応力の影響下で形成された硫化物が徐々に成長する結果として、経時的に弱くなり得ることは公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、タイヤ製造者は、既に存在する複合材料の代替の解決手段となり、密着していて硫化工程に頼る必要がない、金属およびジエンポリマーマトリックスをベースとする複合材料を見出すことに絶えず追われている。
これらの研究中に、出願人企業は、様々な金属について言及された課題を解決することを可能にする解決手段を発見した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の第１の主題は、少なくとも、金属表面を有する構成要素、および少なくとも１個の芳香族基を有する官能性ジエンポリマーを含むポリマーマトリックスをベースとする複合材料であって、芳香族基が、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換されており、ヒドロキシル官能基のうち２個がビシナルである、複合材料である。
本発明は、本発明による複合材料を含むタイヤに関する。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
Ｉ．発明の詳細な説明
本明細書において、「ａからｂの間」という表現によって表される値の任意の範囲は、ａよりも大きく、ｂよりも小さいことを示す値の範囲を表し（すなわち、境界のａおよびｂは除かれる）、一方「ａ〜ｂ」という表現によって表される値の任意の範囲は、ａからｂまでを示す値の範囲を意味する（すなわち、厳密に境界のａおよびｂを含む）。
本明細書において、別段の明確な指示がない限り、示された全てのパーセント（％）は、質量％である。
【０００７】
「少なくとも、構成要素およびポリマーマトリックスをベースとする」複合材料という表現は、構成要素およびポリマーマトリックスを含む複合材料であって、ポリマーマトリックスが、複合材料の製造の様々な段階中、特に、ポリマーマトリックスの架橋中、またはポリマーマトリックスの架橋前の複合材料の作製中に、構成要素の金属表面と反応することが可能である、複合材料を意味するものとして理解されるべきである。
本出願において、「芳香族基」という名称は、本発明に従って定義される少なくとも２個のビシナルのヒドロキシル官能基によって置換されており、かつその実施形態のいずれか１つによる本発明の必要性のために有用な官能性ジエンポリマーによって保持されている、芳香族基を表す。
本出願において、ヒドロキシル官能基は、ＯＨ基を指す。
【０００８】
本発明による複合材料は、少なくとも、ポリマーマトリックスおよび金属表面を有する構成要素をベースとする。ポリマーマトリックスは、複合材料中に存在する全てのポリマー（すなわち、高分子鎖）を表す。構成要素の金属表面は、構成要素の全表面の全てまたは一部であってもよく、ポリマーマトリックスと接触する状態になること、すなわち、１つまたは複数のポリマーマトリックスのポリマーと接触する状態になることが意図されている。
本発明によれば、構成要素は、ポリマーマトリックスで、完全または部分的に覆われる。
本発明によれば、構成要素の一部のみが金属性であって、この部分が少なくとも金属性表面を構成するか、または構成要素の全体が金属性である。好ましくは、構成要素の全体が、金属製である。
【０００９】
本発明の第１の変形形態によれば、構成要素の金属性表面は、構成要素の残部以外の材料製である。言い換えれば、構成要素は、金属性表面で構成される金属層によって、全体または一部分が覆われている材料製である。金属性表面によって、全部または一部分が覆われている材料は、金属性または非金属性、好ましくは金属性である。
本発明の第２の変形形態によれば、構成要素は、単一の材料製であり、この場合、構成要素は、金属性表面の金属と同一である金属製である。
本発明の有利な実施形態によれば、金属性表面は、鉄、銅、亜鉛、スズ、アルミニウム、コバルトまたはニッケルを含む。
【００１０】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、金属性表面の金属は、鉄、銅、亜鉛、スズ、アルミニウム、コバルト、ニッケルおよびこれらの金属の少なくとも１つを含有する合金によって構成される群から選択される金属である。合金は、例えば、鋼鉄、青銅および真ちゅうなどの２元合金または３元合金であってもよい。好ましくは、金属性表面の金属は、鉄、銅、スズ、亜鉛またはこれらの金属の少なくとも１つを含有する合金である。より好ましい方法において、金属性表面の金属は、鋼鉄、真ちゅう（Ｃｕ−Ｚｎ合金）または青銅（Ｃｕ−Ｓｎ合金）である。
本出願において、「金属性表面の金属は本明細書の以下で表す金属である」という表現は、金属性表面が、本明細書の以下で表す金属製であることを意味する。例えば、上記に記載した「金属性表面の金属が鉄である」という表現は、金属性表面が鉄製であることを意味する。いくつかの金属は、周囲空気との接触において酸化に付されて、金属は、ステンレス鋼を除き、部分的に酸化され得る。
金属性表面が、鋼鉄製である場合、鋼鉄は、好ましくは、炭素鋼またはステンレス鋼である。鋼鉄が、炭素鋼である場合、その炭素含量は、好ましくは、包括的に、０．０１％から１．２％の間、もしくは０．０５％から１．２％の間であり、または０．２％から１．２％の間、特に、０．４％から１．１％の間でもある。鋼鉄がステンレスである場合、これは、好ましくは、少なくとも１１％のクロムおよび少なくとも５０％の鉄を含有する。
構成要素は、任意の形状であってよい。好ましくは、構成要素は、スレッドまたはコードの形状である。
【００１１】
本発明の１つの具体的な実施形態によれば、構成要素は、少なくとも１ミリメートルに等しい長さを有する。長さは、構成要素の最も大きい寸法を意味するものと理解される。少なくとも１ミリメートルに等しい長さを有する構成要素としては、スレッド様の要素（モノフィラメントまたはコード）および非スレッド様の要素などの、例えば、車両用タイヤにおいて使用される補強要素が挙げられる。
本発明の１つの特に好ましい実施形態によれば、複合材料は、構成要素が補強要素を形成し、ポリマーマトリックスが補強要素を覆っている、補強された構造物である。
ポリマーマトリックスの必須の特徴は、少なくとも１個の芳香族基を保持する官能性ジエンポリマーであって、芳香族基は、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換されており、ヒドロキシル官能基のうち２個はビシナルである。
２個のビシナルの官能基は、隣接する芳香環の炭素によって保持されている２個の官能基を意味するものと理解される。言い換えれば、１個のヒドロキシル官能基は、他のヒドロキシル官能基に対してオルト位にある。
本発明の特定の実施形態によれば、官能性ジエンポリマーは、少なくとも２個のヒドロキシル官能基によって置換された数個の芳香族基を保持し、ヒドロキシル官能基のうち２個はビシナルである。
好ましい方法において、芳香族基の２個のヒドロキシル官能基が存在する。
本発明のいずれか１つの実施形態によれば、２個のビシナルのヒドロキシル官能基は、好ましくは、それぞれ、結合、または官能性ジエンポリマーの鎖、特に、主鎖への芳香族基の連結を確実にする基に対して、メタ位およびパラ位にある。
芳香族基上のヒドロキシル官能基の相対的な位置、すなわち、ビシナルは、金属に、ゴム組成物に対する良好な接着性を付与する。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、芳香族基は、式（Ｉ）を有するジヒドロキシアリール基であり、式中、記号*は、官能性ジエンポリマーの鎖、特に主鎖への、直接的または間接的な連結を表す。
【００１２】
【化１】
2018536739.tif 000002
【００１３】
ジエンポリマーが、ジエン単位を含み、かつ、通常、ジエンモノマー（２個の共役または非共役の炭素−炭素二重結合を保持するモノマー）から、少なくとも部分的に（すなわち、ホモポリマーまたはコポリマー）作製されたポリマーを意味するものとして、理解されるべきであることを忘れてはならない。
ジエンポリマーは、より具体的には、以下を意味するものとして理解される。
（ａ）４〜１２個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーの任意のホモポリマー；
（ｂ）共役ジエンモノマーの任意のコポリマー、特に、エチレン、α−モノオレフィン、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリレート、カルボン酸ビニルエステル、ビニルアルコール、ビニルエーテル、４〜１２個の炭素原子を有する共役ジエンモノマーなどの共役ジエンモノマーおよびビニルモノマーの任意のコポリマー；
（ｃ）５〜１２個の炭素原子を有する非共役ジエンモノマーの任意のホモポリマー；
（ｄ）非共役ジエンモノマーの任意のコポリマー、特に、エチレンまたはα−モノオレフィン、５〜１２個の炭素原子を有する非共役ジエンモノマーなどの非共役ジエンモノマーおよびモノオレフィンの任意のコポリマー；
（ｅ）（ａ）〜（ｄ）に定義されたポリマーの混合物。
【００１４】
以下は、共役ジエンとして、特に適切である：１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、例えば、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジエチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−３−エチル−１，３−ブタジエンもしくは２−メチル−３−イソプロピル−１，３−ブタジエンなどの２，３−ジ（Ｃ1−Ｃ5アルキル）−１，３−ブタジエン、アリール−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンまたは２，４−ヘキサジエン。
α−モノオレフィンとしては、アルケンおよびビニル芳香族化合物、特に、例えば、スチレン、オルト−、メタ−、パラ−メチルスチレンなどの８〜２０個の炭素原子を有するものが挙げられる。
適切な非共役ジエンとしては、例えば、特に、１，４−ヘキサジエン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ノルボルナジエンおよびジシクロペンタジエンなどの５〜１２個の炭素原子を有するものである。
適切な（メタ）アクリロニトリルとしては、アクリルニトリルおよびメタクリロニトリルである。
【００１５】
（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、グリシジルアクリレートおよびグリシジルメタクリレートなどの、アクリル酸またはメタクリル酸と、１〜１２個の炭素原子を有するアルコールとから誘導されるアクリルエステル、すなわち、アクリレートまたはメタクリレートが挙げられる。
カルボン酸のビニルエステルとしては、例えば、酢酸ビニルおよびプロピオン酸ビニル、好ましくは、酢酸ビニルが挙げられる。
適切なビニルエーテルとしては、例えば、エーテル官能基ＯＲのＲ基が、１〜６個の炭素原子を含有するものである。
本出願において、ジエンポリマーは、２個のヒドロキシル官能基によって置換された少なくとも１個の芳香族基を保持するので、官能性と呼ぶ。
【００１６】
好ましくは、官能性ジエンポリマーは、ポリブタジエン、ポリイソプレン、１，３−ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらの混合物によって構成されるポリマーの群から選択される。１，３−ブタジエンコポリマーまたはイソプレンコポリマーとしては、特に、１，３−ブタジエンまたはイソプレンと、スチレンまたは（メタ）アクリレート、特に、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートの共重合から得られるものが挙げられる。当業者であれば、官能性ジエンポリマーとして、本発明の必要性のために有用な、ポリブタジエン、ポリイソプレン、１，３−ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーが、本発明のいずれか１つの実施形態によって定義される、１個または複数の芳香族基を保持することを、十分に理解する。
本発明のいずれか１つの実施形態によれば、官能性ジエンポリマーにおけるジエン単位は、好ましくは、官能性ジエンポリマーの５０質量％超、より好ましくは７０質量％超を占める。
本発明のいずれか１つの実施形態によれば、官能性ジエンポリマーによって保持されている芳香族基は、好ましくは、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖のペンダント基である。
官能性ジエンポリマーによって保持されている芳香族基は、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の末端、または官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の末端の外側に存在していてもよい。
本発明の１つの特定の実施形態によれば、芳香族基は、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の鎖末端に、特に、官能性ジエンポリマーのポリマー鎖の一端または両端に、独占的に保持されている。
【００１７】
官能性ジエンポリマーは、当業者に公知の方法によって合成することができる。例えば、非限定的な以下の方法が挙げられる。
−  国際公開第２００９／０８６４９０号パンフレットおよび国際公開第２０１１／００２９９４パンフレットの特許出願に記載されているような、官能基の脱保護によって加水分解され得る少なくとも２個のビシナルのＯＲ官能基（式中、Ｒは、炭素鎖を表す）によって置換された少なくとも１個の芳香族基を保持するジエンポリマーの修飾；
−  例えば、フランス特許出願第１４／６０２９０号およびフランス特許出願第ＦＲ１４／６０６２０号の番号で出願された特許出願に記載されているような、少なくとも２個のビシナルのヒドロキシル官能基によって置換された芳香族基を保持し、求核性官能基も保持する求核性化合物による、エポキシ化ジエンポリマーの修飾または少なくとも１個のエポキシペンダント基を保持するジエンポリマーの変換；
−  例えば、フランス特許出願第１５／５７７７０７号の番号で出願された特許出願に記載されているような、少なくとも２個のビシナルのヒドロキシル官能基によって置換された芳香族基を保持し、求電子基も保持する化合物による、鎖末端に求核性基を保持するジエンポリマーの修飾。
【００１８】
官能性ジエンポリマーのための調製方法は、官能性ジエンポリマーのマクロ構造、特に、数平均モル質量およびその多分散指数の値に応じて、および、官能性ジエンポリマーのミクロ構造、特に、官能性ジエンポリマーのジエンの部分の１，４−シス、１，４−トランスおよび１，２結合のそれぞれの含量に従って、芳香族基が、官能性ジエンポリマーの鎖の末端またはその鎖末端の外側に存在するように、当業者によって注意深く選択される。
官能性ジエンポリマー中の芳香族基の含量は、好ましくは官能性ジエンポリマー１ｇあたり０．０１〜３ミリ当量（ｍｅｑ／ｇ）、より好ましくは０．１５〜２ｍｅｑ／ｇ、さらにより好ましくは０．３〜１．５ｍｅｑ／ｇで変化する。これらの範囲は、本発明の任意の１ついずれか１つの実施形態に適用されてもよい。
本発明の１つの実施形態によれば、官能性ジエンポリマーはエラストマーである。これが、エラストマーである場合、官能性ジエンポリマーは、好ましくは、８０，０００ｇ／ｍｏｌ超の数平均モル質量を示す。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、官能性ジエンポリマーは、１，０００ｇ／ｍｏｌ〜８０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは１，０００ｇ／ｍｏｌ〜３０，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは１，０００ｇ／ｍｏｌ〜１０，０００ｇ／ｍｏｌ、さらにより好ましくは１，０００ｇ／ｍｏｌ〜５，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の数平均モル質量を有する。通常、これらの数平均モル質量、特に、最小値では、エラストマー性を与える官能性ジエンポリマーのミクロ構造に応じて、低すぎる場合がある。
本発明の１つの具体的な実施形態によれば、官能性ジエンポリマーは、ポリマーマトリックスの最大で３０質量％、好ましくは、ポリマーマトリックスの５から３０質量％の間を占める。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、ポリマーマトリックスは、官能性ジエンポリマーに加えて、ジエンエラストマーＥｄを含み、これは、好ましくは、ポリマーマトリックスの５０質量％超を占める。ジエンエラストマーは、それらのミクロ構造またはそれらのマクロ構造によって互いに異なる、１つまたは複数のジエンエラストマーを意味するものと理解される。ジエンエラストマーＥｄが、官能性ジエンポリマーの定義に適合しないことが理解される。好ましくは、ジエンエラストマーＥｄは、２個のビシナルのヒドロキシル基を保持する芳香族基を欠いている。ジエンエラストマーＥｄが、２個のビシナルのヒドロキシル基を保持する芳香族基を欠いている好ましい実施形態を、本発明のいずれか１つの実施形態に適用することができる。
ジエンエラストマー（または、代替として「ゴム」、この２つの用語は、同義語であるとみなされる）は、そのミクロ構造に関して上記で定義したように、ジエンポリマーとして公知の方法で理解されなければならない。
【００２１】
ジエンエラストマーは、「実質的に不飽和」または「実質的に飽和」の２つのカテゴリーに分類することができる。「実質的に不飽和」とは、通常、１５％（ｍｏｌ％）超であるジエン起源の単位の含量を有する共役ジエンモノマーから、少なくとも部分的に得られるジエンエラストマーを意味するものと理解され；したがって、ブチルゴムまたはＥＰＤＭ型のジエンおよびα−オレフィンのコポリマーなどのジエンエラストマーは、前記定義内には包含されず、特に、「実質的に飽和」のジエンエラストマー（常に、ジエン起源の単位の１５％未満である、低い含量または非常に低い含量）として記載されてもよい。「実質的に不飽和」のジエンエラストマーのカテゴリーにおいて、「高度不飽和」のジエンエラストマーは、特に、５０％超のジエン起源（共役ジエン）の単位の含量を有するジエンエラストマーを意味するものとして理解される。
ジエンエラストマーＥｄは、自体公知の方法で、当業者に公知の官能化剤、カップリング剤または星状分枝剤によって、星状分枝化、カップリング化、官能化または非官能化することができる。
【００２２】
ポリマーマトリックスがジエンエラストマーＥｄを含有する、いずれか１つの実施形態によれば、ジエンエラストマーＥｄは、好ましくは、高度不飽和のジエンエラストマーであり、最も好ましい方法において、ポリブタジエン、ポリイソプレン、１，３−ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマーおよびこれらの混合物で構成される高度不飽和エラストマーの群から選択される。さらにより好ましい方法において、ジエンエラストマーＥｄは、９０質量％超の１，４−シス結合を有するポリイソプレンである。良好には、ジエンエラストマーは、天然ゴムである。
【００２３】
本発明の１つの実施形態によれば、ジエンエラストマーＥｄおよび官能性ジエンポリマーは、ポリマーマトリックスの少なくとも９０質量％を占める。本発明のこの実施形態によれば、官能性ジエンエラストマーは、好ましくは、ポリマーマトリックスの最大で３０質量％、特に、ポリマーマトリックスの５から３０質量％の間を占める。この実施形態は、天然ゴムの場合におけるような、弾力性、接着性、ひずみ誘起による結晶化の性質などの、ジエンエラストマーＥｄに固有の性質から利益を得ながら、複合材料の層間剥離に対する良好な抵抗性を得るために、特に、タイヤへの適用のために有利である。良好には、ポリマーマトリックスは、官能性ジエンポリマーおよびジエンエラストマーＥｄからなる。
本発明による複合材料は、ポリマーマトリックス中に分散した補強充填剤を含んでいてもよい。
【００２４】
補強充填剤は、通常、例えば、ポリマーマトリックスの接着性または剛性を改善するために使用される。補強充填剤は、ジエンポリマー、より具体的には、エラストマーを含有するポリマーマトリックスを補強するその能力について公知の充填剤である。補強充填剤は、典型的には、タイヤの製造のために使用することができるゴム組成物において慣用されている補強充填剤である。補強充填剤は、例えば、カップリング剤を公知の方法で組み合わせるか、カーボンブラックなどの有機充填剤、シリカなどの無機補強充填剤、または、これらの２種類の充填剤の混合物である。補強充填剤は、好ましくは、カーボンブラックである。
このような補強充填剤は、典型的には、ナノ粒子からなり、この（質量）平均径は、１μｍ未満、通常、５００ｎｍ未満、最も一般的には、２０から２００ｎｍの間、特に、より好ましくは、２０から１５０ｎｍの間である。
【００２５】
全てのカーボンブラック、特に、タイヤまたはそれらのトレッドにおいて慣用されているブラック（「タイヤ−グレード」ブラック）が、カーボンブラックとして適切である。後者のうち、より具体的には、例えば、Ｎ１１５、Ｎ１３４、Ｎ２３４、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ３３９、Ｎ３４７、Ｎ３７５、Ｎ５５０、Ｎ６８３およびＮ７７２ブラックなどの、１００、２００および３００シリーズの補強カーボンブラック、または５００、６００もしくは７００シリーズのブラック（ＡＳＴＭグレード）が挙げられる。これらのカーボンブラックは、市販されているそのままで、または他の任意の形態で、例えば、使用されるいくつかのゴム製造添加剤のための支持体として、使用されてもよい。
補強充填剤の含量は、複合材料の想定される適用、および補強充填剤の特性、特に、そのＢＥＴ比表面積に応じて、当業者によって選択される。例えば、タイヤにおける複合材料の適用のためには、特に、タイヤにおける補強構造物または補強材としては、補強充填剤の含量は、好ましくは、ポリマーマトリックス１００部あたり、２０〜８０部にわたる範囲内である。２０部を下回ると、ポリマーマトリックスの補強が不十分になる場合がある。８０部を上回ると、複合材料に熱をもたらし得るポリマーマトリックスのヒステリシスが増加する危険性があり、これは、複合材料の性能の低下をもたらす場合がある。
【００２６】
本発明による複合材料は、ポリマーマトリックスのための架橋系を含んでいてもよい。複合材料の製造中、架橋系は、通常、構成要素が、架橋系を含有し、および補強充填剤を含有していてもよいポリマーマトリックスと接触させられた後、ならびに成形後に、ポリマーマトリックスの架橋を引き起こすために反応することが意図されている。架橋は、通常、ポリマーマトリックスの弾力性も改善する。架橋系は、加硫系であり得、または、例えば、タイヤの製造のために使用することができるゴム組成物において慣用されている、１つまたは複数のペルオキシド化合物をベースとし得る。
【００２７】
適切な加硫系は、硫黄（または、硫黄供与剤）、および通常、一次加硫促進剤をベースとしている。様々な公知の二次加硫促進剤または加硫活性化剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸もしくは同等の化合物、またはグアニジン誘導体（特に、ジフェニルグアニジン）を、例えば、後に記載するような、第１の非生産段階中および／または生産段階中に組み込まれる、このベース加硫系に、添加してもよい。硫黄は、ポリマーマトリックスの１００部あたり０．５〜１２部、特に、ポリマーマトリックスの１００部あたり１〜１０部の範囲の好ましい含量で使用される。一次加硫促進剤は、ポリマーマトリックス１００部あたり、０．５から１０部の間、より好ましくは、ポリマーマトリックス１００部あたり、０．５から５部の間の好ましい含量で使用される。（一次または二次）促進剤としては、硫黄の存在中において、ジエンポリマー、特に、ジエンエラストマーの加硫のための促進剤として作用できる任意の化合物、特に、チアゾール型の促進剤およびそれらの誘導体、ならびにチウラム型および亜鉛ジチオカルバメート型の促進剤を使用してもよい。好ましくは、スルフェンアミド型の一次促進剤を使用してもよい。
【００２８】
化学的架橋を、１つまたは複数のペルオキシド化合物を使用して行う場合、前記ペルオキシド化合物（単数）または化合物（複数）は、ポリマーマトリックス１００部あたり、０．０１〜１０部を占める。化学的架橋系として使用することができるペルオキシド化合物としては、アシルペルオキシド、例えば、ベンゾイルペルオキシドまたはｐ−クロロベンゾイルペルオキシド、ケトンペルオキシド、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド、ペルオキシ酸エステル、例えば、ｔ−ブチルペルオキシアセテート、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエートおよびｔ−ブチルペルオキシフタレート、アルキルペルオキシド、例えば、ジクミルペルオキシド、ジ（ｔ−ブチル）ペルオキシベンゾエートおよび１，３−ビス（ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、またはヒドロペルオキシド、例えば、ｔ−ブチルヒドロペルオキシドが挙げられる。
【００２９】
本発明による複合材料はまた、ジエンポリマー、特に、エラストマーを含有するポリマーマトリックス中に常に分散した、通常の添加物を全てまたは一部含有していてもよい。当業者は、複合材料の想定される適用に従って添加物を選択する。例えば、タイヤにおける複合材料の適用のため、特に、タイヤにおける補強構造物または補強材としては、添加物として、顔料、抗オゾンワックス、化学的オゾン劣化防止剤、酸化防止剤などの保護剤、可塑剤またはデリバリー剤が挙げられる。
第１の非生産段階および生産段階は、ゴム組成物の製造において当業者に周知の、機械的な作業工程、特に、ニーディングである。第１の非生産段階は、通常、機械的作業が、１１０℃から１９０℃の間、好ましくは、１３０℃から１８０℃の間の最高温度までの高温で行われる点で、生産段階と区別される。非生産段階に続く、通常、冷却工程後の生産段階は、架橋系を組み込む仕上げ段階中、より低い温度、典型的には、１１０℃未満、例えば、４０℃から１００℃の間の機械的作業によって定義される。
【００３０】
補強充填剤、架橋系および添加物は、通常、構成要素をポリマーマトリックスと接触させる前に、ポリマーマトリックスにそれらを組み込むことによって、ポリマーマトリックス中に分散される。例えば、補強充填剤は、機械的混合、特に、熱機械的混合によって、前記した添加剤が存在していてもよい中で、ポリマーマトリックス中に組み込まれてもよい。混合温度は、ポリマーマトリックスの熱感受性、補強充填剤の粘度および特性に応じて、当業者によって、注意深く選択される。架橋系は、典型的には、ポリマーマトリックス中でその分散を可能にするために架橋が生じる温度より低い温度で、ポリマーマトリックス中に組み込まれ、その後、複合材料は、ポリマーマトリックスの架橋前に成型される。通常、架橋系は、ポリマーマトリックス中への補強充填剤および他の添加物の組み込み後に、ポリマーマトリックス中に組み込まれる。
【００３１】
１つの特に好ましい実施形態によれば、複合材料は、補強要素およびカレンダー加工ゴムを含み、補強要素が埋め込まれている、補強された製品であり、それぞれの補強要素は、本発明のいずれか１つの実施形態に従って上記で定義された構成要素からなり、カレンダー加工ゴムは、ポリマーマトリックスを含む。この実施形態によれば、補強要素は、通常、中心の方向に沿って、隣り合って配置される。カレンダー加工ゴムは、ポリマーマトリックスに加えて、ポリマーマトリックス中に分散された、上記で定義された、補強充填剤、架橋系および他の添加物を含有していてもよい。タイヤにおける想定される適用のためには、したがって、複合材料は、タイヤ用の補強材を構成してもよい。
本発明による複合材料は、未硬化状態（ポリマーマトリックスの架橋前）であってもよく、または硬化状態（ポリマーマトリックスの架橋後）であってもよい。複合材料は、構成要素が、上記に記載の、補強充填剤、架橋系および他の添加物が組み込まれていてもよいポリマーマトリックスと接触した後、硬化される。
【００３２】
複合材料は、
−  補強充填剤、架橋系および他の添加物が分散していてもよい、２層のポリマーマトリックスを製造する工程、
−  ２層の間に積層することによって、２層中に構成要素をサンドイッチする工程、
−  必要に応じて、複合材料を硬化させる工程
を含むプロセスによって製造されてもよい。
あるいは、複合材料は、層の一部に構成要素を積層することによって製造してもよく、次いで、層は、その全体の長さまたはその長さの一部にわたって、このようにサンドイッチされた構成要素を覆うために、それ自体の上に折り畳まれる。
層は、カレンダー加工によって作製されてもよい。複合材料の硬化中に、ポリマーマトリックスは、特に、加硫によって、またはペルオキシドによって、架橋される。
複合材料を、タイヤにおける補強材として使用することが意図される場合、複合材料の硬化は、通常、タイヤのケーシングの硬化中に行われる。
【００３３】
本発明の別の主題であるタイヤは、本発明による複合材料を含むという必須の特徴を有する。タイヤは、未硬化状態（ポリマーマトリックスの架橋前）であってもよく、または硬化状態（ポリマーマトリックスの架橋後）であってもよい。通常、タイヤの製造中に、複合材料は、タイヤの硬化工程の前に、硬化状態（すなわち、ポリマーマトリックスの架橋前）で、タイヤの構造に積層される。
本発明およびさらに他の上述の特徴は、説明として与えられたものであって、限定するものではない、本発明のいくつかの例示的な実施形態の以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。
【００３４】
ＩＩ．本発明の例示的な実施形態
ＩＩ．１−  本発明の必要性のために有用な官能性ジエンポリマーの調製：
プロトンＮＭＲ分析：
プロトンＮＭＲ分析を使用して、使用または合成したポリマーのミクロ構造を決定した。官能性ジエンポリマー中の３，４−ジヒドロキシアリール基の含量を、モル百分率（ｍｏｌ％、すなわち、ジエンポリマーのモノマー単位１００モルあたり）として、または官能性ジエンポリマーのグラム当たりのミリ当量（ｍｅｑ／ｇ）として示す。
スペクトルは、５ｍｍのＢＢＩ  ｚ−ｇｒａｄ「ブロードバンド」プローブを備えた、Ｂｒｕｋｅｒ  ５００  ＭＨｚ分光計で得た。定量的な1Ｈ  ＮＭＲ実験は、単一の３０°のパルスシーケンスおよびそれぞれの取り込みの間に３秒の反復時間を使用する。試料は、重クロロホルム（ＣＤＣｌ3）または重メタノール（ＭｅＯＤ）に溶解する。
【００３５】
ＳＥＣ分析：
サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）を使用する。ＳＥＣは、多孔質のゲルを充填されたカラムを通して、それらのサイズに従って、溶液中の高分子を分離することを可能にする。高分子は、それらの流体力学的容積に従って分離され、最も大きなものが最初に溶出する。
絶対的な方法ではないが、ＳＥＣは、ポリマーのモル質量の分布を把握することを可能にする。様々な数平均モル質量（Ｍｎ）および質量平均モル質量（Ｍｗ）は、市販の標準から決定することができ、多分子性または多分散指数（ＰＩ＝Ｍｗ／Ｍｎ）は、「ムーア」較正によって計算することができる。
ポリマーの調製：分析前に、ポリマー試料の特定の処理はしない。後者を、１容積％のジイソプロピルアミン、１容積％のトリエチルアミンおよび０．１容積％の蒸留水を含有するテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に、約１ｇ／Ｌの濃度で、簡単に溶解する。次いで、溶液を、注入前に、０．４５μｍの多孔性を有するフィルターを通してろ過する。
ＳＥＣ分析：使用した装置は、Ｗａｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅクロマトグラフである。溶出溶媒は、１容量％のジイソプロピルアミンおよび１容量％のトリエチルアミンを含有するテトラヒドロフランである。流速は、０．７ｍＬ／分であり、システムの温度は、３５℃であり、分析時間は、９０分である。市販の名称Ｓｔｙｒａｇｅｌ  ＨＭＷ７、Ｓｔｙｒａｇｅｌ  ＨＭＷ６Ｅおよび２つのＳｔｙｒａｇｅｌ  ＨＴ６Ｅの順序の４つのＷａｔｅｒｓカラムのセットを使用する。
注入するポリマー試料の溶液の容積は、１００μｌである。検出器は、Ｗａｔｅｒｓ  ２４１０示差屈折計であり、クロマトグラフデータの作製に使用するソフトウェアは、Ｗａｔｅｒｓ  Ｅｍｐｏｗｅｒ  ｓｙｓｔｅｍである。
計算された平均モル質量は、ＰＳＳ  Ｒｅａｄｙ  Ｃａｌ−Ｋｉｔの市販のポリスチレン標準から作製された較正曲線に対する。
【００３６】
ＩＩ．１．１−  ３，４−ジヒドロキシアリール基を保持し、求核性官能基も保持する求核性化合物である３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸との反応による、イソプレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマーの修飾による：
予め、イソプレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマーＡ、ＢおよびＣを、以下の手順に従って、フリーラジカル重合によって調製する。
グリシジルメタクリレート（ＭＡＧＬＹ）、イソプレン、トルエンおよびアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を、アルゴン気流下、オートクレーブ反応器に導入する。反応混合物を、温度Ｔで、時間ｔの間、加熱および撹拌する。重合の最後に、コポリマーをメタノール中で沈殿させる。コポリマーを、1Ｈ  ＮＭＲによって分析する。それぞれのコポリマーについて、試薬および溶媒の量、温度Ｔならびに時間ｔを、表１ａに示す。
【表１】
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表１ｂは、調製したコポリマーＡ、ＢおよびＣのミクロ構造をモル百分率で表して示す。
【表２】
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【００３７】
次いで、コポリマーＡまたはＢまたはＣを、以下の手順に従って、３，４−ジヒドロキシアリール基を保持する化合物である３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸との反応によって修飾する。
冷却器を取り付けた１ツ口の丸底フラスコ中、イソプレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマー（ＡまたはＢまたはＣ）を、ジオキサンに溶解する。３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸を添加する。次いで、反応媒体を、磁気撹拌によって撹拌し、１２０℃で７２時間加熱する。次いで、反応媒体を、周囲温度に戻し、次いで、ポリマーを水中で凝固させ、ろ過し、次いで、ジクロロメタンに再び溶解して、Ｎａ2ＳＯ4で乾燥する。次いで、溶液を、蒸発させて、乾固する。
【００３８】
イソプレンおよびグリシジルメタクリレートのそれぞれのコポリマーＡおよびＢおよびＣについて、３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸によってコポリマーを修飾する反応において使用した試薬および溶媒の量を表２に示す。また、表２では、修飾されたコポリマーＡＦおよびＢＦおよびＣＦのそれぞれのミクロ構造およびマクロ構造を示す。
【表３】
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【００３９】
ＩＩ．１．２−  ３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸との反応による、１，３−ブタジエン、スチレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマーの修飾による：
予め、１，３−ブタジエン、スチレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマーＤおよびＥを、それぞれ、以下の手順に従って、フリーラジカル重合によって調製する。
ラジカル乳化重合を、不活性な窒素雰囲気下、穏やかな撹拌を用いて、蓋をしたボトル中で行う。
【００４０】
Ｋ2Ｓ2Ｏ8およびヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドを、ボトル内に導入する。ボトルに蓋をし、次いで、窒素を用いて、１０分間、スパージする。以下の化合物および溶液（これらの溶液は、事前にスパージされて、任意の微量の酸素は除去されている）を、その後、引き続いて、表３に示す含量で、ボトル内に導入する。
−  水
−  １００ｇ／ＬのＨＰＯ4Ｎａ2溶液（ＨＰＯ4Ｎａ2溶液）
−  １００ｇ／ＬのＨ2ＰＯ4ＮＨ4溶液（Ｈ2ＰＯ4ＮＨ4溶液）
−  ０．７ｍｏｌ／Ｌのｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンのスチレン溶液（ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン溶液）
−  スチレン
−  グリシジルメタクリレート
−  １，３−ブタジエン
反応媒体を、撹拌し、４０℃で加熱する。重合を、６０％の変換後、１ｍＬの１００ｇ／Ｌのレゾルシノールの水溶液の添加によって、停止する。
コポリマーを、アセトン／メタノール（５０／５０  ｖ／ｖ）混合物から沈殿させる。
コポリマーを、５０℃で、真空下（２００ｔｏｒｒ）、オーブン中に置くことによって乾燥させる。
コポリマーＤおよびＥのそれぞれについて、試薬、化合物および溶液の量を、表３ａに示す。
【００４１】
【表４】
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表３ｂは、調製したコポリマーＤおよびＥのミクロ構造をモル百分率で表して示す。
【表５】
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次いで、コポリマーＤまたはＥを、以下の手順に従って、３，４−ジヒドロキシアリール基を保持する化合物である３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸との反応によって修飾する。
【００４２】
冷却器を有する３ツ口の丸底フラスコ中、１，３−ブタジエン、スチレンおよびグリシジルメタクリレートコポリマーを、ジオキサンに溶解する。３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸（エポキシド官能基のモル数に対して１０当量）を添加する。次いで、反応媒体を、機械的撹拌下、撹拌し、不活性雰囲気下、１１０℃で７２時間、加熱する。その後、反応媒体を、不活性雰囲気下、周囲温度に戻し、次いで、ポリマーを、水から凝固させ、６０℃で、真空下（２００ｔｏｒｒ）、オーブン中に置くことによって乾燥させる。
３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸によってコポリマーＤおよびＥを修飾する反応において使用した試薬および溶媒の量を、表４に示す。また、表４では、修飾されたコポリマーのＤＦおよびＥＦのそれぞれのミクロ構造およびマクロ構造を示す。
【表６】
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【００４３】
ＩＩ．１．３−  ３，４−ジヒドロキシアリール基および求核性官能基の両方を保持する求核性化合物である１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートとの反応による、エポキシ化ポリイソプレンの修飾による：
修飾反応のために、合成したエポキシ化ポリイソプレンまたはエポキシ化天然ゴムのいずれかを使用する。合成したエポキシ化ポリイソプレンを、合成ポリイソプレンのエポキシ化によって調製する。
【００４４】
合成ポリイソプレンの調製のための手順：１０５ｍＬのメチルシクロヘキサンを含有する、２ｂａｒの窒素圧下を維持した２５０ｍＬの反応器に、１０．２１ｇのイソプレンを注入する。次いで、４．５ｍＬの１．３４モル／Ｌのｎ−ブチルリチウムを添加する。媒体を、５０℃で４５分間加熱して、９５％のモノマーの変換率に到達させる。この含量を、２００ｍｍＨｇの減圧下、１１０℃で乾燥した抽出物を秤量することによって決定する。重合を、リチウムに対して、過剰のメタノールを添加することによって停止する。ポリマー溶液を、ろ過して、媒体中に存在するリチン残渣を除去する。最後に、ポリマー溶液を、ポリマー１００部あたり０．２部の４，４’−メチレンビス（２，６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）およびポリマー１００部あたり０．２部の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の添加による酸化防止剤の処理に付し、次いで、ポリマーを、真空下、６０℃で２日間、真空下、オーブン中で乾燥させる。ポリイソプレンは、３，０００ｇ／ｍｏｌの質量による平均モル質量、１．０６の多分散指数（ＰＩ）および８８ｍｏｌ％の１，４−シス結合を有する。
【００４５】
合成ポリイソプレンのエポキシ化のための手順：３ツ口の丸底フラスコ中、合成ポリイソプレンを、メチルシクロヘキサン中、６％の質量濃度に溶解する。混合物を撹拌し、３５℃に加熱し；次いで、ギ酸（エポキシ化されるイソプレン単位のモル数に対して１当量）を添加する。次いで、混合物を４７℃に加熱し、次いで、過酸化水素（エポキシ化されるイソプレン単位のモル数に対して１当量）を、滴下漏斗を使用して、滴下添加する。次いで、媒体を、５０℃で４時間加熱する。反応の終わりに、媒体を、水酸化ナトリウムの水溶液（添加されたギ酸のモル数に対して１当量）を添加することによって中和する。次いで、反応媒体を、分液漏斗を使用して、水で３回洗浄する。次いで、有機相を、ＭｇＳＯ4で乾燥し、次いで、ろ過する。エポキシ化されたポリマーを、オーブン中、４５℃で４８時間、有機相を乾燥することによって回収する。エポキシ化のレベルは、８．４ｍｏｌ％である。
【００４６】
次いで、エポキシ化された合成ポリイソプレン（本明細書の以下においてＧという）を、以下の手順に従って、３，４−ジヒドロキシアリール基を保持する化合物である１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートとの反応によって修飾する。
１５ｇのＧ、９．７１ｇの１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートおよび１７０ｍＬのジオキサンを、１ツ口の丸底フラスコに導入する。反応媒体を、撹拌し、９０℃で２０時間、加熱する。反応の終わりに、ジオキサンを、ロータリーエバポレーターを使用して除去する。得られた物質を、２００ｍＬのジクロロメタンに溶解し、媒体を撹拌し、次いで、１ＭのＮａＨＣＯ3水溶液を添加する（１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートのモル数に対して１当量）。媒体を１時間撹拌し、次いで、分液漏斗および塩水／アセトンの混合物を使用して、抽出を行う。次いで、有機相を、ＭｇＳＯ4で乾燥し、次いで、ろ過する。修飾されたポリマー（本明細書の以下において、ＧＦという）を、オーブン中、４５℃で４８時間、有機相を乾燥することによって回収する。表５に、修飾されたポリマーＧＦのミクロ構造およびマクロ構造を示す。
エポキシ化された天然ゴム（本明細書の以下において、Ｈという）は、主たるポリマー鎖に沿って不規則に分散したエポキシ基を有する天然ゴムであって、「Ｅｋｏｐｒｅｎａ」の名称で販売されており；そのモルエポキシ化レベルは、２５％であり、そのムーニー粘度は、７５±１５である。
【００４７】
次いで、これを、以下の手順に従って、３，４−ジヒドロキシアリール基を保持する化合物である１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートとの反応によって修飾する。
２０ｇのＨ、６．０４ｇの１１−［エトキシ（ヒドロキシ）ホスホリル］ウンデシル３−（３，４−ジヒドロキシフェニル）プロパノエートおよび５００ｍＬのトルエンを、１ツ口の丸底フラスコに添加する。反応媒体を、磁気的に撹拌し、９０℃で２４時間、加熱する。反応の終わりに、修飾されたポリマー（本明細書の以下において、ＨＦという）を、オーブン中で乾燥し、次いで、１Ｌのエタノール中で、２４時間撹拌する。ろ過後、修飾されたポリマーを、オーブン中、６０℃で８時間、乾燥させる。
表５に、修飾されたポリマーＨＦのミクロ構造およびマクロ構造を示す。
【表７】
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【００４８】
ＩＩ．１．４−  ３，４−ジヒドロキシアリール基を保持し、求核性官能基も保持する化合物である３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸との反応によるα，ω−ジヒドロキシル化ポリブタジエンの修飾による：
修飾反応において使用するα，ω−ジヒドロキシル化ポリブタジエンは、Ｃｒａｙ  ＶａｌｌｅｙからのＰｏｌｙＢｄ  Ｒ２０  ＬＭであり、本明細書の以下において、Ｊという。これを、以下の手順に従って、修飾する：
２０．０ｇのＰｏｌｙＢｄ  Ｒ２０  ＬＭ、８．０５ｇ（２．６当量）の３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸、０．４２ｇ（０．１当量）のｐ−トルエンスルホン酸および２５０ｍＬのトルエンを、１ツ口の丸底フラスコに添加する。丸底フラスコに、ディーンスターク装置を取り付け、次いで、混合物を、１４０℃で４８時間、撹拌する。
反応の終わりに、トルエンを、真空下、蒸発させることによって除去する。次いで、テレケリックポリブタジエンを、ジクロロメタンに溶解し；２回の連続の水性抽出は、過剰の３，４−ジヒドロキシヒドロ桂皮酸、およびｐ−トルエンスルホン酸の除去を可能にする。ジクロロメタン相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥する。その後、ジクロロメタンを、真空下、蒸発させることによって除去する。表６に、修飾されたポリマーＪＦのミクロ構造およびマクロ構造を示す。
【表８】
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【００４９】
ＩＩ．２−  複合材料の調製：
ポリマーマトリックスと構成要素の間の結合の量を、架橋したポリマーマトリックスから金属表面を有する個々のスレッドの部分を引き出すために必要な力を測定する試験によって決定する。この目的のために、複合材料を、一方が、金属表面を有する構成要素として個々の金属スレッド、および他方が、架橋したポリマーマトリックスを含むエラストマーブレンドを含有する試験片の形状に調製する。
このために、ポリマーマトリックスを含むエラストマーブレンドを、予め調製する。
【００５０】
ＩＩ．２．１−  エラストマーブレンドの調製：
ミクロ構造、マクロ構造およびポリマーマトリックス中で使用される官能性ジエンポリマー含量のために、調製されたエラストマーブレンドは、ポリマーマトリックスと区別される。全てのエラストマーブレンドについて、ポリマーマトリックスは、天然ゴムおよび官能性ジエンポリマーの混合物からなり、官能性ジエンポリマーは、ポリマーマトリックスの１０、１５または２５質量％を占める。ポリマーマトリックス中で使用される官能性ジエンポリマーおよびその含量を、表７〜表９に示す。
【００５１】
エラストマーブレンドを調製するために、補強充填剤を、本明細書の以下に記載する手順に従って、ポリマーマトリックス、カーボンブラック（Ｎ３２６）および架橋系のペルオキシド（ジクミルペルオキシド）に組み込む。カーボンブラックの含量は、ポリマーマトリックス１００部あたり５０部であり、ペルオキシドの含量は、ポリマーマトリックス１００部あたり５部である。
天然ゴム、カーボンブラックおよび官能性ジエンポリマーを、内部ミキサー（最終充填度：約７０容量％）に添加し、ここで、初期の容器温度は、約６０℃である。次いで、最高「滴下」温度が約１５０℃に達するまで、熱機械的操作を行う（非生産段階）。得られた混合物を回収し、冷却し、次いで、架橋系を、３０℃で外部ミキサー（ホモフィニッシャー）にて添加し、全てを混合した（生産段階）。
【００５２】
ＩＩ．２．２−  試験片の調製：
得られたエラストマーブレンドを使用して、以下の手順に従って、試験片の形状の複合材料を作製する。
硬化前に互いに適用された２つのプレートで構成される、ゴムのブロックを作製する。ブロックの２つのプレートは、同じエラストマーブレンドからなる。個々のスレッドが、これらのシートのいずれかの側において、等しい距離で離れて、はみ出したまま、未加工の状態の２つのシートの間に捕捉されるのは、このブロックの製造中であり、個々のスレッドの末端は、この後の引張試験のために十分な長さを有する。次いで、個々のスレッドを含有するブロックは、目標とする試験条件に適合する型内に置かれ、当業者の裁量で放置され；例として、この場合において、ブロックを、１６０℃で、５．５トンの圧力下、組成物によって２５分〜６０分で変化させた時間で硬化させる。
個々のスレッドは、そのままの（すなわち、覆われていない）鋼鉄、または真ちゅうもしくは青銅で覆われた鋼鉄である。これらの直径は、直径が１．３０ｍｍである青銅化されたスレッドは別として、１．７５ｍｍであり；真ちゅうコーティングの厚さは、２００ｎｍ〜１μｍであり、青銅コーティングの厚さは、５０ｎｍ〜０．１μｍである。
【００５３】
調製された、得られた試験片のそれぞれについて、表７〜表９に示す：
−  官能性ジエンポリマーＡＦ、ＢＦ、ＣＦ、ＤＦ、ＥＦ、ＧＦ、ＨＦおよびＪＦを使用した。
−  ポリマーマトリックス中の官能性ジエンポリマーの質量分率
−  個々のスレッドの金属性表面の金属
それぞれの試験片は、数字の後に小文字で、例えば、１ａと示す。１つの数字は、１つの官能性ジエンポリマーに対応する。小文字は、個々のスレッドの金属性表面の金属の種類を示す：ａは真ちゅう、ｂは鋼鉄、およびｃは青銅。
調製された、得られた試験片は、本発明による複合材料に相当する。
【００５４】
ＩＩ．３−  結果：
接着試験：
硬化が完結すると、架橋したブロックおよび個々のスレッドからなる得られた試験片を、所定の速度および所定の温度で、各部分を個々に試験することを可能にするために（例えば、この場合において、１００ｍｍ／分および周囲温度）、適切な引張試験機のジョーの間に置く。
接着レベルは、試験片からその部分を引き裂くための「引き裂き」力を測定することによって特徴付けられる。
【００５５】
結果を、試験片と同一の個々のスレッドを含有し、ポリマーマトリックスが天然ゴムからなるエラストマーブレンドを含有する、対照の試験片に対して、ベースを１００として表す（言い換えれば、ポリマーマトリックス中の官能性ジエンポリマーの質量分率は、対照の試験片において０％である）。官能性ジエンポリマーがない場合は別として、対照の試験片およびこれを構成するエラストマーブレンドは、他の試験片およびエラストマーブレンドと、それぞれ、同じ方法で調製される。
任意に１００に設定された対照の試験片の値よりも大きい値は、改善された結果、すなわち、対照の試験片の引き裂き力よりも大きな引き裂き力を示す。試験片に対して行われた試験から得られた、ベースを１００とする引き裂き力の値を、ポリマーマトリックス中の官能性ジエンポリマーのレベルに従って、および個々のスレッドの性質に従って、表７〜表９にまとめる。
【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【００５６】
接着試験において、１００よりも非常に大きい値を示す場合、本発明による複合材料は、大きく改善された引き裂き力を奏し、真ちゅう製および青銅製のもの、すなわち、鉄、銅、亜鉛またはスズを含むものについてのように、鋼鉄製のスレッドの要素について、同様に良好である。
【００５７】
改善された引き裂き抵抗は、官能性ジエンポリマーのミクロ構造およびマクロ構造に関わらず、全てのマトリックスについて観察される：
−  実際に、改善は、少なくとも２個のビシナルのヒドロキシル官能基によって置換された芳香族基の位置に関わらず、観察され；ポリマーＪＦでは、芳香族基は、鎖末端に保持され；ポリマーＡＦ、ＢＦ、ＣＦ、ＤＦ、ＥＦ、ＧＦおよびＨＦポリマーでは、芳香族基は、鎖末端の外側にある；
−  改善は、官能性ジエンポリマーが、ポリブタジエン（ＪＦ）、ブタジエンコポリマー（ＤＦおよびＥＦ）、ポリイソプレン（ＧＦおよびＨＦ）またはイソプレンコポリマー（ＡＦ、ＢＦおよびＣＦ）である場合、観察される；
−  改善は、数千（ＡＦ、ＢＦ、ＣＦ、ＤＦおよびＪＦ）〜数万（ＤＦおよびＥＦ）または数十万（ＨＦ）の範囲の官能性ジエンポリマーに対して、幅広い範囲の数平均モル質量で、観察される。
【００５８】
複合材料の性能の改善は、通常、ジエンポリマーおよび鋼鉄または真ちゅうまたは青銅をベースとする複合材料の製造において必要である、任意の硫化工程が存在しない場合に観察されることを意味することも、注目に値する。
【国際調査報告】
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