WO2019146323A1 - ゴム組成物、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホース - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rubber composition, a tire, a conveyor belt, a rubber crawler, an antivibration device, a seismic isolation device and a hose.
- the present inventors made a multicomponent copolymer containing a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit, the durability such as crack growth resistance of a rubber article. It has been found that it can be improved (Patent Document 1 below).
- this invention makes it a subject to provide the rubber composition which can produce the rubber article which is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup.
- Another object of the present invention is to provide a tire, a conveyor belt, a rubber crawler, an antivibration device, a seismic isolation device and a hose, which are excellent in the balance between crack growth resistance and low heat buildup.
- the gist configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
- the rubber composition of the present invention comprises a modified conjugated diene polymer (a1), and a rubber component (a multicomponent copolymer (a2) having a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit) It is characterized by containing a) and a filler (b).
- the tire according to the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the conveyor belt of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the rubber crawler of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the vibration damping device of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the seismic isolation device of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the hose of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the rubber composition which can produce the rubber article which is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a tire, a conveyor belt, a rubber crawler, an antivibration device, a seismic isolation device and a hose, which are excellent in the balance between crack growth resistance and low heat buildup.
- FIG. 6 is a mercury intrusion intrusion curve (schematic diagram) of an example silica measured using a mercury porosimeter based on mercury intrusion method.
- Rubber Composition A rubber composition according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "rubber composition of the present embodiment”) comprises a modified conjugated diene polymer (a1), and
- the rubber component (a) contains a multicomponent copolymer (a2) having a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit, and a filler (b).
- the rubber composition of the present embodiment can further contain a silane coupling agent and other components as required.
- the multicomponent copolymer (a2) having a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit and an aromatic vinyl unit is not included in the modified conjugated diene polymer (a1). .
- a multicomponent copolymer having a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit is compared with other rubber components when the filler (for example, carbon black, silica, etc.) is blended. Tend not to disperse evenly. Therefore, even when the filler is blended in the multicomponent copolymer, the effect of the filler can not be sufficiently obtained.
- the multicomponent copolymer has low compatibility with general-purpose rubber components such as butadiene rubber and styrene-butadiene rubber.
- the present inventors adopt a modified conjugated diene-based polymer as a rubber component to be used in combination with the above multi-component copolymer, thereby enhancing the compatibility between the rubber components, and It has been found that by blending a filler with such a rubber component, the filler can be further dispersed in the rubber component, in particular in the modified conjugated diene-based polymer. Based on such findings, it is possible to more fully exhibit high low heat buildup derived from the filler (b) while maintaining high crack growth resistance derived from the above-described multicomponent copolymer (a2) Conceivable. Therefore, according to the rubber composition of this embodiment, the rubber article which is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup can be produced.
- the modified conjugated diene polymer (a1) constitute a continuous phase
- the multicomponent copolymer (a2) constitute a dispersed phase.
- the dispersed phase by forming the dispersed phase (relatively small domains) in the rubber composition, the multicomponent copolymer (a2) promotes crystal degradation due to strain, thereby further improving the crack growth resistance.
- the modified conjugated diene polymer (a1) constitutes a continuous phase in the rubber composition, high viscosity derived from the modified conjugated diene polymer (a1) can be effectively expressed.
- the presence or absence of the continuous phase of the modified conjugated diene-based polymer (a1) and the dispersed phase of the multicomponent copolymer (a2) can be confirmed, for example, by a scanning electron microscope (SEM).
- the continuous phase of the modified conjugated diene polymer (a1) and the dispersed phase of the multicomponent copolymer (a2) in the rubber composition are generally the modified conjugated diene polymer (a1) and the multicomponent copolymer (a2) Can be formed by kneading according to a conventional method.
- the rubber component (a) contained in the rubber composition of the present embodiment is a multicomponent cocoon having a modified conjugated diene polymer (a1), a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit. It contains a polymer (a2).
- the rubber component (a) may contain other rubber components other than the modified conjugated diene polymer (a1) and the multicomponent copolymer (a2).
- the modified conjugated diene polymer (a1) can be obtained by modifying a conjugated diene polymer with a modifier.
- the conjugated diene polymer may be a homopolymer, or may be a copolymer formed of a conjugated diene monomer and a monomer other than the conjugated diene monomer.
- the conjugated diene polymer is preferably a homopolymer or a copolymer of a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl compound, preferably 80 to 100% by mass.
- the modified conjugated diene polymer may be used alone or in combination of two or more.
- conjugated diene monomers examples include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, and 1,3-hexadiene. Among these, 1,3-butadiene is preferable.
- the conjugated diene-based monomers may be used alone or in combination of two or more.
- aromatic vinyl compound as a monomer, styrene, ⁇ -methylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 3-vinyltoluene, ethylvinylbenzene, divinylbenzene, 4-cyclohexylstyrene, 2,4,6-trimethyl Styrene etc. are mentioned and styrene is preferable among these.
- the aromatic vinyl compounds may be used alone or in combination of two or more.
- the modified conjugated diene polymer (a1) can be obtained by polymerization methods such as anionic polymerization, coordination polymerization, and emulsion polymerization.
- the modifier may be a modifier that reacts with the polymerization active end of anionic polymerization or coordination polymerization, or may be an amide moiety of a lithium amide compound used as a polymerization initiator.
- the modifier may also be copolymerized as a monomer in emulsion polymerization.
- the modifier is more preferably a modifier having one or more atoms selected from nitrogen atom, silicon atom and oxygen atom.
- the modified conjugated diene polymer (a1) is preferably one modified with a modifier having one or more atoms selected from a nitrogen atom, a silicon atom and an oxygen atom.
- the modified conjugated diene polymer (a1) has a nitrogen-containing functional group, a silicon-containing functional group or an oxygen-containing functional group, and an interaction occurs with the filler (b) to disperse the polymer. Can be enhanced.
- the modifier is more preferably a modifier having a silicon atom and an oxygen atom, or a silicon atom and a nitrogen atom in the molecule, and the silicon atom, the oxygen atom and the nitrogen atom in the molecule It is further preferable that it is a modifying agent.
- the modifier is preferably an alkoxysilane compound from the viewpoint of having a high affinity to the filler (b).
- an alkoxysilane compound the following general formula (I): [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and a is 0 ⁇ is an integer 2, if the OR 2 there are a plurality of alkoxysilanes the plurality of OR 2 is the or different and be identical to one another, also active proton in the molecule is represented by not included] Compounds are mentioned.
- alkoxysilane compound represented by the above general formula (I) include, for example, N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, tetramethoxysilane, Tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxy Silane, methyltripropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, propyltrimethoxysilane,
- N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane and dimethyldiethoxysilane are preferable.
- the modifier may be a hydrocarbyloxysilane compound from the viewpoint of having a high affinity to the filler (b).
- (thio) epoxy group Isocyanuric acid trihydrocarbyl ester group, dihydrocarbyl carbonate ester group, nitrile group, pyridine group, (thio) ketone group, (thio) aldehyde group, amide group, (thio) carboxylic acid ester group, metal of (thio) carboxylic acid ester Salts, carboxylic acid anhydride residues, carboxylic acid halogen compound residues, and primary or secondary amino or mercapto groups having hydrolyzable groups At least one functional group selected from, or different and the same in the case of n4 is 2 or more, A 1 is a divalent group which forms a cyclic structure bonded to Si R 21 is a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and n 1 is 2 or more R 23 may be the same or different, and R 23 is
- a hydrocarbyl oxysilane compound represented by this is a hydrocarbyl oxysilane compound represented by this.
- a hydrolyzable group in the primary or secondary amino group having the hydrolyzable group or the mercapto group having the hydrolyzable group a trimethylsilyl group or a tert-butyldimethylsilyl group is preferable, and a trimethylsilyl group is particularly preferable.
- “a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms” means “a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or 3 to 20 carbon atoms”.
- a trimethylsilyl group or a tert-butyldimethylsilyl group is preferable, and a trimethylsilyl group is particularly preferable as the hydrolyzable group, or sulfur
- R 25 is a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms
- R 27 is a group having 1 to 20 carbon atoms valent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group, a monovalent C 6-18 aromatic hydrocarbon group, or a halogen
- R 6 is a monovalent aromatic hydrocarbon group of 6 to 18 and may be the same or different when q 1 is 2;
- R 35 is a monovalent aliphatic or fatty acid having 1 to 20 carbon atoms It is a cyclic hydrocarbon group or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and in the case of q2 being 2 or more, the same or different Hydrocarbyloxy silane compound represented by have may, or the following general formula (V):
- r1 + r2 3 (wherein r1 is an integer of 1 to 3 and r2 is an integer of 0 to 2), and R 36 is a divalent fatty acid having 1 to 20 carbon atoms] Group or alicyclic hydrocarbon group or divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, R 37 is dimethylaminomethyl group, dimethylaminoethyl group, diethylaminomethyl group, diethylaminoethyl group, methylsilyl (methyl) ) Aminomethyl group, methylsilyl (methyl) aminoethyl group, methylsilyl (ethyl) aminomethyl group, methylsilyl (ethyl) aminoethyl group, dimethylsilylaminomethyl group, dimethylsilylaminoethyl group, monovalent C 1 -C 20 groups Aliphatic or alicyclic hydrocarbon group or monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, and
- the modifying agent is represented by the following general formula (VI):
- TMS is a trimethylsilyl group
- R 40 is a trimethylsilyl group, a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic ring having 6 to 18 carbon atoms Hydrocarbon group
- R 41 is a hydrocarbyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic ring having 6 to 18 carbon atoms
- R 42 is a divalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms
- TMS is a trimethylsilyl group
- R 43 and R 44 each independently have a carbon number of 1 to 20, and a divalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group or a carbon number of 6 to 18
- R 45 is a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, It is preferable that it is a hydrocarbyloxysilane compound which has two or more nitrogen atoms represented by several R 45 may be the same or different.
- the modifier is a compound of the following formula (IX): [In general formula (IX), X is a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine or iodine), and R 49 is a divalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a carbon number 6 to 18 divalent aromatic hydrocarbon groups, and R 50 and R 51 each independently represent a hydrolyzable group, a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or Or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms, or R 50 and R 51 are combined to form a divalent organic group, and R 52 and R 53 are each independently A halogen atom (fluorine, chlorine, bromine or iodine), a hydrocarbyloxy group, a monovalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or a monovalent aromatic hydrocarbon having 6 to 18 carbon atoms It is
- modifiers are represented by the following general formulas (X) to (XIII): It is preferable that it is a compound which has a structure represented by these.
- R 54 to 92 in the general formulas (X) to (XIII) may be the same or different and each of them is a divalent aliphatic or alicyclic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms or a carbon number 6 to 18 divalent aromatic hydrocarbon groups.
- ⁇ and ⁇ in the general formula (XIII) are integers of 0 to 5.
- hydrocarbyloxysilane compounds represented by the above general formulas (II) to (XIII) are preferably used as modifiers when the modified conjugated diene polymer is produced by anionic polymerization.
- the hydrocarbyloxysilane compounds represented by the general formulas (II) to (XIII) are preferably alkoxysilane compounds.
- modifying agent suitable for obtaining a modified conjugated diene polymer by anionic polymerization include 3,4-bis (trimethylsilyloxy) -1-vinylbenzene and 3,4-bis (trimethylsilyloxy) benzaldehyde 3,4-bis (tert-butyldimethylsilyloxy) benzaldehyde, 2-cyanopyridine, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1-methyl-2-pyrrolidone and the like.
- the said modifier is an amide part of the lithium amide compound used as a polymerization initiator in anionic polymerization.
- the lithium amide compound lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidine, lithium piperidine, lithium heptamethylene imide, lithium dodecamethylene imide, lithium dimethylamide, lithium diethylamide, lithium dibutylamide, lithium dipropylamide, lithium diheptylamide , Lithium dihexylamide, lithium dioctylamide, lithium di-2-ethylhexylamide, lithium didecylamide, lithium-N-methylpiperazid, lithium ethyl propylamide, lithium ethyl butyramide, lithium ethyl benzylamide and lithium methyl phenethyl amide and the like
- the modifier to be the amide moiety of lithium hexamethylene imide is hexamethylene imine
- a modifier suitable for obtaining a modified conjugated diene polymer by coordination polymerization 2-cyanopyridine, 3,4-ditrimethylsilyloxy benzaldehyde and the like can be mentioned.
- a suitable modifier when obtaining a modified conjugated diene polymer by emulsion polymerization 3,4-ditrimethylsilyloxy benzaldehyde, 4-hexamethylene iminoalkylstyrene and the like can be mentioned.
- the modification ratio of the modified conjugated diene polymer (a1) is preferably 30% or more, and more preferably 50% or more, from the viewpoint of effectively improving the low heat buildup.
- the modification rate is measured, for example, by the following method when the modified functional group is an amino group. After the modified conjugated diene polymer is dissolved in toluene and precipitated in a large amount of methanol, the amino group-containing compound not bound to the modified conjugated diene polymer is separated from the rubber and then dried. The total amino group content is quantified by the “total amine value test method” described in JIS K 7237, using the polymer subjected to this treatment as a sample.
- the content of the secondary amino group and tertiary amino group is quantified by the "acetylacetone blocked method".
- acetylacetone blocked method As a solvent for dissolving the sample, o-nitrotoluene is used, acetylacetone is added, and potentiometric titration is performed with a perchloric acid solution. Then, the content of the secondary amino group and the tertiary amino group was subtracted from the total amino group content to obtain the primary amino group content, and the polymer was bound to the polymer by dividing the weight of the polymer used in the analysis The primary amino group content can be determined.
- the tertiary amino group content was determined by dissolving the polymer in toluene and then precipitating it in a large amount of methanol to separate the amino group-containing compound not bound to the modified conjugated diene polymer from the rubber After drying.
- the tertiary amino group content is quantified by the "acetylation method" using the polymer subjected to this treatment as a sample.
- acetylation method As a solvent for dissolving the sample, o-nitrotoluene + acetic acid is used, mixed solution of formic anhydride is added, and potentiometric titration is performed with a perchloric acid solution. Then, the content of the third amino group bonded to the polymer can be determined by dividing the content of the third amino group by the weight of the polymer used in the analysis.
- the proportion of the modified conjugated diene-based polymer (a1) in the rubber component (a) is preferably 60 to 95% by mass.
- the ratio is 60% by mass or more, the dispersibility of the filler (b) and hence the low heat buildup can be further improved, and when the ratio is 95% by mass or less, the crack growth resistance can be improved. It can be improved sufficiently.
- the multicomponent copolymer (a2) used in the present invention has conjugated diene units, nonconjugated olefin units and aromatic vinyl units.
- conjugated diene unit means a unit corresponding to a constitutional unit derived from a conjugated diene compound in a multicomponent copolymer
- non-conjugated olefin unit means a multimeric copolymer It means a unit corresponding to a constituent unit derived from a non-conjugated olefin compound in the combination
- aromatic vinyl unit means a unit corresponding to a constituent unit derived from an aromatic vinyl compound in a multicomponent copolymer Do.
- conjugated diene compound means a conjugated diene compound
- non-conjugated olefin compound is an aliphatic unsaturated hydrocarbon and has one carbon-carbon double bond.
- aromatic vinyl compound means an aromatic compound substituted with at least a vinyl group, and is not included in the conjugated diene compound.
- a multi-element copolymer means the copolymer formed by polymerizing three or more types of monomers.
- the multicomponent copolymer (a2) has conjugated diene units.
- the conjugated diene units are usually derived from conjugated diene compounds as monomers. Since the multicomponent copolymer (a2) can be polymerized using a conjugated diene compound as a monomer, for example, a copolymer formed by polymerization using a known nonconjugated diene compound such as EPDM is known In comparison, it is excellent in the cross-linking property and the filler reinforcement. Accordingly, the multicomponent copolymer (a2) also has an advantage of being able to further improve the mechanical properties of a rubber composition or a rubber article produced using it.
- the conjugated diene compounds may be used alone or in combination of two or more. That is, the multicomponent copolymer (a2) may have one type of conjugated diene unit alone, or may have two or more types.
- the conjugated diene compound preferably has 4 to 8 carbon atoms.
- Specific examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like.
- the conjugated diene compound as a monomer of the multicomponent copolymer (a2) is at least one of 1,3-butadiene and isoprene from the viewpoint of more effectively improving the crack growth resistance of the rubber composition and the rubber article. Is preferably contained, more preferably consisting only of 1,3-butadiene and isoprene, and still more preferably consisting only of 1,3-butadiene.
- the conjugated diene unit in the multicomponent copolymer (a2) preferably contains at least one of 1,3-butadiene unit and isoprene unit, and consists of only 1,3-butadiene unit and isoprene unit. It is more preferable to consist of only 1,3-butadiene units.
- the proportion of conjugated diene units in the multicomponent copolymer (a2) is preferably 1 mol% or more, and preferably 50 mol% or less.
- the rubber composition and rubber article which are excellent in elongation can be obtained because the ratio of a conjugated diene unit is 1 mol% or more, and maintaining the weatherability of a rubber article favorably by being 50 mol% or less.
- the ratio of conjugated diene units in the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 3 mol% or more, and further preferably 40 mol% or less, and further preferably 30 mol% or less
- the content is preferably 20 mol% or less, more preferably 15 mol% or less.
- the multicomponent copolymer (a2) has non-conjugated olefin units.
- the non-conjugated olefin units are usually derived from non-conjugated olefin compounds as monomers.
- the non-conjugated olefin compounds may be used alone or in combination of two or more. That is, the multicomponent copolymer (a2) may have one nonconjugated olefin unit alone, or two or more nonconjugated olefin units.
- the non-conjugated olefin compound preferably has 2 to 10 carbon atoms.
- specific examples of non-conjugated olefin compounds include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, ⁇ -olefins such as 1-octene, vinyl bivalate, 1-phenylthioethene, Or hetero atom-substituted alkene compounds such as N-vinyl pyrrolidone and the like.
- the non-conjugated olefin compound as a monomer of the multicomponent copolymer (a2) does not have a cyclic structure from the viewpoint of forming a crystal structure in the multicomponent copolymer (a2) to effectively enhance the crack growth resistance. It is preferably an ⁇ -olefin, more preferably ethylene, and even more preferably ethylene.
- the non-conjugated olefin unit in the multicomponent copolymer (a2) preferably does not have a cyclic structure, more preferably an ⁇ -olefin unit, still more preferably including an ethylene unit, and only an ethylene unit More preferably,
- the proportion of non-conjugated olefin units in the multicomponent copolymer (a2) is preferably 40 mol% or more, and preferably 97 mol% or less.
- the proportion of non-conjugated olefin units is 40 mol% or more, the deterioration of weatherability and destruction resistance (especially breaking strength (Tb)) due to the proportion of conjugated diene units and aromatic vinyl units becoming excessively high Can be suppressed.
- the proportion of the non-conjugated olefin unit in the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 45 mol% or more, still more preferably 55 mol% or more, and still more preferably 65 mol% or more Moreover, it is more preferable that it is 95 mol% or less, and it is still more preferable that it is 90 mol% or less.
- the multicomponent copolymer (a2) has an aromatic vinyl unit.
- the aromatic vinyl units are usually derived from aromatic vinyl compounds as monomers.
- the aromatic vinyl compounds may be used alone or in combination of two or more. That is, the multicomponent copolymer (a2) may have an aromatic vinyl unit singly or in combination of two or more.
- the aromatic vinyl compound preferably has a vinyl group directly bonded to an aromatic ring, and preferably has 8 to 10 carbon atoms.
- Specific examples of the aromatic vinyl compound include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o, p-dimethylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, etc. Can be mentioned.
- the aromatic vinyl compound as a monomer of the multicomponent copolymer (a2) contains styrene from the viewpoint of forming a crystal structure in the multicomponent copolymer (a2) to effectively enhance the crack growth resistance. Preferably, it consists of styrene only.
- the aromatic vinyl unit in the multicomponent copolymer (a2) preferably contains a styrene unit, and more preferably consists of only a styrene unit.
- the proportion of the aromatic vinyl unit in the multicomponent copolymer (a2) is preferably 2 mol% or more, and preferably 35 mol% or less.
- the proportion of the aromatic vinyl unit in the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 3 mol% or more, and further preferably 30 mol% or less, and 25 mol% or less More preferably, it is more preferably 14 mol% or less.
- the number of types of monomers of the multicomponent copolymer (a2) is not particularly limited as long as the multicomponent copolymer (a2) has a conjugated diene unit, a nonconjugated olefin unit, and an aromatic vinyl unit. .
- the multicomponent copolymer (a2) may have other constituent units other than conjugated diene units, nonconjugated olefin units, and aromatic vinyl units.
- the proportion of the other constituent unit in the multicomponent copolymer (a2) is preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% or less, and 10 mol% or less from the viewpoint of obtaining a desired effect. It is more preferable that there be 0 mol%, that is, no other structural unit.
- the multicomponent copolymer (a2) has at least one conjugated diene unit, one nonconjugated olefin unit, and one aromatic vinyl unit. Further, from the viewpoint of obtaining a desired effect, the multicomponent copolymer (a2) is polymerized by using at least one conjugated diene compound, one nonconjugated olefin compound, and one aromatic vinyl compound as monomers.
- the multicomponent copolymer (a2) is more preferably a ternary copolymer consisting of only one type of conjugated diene unit, one type of nonconjugated olefin unit, and one type of aromatic vinyl unit, and 1,3- More preferably, it is a ternary copolymer consisting only of butadiene units, ethylene units and styrene units.
- a conjugated diene unit includes conjugated diene units having different bonding modes.
- the multicomponent copolymer (a2) has a ratio of the conjugated diene unit of 1 to 50 mol%, a ratio of the nonconjugated olefin unit of 40 to 97 mol%, and a ratio of the aromatic vinyl unit of 2 to 35 mol. % Is preferred. In this case, crack growth resistance and low heat buildup can be further improved.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a main chain consisting of only a non-cyclic structure. Thereby, crack growth resistance can be further improved.
- NMR is used as a main measurement means for confirming whether or not the main chain of the copolymer has a cyclic structure. Specifically, when no peak derived from a cyclic structure present in the main chain (for example, a peak appearing at 10 to 24 ppm for a 3-membered ring to a 5-membered ring) is observed, the main chain of the copolymer is It shows that it consists only of a non-cyclic structure.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a melting point of 30 to 130 ° C. as measured by a differential scanning calorimeter (DSC).
- DSC differential scanning calorimeter
- the melting point of the multicomponent copolymer (a2) can be measured using a differential scanning calorimeter according to JIS K 7121-1987.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has an energy of an endothermic peak at 0 to 120 ° C. measured by DSC of 10 to 150 J / g.
- the endothermic peak energy being 10 J / g or more, the rigidity of the rubber article can be further enhanced.
- the energy of the endothermic peak is 150 J / g or less, the deterioration of the crack growth resistance can be suppressed, and the workability can be improved at the time of kneading of the rubber composition.
- the energy of the endothermic peak of the multicomponent copolymer (a2) can be measured using a differential scanning calorimeter according to JIS K 7121-1987.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a glass transition temperature measured by DSC of 0 ° C. or less. When the glass transition temperature is 0 ° C. or less, a rubber composition having good fuel economy can be produced.
- the glass transition temperature of the multicomponent copolymer (a2) can be measured using a differential scanning calorimeter according to JIS K 7121-1987.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a crystallinity of 0.5 to 50%.
- the degree of crystallinity is 0.5% or more, the rigidity of the rubber article can be further enhanced, and when the degree of crystallinity is 50% or less, the deterioration of the crack growth resistance can be suppressed. Also, the workability can be improved when kneading the rubber composition.
- the crystallinity of the multicomponent copolymer (a2) is a multicomponent copolymer measured by DSC based on JIS K 7121-1987 and the crystal melting energy of polyethylene consisting of 100% crystal components. It can be calculated from the ratio to the melting peak energy of
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 or more, and preferably 10,000,000 or less.
- Mw of the multicomponent copolymer (a2) is 10,000 or more, mechanical strength as a rubber material and a rubber article can be sufficiently secured, and by being 10,000,000 or less , Can maintain high workability.
- the Mw of the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 100,000 or more, still more preferably 150,000 or more, and 9,000,000 or less More preferably, 8,000,000 or less is more preferable.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a number average molecular weight (Mn) of 10,000 or more, and preferably 10,000,000 or less.
- Mn number average molecular weight
- the Mn of the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 50,000 or more, still more preferably 100,000 or more, and 9,000,000 or less More preferably, 8,000,000 or less is more preferable.
- the multicomponent copolymer (a2) preferably has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 1.00 or more, and preferably 4.00 or less.
- Mw / Mn molecular weight distribution
- the molecular weight distribution of the multicomponent copolymer (a2) is more preferably 3.50 or less, and still more preferably 3.00 or less.
- the molecular weight distribution of the multicomponent copolymer (a1) is more preferably 1.50 or more, and still more preferably 1.80 or more.
- the above-mentioned weight average molecular weight, number average molecular weight and molecular weight distribution can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard substance.
- the multi-component copolymer (a2) is produced, for example, by carrying out the step (polymerization step) of copolymerizing at least a conjugated diene compound, a non-conjugated olefin compound and an aromatic vinyl compound as monomers. can do. Further, in the production of the multicomponent copolymer (a2), other steps such as a coupling step and a washing step can be carried out, if necessary, in addition to the above polymerization step.
- the multicomponent copolymer (a2) it is possible to add only the non-conjugated olefin compound and the aromatic vinyl compound without adding the conjugated diene compound in the presence of a polymerization catalyst, and polymerize these. preferable.
- the conjugated diene compound is more reactive than the nonconjugated olefin compound and the aromatic vinyl compound, so that the nonconjugated olefin compound and / or Or, it tends to be difficult to polymerize the aromatic vinyl compound.
- any polymerization method such as solution polymerization method, suspension polymerization method, liquid phase bulk polymerization method, emulsion polymerization method, gas phase polymerization method, solid phase polymerization method and the like can be used.
- the solvent may be any solvent which is inactive in the polymerization reaction, and examples thereof include toluene, cyclohexane and normal hexane.
- the polymerization reaction is preferably carried out under an atmosphere of an inert gas, preferably nitrogen gas or argon gas.
- the polymerization temperature of the above-mentioned polymerization reaction is not particularly limited, but, for example, the range of ⁇ 100 ° C. to 200 ° C. is preferable, and may be around room temperature.
- the pressure of the above-mentioned polymerization reaction is preferably in the range of 0.1 to 10.0 MPa in order to sufficiently introduce the conjugated diene compound into the polymerization reaction system.
- the reaction time of the polymerization reaction can be appropriately selected according to the conditions such as the type of polymerization catalyst and the polymerization temperature, but for example, the range of 1 second to 10 days is preferable.
- the polymerization reaction may be terminated using a polymerization terminator such as methanol, ethanol or isopropanol.
- the polymerization step may be performed in one step, or may be performed in multiple steps of two or more steps.
- One-step polymerization processes are all kinds of monomers to be polymerized, ie conjugated diene compounds, non-conjugated olefin compounds, aromatic vinyl compounds and other monomers, preferably conjugated diene compounds, non-conjugated
- an olefin compound and an aromatic vinyl compound are reacted at the same time to be polymerized.
- the multistage polymerization process part or all of one or two kinds of monomers are first reacted to form a polymer (first polymerization stage), and then the remaining kinds of monomers And a step of performing polymerization by performing one or more stages (second polymerization stage to final polymerization stage) in which the remainder of the one or two types of monomers is added and polymerized.
- first polymerization stage part or all of one or two kinds of monomers are first reacted to form a polymer
- second polymerization stage to final polymerization stage a step of performing polymerization by performing one or more stages (second polymerization stage to final polymerization stage) in which the remainder of the one or two types of monomers is added and polymerized.
- a second step of introducing a second monomer raw material containing at least one selected from the group consisting of an olefin compound and an aromatic vinyl compound.
- the said 1st monomer raw material does not contain a conjugated diene compound
- the said 2nd monomer raw material contains a conjugated diene compound.
- the first monomer raw material used in the first step may contain a non-conjugated olefin compound together with the aromatic vinyl compound.
- the first monomer raw material may contain the whole amount of the aromatic vinyl compound to be used, or may contain only a part.
- the non-conjugated olefin compound is contained in at least one of the first monomer raw material and the second monomer raw material.
- the first step is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas, preferably nitrogen gas or argon gas, in the reactor.
- the temperature (reaction temperature) in the first step is not particularly limited, but is preferably in the range of -100 ° C. to 200 ° C., for example, and may be about room temperature.
- the pressure in the first step is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10.0 MPa in order to sufficiently incorporate the aromatic vinyl compound into the polymerization reaction system.
- the time spent in the first step can be appropriately selected according to the conditions such as the type of polymerization catalyst, reaction temperature, etc. For example, when the reaction temperature is 25 to 80 ° C., 5 minutes A range of ⁇ 500 minutes is preferred.
- any method such as solution polymerization method, suspension polymerization method, liquid phase bulk polymerization method, emulsion polymerization method, gas phase polymerization method, solid phase polymerization method and the like can be used. It can be used.
- the solvent may be any solvent which is inactive in the polymerization reaction, and examples thereof include toluene, cyclohexanone, normal hexane and the like.
- the second monomer raw material used in the second step is only the conjugated diene compound, the conjugated diene compound and the nonconjugated olefin compound only, the conjugated diene compound and the aromatic vinyl compound only, or the conjugated diene compound, Non-conjugated olefin compounds and aromatic vinyl compounds are preferred.
- the second monomer material contains at least one selected from the group consisting of non-conjugated olefin compounds and aromatic vinyl compounds in addition to conjugated diene compounds, these monomer materials may be used as solvents in advance. And may be introduced into the polymerization mixture, or each monomer raw material may be introduced from a single state. Moreover, each monomer raw material may be added simultaneously or may be added one by one.
- the second step is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas, preferably nitrogen gas or argon gas, in the reactor.
- the temperature (reaction temperature) in the second step is not particularly limited, but is preferably in the range of -100 ° C. to 200 ° C., for example, and may be about room temperature. When the reaction temperature is raised, the selectivity of cis-1,4 bond in the conjugated diene unit may be lowered.
- the pressure in the second step is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 10.0 MPa in order to sufficiently incorporate a monomer such as a conjugated diene compound into the polymerization reaction system.
- reaction time can be appropriately selected according to the conditions such as the type of polymerization catalyst, reaction temperature and the like, but for example, the range of 0.1 hour to 10 days is preferable.
- the polymerization reaction may be terminated using a polymerization terminator such as methanol, ethanol or isopropanol.
- the coupling step is a step of performing a reaction (coupling reaction) of modifying at least a part (for example, an end) of the polymer chain of the multicomponent copolymer obtained in the polymerization step using a coupling agent or the like. .
- the coupling step is preferably performed when the polymerization reaction reaches 100%. By performing the coupling step, the number average molecular weight (Mn) of the multicomponent copolymer can be increased.
- tin containing compounds such as bis (1-octadecyl maleate) diokuteru tin (lV); Isocyanate compounds such as 4'-diphenylmethane diisocyanate; and alkoxysilane compounds such as glycidyl propyl trimethoxysilane.
- tin containing compounds such as bis (1-octadecyl maleate) diokuteru tin (lV); Isocyanate compounds such as 4'-diphenylmethane diisocyanate; and alkoxysilane compounds such as glycidyl propyl trimethoxysilane.
- tin containing compounds such as bis (1-octadecyl maleate) diokuteru tin (lV); Isocyanate compounds such as 4'-diphenylmethane diisocyanate; and alkoxysilane compounds such as glycidyl propyl trimethoxysi
- the washing step is a step of washing the multicomponent copolymer obtained in the polymerization step or the coupling step.
- the medium used for the washing is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include solvents such as methanol, ethanol and isopropanol.
- an acid for example, hydrochloric acid, a sulfuric acid, nitric acid etc.
- the amount of the acid to be added is 15 mol% or less based on the solvent from the viewpoint of avoiding that the acid remains in the multicomponent copolymer and adversely affects the reaction during kneading and vulcanization. preferable.
- the polymerization step may be performed in the presence of a first polymerization catalyst composition, a second polymerization catalyst composition, a third polymerization catalyst composition, or a fourth polymerization catalyst composition shown below. preferable.
- a first polymerization catalyst composition a second polymerization catalyst composition
- a third polymerization catalyst composition a third polymerization catalyst composition
- a fourth polymerization catalyst composition shown below. preferable.
- the first polymerization catalyst composition, the second polymerization catalyst composition, the third polymerization catalyst composition, and the fourth polymerization catalyst composition will be described.
- first polymerization catalyst composition (hereinafter also referred to as "first polymerization catalyst composition") will be described.
- Component (A1) a rare earth element compound or a reaction product of the rare earth element compound and a Lewis base, wherein the rare earth element compound or the reaction product does not have a bond between the rare earth element and carbon.
- Component (B1) an ionic compound (B1-1) consisting of a non-coordinating anion and a cation, an aluminoxane (B1-2), a Lewis acid, a complex compound of a metal halide and a Lewis base, and an active halogen And a polymerization catalyst composition containing at least one selected from the group consisting of at least one halogen compound (B1-3) among organic compounds.
- the polymerization catalyst composition further comprises Component (C1): The following general formula (I): YR 1 a R 2 b R 3 c ...
- R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 , R 2 and R 3 may be identical to or different from one another, and Y is a periodic group.
- a is 1 and b and c are 0, and Y is a metal selected from Group 2 and Group 12 of the periodic table , A and b are 1 and c is 0, and when Y is a metal selected from Group 13 of the periodic table, a, b and c are 1. including.
- the above-mentioned ionic compound (B1-1) and the above-mentioned halogen compound (B1-3) do not have carbon atoms to be supplied to the component (A1), and therefore the above-mentioned ((1) C1) The component is required. Even when the polymerization catalyst composition contains the aluminoxane (B1-2), the polymerization catalyst composition can contain the component (C1). Further, the first polymerization catalyst composition may contain other components contained in a general rare earth element compound polymerization catalyst composition, such as a co-catalyst. In the polymerization reaction system, the concentration of the component (A1) contained in the first polymerization catalyst composition is preferably in the range of 0.1 to 0.0001 mol / l. Furthermore, the polymerization catalyst composition preferably contains an additive (D1) that can be an anionic ligand.
- the component (A1) used in the first polymerization catalyst composition is a rare earth element compound or a reaction product of the rare earth element compound and a Lewis base, wherein the rare earth element compound and the reaction of the rare earth element compound with a Lewis base
- the substance does not have a bond between the rare earth element and carbon.
- the rare earth element compound is a compound containing a rare earth element (M), that is, a lanthanoid element composed of elements of atomic numbers 57 to 71 in the periodic table, or scandium or yttrium.
- lanthanoid elements examples include lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
- the said (A1) component may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
- the rare earth metal compound is preferably a salt or complex compound in which the rare earth metal is divalent or trivalent, and one or more coordination selected from a hydrogen atom, a halogen atom and an organic compound residue It is more preferable that it is a rare earth element compound containing a nitrogen.
- the rare earth element compound or the reaction product of the rare earth element compound and the Lewis base may be represented by the following general formula (II) or general formula (III): M 11 X 11 2 ⁇ L 11 w ... (II) M 11 X 11 3 ⁇ L 11 w ...
- M 11 represents a lanthanoid element, scandium or yttrium
- X 11 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, a thiolate group, an amino group, a silyl group, an aldehyde residue, A ketone residue, a carboxylic acid residue, a thiocarboxylic acid residue or a phosphorus compound residue is shown
- L 11 is preferably a Lewis base
- w is preferably 0 to 3.
- a group (ligand) to be bonded to the rare earth element of the above rare earth element compound a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group (a group excluding hydrogen of hydroxyl group of alcohol to form metal alkoxide), a thiolate group ( It is a group except hydrogen of thiol group of thiol compound and forms metal thiolate.
- Amino group (ammonia, primary amine, or one hydrogen atom bonded to nitrogen atom of secondary amine is removed) Groups which form metal amides), silyl groups, aldehyde residues, ketone residues, carboxylic acid residues, thiocarboxylic acid residues or phosphorus compound residues.
- aliphatic alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group; phenoxy group, 2,6-di- tert-Butylphenoxy group, 2,6-diisopropylphenoxy group, 2,6-dineopentylphenoxy group, 2-tert-butyl-6-isopropylphenoxy group, 2-tert-butyl-6-neopentylphenoxy group, 2 Aromatic alkoxy groups such as -isopropyl-6-neopentylphenoxy group; thiomethoxy group, thioethoxy group, thiopropoxy group, thio n-butoxy group, thioisobutoxy group, thio sec-butoxy group, thio tert-butoxy group, etc.
- Aliphatic thiolate group thiophenoxy group, 2,6-di-tert-butyl Ophenoxy group, 2,6-diisopropylthiophenoxy group, 2,6-dineopentylthiophenoxy group, 2-tert-butyl-6-isopropylthiophenoxy group, 2-tert-butyl-6-neopentylthiophenoxy group, Arylthiolate groups such as 2-isopropyl-6-neopentylthiophenoxy group, 2,4,6-triisopropylthiophenoxy group; aliphatic amino groups such as dimethylamino group, diethylamino group, diisopropylamino group; phenylamino group, 2,6-di-tert-butylphenylamino group, 2,6-diisopropylphenylamino group, 2,6-dineopentylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-isopropy
- aldehydes such as salicylaldehyde, 2-hydroxy-1-naphthaldehyde, 2-hydroxy-3-naphthaldehyde; 2′-hydroxyacetophenone, 2′-hydroxybutyrophenone, 2′-hydroxypropiophenone, etc.
- Residues of hydroxyphenone residues of diketones such as acetylacetone, benzoylacetone, propionylacetone, isobutylacetone, valerylacetone and ethylacetylacetone; isovaleric acid, caprylic acid, octanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, Stearic acid, isostearic acid, oleic acid, linoleic acid, cyclopentanecarboxylic acid, naphthenic acid, ethylhexanoic acid, pivalic acid, versatic acid [trade name of Shell Chemical Co., Ltd., a mixture of C10 monocarboxylic acid isomers?
- Residue of thiocarboxylic acid dibutyl phosphate, dipentyl phosphate, dihexyl phosphate, diheptyl phosphate, dioctyl phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, bis (1-methylheptyl) phosphate, dilauryl phosphate, Dioleyl phosphate, diphenyl phosphate, bis (p-nonylphenyl) phosphate, bis (polyethylene glycol-p-nonylphenyl) phosphate, (butyl) (2-ethylhexyl) phosphate, 1-methylheptyl phosphate Phosphate esters such as (2-ethylhexyl) and phosphoric acid (2-ethylhexyl) (p-nonylphenyl) Groups: monobutyl 2-ethylhexylphosphonate, mono-2-ethylhex
- examples of the Lewis base which reacts with the rare earth element compound include tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethyl aniline, trimethyl phosphine, lithium chloride, neutral olefins, and the like. Diolefins and the like.
- w is 2 or 3
- the Lewis bases L 11 are identical, It may be different.
- the rare earth element compound has the following general formula (IV): M- (NQ 1) (NQ 2 ) (NQ 3) ⁇ (IV) (Wherein, M is at least one selected from lanthanoid elements, scandium and yttrium, and NQ 1 , NQ 2 and NQ 3 are amino groups and may be identical or different, provided that It is preferable to contain a compound represented by (having an M—N bond). That is, the compound represented by the above general formula (IV) is characterized by having three MN bonds. Having three M—N bonds has the advantage that the structure is stable because each bond is chemically equivalent, and hence it is easy to handle.
- M is at least one selected from lanthanoid elements, scandium and yttrium
- NQ 1 , NQ 2 and NQ 3 are amino groups and may be identical or different, provided that It is preferable to contain a compound represented by (having an M—N bond). That is, the compound represented by the above general formula (IV) is characterized by having three M
- NQ NQ 1 , NQ 2 and NQ 3
- aliphatic amino groups such as dimethylamino, diethylamino and diisopropylamino; phenylamino, 2, and 6-di-tert-butylphenylamino group, 2,6-diisopropylphenylamino group, 2,6-dineopentylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-isopropylphenylamino group, 2-tert-butyl- Arylamino groups such as 6-neopentylphenylamino group, 2-isopropyl-6-neopentylphenylamino group and 2,4,6-tri-tert-butylphenylamino group; bistrialkylsilylamino such as bistrimethylsilylamino group Although any of the groups may be used, bistrimethylsilylamino group is preferred. There.
- the component (B1) used in the first polymerization catalyst composition is at least one selected from the group consisting of the ionic compound (B1-1), the aluminoxane (B1-2) and the halogen compound (B1-3).
- the total content of the components (B1) in the first polymerization catalyst composition is preferably 0.1 to 50 times the mol of the component (A1).
- the ionic compound (B1-1) comprises a non-coordinating anion and a cation, and reacts with the rare earth element compound which is the component (A1) or a reactant thereof with a Lewis base to form a cationic transition metal compound.
- the ionic compound etc. which can be produced can be mentioned.
- non-coordinating anion for example, tetraphenyl borate, tetrakis (monofluorophenyl) borate, tetrakis (difluorophenyl) borate, tetrakis (trifluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluorophenyl) borate, tetrakis ( Pentafluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluoromethylphenyl) borate, tetra (tolyl) borate, tetra (xylyl) borate, (triphenyl, pentafluorophenyl) borate, [tris (pentafluorophenyl), phenyl] borate, tri And decahydride-7,8-dicarbaundecaborate and the like.
- examples of the cation include carbonium cation, oxonium cation, ammonium cation, phosphonium cation, cycloheptatrienyl cation, ferrocenium cation having a transition metal, and the like.
- Specific examples of the carbonium cation include trisubstituted carbonium cations such as triphenyl carbonium cation, tri (substituted phenyl) carbonium cation and the like, and as the tri (substituted phenyl) carbonyl cation, more specifically, Examples include tri (methylphenyl) carbonium cation, tri (dimethylphenyl) carbonium cation and the like.
- ammonium cation examples include trialkyl ammonium cations such as trimethyl ammonium cation, triethyl ammonium cation, tripropyl ammonium cation, tributyl ammonium cation (for example, tri (n-butyl) ammonium cation); N, N-dimethylanilinium N, N-dialkylanilinium cations such as cations, N, N-diethylanilinium cations, N, N, 2,4,6-pentamethylanilinium cations; dialkylammonium cations such as diisopropyl ammonium cation, dicyclohexyl ammonium cation, etc. Can be mentioned.
- trialkyl ammonium cations such as trimethyl ammonium cation, triethyl ammonium cation, tripropyl ammonium cation, tributyl ammonium cation (for example, tri (n-buty
- the phosphonium cation include triaryl phosphonium cations such as triphenyl phosphonium cation, tri (methyl phenyl) phosphonium cation, tri (dimethyl phenyl) phosphonium cation and the like. Therefore, as the ionic compound (B1-1), compounds selected and combined from the above-mentioned non-coordinating anions and cations are preferable, and specifically, N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) Borate, triphenyl carbonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate and the like are preferable.
- ionic compounds (B1-1) can be used alone or in combination of two or more.
- the content of the ionic compound (B1-1) in the first polymerization catalyst composition is preferably 0.1 to 10 times mol, and about 1 time mol, with respect to the component (A1). Is more preferred.
- aluminoxane (B1-2) is a compound obtained by contacting an organoaluminum compound and a condensing agent, and for example, a chain having a repeating unit represented by the general formula: (-Al (R ′) O—) Or cyclic aluminoxane, wherein R ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one hydrocarbon group selected from the group consisting of halogen atoms and alkoxy groups
- the degree of polymerization of the repeating unit may be 5 or more, and preferably 10 or more.
- R ' examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and an isobutyl group, and among them, a methyl group is preferable.
- organic aluminum compound used as a raw material of aluminoxane for example, trialkylaluminum such as trimethylaluminum, triethylaluminum, tributylaluminum, triisobutylaluminum and the like and a mixture thereof can be mentioned, with preference given to trimethylaluminum.
- an aluminoxane using a mixture of trimethylaluminum and tributylaluminum as a raw material can be suitably used.
- the content of the aluminoxane (B1-2) in the first polymerization catalyst composition is such that the element ratio Al / M of the aluminum element Al of the aluminoxane to the rare earth element M constituting the component (A1) is 10 to 1,1. It is preferable to make it about 000.
- the halogen compound (B1-3) is made of at least one of a Lewis acid, a complex compound of a metal halide and a Lewis base, and an organic compound containing an active halogen, and for example, a rare earth element compound or the above component (A1)
- the cationic transition metal compound, the halogenated transition metal compound and the transition metal center can form a charge deficient compound by reacting with the reactant with the Lewis base.
- the total content of the halogen compounds (B1-3) in the first polymerization catalyst composition is preferably 1 to 5 times the mol of the component (A1).
- boron-containing halogen compounds such as B (C 6 F 5 ) 3 and aluminum-containing halogen compounds such as Al (C 6 F 5 ) 3 can be used. It is also possible to use a halogen compound containing an element belonging to Group 4, Group 5, Group 6 or Group 8. Preferably, an aluminum halide or an organometallic halide is mentioned. Moreover, as a halogen element, chlorine or a bromine is preferable.
- Lewis acid examples include methylaluminum dibromide, methylaluminum dichloride, ethylaluminum dibromide, ethylaluminum dichloride, butylaluminum dibromide, butylaluminum dichloride, dimethylaluminum bromide, dimethylaluminum chloride, diethylaluminum bromide, diethyl Aluminum chloride, dibutylaluminum bromide, dibutylaluminum chloride, methylaluminum sesquibromide, methylaluminum sesquichloride, ethylaluminum sesquibromide, ethylaluminum sesquichloride, dibutyltin dichloride, aluminum tribromide, antimony trichloride, antimony pentachloride, phosphorus trichloride , Pentachloride Among them, diethylaluminum chloride, ethylaluminum
- a Lewis base which comprises the complex compound of the said metal halide and Lewis base
- a phosphorus compound, a carbonyl compound, a nitrogen compound, an ether compound, alcohol etc. are preferable.
- tri-2-ethylhexyl phosphate, tricresyl phosphate, acetylacetone, 2-ethylhexanoic acid, versatic acid, 2- Ethyl hexyl alcohol, 1-decanol and lauryl alcohol are mentioned, Among these, tri-2-ethylhexyl phosphate, tricresyl phosphate, acetylacetone, 2-ethylhexanoic acid, versatic acid, 2- Ethyl hexyl alcohol, 1-decanol and lauryl alcohol are preferred.
- the Lewis base is preferably reacted in a proportion of 0.01 to 30 mol, more preferably 0.5 to 10 mol, per 1 mol of the metal halide.
- the reaction with this Lewis base can be used to reduce the metal remaining in the polymer.
- organic compound containing an active halogen examples include benzyl chloride and the like.
- the component (C1) used in the first polymerization catalyst composition has the following general formula (I): YR 1 a R 2 b R 3 c ... (I) (Wherein Y is a metal selected from Groups 1, 2, 12, and 13 of the periodic table, and R 1 and R 2 are monovalent hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms) R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 , R 2 and R 3 may be identical to or different from one another, and Y is a periodic group.
- organoaluminum compound represented by the general formula (V) trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-t-butylaluminum, Tripentylaluminum, trihexylaluminum, tricyclohexylaluminum, trioctylaluminum; diethylaluminum hydride, di-n-propylaluminum hydride, di-n-butylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, dihexylaluminum hydride, hydrogen Diisohexylaluminum hydride, dioctylaluminum hydride, diisooctylaluminum hydride; ethylaluminum dihydrate, n-propyl Rumi bromide dihydride
- the organometallic compounds as the component (C1) described above can be used singly or in combination of two or more.
- the content of the organic metal compound in the first polymerization catalyst composition is preferably 1 to 50 times mol, and more preferably about 10 times mol to the component (A1).
- the addition of the additive (D1) capable of becoming an anionic ligand is preferable because it has the effect of being able to synthesize a multicomponent copolymer having a higher cis-1,4 bond content in a high yield. .
- the additive (D1) is not particularly limited as long as it can be exchanged with the amino group of the component (A1), but it is preferable to have any of an OH group, an NH group and an SH group.
- the compound having an OH group include aliphatic alcohols and aromatic alcohols. Specifically, 2-ethyl-1-hexanol, dibutylhydroxytoluene, alkylated phenol, 4,4'-thiobis (6-t-butyl-3-methylphenol), 4,4'-butylidenebis (6-t -Butyl-3-methylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-t-butylphenol), 2,6-diphenol -T-Butyl-4-ethylphenol, 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-t-butylphenyl) butane, n-octadecyl-3- (4-hydroxy-3,5-) Di-t-butylphenyl) propionate, tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate,
- primary amines or secondary amines such as an alkylamine and an arylamine
- dimethylamine, diethylamine, pyrrole, ethanolamine, diethanolamine, dicyclohexylamine, N, N'-dibenzylethylenediamine, bis (2-diphenylphosphinophenyl) amine and the like can be mentioned.
- Examples of the compound having an SH group include aliphatic thiols, aromatic thiols, and the like, as well as compounds represented by the following general formulas (VI) and (VII).
- R 1 , R 2 and R 3 are each independently —O—C j H 2 j + 1 , — (O—C k H 2 k ⁇ ) a —O—C m H 2 m + 1 or —C n H 2 n + 1 , j, m and n each independently represent an integer of 0 to 12, k and a each independently represent an integer of 1 to 12, and R 4 represents carbon And is a linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated, alkylene group, cycloalkylene group, cycloalkylene group, cycloalkenyl alkylene group, alkenylene group, cycloalkenylene group, cycloalkyl alkenylene group Group, cycloalkenylalkenylene group, arylene group or aralkylene group)
- Specific examples of the compound represented by the general formula (VI) include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltri
- W is, -NR 8 -, - O- or -CR 9 R 10 - (wherein, R 8 and R 9 are -C p H 2p + 1, R 10 is, -C q H And p and q each independently represent an integer of 0 to 20.
- R 5 and R 6 each independently represent -M-C r H 2r- (wherein , M is -O- or -CH 2- , and r is an integer of 1 to 20), R 7 is -O-C j H 2j + 1 ,-(O-C k H H 2k -) represented by a -O-C m H 2m + 1 or -C n H 2n + 1, j , m and n are integers each independently 0 ⁇ 12, k and a are respectively R 4 independently represents an integer of 1 to 12, and R 4 is a linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated, alkylene or cycloalkylene or cycloalkylene group having 1 to 12 carbon atoms , Cycloalkenyl al Ren group, an alkenylene group, a cycloalkenylene group, a cycloalkyl alkenylene group, cycloalkenyl alkenylene group, an arylene group or an
- the anionic tridentate ligand precursor suitably represented with the following general formula (VIII) can be used as an additive (D1).
- VIII the anionic tridentate ligand precursor suitably represented with the following general formula (VIII)
- X represents an anionic electron donating group containing a coordinating atom selected from periodic table group 15 atoms
- E 1 and E 2 are each independently a periodic table group 15
- T 1 and T 2 respectively represent a bridging group bridging X and E 1 and E 2
- the additive (D1) is preferably added in an amount of 0.01 to 10 mol, more preferably 0.1 to 1.2 mol, per 1 mol of the rare earth element compound.
- the addition amount is preferably equivalent to the rare earth element compound (1.0 mol), but an excess amount may be added.
- the addition amount of 1.2 mol or less is preferable because the loss of the reagent is small.
- the neutral electron donating groups E 1 and E 2 are groups containing a coordinating atom selected from Groups 15 and 16 of the periodic table. Further, E 1 and E 2 may be the same group or different groups. Examples of the coordination atom include nitrogen N, phosphorus P, oxygen O, sulfur S and the like, preferably P.
- a diaryl phosphino group such as a diphenyl phosphino group or a ditolyl phosphino group
- a dialkyl phosphino group such as dimethyl phosphino group and diethyl phosphino group
- an alkyl aryl phosphino group such as methyl phenyl phosphino group. Examples thereof are preferably a diaryl phosphino group.
- the neutral electron donating group E 1 or E 2 may be a dialkyl such as dimethylamino, diethylamino or bis (trimethylsilyl) amino. Examples thereof include an amino group and a bis (trialkylsilyl) amino group; a diarylamino group such as a diphenylamino group; and an alkylarylamino group such as a methylphenylamino group.
- an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group or a butoxy group; Examples thereof include aryloxy groups such as phenoxy group and 2,6-dimethylphenoxy group.
- an alkylthio group such as a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, a butylthio group and the like;
- Examples include arylthio groups such as phenylthio group and tolylthio group.
- the anionic electron donating group X is a group containing a coordinating atom selected from Group 15 of the periodic table.
- a coordinating atom selected from Group 15 of the periodic table.
- phosphorus P or nitrogen N is mentioned, More preferably, N is mentioned.
- the bridging groups T 1 and T 2 may be any groups capable of bridging X and E 1 and E 2 , and arylene groups which may have a substituent on the aryl ring are exemplified.
- T 1 and T 2 may be the same or different groups.
- the arylene group include a phenylene group, a naphthylene group, a pyridylene group and a thienylene group, and a phenylene group and a naphthylene group are preferable.
- any group may be substituted on the aryl ring of the arylene group.
- substituents examples include alkyl groups such as methyl and ethyl; aryl groups such as phenyl and tolyl; halogen such as fluoro, chloro and bromo; and silyl such as trimethylsilyl. More preferably, a 1,2-phenylene group is exemplified as the arylene group.
- Second polymerization catalyst composition As a 2nd polymerization catalyst composition, following General formula (IX):
- M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium, CpR each independently represents unsubstituted or substituted indenyl, and R a to R each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or A hydrogen atom, L represents a neutral Lewis base, and w represents an integer of 0 to 3.
- a metallocene complex represented by the following general formula (X):
- M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium
- Cp R each independently represents unsubstituted or substituted indenyl
- X ′ represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, a thiolate group, an amino group
- L represents a neutral Lewis base
- w represents an integer of 0 to 3.
- M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium
- CpR ′ represents unsubstituted or substituted cyclopentadienyl, indenyl or fluorenyl
- X represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, a thiolate group
- An amino group, a silyl group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is shown
- L is a neutral Lewis base
- w is an integer of 0 to 3
- the second polymerization catalyst composition may further contain other components contained in a polymerization catalyst composition containing a conventional metallocene complex, such as a cocatalyst.
- the metallocene complex is a complex compound in which one or two or more cyclopentadienyls or derivatives thereof are bonded to a central metal, and in particular, only one cyclopentadienyl or a derivative thereof is bonded to the central metal.
- One metallocene complex may be referred to as a half metallocene complex.
- the concentration of the complex contained in the second polymerization catalyst composition is preferably in the range of 0.1 to 0.0001 mol / L.
- Cp R in the formula is unsubstituted indenyl or substituted indenyl.
- Cp R having an indenyl ring as a basic skeleton can be represented by C 9 H 7-x Rx or C 9 H 11-x Rx .
- X is an integer of 0 to 7 or 0 to 11.
- each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group. The carbon number of the hydrocarbyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 8.
- hydrocarbyl group a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a benzyl group etc. are mentioned suitably.
- the metalloid of the metalloid group include germyl Ge, stanyl Sn and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group which the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there.
- Specific examples of the metalloid group include trimethylsilyl group and the like.
- substituted indenyl include 2-phenyl indenyl, 2-methyl indenyl and the like.
- the two Cp R in the general formulas (IX) and (X) may be identical to or different from each other.
- Cp R ′ in the formula is unsubstituted or substituted cyclopentadienyl, indenyl or fluorenyl, and among these, unsubstituted or substituted indenyl Is preferred.
- Cp R ′ having a cyclopentadienyl ring as a basic skeleton is represented by C 5 H 5-x R x .
- X is an integer of 0 to 5.
- each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group.
- the carbon number of the hydrocarbyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 8.
- a hydrocarbyl group a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a benzyl group etc. are mentioned suitably.
- examples of the metalloid of the metalloid group include germyl Ge, stanyl Sn and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group which the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there.
- Specific examples of the metalloid group include trimethylsilyl group and the like.
- Specific examples of Cp R ′ having a cyclopentadienyl ring as a basic skeleton include the following.
- R represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group
- Cp R ′ having the above-mentioned indenyl ring as a basic skeleton is defined in the same manner as Cp R in the general formulas (IX) and (X), and preferred examples are also the same.
- Cp R ′ having the above-described fluorenyl ring as a basic skeleton can be represented by C 13 H 9-x R x or C 13 H 17-x R x .
- X is an integer of 0 to 9 or 0 to 17.
- each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group.
- the carbon number of the hydrocarbyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 8.
- a hydrocarbyl group a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a benzyl group etc. are mentioned suitably.
- examples of the metalloid of the metalloid group include germyl Ge, stanyl Sn and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group which the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there.
- Specific examples of the metalloid group include trimethylsilyl group and the like.
- the central metal M in the general formulas (IX), (X) and (XI) is a lanthanoid element, scandium or yttrium.
- the lanthanoid element includes 15 elements of atomic numbers 57 to 71, any of which may be used.
- Preferred examples of the central metal M include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc and yttrium Y.
- the metallocene complex represented by the general formula (IX) contains a silylamide ligand [-N (SiR 3 ) 2 ].
- the R groups (R a to R f in the general formula (IX)) contained in the silylamide ligand are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom.
- at least one of R a to R f is a hydrogen atom.
- At least one of R a to R c is a hydrogen atom
- at least one of R d to R f is a hydrogen atom.
- a methyl group is preferable.
- the metallocene complex represented by the general formula (X) contains a silyl ligand [-SiX ' 3 ].
- X ′ contained in the silyl ligand [—SiX ′ 3 ] is a group defined in the same manner as X in the general formula (XI) described below, and preferred groups are also the same.
- X is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, a thiolate group, an amino group, a silyl group and a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
- a halogen atom which X represents, although any of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom may be sufficient, a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
- alkoxy group represented by X aliphatic alkoxy groups such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group and the like; phenoxy group 2,6-di-tert-butylphenoxy, 2,6-diisopropylphenoxy, 2,6-dineopentylphenoxy, 2-tert-butyl-6-isopropylphenoxy, 2-tert-butyl-6 And aryloxy groups such as -neopentylphenoxy group and 2-isopropyl-6-neopentylphenoxy group. Among these, 2,6-di-tert-butylphenoxy group is preferable.
- fat such as thiomethoxy group, thioethoxy group, thiopropoxy group, thio n-butoxy group, thioisobutoxy group, thio sec-butoxy group, thio tert-butoxy group and the like Thiolato group; thiophenoxy group, 2,6-di-tert-butylthiophenoxy group, 2,6-diisopropylthiophenoxy group, 2,6-dineopentylthiophenoxy group, 2-tert-butyl-6-isopropyl group And arylthiolate groups such as thiophenoxy group, 2-tert-butyl-6-neopentylthiophenoxy group, 2-isopropyl-6-neopentylthiophenoxy group and 2,4,6-triisopropylthiophenoxy group.
- 2,4,6-triisopropylthiophenoxy 2,4,6-triisopropylthiophenoxy
- aliphatic amino groups such as dimethylamino, diethylamino and diisopropylamino; phenylamino, 2,6-di-tert-butylphenylamino, 2 , 6-diisopropylphenylamino group, 2,6-dineopentylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-isopropylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-neopentylphenylamino group, 2-isopropyl- And arylamino groups such as 6-neopentylphenylamino group and 2,4,6-tri-tert-butylphenylamino group; and bistrialkylsilylamino groups such as bistrimethylsilylamino group. Among these, bistrimethylsilylamino is preferable. Groups are preferred.
- Examples of the silyl group represented by X in the general formula (XI) include a trimethylsilyl group, a tris (trimethylsilyl) silyl group, a bis (trimethylsilyl) methylsilyl group, a trimethylsilyl (dimethyl) silyl group, a triisopropylsilyl (bistrimethylsilyl) silyl group and the like. Among these, tris (trimethylsilyl) silyl group is preferable.
- examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms represented by X include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group and an n-butyl group, A linear or branched aliphatic hydrocarbon group such as isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, neopentyl group, hexyl group or octyl group; aromatic hydrocarbon group such as phenyl group, tolyl group or naphthyl group Other than aralkyl groups such as benzyl group; hydrocarbon groups containing silicon atom such as trimethylsilylmethyl group and bistrimethylsilylmethyl group; and the like, and among them, methyl group, ethyl group, isobutyl group, trimethylsilylmethyl group Etc. is preferred.
- X is preferably a bistrimethylsilylamino group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
- examples of the non-coordinating anion represented by [B] ⁇ include a tetravalent boron anion.
- Specific examples of the tetravalent boron anion include tetraphenylborate, tetrakis (monofluorophenyl) borate, tetrakis (difluorophenyl) borate, tetrakis (trifluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluorophenyl) borate, and tetrakis Pentafluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluoromethylphenyl) borate, tetra (tolyl) borate, tetra (xylyl) borate, (triphenyl, pentafluorophenyl) borate, [tris (pentafluorophenyl), phenyl] borate, tri Examples thereof include decahydride-7,
- the metallocene complex represented by the above general formulas (IX) and (X) and the half metallocene cation complex represented by the above general formula (XI) are further 0-3, preferably 0-1 neutral Lewis.
- Base L included.
- examples of the neutral Lewis base L include tetrahydrofuran, diethylether, dimethylaniline, trimethyl phosphine, lithium chloride, neutral olefins, and neutral diolefins.
- the neutral Lewis bases L may be the same or different.
- the metallocene complex represented by the said general formula (IX) and (X), and the half metallocene cation complex represented by said general formula (XI) may exist as a monomer, and a dimer Or may be present as a multimer or more.
- the metallocene complex represented by the above general formula (IX) is, for example, a lanthanoid trishalide, scandium trishalide or yttrium trishalide in a solvent, a salt of indenyl (eg potassium salt or lithium salt) and bis (trialkylsilyl) It can be obtained by reacting with a salt of amine (eg, potassium salt or lithium salt).
- the reaction temperature may be about room temperature, so that it can be produced under mild conditions.
- the reaction time is optional, but is several hours to several tens of hours.
- the reaction solvent is not particularly limited, but is preferably a solvent that dissolves the raw material and the product. For example, toluene may be used. Below, the reaction example for obtaining the metallocene complex represented by general formula (IX) is shown.
- the metallocene complex represented by the above general formula (X) is, for example, a lanthanoid trishalide, scandium trishalide or yttrium trishalide in a solvent, a salt of indenyl (eg potassium salt or lithium salt) and a salt of silyl (eg potassium) It can be obtained by reacting with a salt or lithium salt).
- the reaction temperature may be about room temperature, so that it can be produced under mild conditions.
- the reaction time is optional, but is several hours to several tens of hours.
- the reaction solvent is not particularly limited, but is preferably a solvent that dissolves the raw material and the product. For example, toluene may be used. Below, the reaction example for obtaining the metallocene complex represented by General formula (X) is shown.
- the half metallocene cation complex represented by the above general formula (XI) can be obtained, for example, by the following reaction.
- M represents a lanthanoid element, scandium or yttrium, and Cp R ′ each independently represents unsubstituted or substituted cyclopentadienyl, indenyl or fluorenyl.
- X represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, a thiolate group, an amino group, a silyl group or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms
- L represents a neutral Lewis base
- w represents Indicates an integer of 0 to 3.
- the formula [A] + [B] - in the ionic compound represented by, [A] + represents a cation
- [B] - is a non-coordinating anion.
- Examples of the cation represented by [A] + include a carbonium cation, an oxonium cation, an amine cation, a phosphonium cation, a cycloheptatrienyl cation, and a ferrocenium cation having a transition metal.
- Examples of the carbonium cation include trisubstituted carbonium cations such as triphenyl carbonium cation and tri (substituted phenyl) carbonium cation, and the like.
- Specific examples of the tri (substituted phenyl) carbonyl cation include tri (methyl phenyl) ) Carbonium cation etc. are mentioned.
- amine cations include trialkyl ammonium cations such as trimethyl ammonium cation, triethyl ammonium cation, tripropyl ammonium cation and tributyl ammonium cation; N, N-dimethylanilinium cation, N, N-diethylanilinium cation, N, N, N, N-dialkylanilinium cations such as 2,4,6-pentamethylanilinium cation; dialkylammonium cations such as diisopropyl ammonium cation and dicyclohexyl ammonium cation.
- Examples of the phosphonium cation include triaryl phosphonium cations such as triphenyl phosphonium cation, tri (methyl phenyl) phosphonium cation and tri (dimethyl phenyl) phosphonium cation.
- triaryl phosphonium cations such as triphenyl phosphonium cation, tri (methyl phenyl) phosphonium cation and tri (dimethyl phenyl) phosphonium cation.
- N, N-dialkylanilinium cations or carbonium cations are preferable, and N, N-dialkylanilinium cations are particularly preferable.
- the general formula for the reaction [A] + [B] - As the ionic compound represented by a compound of a combination selected from each non-coordinating anion and cation of the, N, N-Jimechiruaniri Preferred are tetrakis (pentafluorophenyl) borate, triphenyl carbonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate and the like.
- ionic compounds represented by is preferably added from 0.1 to 10 times mol for the metallocene complex, more preferably added about 1 times mol.
- the half metallocene cation complex represented by the general formula (XI) may be provided as it is in the polymerization reaction system, or the above the compound represented by the general formula (XII) and formula used in the reaction [a] + [B] - provides an ionic compound represented separately into the polymerization reaction system, the general formula in the reaction system (XI The half metallocene cation complex represented by) may be formed.
- the structures of the metallocene complexes represented by the general formulas (IX) and (X) and the half metallocene cation complex represented by the general formula (XI) are preferably determined by X-ray structural analysis.
- the cocatalyst which can be used for the second polymerization catalyst composition may be optionally selected from components used as a cocatalyst for a polymerization catalyst composition containing a common metallocene complex.
- Preferred examples of the cocatalyst include aluminoxane, organic aluminum compounds and the above-mentioned ionic compounds. These co-catalysts may be used alone or in combination of two or more.
- aluminoxane alkylaluminoxane is preferable, and, for example, methylaluminoxane (MAO), modified methylaluminoxane and the like can be mentioned. Further, as the modified methylaluminoxane, MMAO-3A (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) and the like are preferable.
- the content of the aluminoxane in the second polymerization catalyst composition may be such that the element ratio Al / M of the aluminum element Al of the aluminoxane to the central metal M of the metallocene complex is about 10 to 1,000. Preferably, it is more preferably about 100.
- organoaluminum compound general formula AlRR′R ′ ′ (wherein R and R ′ each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom, or a hydrogen atom And R ′ ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- R and R ′ each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom, or a hydrogen atom
- R ′ ′ is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- a halogen atom a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom are illustrated, and a chlorine atom is preferable.
- organic aluminum compound examples include trialkylaluminum, dialkylaluminum chloride, alkylaluminum dichloride, dialkylaluminum hydride and the like, and among these, trialkylaluminum is preferable.
- a trialkyl aluminum a triethyl aluminum, a triisobutyl aluminum etc. are mentioned, for example.
- the content of the organoaluminum compound in the polymerization catalyst composition is preferably 1 to 50 times mol, and more preferably about 10 times mol, of the metallocene complex.
- the metallocene complex represented by the above general formulas (IX) and (X) and the half metallocene cation complex represented by the above general formula (XI) can be used together with a suitable cocatalyst.
- the combination can increase the cis-1,4 bond content and the molecular weight of the resulting polymer.
- third polymerization catalyst composition (hereinafter, also referred to as “third polymerization catalyst composition”) will be described.
- a rare earth element-containing compound a compound represented by the following general formula (XIII): R a MX b QY b (XIII) (Wherein each R independently represents unsubstituted or substituted indenyl, R is coordinated to M, M is a lanthanoid element, scandium or yttrium, and each X is independently 1 to 6 carbon atoms.
- Y represents a monovalent hydrocarbon group
- X is ⁇ -coordinated to M and Q
- Q is an element of Group 13 of the periodic table
- Y is independently 1 to 20 carbon atoms
- a polymerization catalyst composition containing a metallocene-based composite catalyst represented by the formula: Y is coordinated to Q, and a and b are 2).
- M 1 represents a lanthanoid element, scandium or yttrium
- CpR each independently represents unsubstituted or substituted indenyl
- R A and R B each independently have 1 to 20 carbon atoms indicates the valency of the hydrocarbon group
- the R a and R B are coordinated ⁇ to M 1 and Al
- R C and R D are each independently a monovalent hydrocarbon of 1 to 20 carbon atoms
- the multicomponent copolymer can be produced by using the above-mentioned metallocene composite catalyst. Further, by using the above-mentioned metallocene-based composite catalyst, for example, a catalyst which has been composited in advance with an aluminum catalyst, it becomes possible to reduce or eliminate the amount of alkyl aluminum used at the time of multicomponent copolymer synthesis. In addition, when a conventional catalyst system is used, it is necessary to use a large amount of alkylaluminum in multicomponent copolymer synthesis.
- the metal M in the general formula (XIII) is a lanthanoid element, scandium or yttrium.
- the lanthanoid element includes 15 elements of atomic numbers 57 to 71, any of which may be used.
- Preferred examples of the metal M include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc and yttrium Y.
- each R is independently an unsubstituted indenyl or a substituted indenyl, and the R is coordinated to the metal M.
- substituted indenyl include, for example, 1,2,3-trimethylindenyl group, heptamethylindenyl group, 1,2,4,5,6,7-hexamethylindenyl group and the like.
- Q represents a periodic table group 13 element, and specific examples thereof include boron, aluminum, gallium, indium, thallium and the like.
- X each independently represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and X is ⁇ -coordinated to M and Q.
- the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a decyl group, a tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
- (mu) coordination is a coordination mode having a crosslinked structure.
- each Y independently represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and Y is coordinated to Q.
- the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a decyl group, a tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
- the metal M 1 is a lanthanoid element, scandium or yttrium.
- the lanthanoid element includes 15 elements of atomic numbers 57 to 71, any of which may be used.
- Preferred examples of the metal M 1 include samarium Sm, neodymium Nd, praseodymium Pr, gadolinium Gd, cerium Ce, holmium Ho, scandium Sc and yttrium Y.
- Cp R is unsubstituted indenyl or substituted indenyl.
- Cp R having an indenyl ring as a basic skeleton can be represented by C 9 H 7 -X R X or C 9 H 11 -X R X.
- X is an integer of 0 to 7 or 0 to 11.
- each R is preferably independently a hydrocarbyl group or a metalloid group.
- the carbon number of the hydrocarbyl group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, and still more preferably 1 to 8.
- a hydrocarbyl group a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a benzyl group etc. are mentioned suitably.
- examples of the metalloid of the metalloid group include germyl Ge, stanyl Sn and silyl Si, and the metalloid group preferably has a hydrocarbyl group, and the hydrocarbyl group which the metalloid group has is the same as the above hydrocarbyl group. is there.
- Specific examples of the metalloid group include trimethylsilyl group and the like.
- Specific examples of the substituted indenyl include 2-phenyl indenyl, 2-methyl indenyl and the like.
- the two Cp R 's in the general formula (XIV) may be identical to or different from one another.
- R A and R B each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and R A and R B are ⁇ -coordinated to M 1 and Al doing.
- the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a decyl group, a tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
- (mu) coordination is a coordination mode having a crosslinked structure.
- R C and R D are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom.
- the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a decyl group, a decyl group, a tridecyl group Tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
- the metallocene-based composite catalyst may be prepared, for example, in a solvent by the following general formula (XV):
- M 2 represents a lanthanoid element, scandium or yttrium
- Cp R each independently represents unsubstituted or substituted indenyl
- R E to R J each independently have 1 to 3 carbon atoms.
- the reaction temperature may be about room temperature, so that it can be produced under mild conditions.
- the reaction time is optional, but is several hours to several tens of hours.
- the reaction solvent is not particularly limited, but is preferably a solvent that dissolves the raw material and the product. For example, toluene or hexane may be used.
- the structure of the metallocene composite catalyst is preferably determined by 1 H-NMR or X-ray structural analysis.
- Cp R is unsubstituted indenyl or substituted indenyl and has the same meaning as Cp R in the above general formula (XIV).
- the metal M 2 is a lanthanoid element, scandium or yttrium, and has the same meaning as the metal M 1 in the general formula (XIV).
- the metallocene complex represented by the above general formula (XV) contains a silylamide ligand [-N (SiR 3 ) 2 ].
- the R groups (R E to R J groups) contained in the silylamide ligand are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a hydrogen atom.
- at least one of R E to R J is a hydrogen atom.
- Making at least one of R E to R J a hydrogen atom facilitates the synthesis of the catalyst.
- a methyl group is preferable.
- the metallocene complex represented by the above general formula (XV) further contains 0 to 3, preferably 0 to 1 neutral Lewis base L.
- the neutral Lewis base L include tetrahydrofuran, diethylether, dimethylaniline, trimethyl phosphine, lithium chloride, neutral olefins, and neutral diolefins.
- the neutral Lewis bases L may be the same or different.
- the metallocene complex represented by the said general formula (XV) may exist as a monomer, and may exist as a dimer or a multimer more than it.
- the organoaluminum compound used to form the metallocene-based composite catalyst is represented by AlR K R L R M , where R K and R L are each independently a monovalent carbon having 1 to 20 carbon atoms.
- R M is a hydrogen atom or a hydrogen atom, R M is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, provided that R M may be the same as or different from R K or R L above.
- the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms includes methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, decyl, dodecyl, tridecyl and tetradecyl And pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, stearyl group and the like.
- organoaluminum compounds include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-t-butylaluminum, tripentylaluminum and tripentylaluminum.
- triethylaluminum, triisobutylaluminum, hydrogenated diethylaluminum, hydrogenated diisobutylaluminum are preferred.
- these organoaluminum compounds can be used singly or in combination of two or more.
- the amount of the organoaluminum compound used to form the above-mentioned metallocene composite catalyst is preferably 1 to 50 times mol, and more preferably about 10 times mol based on the metallocene complex.
- the third polymerization catalyst composition may contain the above metallocene-based composite catalyst and a boron anion, and further, other components contained in the polymerization catalyst composition containing a common metallocene-based catalyst, such as a cocatalyst, etc. Is preferred.
- the said metallocene type composite catalyst and a boron anion are put together, and it is also called 2 component catalyst.
- the content of each monomer component in the polymer can be arbitrarily controlled because it further contains a boron anion. It becomes.
- tetravalent boron anions may be mentioned as the boron anions constituting the two-component catalyst.
- tetraphenyl borate tetrakis (monofluorophenyl) borate, tetrakis (difluorophenyl) borate, tetrakis (trifluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluorophenyl) borate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tetrakis (tetrafluoromethyl) Phenyl) borate, tetra (tolyl) borate, tetra (xylyl) borate, (triphenyl, pentafluorophenyl) borate, [tris (pentafluorophenyl), phenyl] borate, tridecahydride-7,8-dicarbaundecaborate
- tetraphenyl borate t
- the said boron anion can be used as an ionic compound combined with the cation.
- the cation include a carbonium cation, an oxonium cation, an amine cation, a phosphonium cation, a cycloheptatrienyl cation, and a ferrocenium cation having a transition metal.
- the carbonium cation include trisubstituted carbonium cations such as triphenyl carbonium cation and tri (substituted phenyl) carbonium cation, and the like.
- tri (substituted phenyl) carbonyl cation examples include tri (methyl phenyl) ) Carbonium cation etc. are mentioned.
- amine cations include trialkyl ammonium cations such as trimethyl ammonium cation, triethyl ammonium cation, tripropyl ammonium cation and tributyl ammonium cation; N, N-dimethylanilinium cation, N, N-diethylanilinium cation, N, N, N, N-dialkylanilinium cations such as 2,4,6-pentamethylanilinium cation; dialkylammonium cations such as diisopropyl ammonium cation and dicyclohexyl ammonium cation.
- Examples of the phosphonium cation include triaryl phosphonium cations such as triphenyl phosphonium cation, tri (methyl phenyl) phosphonium cation and tri (dimethyl phenyl) phosphonium cation.
- N, N-dialkylanilinium cations or carbonium cations are preferable, and N, N-dialkylanilinium cations are more preferable. Therefore, as the above ionic compound, N, N-dimethylanilinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, triphenyl carbonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate and the like are preferable.
- the ionic compound comprising a boron anion and a cation is preferably added in an amount of 0.1 to 10 times mol, more preferably about 1 time mol, with respect to the metallocene composite catalyst.
- a metallocene based composite catalyst of the above general formula (XIV) may be synthesized. Can not. Therefore, for preparation of the third polymerization catalyst composition, it is necessary to pre-synthesize the metallocene-based composite catalyst, isolate and purify the metallocene-based composite catalyst, and then combine it with the boron anion.
- aluminoxane etc. other than the organoaluminum compound represented by above-mentioned AlRKRLRM are mentioned suitably, for example.
- aluminoxane alkylaluminoxane is preferable, and, for example, methylaluminoxane (MAO), modified methylaluminoxane and the like can be mentioned.
- MAO methylaluminoxane
- MMAO-3A manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.
- These aluminoxanes may be used alone or in combination of two or more.
- the fourth polymerization catalyst composition includes a rare earth element compound and a compound having a cyclopentadiene skeleton.
- the fourth polymerization catalyst composition is ⁇ Rare earth element compounds (hereinafter, also referred to as “component (A2)”), ⁇ Compounds selected from the group consisting of substituted or unsubstituted cyclopentadiene, substituted or unsubstituted indene (compound having an indenyl group), and substituted or unsubstituted fluorene (hereinafter also referred to as “component (B2)”) When, Need to contain.
- component (A2) Rare earth element compounds
- component (B2) substituted or unsubstituted cyclopentadiene
- substituted or unsubstituted indene compound having an indenyl group
- substituted or unsubstituted fluorene hereinafter also referred to as “component (B2)
- the fourth polymerization catalyst composition is -Organometallic compounds (hereinafter, also referred to as “(C2) components”) ⁇ Aluminoxane compound (hereinafter, also referred to as “component (D2)”) ⁇ Halogen compounds (hereinafter, also referred to as “component (E2)”) May be further included.
- component (D2) Aluminoxane compound
- component (E2) Halogen compounds
- the fourth polymerization catalyst composition preferably has high solubility in aliphatic hydrocarbon, and preferably becomes a homogeneous solution in aliphatic hydrocarbon.
- examples of the aliphatic hydrocarbon include hexane, cyclohexane, pentane and the like.
- a 4th polymerization catalyst composition does not contain an aromatic hydrocarbon.
- examples of the aromatic hydrocarbon include benzene, toluene, xylene and the like.
- “an aromatic hydrocarbon is not included” means that the ratio of the aromatic hydrocarbon contained in a polymerization catalyst composition is less than 0.1 mass%.
- the component (A2) can be a rare earth element-containing compound having a metal-nitrogen bond (M-N bond) or a reaction product of the rare earth element-containing compound and a Lewis base.
- the rare earth element-containing compound include scandium, yttrium, and compounds containing a lanthanoid element formed of an element having an atomic number of 57 to 71, and the like.
- lanthanoid elements are lanthanium, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
- Lewis base for example, tetrahydrofuran, diethyl ether, dimethyl aniline, trimethyl phosphine, lithium chloride, neutral olefins, neutral diolefins and the like can be mentioned.
- the rare earth element-containing compound or the reaction product of the rare earth element-containing compound and the Lewis base does not have a bond between the rare earth element and carbon.
- the reaction product of the rare earth element-containing compound and the Lewis base does not have a rare earth element-carbon bond, the reaction product is stable and easy to handle.
- the said (A2) component may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
- the component (A2) has the general formula (XVI) M- (AQ 1) (AQ 2 ) (AQ 3) ⁇ (XVI) (Wherein, M represents at least one element selected from the group consisting of scandium, yttrium, and lanthanoid elements; and AQ 1 , AQ 2 and AQ 3 may be the same or different) A group, wherein A represents at least one member selected from the group consisting of nitrogen, oxygen or sulfur; provided that it has at least one M-A bond) It is preferable that it is a compound represented by these.
- the lanthanoid element is, for example, lantanium, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
- the catalytic activity in the reaction system can be improved, the reaction time can be shortened, and the reaction temperature can be raised.
- gadolinium is preferable as M in the general formula (XVI) from the viewpoint of enhancing the catalyst activity and the reaction controllability.
- a in the general formula (XVI) is nitrogen
- examples of functional groups represented by AQ 1 , AQ 2 , and AQ 3 include an amino group and the like. It can be mentioned. And, in this case, there are three MN bonds.
- amino group examples include aliphatic amino groups such as dimethylamino, diethylamino and diisopropylamino; phenylamino, 2,6-di-tert-butylphenylamino, 2,6-diisopropylphenylamino, 2,6-dineopentylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-isopropylphenylamino group, 2-tert-butyl-6-neopentylphenylamino group, 2-isopropyl-6-neopentylphenylamino group, And arylamino groups such as 2,4,6-tri-tert-butylphenylamino group; and bistrialkylsilylamino groups such as bistrimethylsilylamino group, and in particular, it is soluble in aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons. From the viewpoint, a bistrimethylsilylamino group is preferred.
- the above amino groups may be
- the component (A2) can be made into a compound having three MN bonds, the bonds become chemically equivalent, the structure of the compound becomes stable, and the handling becomes easy. Moreover, if it is set as the said structure, the catalyst activity in a reaction system can further be improved. Therefore, the reaction time can be further shortened and the reaction temperature further raised.
- the component (A2) represented by the general formula (XVI) is not particularly limited, but for example, the following general formula (XVII) (RO) 3 M ... (XVII) Rare earth alcoholate, represented by The following general formula (XVIII) (R-CO 2 ) 3 M (XVIII) And rare earth carboxylates represented by and the like.
- R may be the same or different and is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the component (A2) does not have a bond between a rare earth element and carbon, so the compound represented by the above-mentioned general formula (XVII) or the compound represented by the general formula (XVIII) is preferably used. It can be used.
- the component (A2) represented by the general formula (XVI) is not particularly limited, but for example, the following general formula (XIX) (RS) 3 M ... (XIX) A rare earth alkyl thiolate represented by The following general formula (XX) (R-CS 2 ) 3 M (XX) And the like.
- R may be the same or different, and is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the compound (XIX) or compound (XX) mentioned above can be used suitably.
- the component (B2) is a compound selected from the group consisting of substituted or unsubstituted cyclopentadiene, substituted or unsubstituted indene (compound having an indenyl group), and substituted or unsubstituted fluorene.
- the compounds of the component (B2) may be used alone or in combination of two or more.
- substituted cyclopentadiene examples include pentamethylcyclopentadiene, tetramethylcyclopentadiene, isopropylcyclopentadiene, trimethylsilyl-tetramethylcyclopentadiene and the like.
- substituted or unsubstituted indene for example, indene, 2-phenyl-1H-indene, 3-benzyl-1H-indene, 3-methyl-2-phenyl-1H-indene, 3-benzyl-2-phenyl-1H -Indene, 1-benzyl-1H-indene and the like, and in particular, 3-benzyl-1H-indene and 1-benzyl-1H-indene are preferable from the viewpoint of reducing the molecular weight distribution.
- the substituted fluorene include trimethylsilyl fluorene, isopropyl fluorene and the like.
- the organometallic compound (component (C2)) has a general formula (XXI): YR 4 a R 5 b R 6 c (XXI) (Wherein Y is a metal element selected from the group consisting of elements of Groups 1, 2, 12, and 13 of the periodic table, and R 4 and R 5 each have 1 to 10 carbon atoms) R 6 is a monovalent hydrocarbon group or a hydrogen atom, and R 6 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, provided that R 4 , R 5 and R 6 may be identical to or different from one another, Further, when Y is a metal element of Group 1, a is 1 and b and c are 0, and when Y is a metal element of Group 2 or 12, a and b is 1 and c is 0, and when Y is a metal element of Group 13, a, b and c are 1.
- the component (C2) has the general formula (XXII): AlR 7 R 8 R 9 ... (XXII) (Wherein, R 7 and R 8 each represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 9 represents a monovalent hydrocarbon group having one to 10 carbon atoms, R 7 , And R 8 and R 9 may be the same or different)).
- organoaluminum compounds include trimethylaluminum, triethylaluminum, tri-n-propylaluminum, triisopropylaluminum, tri-n-butylaluminum, triisobutylaluminum, tri-t-butylaluminum, tripentylaluminum and trihexyl Aluminum, tricyclohexylaluminum, trioctylaluminum; diethylaluminum hydride, di-n-propylaluminum hydride, di-n-butylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, dihexylaluminum hydride, diisohexylaluminum hydride, Hydrogenated dioctylaluminum, hydrogenated diisooctylaluminum; ethylaluminum dihydrate, n-propylaluminum Dihydride, include isobutyl aluminum dihydride,
- the aluminoxane compound (component (D2)) is a compound obtained by bringing the organoaluminum compound and the condensing agent into contact with each other.
- component (D2) the catalytic activity in the polymerization reaction system can be further improved. Therefore, the reaction time can be further shortened and the reaction temperature further raised.
- examples of the organoaluminum compound include trialkylaluminum such as trimethylaluminum, triethylaluminum and triisobutylaluminum, and a mixture thereof, and in particular, a mixture of trimethylaluminum, trimethylaluminum and tributylaluminum is preferable.
- a condensing agent water etc. are mentioned, for example.
- component (D2) for example, a compound represented by formula (XXIII): -(Al (R 10 ) O) n- (XXIII)
- R 10 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, wherein part of the hydrocarbon group may be substituted with a halogen and / or an alkoxy group
- R 10 is Among the repeating units, the aluminoxanes may be mentioned, which may be the same or different
- n is 5 or more.
- the molecular structure of the aluminoxane may be linear or cyclic.
- N in General Formula (XXIII) is preferably 10 or more.
- a hydrocarbon group of R 10 in General Formula (XXIII) a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isobutyl group etc. are mentioned, for example, Especially, a methyl group is preferable.
- the above hydrocarbon groups may be used alone or in combination of two or more.
- a hydrocarbon group of R 10 a combination of a methyl group and an isobutyl group is preferable.
- the aluminoxane preferably has high solubility in aliphatic hydrocarbon, and preferably has low solubility in aromatic hydrocarbon.
- aluminoxane marketed as a hexane solution is preferred.
- the aliphatic hydrocarbon hexane, cyclohexane and the like can be mentioned.
- the component (D2) is, in particular, of the general formula (XXIV): -(Al (CH 3 ) x (i-C 4 H 9 ) y O) m -... (XXIV) (Wherein, x + y is 1; m is 5 or more) may be a modified aluminoxane (hereinafter also referred to as "TMAO").
- TMAO for example, product name: TMAO341 manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd. can be mentioned.
- the component (D2) is particularly preferably a compound represented by the general formula (XXV): -(Al (CH 3 ) 0.7 (i-C 4 H 9 ) 0.3 O) k -... (XXV) It may be a modified aluminoxane represented by (wherein k is 5 or more) (hereinafter also referred to as "MMAO").
- MMAO include product name: MMAO-3A manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.
- the component (D2) is particularly preferably a compound of the general formula (XXVI): -[(CH 3 ) AlO] i -... (XXVI) (Wherein, i is 5 or more) may be a modified aluminoxane (hereinafter also referred to as “PMAO”).
- PMAO for example, product name: TMAO-211 manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd. can be mentioned.
- the component (D2) is preferably MMAO or TMAO among the above MMAO, TMAO and PMAO from the viewpoint of enhancing the effect of enhancing the catalyst activity, and from the viewpoint of further enhancing the effect of enhancing the catalyst activity, it is TMAO. Is more preferred.
- the halogen compound (component (E2)) is a halogen-containing compound which is a Lewis acid (hereinafter also referred to as “component (E2-1)”), a complex compound of a metal halide and a Lewis base (hereinafter referred to as “(E2-2) And at least one compound selected from the group consisting of an organic compound containing an active halogen (hereinafter also referred to as “component (E2-3)”).
- component (A2) that is, a rare earth element-containing compound having a M—N bond, or a reaction product of the rare earth element-containing compound and a Lewis base to form a cationic transition metal compound or a halogenated transition.
- a metal compound and / or a transition metal compound in a state of electron deficiency in the transition metal center is formed.
- halides of aluminum or halides of organometallics particularly preferred are halides of aluminum or halides of organometallics.
- a halogen-containing compound which is a Lewis acid for example, titanium tetrachloride, tungsten hexachloride, tri (pentafluorophenyl) borate, methylaluminum dibromide, methylaluminum dichloride, ethylaluminum dibromide, ethylaluminum dichloride, butylaluminum dibromide , Butylaluminum dichloride, dimethylaluminum bromide, dimethylaluminum chloride, diethylaluminum bromide, diethylaluminum chloride, dibutylaluminum bromide, dibutylaluminum chloride, methylalum
- Examples of the metal halide used for the component (E2-2) include beryllium chloride, beryllium bromide, beryllium iodide, magnesium chloride, magnesium bromide, magnesium iodide, calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, Barium chloride, barium bromide, barium iodide, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc iodide, cadmium chloride, cadmium bromide, cadmium iodide, mercury iodide, mercury chloride, mercury bromide, mercury iodide, manganese chloride, manganese bromide Manganese iodide, rhenium chloride, rhenium bromide, rhenium iodide, copper chloride, copper bromide, copper iodide, silver chloride, silver bromide, silver iodide, gold chloride, gold iodide, gold bro
- the Lewis base used for the component (E2-2) is preferably a phosphorus compound, a carbonyl compound, a nitrogen compound, an ether compound or an alcohol.
- tributyl phosphate tri-2-ethylhexyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, triethyl phosphine, tributyl phosphine, triphenyl phosphine, diethyl phosphino ethane, diphenyl phosphino ethane, acetylacetone, benzoylacetone, propionylacetone , Valerylacetone, ethylacetylacetone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, phenyl acetoacetate, dimethyl malonate, diethyl malonate, diphenyl malonate, acetic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, benzoic acid Acid, naphthenic acid, versatic acid, triethylamine, N, N
- the number of moles of the Lewis base is preferably 0.01 to 30 moles, more preferably 0.5 to 10 moles with respect to 1 mole of the metal halide.
- the reaction with this Lewis base can be used to reduce the metal remaining in the polymer.
- the complex compound of the metal halide and the Lewis base (component (E2-2)) may be used alone or in combination of two or more.
- Examples of the component (E2-3) include benzyl chloride and the like.
- Ratio in molar with respect to the component (A2) (rare earth element compound) of the component (B2) (a compound selected from the group consisting of substituted or unsubstituted cyclopentadiene, substituted or unsubstituted indene, and substituted or unsubstituted fluorene) Is preferably more than 0, more preferably 0.5 or more, and still more preferably 1 or more from the viewpoint of sufficiently obtaining catalytic activity, and from the viewpoint of suppressing a decrease in catalytic activity, 3 It is preferable that it is the following, It is more preferable that it is 2.5 or less, It is still more preferable that it is 2.2 or less.
- the ratio of the (C2) component (organic metal compound) to the (A2) component is preferably 1 or more, more preferably 5 or more, and the reaction system From the viewpoint of suppressing a decrease in catalytic activity in the above, it is preferably 50 or less, more preferably 30 or less, and specifically about 10 or less.
- the molar ratio of aluminum in the component (aluminoxane) to the rare earth element in the component (A2) is preferably 10 or more, and preferably 100 or more, from the viewpoint of improving the catalytic activity in the reaction system. Is more preferably 1,000 or less, and more preferably 800 or less from the viewpoint of suppressing a decrease in catalytic activity in the reaction system.
- the ratio of (E2) component (halogen compound) to (A2) component is preferably 0 or more, more preferably 0.5 or more, and more preferably 1.0 or more.
- it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. Therefore, according to the above range, the effect of improving the cis-1,4-bond content of the conjugated diene polymer can be enhanced.
- the fourth polymerization catalyst composition comprises a non-coordinating anion (eg, tetravalent boron anion etc.) and a cation (eg, carbonium cation, oxonium cation, ammonium cation, phosphonium cation, cycloheptatrienyl cation) It is preferable not to contain the ionic compound which consists of a ferrocenium cation etc. which have a transition metal.
- the ionic compound has high solubility in aromatic hydrocarbons and low solubility in hydrocarbons.
- the polymerization catalyst composition which does not contain an ionic compound a conjugated diene polymer can be manufactured, further reducing environmental impact and manufacturing cost.
- "it does not contain an ionic compound” means that the ratio of the ionic compound contained in a polymerization catalyst composition is less than 0.01 mass%.
- the proportion of the multicomponent copolymer (a2) in the rubber component (a) is preferably 5 to 40% by mass.
- the ratio is 5% by mass or more, the crack growth resistance can be sufficiently improved, and by being 40% by mass or less, the filler is effectively improved while the crack growth resistance is effectively improved. It is possible to suppress the deterioration of the dispersibility of (b) and hence the low heat buildup.
- the filler (b) is relatively dispersed relatively in the relatively hard multicomponent copolymer (a2) phase and the relatively soft modified conjugated diene polymer (a1) The hardness with the phase approximates, resulting in an overall well balanced stiffness.
- the proportion of the multicomponent copolymer (a2) in the rubber component (a) is more preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or less.
- the other rubber components are not particularly limited.
- natural rubber isoprene rubber, butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber ( EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), polysulfide rubber, silicone rubber, fluororubber, urethane rubber and the like.
- BR butadiene rubber
- SBR styrene-butadiene rubber
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- chloroprene rubber ethylene-propylene rubber ( EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), polysulfide rubber, silicone rubber, fluororubber, urethane rubber and the like.
- EPM ethylene-propylene rubber
- EPDM ethylene-propylene-diene rubber
- silicone rubber fluororubber
- the rubber composition of the present embodiment contains a filler (b).
- a filler (b) for example, silica, carbon black, aluminum oxide, clay, alumina, talc, mica, kaolin, glass balloon, glass beads, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium oxide, Titanium oxide, potassium titanate, barium sulfate and the like can be mentioned.
- the fillers may be used alone or in combination of two or more.
- the filler (b) preferably contains one or more selected from silica and carbon black, from the viewpoint of improving the dispersibility in the modified conjugated diene polymer (a1) and the low heat buildup.
- the carbon black is not particularly limited, and examples thereof include carbon black of SAF, ISAF, HAF, FF, FEF, GPF, SRF, CF, FT, and MT grade.
- One type of carbon black may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- carbon black carbon black of SAF, ISAF, HAF grade is preferable.
- the silica is not particularly limited, and examples thereof include wet silica, dry silica, colloidal silica and the like. Silica may be used alone or in combination of two or more. Among these, wet silica is preferable as silica.
- the particles of silica usually have a large number of concave pores with openings on the outer surface.
- FIG. 1 shows a schematic view simulating the shape of these pores in the cross section in the inward direction of particles of an example silica.
- Such concave pores in the cross section in the inner core direction of the particle have various shapes, and the diameter M a of the opening on the outer surface of the particle and the pore diameter (inner diameter) R a inside the particle are substantially the same.
- the diameter M b of the opening at the outer surface of the particle is narrower than the pore diameter (inside diameter) R b inside the particle.
- a pore B that exhibits an ink bottle shape in the shape that is, the cross section in the inward direction of the particle.
- silica has a small number of pores B exhibiting such an ink bottle shape, and a large number of pores A exhibiting a substantially cylindrical shape in the cross section in the inner core direction of the particles.
- the ink bottle-like pore index (IB) is defined with respect to silica (silica having pores having an opening in the range of 1.2 ⁇ 10 5 nm to 6 nm in diameter on the outer surface).
- silica silicon having pores having an opening in the range of 1.2 ⁇ 10 5 nm to 6 nm in diameter on the outer surface.
- FIG. 2 is an intrusion emission curve (schematic diagram) of mercury in one example of silica measured by using a mercury porosimeter based on mercury intrusion method.
- the vertical axis represents differential mercury intrusion (-dV / d (log d)) in the mercury intrusion curve C, and differential mercury discharge (-dV / d (log d)) in the mercury emission curve D.
- V means mercury intrusion (cc) in the mercury intrusion curve C
- d means diameter (nm) of the opening in the silica pore .
- the horizontal axis shows this d (nm). As shown in FIG.
- the pressure was raised to 1 to 32000 PSI in the measurement using a mercury porosimeter based on the mercury intrusion method, using the mercury intrusion discharge curve C-D drawn due to the nature of the pore.
- the diameter (M1) (nm) of the opening showing the maximum value of mercury penetration and the diameter (M2) (nm) showing the maximum value of mercury emission when the pressure is lowered to 32000 PSI to 1 PSI If the difference IB with this) is determined, although the value apparently indicates the difference between these diameters (length: nm), the proportion of the pores B exhibiting an ink bottle shape substantially present in silica It means the indicated pore index.
- the difference between the diameter of the part (M1) and the diameter of the opening (M2) indicating the maximum value of the mercury discharge is shortened to reduce the IB value.
- the larger the proportion occupied by the pores B exhibiting an ink bottle shape the smaller the mercury discharge than the mercury intrusion, and the diameter (M1) of the opening showing the maximum value of the mercury intrusion and the mercury discharge
- the difference with the diameter (M2) of the opening showing the maximum value expands and the IB value increases.
- Such IB has the property that it can be fluctuated also by the value of cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (hereinafter, may be simply referred to as "CTAB") of silica, and CTAB (m 2 / g) is increased. As a result, the IB value tends to decrease.
- CTAB cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area
- silica has the following formula (1); IB ⁇ ⁇ 0.36 ⁇ CTAB + 86.8 (1) It is preferable to satisfy When IB and CTAB are silica satisfying the above formula (1), the number of pores B exhibiting an ink bottle shape having a narrow opening is effectively reduced, and the proportion occupied by pores A exhibiting a substantially cylindrical shape is As it increases, rubber molecular chains can be sufficiently penetrated and adsorbed, and sufficient reinforcement can be exhibited to improve wear resistance, crack growth resistance, etc. without reducing low heat buildup. Can.
- silica has the following formulas (1 ′) and (2), with CTAB being 140 (m 2 / g): IB ⁇ ⁇ 0.56 ⁇ CTAB + 110.4 (however, CTAB ⁇ 140) (1 ′) IB ⁇ ⁇ 0.20 ⁇ CTAB + 60.0 (however, 140 ⁇ CTAB) (2) It is preferable to satisfy the following formula (1′-1) and (2-1) IB ⁇ ⁇ 0.48 ⁇ CTAB + 97.2 (where CTAB ⁇ 140) (1′-1) IB ⁇ ⁇ 0.20 ⁇ CTAB + 58.0 (however, 140 ⁇ CTAB) (2-1) It is more preferable to satisfy When IB and CTAB are silica satisfying the above formulas (1 ′) to (2), preferably (1′-1) to (2-1), a pore B exhibiting an ink bottle shape having a narrow opening Since the number is effectively reduced and the proportion occupied by the pores A exhibiting a substantially cylindrical shape is increased, the rubber molecular chain can be sufficiently penetrated and adsorbed
- cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (m 2 / g) means a value measured in accordance with ASTM D 3765-92.
- CTAB cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area
- ASTM D3765-92 is a method of measuring CTAB of carbon black
- cetyltrimethyl ammonium bromide standard solution is separately used instead of IRB # 3 (83.0 m 2 / g) which is a standard product.
- silica OT sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate
- adsorption cross section per molecule of cetyltrimethylammonium bromide to the surface of the above silica is 0.35 nm 2 and cetyltrimethylammonium is prepared.
- the specific surface area (m 2 / g) calculated from the adsorbed amount of bromide is taken as the value of CTAB. This is because carbon black and silica have different surfaces, so it is considered that there is a difference in the adsorption amount of cetyltrimethylammonium bromide even with the same surface area.
- the silica preferably has a cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of preferably 50 to 300 m 2 / g, more preferably 90 to 220 m 2 / g. If CTAB is 50 m 2 / g or more, significant reduction in wear resistance, crack growth resistance, and the like can be suppressed. On the other hand, if it is 300 m 2 / g or less, the silica is well dispersed in the rubber component to maintain the processability of the rubber and, accordingly, to suppress the deterioration of physical properties such as wear resistance and crack growth resistance. be able to.
- CTAB cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area
- Silica further has a weight loss (mass loss when heated at 750 ° C. for 3 hours) (mass%) and heat loss (mass loss when heated at 105 ° C. for 2 hours) (mass%): (3); Burning loss-heating loss 2.5 2.5 (mass%) (3) It is preferable to satisfy the following formula (3-1); Burning loss-heating loss 3.0 3.0 (mass%) ... (3-1) It is more preferable to satisfy
- the above-mentioned "burning loss by heating-heating loss” is an index of silanol group density on the silica surface, and from the viewpoint of the interaction between silica and rubber molecular chains, satisfying the above equation (3) leads to low heat buildup and resistance to heating. It will greatly contribute to exerting a good balance with the abrasion resistance and the crack growth resistance.
- the content of the filler (b) in the rubber composition of the present embodiment is preferably 10 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component (a).
- the content is 10 parts by mass or more, low heat buildup can be more effectively improved, and when the content is 80 parts by mass or less, the flexibility of the rubber composition can be maintained.
- silane coupling agent for example, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (for example, trade name “Si69” manufactured by Evonik Co., Ltd., etc.), bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3 -Triethoxysilylpropyl) disulfide (for example, trade name "Si75” manufactured by Evonik Co., Ltd.), bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2- Trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropy
- silane coupling agents such as bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide ("Si69” etc.), bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide ("Si75” etc.), 3-octanoylthio-propyltriethoxy Silane ("NXT”, etc.), and 3- [3 It is more preferable to include one or more selected from ethoxybis (3,6,9,12,15-pentaoxaoctacosan-1-yloxy) silyl] -1-propanethiol ("Si 363" and the like).
- the content of the silane coupling agent in the rubber composition of the present embodiment is preferably 1 part by mass or more, more preferably 4 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the silica, from the viewpoint of improving the dispersibility of the silica. Moreover, 20 mass parts or less are preferable, and 15 mass parts or less are more preferable.
- the rubber composition of the present embodiment may, if necessary, be a crosslinking agent (including a vulcanizing agent such as sulfur), a crosslinking accelerator (a vulcanization accelerator), and a crosslinking within a range not impairing the effects of the present invention.
- Acceleration assistant vulcanization accelerator
- anti-aging agent zinc white (ZnO)
- softener wax, antioxidant, foaming agent, plasticizer, lubricant, tackifier, petroleum resin
- UV absorber Components such as dispersants, compatibilizers, and homogenizing agents can be suitably contained.
- the rubber composition of this embodiment can be obtained by mix
- all the components may be compounded and kneaded at once, or each component may be compounded and kneaded in multiple stages such as two stages or three stages.
- kneaders such as a roll, an internal mixer, and a Banbury rotor, can be used in the case of kneading
- well-known molding machines such as an extrusion molding machine and a press, can be used.
- the rubber composition of the present embodiment may be produced by crosslinking.
- the crosslinking conditions are not particularly limited, and usually, a temperature of 140 to 180 ° C. and a time of 5 to 120 minutes can be employed.
- the rubber composition of the present embodiment can be used for various rubber articles such as tires, conveyor belts, rubber crawlers, anti-vibration devices, seismic isolation devices and hoses described later.
- the tire of the present invention is characterized by using the above-mentioned rubber composition. Since the tire of the present invention uses the above-described rubber composition, it is excellent in the balance between crack growth resistance and low heat buildup.
- the tire comprises sites such as treads, base treads, sidewalls, side reinforcement rubbers and bead fillers. And in one embodiment, the rubber composition mentioned above can be used for at least one of the parts mentioned above. In particular, the rubber composition described above can be suitably used for the tread.
- a method of manufacturing the above-mentioned tire a conventional method can be used.
- a drum for forming a tire members usually used for tire manufacture such as a carcass layer, a belt layer, and a tread layer consisting of an unvulcanized rubber composition and / or cords are sequentially laminated, and the drum is removed to obtain a green tire.
- the desired green tire for example, a pneumatic tire
- the desired green tire can be manufactured by heating and vulcanizing this green tire according to a conventional method.
- the conveyor belt of the present invention is characterized by using the above rubber composition. Since the conveyor belt of this invention uses the rubber composition mentioned above, it is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup.
- the conveyor belt includes an outer peripheral surface rubber (lower surface cover rubber) in contact with a drive pulley, a driven pulley, a shape retention rotor, and the like below the reinforcement made of a steel cord or the like, and a reinforcement And an outer peripheral surface rubber (upper surface cover rubber) in contact with the transport article.
- the rubber composition mentioned above can be used for at least one of the parts mentioned above.
- the rubber composition is heat-pressed and vulcanized to adhere and coat the rubber composition on the reinforcing material. It can be manufactured by doing.
- the rubber crawler of the present invention is characterized by using the above rubber composition. Since the rubber crawler of this invention uses the rubber composition mentioned above, it is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup.
- the rubber crawler includes a steel cord, an intermediate rubber layer covering the steel cord, a core metal disposed on the intermediate rubber layer, and a body rubber surrounding the intermediate rubber layer and the core metal. And a plurality of lugs on the ground contact side of the main rubber layer.
- the rubber composition mentioned above can be used for at least one of the parts mentioned above.
- the rubber composition described above can be suitably used for the main rubber layer, in particular, the lug, since it is excellent in crack growth resistance and low heat buildup.
- Vibration-proofing device The vibration-proofing device of the present invention is characterized by using the above rubber composition. Such a vibration-damping device of the present invention is excellent in the balance between crack growth resistance and low heat build-up because the rubber composition described above is used.
- the type of vibration damping device is not particularly limited. For example, engine mounts, torsional dampers, rubber bushes, strut mounts, bound bumpers, helper rubbers, member mounts, stubbing bushes, air springs, center supports, propeller shafts with rubber.
- the seismic isolation device of the present invention is characterized by using the above rubber composition.
- the seismic isolation device of the present invention uses the above-described rubber composition, and thus is excellent in the balance between crack growth resistance and low heat buildup.
- the seismic isolation apparatus includes a stacked body in which soft layers and hard layers are alternately stacked, and a plug press-fit into a hollow portion formed in the center of the stacked body.
- the rubber composition mentioned above can be used for at least one of a soft layer and a plug.
- Hose The hose of the present invention is characterized by using the above rubber composition. Since the hose of this invention uses the rubber composition mentioned above, it is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup.
- the hose comprises an inner surface rubber layer (inner pipe rubber) located radially inward, an outer surface rubber layer located radially outer, and optionally between the inner surface rubber layer and the outer surface rubber layer. And a reinforcing layer located on the And in one embodiment, the rubber composition mentioned above can be used for at least one of an inner surface rubber layer and an outer surface rubber layer.
- the rubber composition mentioned above can also be used for the hose which consists of a single rubber layer.
- the obtained catalyst solution was added to the above-described pressure resistant stainless steel reactor and heated to 70 ° C.
- ethylene as a non-conjugated olefin compound is charged at a pressure of 1.5 MPa into the above-described pressure resistant stainless steel reactor, and 80 mL of a toluene solution containing 20 g of 1,3-butadiene as a conjugated diene compound is further loaded over 8 hours And copolymerized at 70 ° C. for a total of 8.5 hours.
- the ratio (mol%) of an ethylene unit, a styrene unit, and a butadiene unit from the integral ratio of each peak of ⁇ 1 > H-NMR spectrum (100 degreeC, d- tetrachloroethane standard: 6 ppm) I asked for.
- the proportion of ethylene units was 85 mol%
- the proportion of styrene units was 7 mol%
- the proportion of butadiene units was 8 mol%.
- the obtained copolymer A has a melting point of 0 to 120 ° C.
- the number average molecular weight (Mn), the weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the resulting copolymer B were determined in the same manner as the copolymer A. As a result, the number average molecular weight (Mn) was 121,000, the weight average molecular weight (Mw) was 473,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 3.88. Moreover, about the obtained copolymer B, it carried out similarly to the copolymer A, and calculated
- the proportion of ethylene units was 43 mol%
- the proportion of styrene units was 0 mol%
- the proportion of butadiene units was 57 mol%.
- the melting point, the glass transition temperature, and the energy of the endothermic peak at 0 to 120 ° C. were measured in the same manner as the copolymer A.
- the melting point was 120 ° C.
- the glass transition temperature was ⁇ 103 ° C.
- the energy of the endothermic peak was 48.5 J / g.
- the degree of crystallinity was determined from the ratio of the crystal melting energy of polyethylene consisting of 100% crystal component and the melting peak energy of copolymer B measured by DSC, it was calculated as 16.5%.
- a styrene-butadiene copolymer was obtained.
- the polymerization conversion rate at this time was approximately 100%.
- 0.063 mmol of N, N-bis (trimethylsilyl) -3-aminopropyltriethoxysilane as a modifier was added, and a modification reaction was carried out at 50 ° C. for 30 minutes.
- the polymerization reaction is terminated by adding 2 mL of a 5% by mass solution of an anti-aging agent 2,6-di-t-butyl-4-cresol (BHT) at 50 ° C.
- BHT 2,6-di-t-butyl-4-cresol
- N- (1,3-dimethylbutylidene) is used in place of 0.063 mmol of N, N-bis (trimethylsilyl) -3-aminopropyltriethoxysilane as a modifier.
- a similar procedure is performed except that 0.063 mmol of -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine is used to obtain a modified styrene-butadiene copolymer as the modified conjugated diene polymer B.
- the chemical formula of the modifier used is shown below.
- the polymerization (anion polymerization) was carried out for 5 hours to obtain a styrene-butadiene copolymer having a lithium type active site at its terminal.
- the polymerization conversion rate at this time was approximately 100%.
- 0.063 mmol of N- (1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine as a modifier was added, and a modification reaction was carried out at 50 ° C. for 30 minutes.
- the polymerization reaction is terminated by adding 2 mL of a 5% by mass solution of an anti-aging agent 2,6-di-t-butyl-4-cresol (BHT) at 50 ° C.
- BHT 2,6-di-t-butyl-4-cresol
- the neutralization reaction was carried out while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.005 to 0.035 mol / liter. During the reaction, the reaction solution became cloudy, and the viscosity increased at 46 minutes to form a gel-like solution. Furthermore, the addition was continued and the reaction was stopped in 100 minutes. The concentration of silica in the resulting solution was 60 g / liter. Subsequently, the same sulfuric acid as above was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a siliceous slurry. The obtained silica slurry was filtered by a filter press and washed with water to obtain a wet cake. Next, the wet cake was made into a slurry using an emulsifying device, and dried with a spray dryer to obtain silica B (wet silica).
- silica B wet silica
- the pressure is first raised to 1 to 32000 PSI according to the mercury intrusion method, and the diameter of the opening 1.2 on the outer surface of silica B
- the mercury intrusion amount was measured for the pores in the range of 10 5 nm to 6 nm, and as shown in FIG. 2, the diameter (M 1) located at the peak of the injection amount was determined.
- the pressure was then lowered to 32000 PSI to 1 PSI to expel the mercury from within the pores.
- the diameter (M2) located at the peak of the discharge obtained from the discharge curve at this time was determined.
- the ink bottle pore index (IB) determined by M1-M2 was calculated to be 20.00.
- cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) of silica B was measured in accordance with the method described in ASTM D3765-92.
- CRC # 3 83.0 m 2 / g
- silica OT di-2 Syltrimethylammonium bromide sodium chloride solution
- the adsorption cross section per molecule of cetyltrimethylammonium bromide on the surface of silica B is 0.35 nm 2 from the adsorption amount of cetyltrimethylammonium bromide to the specific surface area (m 2 / g ) was calculated.
- the CTAB of silica B was 180.
- the mass of the decrease (loss on ignition) was measured.
- a predetermined amount of the sample of silica B was weighed, and the sample was heated at 105 ° C. for 2 hours, and then the mass of the decrease (heat loss) was measured.
- the burning loss-the heating loss was calculated to be 3.2% by mass.
- a rubber composition is manufactured using a conventional Banbury mixer.
- the rubber compositions of all the Examples are observed by a scanning electron microscope (SEM), and the modified conjugated diene-based polymer constitutes the continuous phase, and the multicomponent copolymer constitutes the dispersed phase. It is confirmed.
- a rubber composition was produced according to the formulation shown in Table 3 using a conventional Banbury mixer.
- the rubber compositions of all the Examples are observed by a scanning electron microscope (SEM), and the modified conjugated diene-based polymer constitutes the continuous phase, and the multicomponent copolymer constitutes the dispersed phase. confirmed.
- the results of low heat build-up and crack growth resistance evaluated by the following method using each rubber composition are shown in Tables 1 to 3.
- Example 9 is used.
- Example 13 is made into 100 and a measured value is indexed. The larger the index value, the better the low heat buildup.
- the rubber composition which can produce the rubber article which is excellent in the balance of crack growth resistance and low heat buildup can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a tire, a conveyor belt, a rubber crawler, an antivibration device, a seismic isolation device and a hose, which are excellent in the balance between crack growth resistance and low heat buildup.
- a substantially cylindrical pore B An ink bottle-shaped pore M a : The diameter of the opening of the pore A on the outer surface of the particle M b : The diameter of the opening of the pore B on the outer surface of the particle Ra : Pore diameter (inside diameter) of pore A inside the particle R b : Pore diameter (inside diameter) of pore B inside the particle C: Injection curve of mercury D: Discharge curve of mercury M1: Diameter of opening showing maximum value of mercury intrusion M2: Diameter of opening showing maximum value of mercury discharge IB: Ink bottle-like pore index
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Abstract
耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができるゴム組成物を提供する。ゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含むゴム成分(a)と、充填剤(b)とを含有する、ことを特徴とする。
Description
本発明は、ゴム組成物、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースに関する。
一般に、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置、ホース等のゴム物品には、高い耐久性が求められており、かかる要求を満たすために、高耐久性のゴム材料の開発が望まれている。
そのようなゴム材料として、本発明者らは、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを含有する多元共重合体が、ゴム物品の耐亀裂成長性等の耐久性を向上させ得ることを見出した(下記特許文献1)。
しかしながら、本発明者らが更に検討したところ、上述の多元共重合体を用いたゴム物品は、低発熱性の向上という観点では十分ではなく、ゴム材料として改良の余地があることが分かった。
そこで、本発明は、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができるゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することを課題とする。
また、本発明は、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含むゴム成分(a)と、充填剤(b)とを含有する、ことを特徴とする。
本発明のタイヤは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明のコンベヤベルトは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明のゴムクローラは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明の防振装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明の免震装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明のホースは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができるゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することができる。
また、本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することができる。
(1)ゴム組成物
本発明の一実施形態に係るゴム組成物(以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。)は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含むゴム成分(a)と、充填剤(b)とを含有する。また、本実施形態のゴム組成物は、更に必要に応じて、シランカップリング剤、その他の成分を含有することができる。
なお、本明細書において、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)は、変性共役ジエン系重合体(a1)に含まれないものとする。
本発明の一実施形態に係るゴム組成物(以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。)は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含むゴム成分(a)と、充填剤(b)とを含有する。また、本実施形態のゴム組成物は、更に必要に応じて、シランカップリング剤、その他の成分を含有することができる。
なお、本明細書において、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)は、変性共役ジエン系重合体(a1)に含まれないものとする。
共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体は、他のゴム成分に比べ、充填剤(例えば、カーボンブラック、シリカなど)を配合した場合に当該充填剤が均一に分散しない傾向にある。そのため、上記多元共重合体に充填剤を配合したとしても、上記充填剤の効果を十分に享受することができなかった。また、一般に、上記多元共重合体は、ブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム等の汎用的なゴム成分との相溶性が低い。このような事実の下、本発明者らは、上記多元共重合体と併用するゴム成分として、変性共役ジエン系重合体を採用することで、ゴム成分間の相溶性が高まること、並びに、このようなゴム成分に充填剤を配合することで、充填剤をゴム成分中、特には変性共役ジエン系重合体中に一層分散させることができることを見出した。このような知見を踏まえ、上述した多元共重合体(a2)由来の高い耐亀裂成長性を保持しつつ、充填剤(b)由来の高い低発熱性をより十分に発揮させることができるものと考えられる。
よって、本実施形態のゴム組成物によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができる。
よって、本実施形態のゴム組成物によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができる。
本実施形態のゴム組成物は、上記変性共役ジエン系重合体(a1)が連続相を構成し、上記多元共重合体(a2)が分散相を構成することが好ましい。このように、多元共重合体(a2)がゴム組成物中で分散相(比較的小さなドメイン)を構成することで、歪による結晶崩壊が促進されるため、耐亀裂成長性を一層向上させることができる。また、変性共役ジエン系重合体(a1)がゴム組成物中で連続相を構成することで、変性共役ジエン系重合体(a1)由来の高い粘度を効果的に発現することができる。
なお、変性共役ジエン系重合体(a1)の連続相及び多元共重合体(a2)の分散相の存在の有無は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。
また、ゴム組成物における変性共役ジエン系重合体(a1)の連続相及び多元共重合体(a2)の分散相は、通常は、変性共役ジエン系重合体(a1)及び多元共重合体(a2)を常法に従って混練することで、形成することができる。
なお、変性共役ジエン系重合体(a1)の連続相及び多元共重合体(a2)の分散相の存在の有無は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。
また、ゴム組成物における変性共役ジエン系重合体(a1)の連続相及び多元共重合体(a2)の分散相は、通常は、変性共役ジエン系重合体(a1)及び多元共重合体(a2)を常法に従って混練することで、形成することができる。
以下、本実施形態のゴム組成物が含有し得る各成分について説明する。
(ゴム成分(a))
本実施形態のゴム組成物に含有されるゴム成分(a)は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含む。なお、ゴム成分(a)は、上記変性共役ジエン系重合体(a1)、上記多元共重合体(a2)以外のその他のゴム成分を含んでもよい。
本実施形態のゴム組成物に含有されるゴム成分(a)は、変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含む。なお、ゴム成分(a)は、上記変性共役ジエン系重合体(a1)、上記多元共重合体(a2)以外のその他のゴム成分を含んでもよい。
<変性共役ジエン系重合体(a1)>
変性共役ジエン系重合体(a1)は、共役ジエン系重合体を変性剤で変性させることにより得ることができる。上記共役ジエン系重合体は、単独重合体であってもよく、共役ジエン系単量体と共役ジエン系単量体以外の単量体とを用いてなる共重合体であってもよい。特に、共役ジエン系重合体は、低発熱性をより向上させる観点から、単独重合体、又は、共役ジエン系単量体と芳香族ビニル化合物との共重合体が好ましく、80~100質量%の共役ジエン系単量体と、0~20質量%の芳香族ビニル化合物とを重合してなる、単独重合体又は共重合体であることがより好ましい。変性共役ジエン系重合体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
変性共役ジエン系重合体(a1)は、共役ジエン系重合体を変性剤で変性させることにより得ることができる。上記共役ジエン系重合体は、単独重合体であってもよく、共役ジエン系単量体と共役ジエン系単量体以外の単量体とを用いてなる共重合体であってもよい。特に、共役ジエン系重合体は、低発熱性をより向上させる観点から、単独重合体、又は、共役ジエン系単量体と芳香族ビニル化合物との共重合体が好ましく、80~100質量%の共役ジエン系単量体と、0~20質量%の芳香族ビニル化合物とを重合してなる、単独重合体又は共重合体であることがより好ましい。変性共役ジエン系重合体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
共役ジエン系単量体としては、1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチルブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ヘキサジエン等が挙げられ、これらの中でも、1,3-ブタジエンが好ましい。共役ジエン系単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、単量体としての芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、1-ビニルナフタレン、3-ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、4-シクロヘキシルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン等が挙げられ、これらの中でも、スチレンが好ましい。芳香族ビニル化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
変性共役ジエン系重合体(a1)は、アニオン重合、配位重合及び乳化重合等の重合方法により得ることができる。また、変性剤としては、アニオン重合又は配位重合の重合活性末端と反応する変性剤であってもよいし、重合開始剤として用いられるリチウムアミド化合物のアミド部分であってもよい。また、変性剤は、乳化重合においてモノマーとして共重合されてもよい。
ここで、上記変性共役ジエン系重合体の変性に用いられる変性剤について説明する。上記変性剤は、窒素原子、ケイ素原子及び酸素原子から選択される1種以上の原子を有する変性剤であることがより好ましい。換言すれば、変性共役ジエン系重合体(a1)は、窒素原子、ケイ素原子及び酸素原子から選択される1種以上の原子を有する変性剤で変性されたものであることが好ましい。これにより、当該変性共役ジエン系重合体(a1)が、含窒素官能基、含ケイ素官能基又は含酸素官能基を有することになり、充填剤(b)との間で相互作用が生じて分散性を高めることができる。同様の観点から、上記変性剤は、ケイ素原子及び酸素原子、又は、ケイ素原子及び窒素原子を分子中に有する変性剤であることがより好ましく、ケイ素原子と酸素原子と窒素原子とを分子中に有する変性剤であることが更に好ましい。
また、上記変性剤は、充填剤(b)に対して高い親和性を有する観点から、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。アルコキシシラン化合物としては、下記一般式(I):
[式中、R1及びR2は、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の脂肪族炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基を示し、aは0~2の整数であり、OR2が複数ある場合、当該複数のOR2は互いに同一であっても異なっていてもよく、また、分子中に活性プロトンは含まれない]で表されるアルコキシシラン化合物が挙げられる。
上記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物の具体例としては、例えば、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ-n-ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ-sec-ブトキシシラン、テトラ-tert-ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメトリジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランが好ましい。
また、上記変性剤は、充填剤(b)に対して高い親和性を有する観点から、ヒドロカルビルオキシシラン化合物であってもよい。ヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、下記一般式(II):
[式(II)中、n1+n2+n3+n4=4(但し、n2は1~4の整数であり、n1、n3及びn4は0~3の整数である)であり、A1は、飽和環状3級アミン化合物残基、不飽和環状3級アミン化合物残基、ケチミン残基、ニトリル基、(チオ)イソシアナート基(イソシアナート基又はチオイソシアナート基を示す。以下、同様。)、(チオ)エポキシ基、イソシアヌル酸トリヒドロカルビルエステル基、炭酸ジヒドロカルビルエステル基、ニトリル基、ピリジン基、(チオ)ケトン基、(チオ)アルデヒド基、アミド基、(チオ)カルボン酸エステル基、(チオ)カルボン酸エステルの金属塩、カルボン酸無水物残基、カルボン酸ハロゲン化合物残基、並びに加水分解性基を有する第一若しくは第二アミノ基又はメルカプト基の中から選択される少なくとも1種の官能基であり、n4が2以上の場合には同一であっても異なっていてもよく、A1は、Siと結合して環状構造を形成する二価の基であってもよく、R21は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、n1が2以上の場合には同一であっても異なっていてもよく、R23は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基、炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、又は、ヨウ素)であり、n3が2以上の場合には同一であっても異なっていてもよく、R22は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、いずれも窒素原子及び/又はケイ素原子を含有していてもよく、n2が2以上の場合には、互いに同一若しくは異なっていてもよく、或いは、一緒になって環を形成しており、R24は、炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基であり、n4が2以上の場合には同一であっても異なっていてもよい]で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物であることが好ましい。
上記加水分解性基を有する第一若しくは第二アミノ基又は上記加水分解性基を有するメルカプト基における加水分解性基として、トリメチルシリル基又はtert-ブチルジメチルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基が特に好ましい。
なお、本発明において、「炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基」とは、「炭素数1~20の一価の脂肪族炭化水素基若しくは炭素数3~20の一価の脂環式炭化水素基」をいう。二価の炭化水素基の場合も同様である。
上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物の具体例としては、〔N,N-ビス(トリメチルシリル)-(3-アミノ-1-プロピル)〕(メチル)(ジエトキシ)シランが好適に挙げられる。
上記加水分解性基を有する第一若しくは第二アミノ基又は上記加水分解性基を有するメルカプト基における加水分解性基として、トリメチルシリル基又はtert-ブチルジメチルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基が特に好ましい。
なお、本発明において、「炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基」とは、「炭素数1~20の一価の脂肪族炭化水素基若しくは炭素数3~20の一価の脂環式炭化水素基」をいう。二価の炭化水素基の場合も同様である。
上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物の具体例としては、〔N,N-ビス(トリメチルシリル)-(3-アミノ-1-プロピル)〕(メチル)(ジエトキシ)シランが好適に挙げられる。
更に、上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、下記一般式(III):
[一般式(III)中、p1+p2+p3=2(但し、p2は1~2の整数であり、p1及びp3は0~1の整数である)であり、A2は、NRa(Raは、一価の炭化水素基、加水分解性基又は含窒素有機基である。加水分解性基として、トリメチルシリル基又はtert-ブチルジメチルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基が特に好ましい。)、或いは、硫黄であり、R25は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、R27は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基、炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、又は、ヨウ素)であり、R26は、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基、炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基又は含窒素有機基であり、いずれも窒素原子及び/又はケイ素原子を含有していてもよく、p2が2の場合には、互いに同一若しくは異なり、或いは、一緒になって環を形成しており、R28は、炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基である。]で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物であることがより好ましい。
更に、上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、下記一般式(IV):
[一般式(IV)中、q1+q2=3(但し、q1は0~2の整数であり、q2は1~3の整数である)であり、R31は炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基であり、R32及びR33はそれぞれ独立して加水分解性基、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、R34は炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、q1が2の場合には同一であっても異なっていてもよく、R35は炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、q2が2以上の場合には同一であっても異なっていてもよい]で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物、又は、下記一般式(V):
また、上記変性剤は、下記一般式(VI):
[一般式(VI)中、TMSはトリメチルシリル基であり、R40はトリメチルシリル基、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、R41は炭素数1~20のヒドロカルビルオキシ基、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であり、R42は炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基である]で表される、2つ以上の窒素原子を有するヒドロカルビルオキシシラン化合物、又は、下記一般式(VII):
また、上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、下記一般式(VIII):
[一般式(VIII)中、r1+r2=3(但し、r1は0~2の整数であり、r2は1~3の整数である)であり、TMSはトリメチルシリル基であり、R46は炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基であり、R47及びR48はそれぞれ独立して炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基である。複数のR47又はR48は、同一であっても異なっていてもよい]で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物であることがより好ましい。
更に、上記変性剤は、下記一般式(IX):
[一般式(IX)中、Xはハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、又は、ヨウ素)であり、R49は炭素数1~20の二価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の二価の芳香族炭化水素基であり、R50及びR51はそれぞれ独立して加水分解性基、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基、又は、炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基であるか、或いは、R50及びR51は結合して二価の有機基を形成しており、R52及びR53はそれぞれ独立してハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、又は、ヨウ素)、ヒドロカルビルオキシ基、炭素数1~20の一価の脂肪族若しくは脂環式炭化水素基又は炭素数6~18の一価の芳香族炭化水素基である]で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物であることが好ましい。なお、R50及びR51としては、加水分解性基であることが好ましく、加水分解性基として、トリメチルシリル基又はtert-ブチルジメチルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基がより好ましい。
ここで、一般式(X)~(XIII)に含まれる記号U、Vは、それぞれ0~2且つ、U+V=2を満たす整数である。また、一般式(X)~(XIII)中のR54~92は同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~20の2価の脂肪族若しくは、脂環式炭化水素又は炭素数6~18の2価の芳香族炭化水素基である。また、一般式(XIII)中のα、βは、0~5の整数である。
また、一般式(X)~(XII)を満たす化合物の中でも、特に、N1,N1,N7-テトラメチル-4-((トリメトキシシリル)メチル)-1,7へプタン、2-((ヘキシル-ジメトキシシリル)メチル)-N1,N1,N3,N3-2-ペンタメチルプロパン-1,3-ジアミン、N1-(3-(ジメチルアミノ)プロピル-N3,N3-ジメチル-N1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1,3-ジアミン、4-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)-N1,N1,N7,N7-テトラメチル-4-((トリメトキシシリル)メチル)へプタン-1,7-ジアミン、が好ましく、
一般式(XIII)を満たす化合物の中でも、特に、N,N-ジメチル-2-(3-(ジメトキシメチルシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-2-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ジメチル-2-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ジメチル-3-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)プロパン-1-アミンが好ましい。
また、一般式(X)~(XII)を満たす化合物の中でも、特に、N1,N1,N7-テトラメチル-4-((トリメトキシシリル)メチル)-1,7へプタン、2-((ヘキシル-ジメトキシシリル)メチル)-N1,N1,N3,N3-2-ペンタメチルプロパン-1,3-ジアミン、N1-(3-(ジメチルアミノ)プロピル-N3,N3-ジメチル-N1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン-1,3-ジアミン、4-(3-(ジメチルアミノ)プロピル)-N1,N1,N7,N7-テトラメチル-4-((トリメトキシシリル)メチル)へプタン-1,7-ジアミン、が好ましく、
一般式(XIII)を満たす化合物の中でも、特に、N,N-ジメチル-2-(3-(ジメトキシメチルシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-2-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ジメチル-2-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N-ジメチル-3-(3-(トリメトキシシリル)プロポキシ)プロパン-1-アミンが好ましい。
以上の一般式(II)~(XIII)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、変性共役ジエン系重合体がアニオン重合により製造される場合の変性剤として用いられることが好ましい。
また、一般式(II)~(XIII)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。
また、一般式(II)~(XIII)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。
変性共役ジエン系重合体をアニオン重合によって得る場合に好適な変性剤としては、具体的には、3,4-ビス(トリメチルシリルオキシ)-1-ビニルベンゼン、3,4-ビス(トリメチルシリルオキシ)ベンズアルデヒド、3,4-ビス(tert-ブチルジメチルシリルオキシ)ベンズアルデヒド、2-シアノピリジン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン及び1―メチル-2-ピロリドン等が挙げられる。
更に、上記変性剤は、アニオン重合における重合開始剤として用いられるリチウムアミド化合物のアミド部分であることが好ましい。上記リチウムアミド化合物としては、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピぺリジド、リチウムへプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジブチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジへプチルアミド、リチウムジへキシルアミド、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-N-メチルピベラジド、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及びリチウムメチルフェネチルアミド等が挙げられる。例えば、リチウムヘキサメチレンイミドのアミド部分となる変性剤はヘキサメチレンイミンであり、リチウムピロリジドのアミド部分となる変性剤はピロリジンであり、リチウムピぺリジドのアミド部分となる変性剤はピペリジンである。
また、変性共役ジエン系重合体を配位重合によって得る場合に好適な変性剤としては、2-シアノピリジン及び3,4-ジトリメチルシリルオキシベンズアルデヒド等が挙げられる。
更に、変性共役ジエン系重合体を乳化重合によって得る場合に好適な変性剤としては、3,4-ジトリメチルシリルオキシベンズアルデヒド及び4-ヘキサメチレンイミノアルキルスチレン等が挙げられる。
更に、変性共役ジエン系重合体を乳化重合によって得る場合に好適な変性剤としては、3,4-ジトリメチルシリルオキシベンズアルデヒド及び4-ヘキサメチレンイミノアルキルスチレン等が挙げられる。
変性共役ジエン系重合体(a1)の変性率は、低発熱性を効果的に向上させる観点から、30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましい。
なお、変性率は、例えば、変性官能基がアミノ基である場合、下記の方法により測定される。
変性共役ジエン系重合体をトルエンに溶解した後、大量のメタノール中で沈殿させることにより、変性共役ジエン系重合体に結合していないアミノ基含有化合物をゴムから分離した後、乾燥する。本処理を施した重合体を試料として、JIS K7237に記載された「全アミン価試験方法」により、全アミノ基含有量を定量する。続けて、上記処理した重合体を試料として、「アセチルアセトンブロックド法」により第2アミノ基及び第3アミノ基の含有量を定量する。試料を溶解させる溶媒にはo-ニトロトルエンを使用し、アセチルアセトンを添加し、過塩素酸酢酸溶液で、電位差滴定を行う。そして、全アミノ基含有量から第2アミノ基及び第3アミノ基の含有量を引いて第1アミノ基含有量を求め、分析に使用した重合体の重量を割ることで、重合体に結合した第1アミノ基含有量を求めることができる。
また、第3アミノ基含有量は、該重合体をトルエンに溶解した後、大量のメタノール中で沈殿させることにより、変性共役ジエン系重合体に結合していないアミノ基含有化合物をゴムから分離した後、乾燥する。本処理を施した重合体を試料として、「アセチル化法」により第3アミノ基含有量を定量する。試料を溶解させる溶媒として、o-ニトロトルエン+酢酸を使用し、ギ酸無水酢酸混合溶液を添加し、過塩素酸酢酸溶液で、電位差滴定を行う。そして、第3アミノ基含有量を、分析に使用した重合体の重量を割り返すことにより、重合体に結合した第3アミノ基含有量を求めることができる。
なお、変性率は、例えば、変性官能基がアミノ基である場合、下記の方法により測定される。
変性共役ジエン系重合体をトルエンに溶解した後、大量のメタノール中で沈殿させることにより、変性共役ジエン系重合体に結合していないアミノ基含有化合物をゴムから分離した後、乾燥する。本処理を施した重合体を試料として、JIS K7237に記載された「全アミン価試験方法」により、全アミノ基含有量を定量する。続けて、上記処理した重合体を試料として、「アセチルアセトンブロックド法」により第2アミノ基及び第3アミノ基の含有量を定量する。試料を溶解させる溶媒にはo-ニトロトルエンを使用し、アセチルアセトンを添加し、過塩素酸酢酸溶液で、電位差滴定を行う。そして、全アミノ基含有量から第2アミノ基及び第3アミノ基の含有量を引いて第1アミノ基含有量を求め、分析に使用した重合体の重量を割ることで、重合体に結合した第1アミノ基含有量を求めることができる。
また、第3アミノ基含有量は、該重合体をトルエンに溶解した後、大量のメタノール中で沈殿させることにより、変性共役ジエン系重合体に結合していないアミノ基含有化合物をゴムから分離した後、乾燥する。本処理を施した重合体を試料として、「アセチル化法」により第3アミノ基含有量を定量する。試料を溶解させる溶媒として、o-ニトロトルエン+酢酸を使用し、ギ酸無水酢酸混合溶液を添加し、過塩素酸酢酸溶液で、電位差滴定を行う。そして、第3アミノ基含有量を、分析に使用した重合体の重量を割り返すことにより、重合体に結合した第3アミノ基含有量を求めることができる。
本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分(a)における変性共役ジエン系重合体(a1)の割合が60~95質量%であることが好ましい。上記割合が60質量%以上であることにより、充填剤(b)の分散性、ひいては低発熱性をより向上させることができ、上記割合が95質量%以下であることにより、耐亀裂成長性を十分に向上させることができる。
<多元共重合体(a2)>
本発明で用いる多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する。
ここで、本明細書において、「共役ジエン単位」とは、多元共重合体における、共役ジエン化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味し、「非共役オレフィン単位」とは、多元共重合体における、非共役オレフィン化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味し、「芳香族ビニル単位」とは、多元共重合体における、芳香族ビニル化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味する。
また、本明細書において、「共役ジエン化合物」とは、共役系のジエン化合物を意味し、「非共役オレフィン化合物」とは、脂肪族不飽和炭化水素で、炭素-炭素二重結合を1個以上有する非共役系の化合物を意味し、「芳香族ビニル化合物」とは、少なくともビニル基で置換された芳香族化合物を意味し、且つ、共役ジエン化合物には含まれないものとする。
そして、本明細書において、「多元共重合体」とは、3種類以上の単量体を重合してなる共重合体を意味する。
本発明で用いる多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する。
ここで、本明細書において、「共役ジエン単位」とは、多元共重合体における、共役ジエン化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味し、「非共役オレフィン単位」とは、多元共重合体における、非共役オレフィン化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味し、「芳香族ビニル単位」とは、多元共重合体における、芳香族ビニル化合物に由来する構成単位に相当する単位を意味する。
また、本明細書において、「共役ジエン化合物」とは、共役系のジエン化合物を意味し、「非共役オレフィン化合物」とは、脂肪族不飽和炭化水素で、炭素-炭素二重結合を1個以上有する非共役系の化合物を意味し、「芳香族ビニル化合物」とは、少なくともビニル基で置換された芳香族化合物を意味し、且つ、共役ジエン化合物には含まれないものとする。
そして、本明細書において、「多元共重合体」とは、3種類以上の単量体を重合してなる共重合体を意味する。
<<共役ジエン単位>>
多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位を有する。共役ジエン単位は、通常、単量体としての共役ジエン化合物に由来する。多元共重合体(a2)は、単量体として共役ジエン化合物を用いて重合され得るものであるため、例えば公知であるEPDMのような非共役ジエン化合物を用いて重合してなる共重合体に比べ、架橋特性、フィラー補強性に優れる。従って、多元共重合体(a2)は、これを用いて製造されるゴム組成物やゴム物品の機械特性をより向上させることができるという利点も有する。
共役ジエン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位を有する。共役ジエン単位は、通常、単量体としての共役ジエン化合物に由来する。多元共重合体(a2)は、単量体として共役ジエン化合物を用いて重合され得るものであるため、例えば公知であるEPDMのような非共役ジエン化合物を用いて重合してなる共重合体に比べ、架橋特性、フィラー補強性に優れる。従って、多元共重合体(a2)は、これを用いて製造されるゴム組成物やゴム物品の機械特性をより向上させることができるという利点も有する。
共役ジエン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
前記共役ジエン化合物は、炭素数が4~8であることが好ましい。共役ジエン化合物として、具体的には、1,3-ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン等が挙げられる。多元共重合体(a2)の単量体としての共役ジエン化合物は、ゴム組成物及びゴム物品の耐亀裂成長性をより効果的に向上させる観点から、1,3-ブタジエン及びイソプレンの少なくともいずれかを含むことが好ましく、1,3-ブタジエン及びイソプレンのみからなることがより好ましく、1,3-ブタジエンのみからなることが更に好ましい。換言すれば、多元共重合体(a2)における共役ジエン単位は、1,3-ブタジエン単位及びイソプレン単位の少なくともいずれかを含むことが好ましく、1,3-ブタジエン単位及びイソプレン単位のみからなることがより好ましく、1,3-ブタジエン単位のみからなることが更に好ましい。
多元共重合体(a2)における共役ジエン単位の割合は、1mol%以上であることが好ましく、また、50mol%以下であることが好ましい。共役ジエン単位の割合が1mol%以上であることで、伸びに優れるゴム組成物及びゴム物品を得ることができ、また、50mol%以下であることで、ゴム物品の耐候性を良好に維持することができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)における共役ジエン単位の割合は、3mol%以上であることがより好ましく、また、40mol%以下であることがより好ましく、30mol%以下であることが更に好ましく、20mol%以下であることが一層好ましく、15mol%以下であることが特に好ましい。
<<非共役オレフィン単位>>
多元共重合体(a2)は、非共役オレフィン単位を有する。非共役オレフィン単位は、通常、単量体としての非共役オレフィン化合物に由来する。
非共役オレフィン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、非共役オレフィン単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
多元共重合体(a2)は、非共役オレフィン単位を有する。非共役オレフィン単位は、通常、単量体としての非共役オレフィン化合物に由来する。
非共役オレフィン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、非共役オレフィン単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
前記非共役オレフィン化合物は、炭素数が2~10であることが好ましい。非共役オレフィン化合物として、具体的には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン等のα-オレフィン、ビバリン酸ビニル、1-フェニルチオエテン、若しくはN-ビニルピロリドン等のヘテロ原子置換アルケン化合物等が挙げられる。多元共重合体(a2)の単量体としての非共役オレフィン化合物は、耐亀裂成長性を効果的に高める結晶構造を多元共重合体(a2)内に形成する観点から、環状構造を有しないことが好ましく、α-オレフィンであることがより好ましく、エチレンを含むことが更に好ましく、エチレンのみからなることが一層好ましい。換言すれば、多元共重合体(a2)における非共役オレフィン単位は、環状構造を有しないことが好ましく、α-オレフィン単位であることがより好ましく、エチレン単位を含むことが更に好ましく、エチレン単位のみからなることが一層好ましい。
多元共重合体(a2)における非共役オレフィン単位の割合は、40mol%以上であることが好ましく、また、97mol%以下であることが好ましい。非共役オレフィン単位の割合が40mol%以上であることで、共役ジエン単位及び芳香族ビニル単位の割合が過度に高くなることによる、耐候性の悪化、及び耐破壊性(特に破断強度(Tb))の悪化を抑制することができる。また、非共役オレフィン単位の割合が97mol%以下であることで、共役ジエン単位及び芳香族ビニル単位の割合が過度に低くなることによる、網目不形成に伴う耐亀裂成長性の悪化及び他部材との共架橋性の悪化を抑制することができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)における非共役オレフィン単位の割合は、45mol%以上であることがより好ましく、55mol%以上であることが更に好ましく、65mol%以上であることが一層好ましく、また、95mol%以下であることがより好ましく、90mol%以下であることが更に好ましい。
<<芳香族ビニル単位>>
多元共重合体(a2)は、芳香族ビニル単位を有する。芳香族ビニル単位は、通常、単量体としての芳香族ビニル化合物に由来する。
芳香族ビニル化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、芳香族ビニル単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
多元共重合体(a2)は、芳香族ビニル単位を有する。芳香族ビニル単位は、通常、単量体としての芳香族ビニル化合物に由来する。
芳香族ビニル化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。即ち、多元共重合体(a2)は、芳香族ビニル単位を1種単独で有してもよく、2種以上を有してもよい。
前記芳香族ビニル化合物は、芳香環に直接結合したビニル基を有し、且つ、炭素数が8~10であることが好ましい。芳香族ビニル化合物として、具体的には、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン等が挙げられる。多元共重合体(a2)の単量体としての芳香族ビニル化合物は、耐亀裂成長性を効果的に高める結晶構造を多元共重合体(a2)内に形成する観点から、スチレンを含むことが好ましく、スチレンのみからなることがより好ましい。換言すれば、多元共重合体(a2)における芳香族ビニル単位は、スチレン単位を含むことが好ましく、スチレン単位のみからなることがより好ましい。
多元共重合体(a2)における芳香族ビニル単位の割合は、2mol%以上であることが好ましく、また、35mol%以下であることが好ましい。芳香族ビニル単位の割合が2mol%以上であることで、高温における耐破壊性を向上させることができ、また、35mol%以下であることで、低燃費性の悪化を抑制することができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)における芳香族ビニル単位の割合は、3mol%以上であることがより好ましく、また、30mol%以下であることがより好ましく、25mol%以下であることが更に好ましく、14mol%以下であることが一層好ましい。
多元共重合体(a2)の単量体の種類の数としては、多元共重合体(a2)が共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する限り、特に制限はない。多元共重合体(a2)は、共役ジエン単位、非共役オレフィン単位、及び芳香族ビニル単位以外の、その他の構成単位を有してもよい。但し、多元共重合体(a2)におけるその他の構成単位の割合は、所望の効果を得る観点から、30mol%以下であることが好ましく、20mol%以下であることがより好ましく、10mol%%以下であることが更に好ましく、0mol%、即ち、その他の構成単位を有しないことが一層好ましい。
多元共重合体(a2)は、少なくとも、一種の共役ジエン単位、一種の非共役オレフィン単位、及び一種の芳香族ビニル単位を有する。また、所望の効果を得る観点から、多元共重合体(a2)は、単量体として、一種の共役ジエン化合物、一種の非共役オレフィン化合物、及び一種の芳香族ビニル化合物を少なくとも用いて重合してなる共重合体であることが好ましい。
そして、多元共重合体(a2)は、一種の共役ジエン単位、一種の非共役オレフィン単位、及び一種の芳香族ビニル単位のみからなる三元共重合体であることがより好ましく、1,3-ブタジエン単位、エチレン単位、及びスチレン単位のみからなる三元共重合体であることが更に好ましい。ここで、「一種の共役ジエン単位」には、異なる結合様式の共役ジエン単位が包括されていることとする。
そして、多元共重合体(a2)は、一種の共役ジエン単位、一種の非共役オレフィン単位、及び一種の芳香族ビニル単位のみからなる三元共重合体であることがより好ましく、1,3-ブタジエン単位、エチレン単位、及びスチレン単位のみからなる三元共重合体であることが更に好ましい。ここで、「一種の共役ジエン単位」には、異なる結合様式の共役ジエン単位が包括されていることとする。
多元共重合体(a2)は、上記共役ジエン単位の割合が1~50mol%であり、上記非共役オレフィン単位の割合が40~97mol%であり、且つ上記芳香族ビニル単位の割合が2~35mol%であることが好ましい。この場合、耐亀裂成長性及び低発熱性を更に向上させることができる。
多元共重合体(a2)は、主鎖が非環状構造のみからなることが好ましい。これにより、耐亀裂成長性をより向上させることができる。なお、共重合体の主鎖が環状構造を有するか否かの確認には、NMRが主要な測定手段として用いられる。具体的には、主鎖に存在する環状構造に由来するピーク(例えば、三員環~五員環については、10~24ppmに現れるピーク)が観測されない場合、その共重合体の主鎖は、非環状構造のみからなることを示す。
多元共重合体(a2)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点が30~130℃であることが好ましい。融点が30℃以上であることにより、結晶が存在する温度領域では耐亀裂成長性が高く、且つ弾性率が高いゴム組成物を作製することができる。また、融点が130℃以下であることにより、ゴム組成物の混練の際に、結晶性の高い非共役オレフィン単位が融解し易く、作業性を向上させることができる。
なお、多元共重合体(a2)の融点は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
なお、多元共重合体(a2)の融点は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
多元共重合体(a2)は、DSCで測定した0~120℃における吸熱ピークのエネルギーが10~150J/gであることが好ましい。吸熱ピークのエネルギーが10J/g以上であることにより、ゴム物品の剛性をより高めることができる。また、吸熱ピークのエネルギーが150J/g以下であることにより、耐亀裂成長性の悪化を抑制することができ、また、ゴム組成物の混練の際に、作業性を向上させることができる。
なお、多元共重合体(a2)の吸熱ピークのエネルギーは、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
なお、多元共重合体(a2)の吸熱ピークのエネルギーは、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
多元共重合体(a2)は、DSCで測定したガラス転移温度が0℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が0℃以下であることにより、良好な低燃費性を有するゴム組成物を作製することができる。
なお、多元共重合体(a2)のガラス転移温度は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
なお、多元共重合体(a2)のガラス転移温度は、示差走査熱量計を用い、JIS K 7121-1987に準拠して測定することができる。
多元共重合体(a2)は、結晶化度が0.5~50%であることが好ましい。結晶化度が0.5%以上であることにより、ゴム物品の剛性をより高めることができ、また、結晶化度が50%以下であることにより、耐亀裂成長性の悪化を抑制することができ、また、ゴム組成物の混練の際に、作業性を向上させることができる。
なお、多元共重合体(a2)の結晶化度は、具体的には、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、JIS K 7121-1987に準拠してDSCで測定した多元共重合体の融解ピークエネルギーとの比率から、算出することができる。
なお、多元共重合体(a2)の結晶化度は、具体的には、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、JIS K 7121-1987に準拠してDSCで測定した多元共重合体の融解ピークエネルギーとの比率から、算出することができる。
多元共重合体(a2)は、重量平均分子量(Mw)が10,000以上であることが好ましく、また、10,000,000以下であることが好ましい。多元共重合体(a2)のMwが10,000以上であることにより、ゴム材料及びゴム物品としての機械的強度を十分に確保することができ、また、10,000,000以下であることにより、高い作業性を保持することができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)のMwは、100,000以上であることがより好ましく、150,000以上であることが更に好ましく、また、9,000,000以下であることがより好ましく、8,000,000以下であることが更に好ましい。
多元共重合体(a2)は、数平均分子量(Mn)が10,000以上であることが好ましく、また、10,000,000以下であることが好ましい。多元共重合体(a2)のMnが10,000以上であることにより、ゴム材料及びゴム物品としての機械的強度を十分に確保することができ、また、10,000,000以下であることにより、高い作業性を保持することができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)のMnは、50,000以上であることがより好ましく、100,000以上であることが更に好ましく、また、9,000,000以下であることがより好ましく、8,000,000以下であることが更に好ましい。
多元共重合体(a2)は、分子量分布(Mw/Mn)が1.00以上であることが好ましく、また、4.00以下であることが好ましい。多元共重合体(a2)の分子量分布が4.00以下であることにより、多元共重合体の物性に十分な均質性をもたらすことができる。同様の観点から、多元共重合体(a2)の分子量分布は、3.50以下であることがより好ましく、3.00以下であることが更に好ましい。また、多元共重合体(a1)の分子量分布は、1.50以上であることがより好ましく、1.80以上であることが更に好ましい。
なお、上述した重量平均分子量、数平均分子量及び分子量分布は、ゲルバーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを標準物質として求められる。
なお、上述した重量平均分子量、数平均分子量及び分子量分布は、ゲルバーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレンを標準物質として求められる。
<<多元共重合体の製造方法>>
上記多元共重合体(a2)は、例えば、少なくとも共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物を単量体として用い、これらを共重合させる工程(重合工程)を実施することで、製造することができる。また、多元共重合体(a2)の製造では、上記重合工程のほか、更に、必要に応じ、カップリング工程、洗浄工程等のその他の工程を実施することができる。ここで、多元共重合体(a2)の製造においては、重合触媒の存在下で、共役ジエン化合物を添加せずに非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物のみを添加し、これらを重合させることが好ましい。特に後述の重合触媒組成物を使用する場合には、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物より共役ジエン化合物の方が反応性が高いことから、共役ジエン化合物の存在下で非共役オレフィン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物を重合させることが困難となりやすい。また、先に共役ジエン化合物を重合させ、後に非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物を付加的に重合させることも、触媒の特性上困難となりやすい。
上記多元共重合体(a2)は、例えば、少なくとも共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物を単量体として用い、これらを共重合させる工程(重合工程)を実施することで、製造することができる。また、多元共重合体(a2)の製造では、上記重合工程のほか、更に、必要に応じ、カップリング工程、洗浄工程等のその他の工程を実施することができる。ここで、多元共重合体(a2)の製造においては、重合触媒の存在下で、共役ジエン化合物を添加せずに非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物のみを添加し、これらを重合させることが好ましい。特に後述の重合触媒組成物を使用する場合には、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物より共役ジエン化合物の方が反応性が高いことから、共役ジエン化合物の存在下で非共役オレフィン化合物及び/又は芳香族ビニル化合物を重合させることが困難となりやすい。また、先に共役ジエン化合物を重合させ、後に非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物を付加的に重合させることも、触媒の特性上困難となりやすい。
重合工程では、溶液重合法、懸濁重合法、液相塊状重合法、乳化重合法、気相重合法、固相重合法等の任意の重合方法を用いることができる。また、重合反応に溶媒を用いる場合、かかる溶媒としては、重合反応において不活性なものであればよく、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン等が挙げられる。
重合工程において、重合反応は、不活性ガス、好ましくは窒素ガス又はアルゴンガスの雰囲気下において行われることが好ましい。上記重合反応の重合温度は、特に制限されないが、例えば、-100℃~200℃の範囲が好ましく、室温程度とすることもできる。なお、重合温度を上げると、共役ジエン単位におけるシス-1,4結合の選択性が低下することがある。また、上記重合反応の圧力は、共役ジエン化合物を十分に重合反応系中に取り込むため、0.1~10.0MPaの範囲が好ましい。また、上記重合反応の反応時間は、重合触媒の種類、重合温度等の条件によって適宜選択することができるが、例えば、1秒~10日の範囲が好ましい。
また、重合工程においては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合反応を停止させてもよい。
また、重合工程においては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合反応を停止させてもよい。
重合工程は、一段階で行ってもよく、二段階以上の多段階で行ってもよい。一段階の重合工程とは、重合させる全ての種類の単量体、即ち、共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物、芳香族ビニル化合物、及びその他の単量体、好ましくは、共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物、及び芳香族ビニル化合物を一斉に反応させて重合させる工程である。また、多段階の重合工程とは、1種類又は2種類の単量体の一部又は全部を最初に反応させて重合体を形成し(第1重合段階)、次いで、残る種類の単量体や前記1種類又は2種類の単量体の残部を添加して重合させる1以上の段階(第2重合段階~最終重合段階)を行って重合させる工程である。特に、多元共重合体の製造では、重合工程を多段階で行うことが好ましい。
重合工程では、少なくとも芳香族ビニル化合物を含む第1単量体原料と、重合触媒とを混合して重合混合物を得る工程(第1工程)と、上記重合混合物に対し、共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含む第2単量体原料を導入する工程(第2工程)とを実施することが好ましい。更に、上記第1単量体原料が共役ジエン化合物を含まず、且つ上記第2単量体原料が共役ジエン化合物を含むことがより好ましい。
第1工程で用いる第1単量体原料は、芳香族ビニル化合物とともに、非共役オレフィン化合物を含有してもよい。また、第1単量体原料は、使用する芳香族ビニル化合物の全量を含有してもよく、一部のみを含有してもよい。また、非共役オレフィン化合物は、第1単量体原料及び第2単量体原料の少なくともいずれかに含有される。
第1工程は、反応器内で、不活性ガス、好ましくは窒素ガス又はアルゴンガスの雰囲気下において行われることが好ましい。第1工程における温度(反応温度)は、特に制限はないが、例えば、-100℃~200℃の範囲が好ましく、室温程度とすることもできる。また、第1工程における圧力は、特に制限はないが、芳香族ビニル化合物を十分に重合反応系中に取り込むため、0.1~10.0MPaの範囲が好ましい。また、第1工程に費やす時間(反応時間)は、重合触媒の種類、反応温度等の条件によって適宜選択することができるが、例えば、反応温度を25~80℃とした場合には、5分~500分の範囲が好ましい。
第1工程において、重合混合物を得るための重合方法としては、溶液重合法、懸濁重合法、液相塊状重合法、乳化重合法、気相重合法、固相重合法等の任意の方法を用いることができる。また、重合反応に溶媒を用いる場合、かかる溶媒としては、重合反応において不活性なものであればよく、例えば、トルエン、シクロヘキサノン、ノルマルヘキサン等が挙げられる。
第2工程で用いる第2単量体原料は、共役ジエン化合物のみである、共役ジエン化合物及び非共役オレフィン化合物のみである、共役ジエン化合物及び芳香族ビニル化合物のみである、又は、共役ジエン化合物、非共役オレフィン化合物、及び芳香族ビニル化合物であることが好ましい。なお、第2単量体原料が、共役ジエン化合物以外に非共役オレフィン化合物及び芳香族ビニル化合物よりなる群から選択される少なくとも1つを含む場合には、あらかじめこれらの単量体原料を溶媒等とともに混合した後に重合混合物に導入してもよく、各単量体原料を単独の状態から導入してもよい。また、各単量体原料は、同時に添加してもよく、逐次添加してもよい。第2工程において、重合混合物に対して第2単量体原料を導入する方法としては、特に制限はないが、各単量体原料の流量を制御して、重合混合物に対して連続的に添加すること(いわゆるミ-夕リング)が好ましい。ここで、重合反応系の条件下で気体である単量体原料(例えば、室温、常圧の条件下における非共役オレフィン化合物としてのエチレン等)を用いる場合には、所定の圧力で重合反応系に導入することができる。
第2工程は、反応器内で、不活性ガス、好ましくは窒素ガス又はアルゴンガスの雰囲気下において行われることが好ましい。第2工程における温度(反応温度)は、特に制限はないが、例えば、-100℃~200℃の範囲が好ましく、室温程度とすることもできる。なお、反応温度を上げると、共役ジエン単位におけるシスー1,4結合の選択性が低下することがある。また、第2工程における圧力は、特に制限はないが、共役ジエン化合物等の単量体を十分に重合反応系に取り込むため、0.1~10.0MPaの範囲が好ましい。また、第2工程に費やす時間(反応時間)は、重合触媒の種類、反応温度等の条件によって適宜選択することができるが、例えば、0.1時間~10日の範囲が好ましい。
また、第2工程においては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合反応を停止させてもよい。
また、第2工程においては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の重合停止剤を用いて、重合反応を停止させてもよい。
カップリング工程は、重合工程において得られた多元共重合体の高分子鎖の少なくとも一部(例えば、末端)を、カップリング剤などを用いて変性する反応(カップリング反応)を行う工程である。カップリング工程は、重合反応が100%に達した際に行うことが好ましい。カップリング工程を行うことにより、多元共重合体の数平均分子量(Mn)を増加させることができる。
カップリング反応に用いるカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクテルスズ(lV)等のスズ含有化合物;4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネート化合物;グリシジルプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、反応効率の向上及びゲル生成の低減の観点から、ビス(マレイン酸-1-オクタデシル)ジオクテルスズ(IV)が好ましい。
洗浄工程は、重合工程又はカップリング工程で得られた多元共重合体を洗浄する工程である。洗浄工程を行うことにより、多元共重合体中の触媒残さ査量を好適に低下させることができる。なお、洗浄に用いる媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノ-ルなどの溶媒が挙げられ。また、重合触媒としてルイス酸由来の触媒を使用する際には、特に、上述した溶媒に対して酸(例えば塩酸、硫酸、硝酸など)を添加して用いることができる。なお、添加する酸の量は、当該酸が多元共重合体中に残存して混練及び加硫時の反応に悪影響を及ぼすことを回避する観点から、溶媒に対して15mol%以下であることが好ましい。
ここで、上記重合工程は、下記に示す第一の重合触媒組成物、第二の重合触媒組成物、第三の重合触媒組成物、又は第四の重合触媒組成物の存在下で行うことが好ましい。以下、第一の重合触媒組成物、第二の重合触媒組成物、第三の重合触媒組成物、及び第四の重合触媒組成物について説明する。
-第一の重合触媒組成物-
第一の重合触媒組成物(以下、「第一重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
第一重合触媒組成物としては、
(A1)成分:希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であって、希土類元素と炭素との結合を有さない、該希土類元素化合物又は反応物と、
(B1)成分:非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物(B1-1)、アルミノキサン(B1-2)、並びにルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種のハロゲン化合物(B1-3)よりなる群から選択される少なくとも一種と、を含む重合触媒組成物が挙げられる。
第一重合触媒組成物が、イオン性化合物(B1-1)及びハロゲン化合物(B1-3)よりなる群から選択される少なくとも一種を含む場合、該重合触媒組成物は、更に、
(C1)成分:下記一般式(I):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (I)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a、b及びcは1である)で表される有機金属化合物を含む。
第一の重合触媒組成物(以下、「第一重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
第一重合触媒組成物としては、
(A1)成分:希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であって、希土類元素と炭素との結合を有さない、該希土類元素化合物又は反応物と、
(B1)成分:非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物(B1-1)、アルミノキサン(B1-2)、並びにルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種のハロゲン化合物(B1-3)よりなる群から選択される少なくとも一種と、を含む重合触媒組成物が挙げられる。
第一重合触媒組成物が、イオン性化合物(B1-1)及びハロゲン化合物(B1-3)よりなる群から選択される少なくとも一種を含む場合、該重合触媒組成物は、更に、
(C1)成分:下記一般式(I):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (I)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a、b及びcは1である)で表される有機金属化合物を含む。
上記イオン性化合物(B1-1)及び上記ハロゲン化合物(B1-3)は、(A1)成分へ供給するための炭素原子が存在しないため、該(A1)成分への炭素供給源として、上記(C1)成分が必要となる。なお、上記重合触媒組成物が上記アルミノキサン(B1-2)を含む場合であっても、該重合触媒組成物は、上記(C1)成分を含むことができる。また、上記第一重合触媒組成物は、通常の希土類元素化合物系の重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば、助触媒等を含んでいてもよい。
なお、重合反応系において、第一重合触媒組成物に含まれる(A1)成分の濃度は0.1~0.0001mol/lの範囲であることが好ましい。
更に、該重合触媒組成物は、アニオン性配位子となり得る添加剤(D1)を含有することが好ましい。
なお、重合反応系において、第一重合触媒組成物に含まれる(A1)成分の濃度は0.1~0.0001mol/lの範囲であることが好ましい。
更に、該重合触媒組成物は、アニオン性配位子となり得る添加剤(D1)を含有することが好ましい。
上記第一重合触媒組成物に用いる(A1)成分は、希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であり、ここで、希土類元素化合物及び該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、希土類元素と炭素との結合を有さない。該希土類元素化合物及び反応物が希土類元素-炭素結合を有さない場合、化合物が安定であり、取り扱い易い。ここで、希土類元素化合物とは、希土類元素(M)、即ち、周期律表中の原子番号57~71の元素から構成されるランタノイド元素又はスカンジウム若しくはイットリウムを含有する化合物である。
なお、ランタノイド元素の具体例としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げることができる。なお、上記(A1)成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、ランタノイド元素の具体例としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムを挙げることができる。なお、上記(A1)成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記希土類元素化合物は、希土類金属が二価若しくは三価の塩又は錯体化合物であることが好ましく、水素原子、ハロゲン原子及び有機化合物残基から選択される1種又は2種以上の配位子を含有する希土類元素化合物であることがより好ましい。更に、上記希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物は、下記一般式(II)又は一般式(III):
M11X11 2・L11w ・・・ (II)
M11X11 3・L11w ・・・ (III)
(それぞれの式中、M11は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、X11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基を示し、L11は、ルイス塩基を示し、wは、0~3を示す)で表されることが好ましい。
M11X11 2・L11w ・・・ (II)
M11X11 3・L11w ・・・ (III)
(それぞれの式中、M11は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、X11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基を示し、L11は、ルイス塩基を示し、wは、0~3を示す)で表されることが好ましい。
上記希土類元素化合物の希土類元素に結合する基(配位子)として、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基(アルコールの水酸基の水素を除いた基であり、金属アルコキシドを形成する。)、チオラート基(チオール化合物のチオール基の水素を除いた基であり、金属チオラートを形成する。)、アミノ基(アンモニア、第一級アミン、又は第二級アミンの窒素原子に結合する水素原子を1つ除いた基であり、金属アミドを形成する。)、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基が挙げられる。具体的には、水素原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェノキシ基等の芳香族アルコキシ基;チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn-ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec-ブトキシ基、チオtert-ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルチオフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルチオフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルチオフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルチオフェノキシ基、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基;トリメチルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、ビス(トリメチルシリル)メチルシリル基、トリメチルシリル(ジメチル)シリル基、トリイソプロピルシリル(ビストリメチルシリル)シリル基等のシリル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。更には、サリチルアルデヒド、2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、2-ヒドロキシ-3-ナフトアルデヒド等のアルデヒドの残基;2’-ヒドロキシアセトフェノン、2’-ヒドロキシブチロフェノン、2’-ヒドロキシプロピオフェノン等のヒドロキシフェノンの残基;アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、イソブチルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン等のジケトンの残基;イソ吉草酸、カプリル酸、オクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、シクロペンタンカルボン酸、ナフテン酸、エチルヘキサン酸、ピバル酸、バーサチック酸[シェル化学(株)製の商品名、C10モノカルボン酸の異性体の混合物から構成される合成酸]、フェニル酢酸、安息香酸、2-ナフトエ酸、マレイン酸、コハク酸等のカルボン酸の残基;ヘキサンチオ酸、2,2-ジメチルブタンチオ酸、デカンチオ酸、チオ安息香酸等のチオカルボン酸の残基;リン酸ジブチル、リン酸ジペンチル、リン酸ジヘキシル、リン酸ジヘプチル、リン酸ジオクチル、リン酸ビス(2-エチルヘキシル)、リン酸ビス(1-メチルヘプチル)、リン酸ジラウリル、リン酸ジオレイル、リン酸ジフェニル、リン酸ビス(p-ノニルフェニル)、リン酸ビス(ポリエチレングリコール-p-ノニルフェニル)、リン酸(ブチル)(2-エチルヘキシル)、リン酸(1-メチルヘプチル)(2-エチルヘキシル)、リン酸(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)等のリン酸エステルの残基;2-エチルヘキシルホスホン酸モノブチル、2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、フェニルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-p-ノニルフェニル、ホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、ホスホン酸モノ-1-メチルヘプチル、ホスホン酸モノ-p-ノニルフェニル等のホスホン酸エステルの残基;ジブチルホスフィン酸、ビス(2-エチルヘキシル)ホスフィン酸、ビス(1-メチルヘプチル)ホスフィン酸、ジラウリルホスフィン酸、ジオレイルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(p-ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチル(2-エチルヘキシル)ホスフィン酸、(2-エチルヘキシル)(1-メチルヘプチル)ホスフィン酸、(2-エチルヘキシル)(p-ノニルフェニル)ホスフィン酸、ブチルホスフィン酸、2-エチルヘキシルホスフィン酸、1-メチルヘプチルホスフィン酸、オレイルホスフィン酸、ラウリルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、p-ノニルフェニルホスフィン酸等のホスフィン酸の残基を挙げることもできる。
なお、これらの基(配位子)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、これらの基(配位子)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記第一重合触媒組成物に用いる(A1)成分において、上記希土類元素化合物と反応するルイス塩基としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記希土類元素化合物が複数のルイス塩基と反応する場合(一般式(II)及び(III)においては、wが2又は3である場合)、ルイス塩基L11は、同一であっても異なっていてもよい。
好適には、上記希土類元素化合物は、下記一般式(IV):
M-(NQ1)(NQ2)(NQ3) ・・・(IV)
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム、イットリウムから選択される少なくとも一種であり、NQ1、NQ2及びNQ3は、アミノ基であり、同一であっても異なっていてもよく、但し、M-N結合を有する)で表される化合物を含有することが好ましい。
即ち、上記一般式(IV)で表される化合物は、M-N結合を3つ有することを特徴とする。M-N結合を3つ有することにより、各結合が化学的に等価となるため構造が安定的であり、それゆえに取り扱いが容易である、という利点を有する。
M-(NQ1)(NQ2)(NQ3) ・・・(IV)
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム、イットリウムから選択される少なくとも一種であり、NQ1、NQ2及びNQ3は、アミノ基であり、同一であっても異なっていてもよく、但し、M-N結合を有する)で表される化合物を含有することが好ましい。
即ち、上記一般式(IV)で表される化合物は、M-N結合を3つ有することを特徴とする。M-N結合を3つ有することにより、各結合が化学的に等価となるため構造が安定的であり、それゆえに取り扱いが容易である、という利点を有する。
上記一般式(IV)において、NQ(NQ1、NQ2、及びNQ3)が表すアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基などの脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基などのアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基などのビストリアルキルシリルアミノ基のいずれでもよいが、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。
上記第一重合触媒組成物に用いる(B1)成分は、イオン性化合物(B1-1)、アルミノキサン(B1-2)及びハロゲン化合物(B1-3)よりなる群から選択される少なくとも一種である。なお、上記第一重合触媒組成物における(B1)成分の合計の含有量は、(A1)成分に対して0.1~50倍molであることが好ましい。
上記イオン性化合物(B1-1)は、非配位性アニオンとカチオンとからなり、上記(A1)成分である希土類元素化合物又はそのルイス塩基との反応物と反応してカチオン性遷移金属化合物を生成できるイオン性化合物等を挙げることができる。
ここで、非配位性アニオンとしては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられる。
一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等を挙げることができる。カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、より具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン(例えば、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオン)等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。
従って、イオン性化合物(B1-1)としては、上述の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物が好ましく、具体的には、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、これらのイオン性化合物(B1-1)は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、上記第一重合触媒組成物におけるイオン性化合物(B1-1)の含有量は、(A1)成分に対して0.1~10倍molであることが好ましく、約1倍molであることがより好ましい。
ここで、非配位性アニオンとしては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられる。
一方、カチオンとしては、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等を挙げることができる。カルボニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、より具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アンモニウムカチオンの具体例としては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン(例えば、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオン)等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンの具体例としては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。
従って、イオン性化合物(B1-1)としては、上述の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物が好ましく、具体的には、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、これらのイオン性化合物(B1-1)は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、上記第一重合触媒組成物におけるイオン性化合物(B1-1)の含有量は、(A1)成分に対して0.1~10倍molであることが好ましく、約1倍molであることがより好ましい。
上記アルミノキサン(B1-2)は、有機アルミニウム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られる化合物であり、例えば、一般式:(-Al(R’)O-)で示される繰り返し単位を有する鎖状アルミノキサン又は環状アルミノキサン(式中、R’は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、一部の炭化水素基はハロゲン原子及びアルコキシ基よりなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよく、繰り返し単位の重合度は、5以上が好ましく、10以上がより好ましい)を挙げることができる。ここで、R’として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基が好ましい。また、アルミノキサンの原料として用いられる有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム及びその混合物等が挙げられ、トリメチルアルミニウムが特に好ましい。例えば、トリメチルアルミニウムとトリブチルアルミニウムとの混合物を原料として用いたアルミノキサンを好適に用いることができる。なお、上記第一重合触媒組成物におけるアルミノキサン(B1-2)の含有量は、(A1)成分を構成する希土類元素Mに対する、アルミノキサンのアルミニウム元素Alの元素比率Al/Mが、10~1,000程度となるようにすることが好ましい。
上記ハロゲン化合物(B1-3)は、ルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種からなり、例えば、上記(A1)成分である希土類元素化合物又はそのルイス塩基との反応物と反応して、カチオン性遷移金属化合物やハロゲン化遷移金属化合物や遷移金属中心が電荷不足の化合物を生成することができる。なお、上記第一重合触媒組成物におけるハロゲン化合物(B1-3)の合計の含有量は、(A1)成分に対して1~5倍molであることが好ましい。
上記ルイス酸としては、B(C6F5)3等のホウ素含有ハロゲン化合物、Al(C6F5)3等のアルミニウム含有ハロゲン化合物を使用できる他、周期律表中の第3族、第4族、第5族、第6族又は第8族に属する元素を含有するハロゲン化合物を用いることもできる。好ましくは、アルミニウムハロゲン化物又は有機金属ハロゲン化物が挙げられる。また、ハロゲン元素としては、塩素又は臭素が好ましい。
上記ルイス酸として、具体的には、メチルアルミニウムジブロマイド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、ジブチル錫ジクロライド、アルミニウムトリブロマイド、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン、三塩化リン、五塩化リン、四塩化錫、四塩化チタン、六塩化タングステン等が挙げられ、これらの中でも、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムジブロマイドが特に好ましい。
上記ルイス酸として、具体的には、メチルアルミニウムジブロマイド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、ジブチル錫ジクロライド、アルミニウムトリブロマイド、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン、三塩化リン、五塩化リン、四塩化錫、四塩化チタン、六塩化タングステン等が挙げられ、これらの中でも、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムジブロマイドが特に好ましい。
上記金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物を構成する金属ハロゲン化物としては、塩化ベリリウム、臭化ベリリウム、ヨウ化ベリリウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化カドミウム、臭化カドミウム、ヨウ化カドミウム、塩化水銀、臭化水銀、ヨウ化水銀、塩化マンガン、臭化マンガン、ヨウ化マンガン、塩化レニウム、臭化レニウム、ヨウ化レニウム、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀、塩化金、ヨウ化金、臭化金等が挙げられ、これらの中でも、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化マンガン、塩化亜鉛、塩化銅が好ましく、塩化マグネシウム、塩化マンガン、塩化亜鉛、塩化銅が特に好ましい。
また、上記金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物を構成するルイス塩基としては、リン化合物、カルボニル化合物、窒素化合物、エーテル化合物、アルコール等が好ましい。具体的には、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジエチルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノエタン、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸フェニル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジフェニル、酢酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、安息香酸、ナフテン酸、バーサチック酸、トリエチルアミン、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、2-エチルヘキシルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコール等が挙げられ、これらの中でも、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、アセチルアセトン、2-エチルヘキサン酸、バーサチック酸、2-エチルヘキシルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコールが好ましい。
上記ルイス塩基は、上記金属ハロゲン化物1molに対し、好ましくは0.01~30mol、より好ましくは0.5~10molの割合で反応させる。このルイス塩基との反応物を使用すると、ポリマー中に残存する金属を低減することができる。
上記活性ハロゲンを含む有機化合物としては、ベンジルクロライド等が挙げられる。
上記第一重合触媒組成物に用いる(C1)成分は、下記一般式(I):
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (I)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a、b及びcは1である)で表される有機金属化合物であり、下記一般式(V):
AlR1R2R3 ・・・ (V)
(式中、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
YR1 aR2 bR3 c ・・・ (I)
(式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a、b及びcは1である)で表される有機金属化合物であり、下記一般式(V):
AlR1R2R3 ・・・ (V)
(式中、R1及びR2は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R3は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R1、R2、R3はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
一般式(V)で表される有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ-n-プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ-n-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-t-ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ-n-プロピルアルミニウム、水素化ジ-n-ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n-プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。以上に述べた(C1)成分としての有機金属化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。
なお、上記第一重合触媒組成物における有機金属化合物の含有量は、(A1)成分に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることがより好ましい。
なお、上記第一重合触媒組成物における有機金属化合物の含有量は、(A1)成分に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることがより好ましい。
アニオン性配位子となり得る添加剤(D1)の添加は、より高いシス-1,4結合含有量の多元共重合体を高収率で合成することが可能となる、という効果を奏するため好ましい。
上記添加剤(D1)としては、(A1)成分のアミノ基と交換可能なものであれば特に限定されないが、OH基、NH基、SH基のいずれかを有することが好ましい。
具体的な化合物として、OH基を有するものとしては、脂肪族アルコール、芳香族アルコール等が挙げられる。具体的には、2-エチル-1-ヘキサノール、ジブチルヒドロキシトルエン、アルキル化フェノール、4,4’-チオビス(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(6-t-ブチル-3-メチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノール、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、n-オクタデシル-3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチリルチオジプロピオネート等を挙げることができるが、これに限定されるものではない。例えばヒンダードフェノール系のものとして、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ペンタエリスリル-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナムアミド)、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホネート-ジエチルエステル、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、オクチル化ジフェニルアミン、2,4-ビス[(オクチルチオ)メチル]-o-クレゾール等を挙げることができる。また、ヒドラジン系として、N,N’-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジンを挙げることができる。
NH基を有するものとしては、アルキルアミン、アリールアミン等の第1級アミン又は第2級アミンを挙げることができる。具体的には、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ピロール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N’-ジベンジルエチレンジアミン、ビス(2-ジフェニルホスフィノフェニル)アミン等が挙げられる。
SH基を有するものとしては、脂肪族チオール、芳香族チオール等のほか、下記一般式(VI)、(VII)で示される化合物が挙げられる。
一般式(VI)で示されるものの具体例としては、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、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、(メルカプトメチル)ジメチルエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
一般式(VII)で示されるものの具体例としては、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-メチルアザ-2-シラシクロオクタン、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-ブチルアザ-2-シラシクロオクタン、3-メルカプトプロピル(エトキシ)-1,3-ジオキサ-6-ドデシルアザ-2-シラシクロオクタンなどが挙げられる。
また、添加剤(D1)としては、好適には下記一般式(VIII)で表されるアニオン性三座配位子前駆体を使用できる。
E1-T1-X-T2-E2 ・・・(VIII)
(式中、Xは、周期律表第15族原子から選択される配位原子を含むアニオン性の電子供与基を示し、E1及びE2は、それぞれ独立して、周期律表第15族及び16族原子から選択される配位原子を含む中性の電子供与基を示し、T1及びT2は、それぞれ、XとE1及びE2とを架橋する架橋基を示す)
E1-T1-X-T2-E2 ・・・(VIII)
(式中、Xは、周期律表第15族原子から選択される配位原子を含むアニオン性の電子供与基を示し、E1及びE2は、それぞれ独立して、周期律表第15族及び16族原子から選択される配位原子を含む中性の電子供与基を示し、T1及びT2は、それぞれ、XとE1及びE2とを架橋する架橋基を示す)
添加剤(D1)は、前記希土類元素化合物1molに対して、0.01~10mol添加することが好ましく、0.1~1.2mol添加することがより好ましい。添加量が0.1mol以上であると、単量体の重合反応が十分に進行する。また、添加量は、希土類元素化合物と当量(1.0mol)とすることが好ましいが、過剰量添加されていてもよい。添加量が1.2mol以下であると、試薬のロスが少ないので好ましい。
上記一般式(VIII)中、中性の電子供与基E1及びE2は、周期律表第15族及び第16族から選択される配位原子を含む基である。また、E1及びE2は同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。該配位原子としては、窒素N、リンP、酸素O、硫黄Sなどが例示されるが、好ましくはPである。
前記E1及びE2に含まれる配位原子がPである場合には、中性の電子供与基E1又はE2としては、ジフェニルホスフィノ基、ジトリルホスフィノ基等のジアリールホスフィノ基;ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基等のジアルキルホスフィノ基;メチルフェニルホスフィノ基等のアルキルアリールホスフィノ基が例示され、好ましくはジアリールホスフィノ基である。
前記E1及びE2に含まれる配位原子がNである場合には、中性の電子供与基E1又はE2としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ビス(トリメチルシリル)アミノ基等のジアルキルアミノ基及びビス(トリアルキルシリル)アミノ基;ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基;メチルフェニルアミノ基等のアルキルアリールアミノ基などが例示される。
前記E1及びE2に含まれる配位原子がOである場合には、中性の電子供与基E1又はE2としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基等のアリールオキシ基などが例示される。
前記E1及びE2に含まれる配位原子がSである場合には、中性の電子供与基E1又はE2としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等のアルキルチオ基;フェニルチオ基、トリルチオ基等のアリールチオ基などが例示される。
アニオン性の電子供与基Xは、周期律表第15族から選択される配位原子を含む基である。該配位原子として、好ましくはリンP又は窒素Nが挙げられ、より好ましくはNが挙げられる。
架橋基T1及びT2は、XとE1及びE2を架橋することができる基であればよく、アリール環上に置換基を有していてもよいアリーレン基が例示される。また、T1及びT2は同一の基でも異なる基であってもよい。
前記アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、チエニレン基が例示され、好ましくはフェニレン基、ナフチレン基である。また、前記アリーレン基のアリール環上には任意の基が置換されていてもよい。該置換基としてはメチル基、エチル基などのアルキル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;フルオロ、クロロ、ブロモなどのハロゲン基;トリメチルシリル基などのシリル基などが例示される。
前記アリーレン基として、更に好ましくは1,2-フェニレン基が例示される。
前記アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、チエニレン基が例示され、好ましくはフェニレン基、ナフチレン基である。また、前記アリーレン基のアリール環上には任意の基が置換されていてもよい。該置換基としてはメチル基、エチル基などのアルキル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;フルオロ、クロロ、ブロモなどのハロゲン基;トリメチルシリル基などのシリル基などが例示される。
前記アリーレン基として、更に好ましくは1,2-フェニレン基が例示される。
-第二の重合触媒組成物-
次に、第二の重合触媒組成物(以下、「第二重合触媒組成物」ともいう)について説明する。第二重合触媒組成物としては、下記一般式(IX):
次に、第二の重合触媒組成物(以下、「第二重合触媒組成物」ともいう)について説明する。第二重合触媒組成物としては、下記一般式(IX):
第二重合触媒組成物は、更に、通常のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば、助触媒等を含んでいてもよい。ここで、メタロセン錯体は、1つ又は2つ以上のシクロペンタジエニル又はその誘導体が中心金属に結合した錯体化合物であり、特に、中心金属に結合したシクロペンタジエニル又はその誘導体が1つであるメタロセン錯体を、ハーフメタロセン錯体と称することがある。
なお、重合反応系において、第二重合触媒組成物に含まれる錯体の濃度は0.1~0.0001mol/Lの範囲であることが好ましい。
上記一般式(IX)及び(X)で表されるメタロセン錯体において、式中のCpRは、無置換インデニル又は置換インデニルである。インデニル環を基本骨格とするCpRは、C9H7-xRx又はC9H11-xRxで示され得る。ここで、Xは0~7又は0~11の整数である。また、Rは、それぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~8であることが更に好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。置換インデニルとして、具体的には、2-フェニルインデニル、2-メチルインデニル等が挙げられる。なお、一般式(IX)及び(X)における2つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体において、式中のCpR'は、無置換若しくは置換のシクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルであり、これらの中でも、無置換若しくは置換のインデニルであることが好ましい。
上記一般式(XI)において、シクロペンタジエニル環を基本骨格とするCpR'は、C5H5-xRxで示される。ここで、Xは、0~5の整数である。また、Rは、それぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は、1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~8であることが更に好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。シクロペンタジエニル環を基本骨格とするCpR'として、具体的には、以下のものが例示される。
一般式(XI)において、上記インデニル環を基本骨格とするCpR'は、一般式(IX)及び(X)のCpRと同様に定義され、好ましい例も同様である。
一般式(XI)において、上記フルオレニル環を基本骨格とするCpR'は、C13H9-xRx又はC13H17-xRxで示され得る。ここで、Xは0~9又は0~17の整数である。また、Rはそれぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~8であることが更に好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。
一般式(IX)、(X)及び(XI)における中心金属Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57~71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。中心金属Mとしては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。
一般式(IX)で表されるメタロセン錯体は、シリルアミド配位子[-N(SiR3)2]を含む。シリルアミド配位子に含まれるR基(一般式(IX)におけるRa~Rf)は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基又は水素原子である。また、Ra~Rfのうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。Ra~Rfのうち少なくとも1つを水素原子にすることで、触媒の合成が容易になり、また、ケイ素まわりのかさ高さが低くなるため、非共役オレフィン化合物や芳香族ビニル化合物が導入され易くなる。同様の観点から、Ra~Rcのうち少なくとも1つが水素原子であり、Rd~Rfのうち少なくとも1つが水素原子であることがより好ましい。更に、アルキル基としては、メチル基が好ましい。
一般式(X)で表されるメタロセン錯体は、シリル配位子[-SiX’3]を含む。シリル配位子[-SiX’3]に含まれるX’は、下記で説明される一般式(XI)のXと同様に定義される基であり、好ましい基も同様である。
一般式(XI)において、Xは水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基及び炭素数1~20の一価の炭化水素基からなる群より選択される基である。ここで、Xが表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれでもよいが、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
一般式(XI)において、Xが表すアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等の脂肪族アルコキシ基;フェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェノキシ基等のアリールオキシ基が挙げられ、これらの中でも、2,6-ジ-tert-ブチルフェノキシ基が好ましい。
一般式(XI)において、Xが表すチオラート基としては、チオメトキシ基、チオエトキシ基、チオプロポキシ基、チオn-ブトキシ基、チオイソブトキシ基、チオsec-ブトキシ基、チオtert-ブトキシ基等の脂肪族チオラート基;チオフェノキシ基、2,6-ジ-tert-ブチルチオフェノキシ基、2,6-ジイソプロピルチオフェノキシ基、2,6-ジネオペンチルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルチオフェノキシ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルチオフェノキシ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルチオフェノキシ基、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基等のアリールチオラート基が挙げられ、これらの中でも、2,4,6-トリイソプロピルチオフェノキシ基が好ましい。
一般式(XI)において、Xが表すアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基が挙げられ、これらの中でも、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。
一般式(XI)において、Xが表すシリル基としては、トリメチルシリル基、トリス(トリメチルシリル)シリル基、ビス(トリメチルシリル)メチルシリル基、トリメチルシリル(ジメチル)シリル基、トリイソプロピルシリル(ビストリメチルシリル)シリル基等が挙げられ、これらの中でも、トリス(トリメチルシリル)シリル基が好ましい。
また、一般式(XI)において、Xが表す炭素数1~20の一価の炭化水素基として、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分岐鎖の脂肪族炭化水素基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;ベンジル基等のアラルキル基等の他;トリメチルシリルメチル基、ビストリメチルシリルメチル基等のケイ素原子を含有する炭化水素基等が挙げられ、これらの中でも、メチル基、エチル基、イソブチル基、トリメチルシリルメチル基等が好ましい。
一般式(XI)において、Xとしては、ビストリメチルシリルアミノ基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基が好ましい。
一般式(XI)において、[B]-で示される非配位性アニオンとしては、例えば、4価のホウ素アニオンが挙げられる。該4価のホウ素アニオンとして、具体的には、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられ、これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが好ましい。
上記一般式(IX)及び(X)で表されるメタロセン錯体、並びに上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体は、更に0~3個、好ましくは0~1個の中性ルイス塩基Lを含む。ここで、中性ルイス塩基Lとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記錯体が複数の中性ルイス塩基Lを含む場合、中性ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。
また、上記一般式(IX)及び(X)で表されるメタロセン錯体、並びに上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体は、単量体として存在していてもよく、二量体又はそれ以上の多量体として存在していてもよい。
上記一般式(IX)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びビス(トリアルキルシリル)アミンの塩(例えば、カリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間~数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、一般式(IX)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
上記一般式(X)で表されるメタロセン錯体は、例えば、溶媒中でランタノイドトリスハライド、スカンジウムトリスハライド又はイットリウムトリスハライドを、インデニルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)及びシリルの塩(例えばカリウム塩やリチウム塩)と反応させることで得ることができる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間~数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンを用いればよい。以下に、一般式(X)で表されるメタロセン錯体を得るための反応例を示す。
上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体は、例えば、次の反応により得ることができる。
ここで、一般式(XII)で表される化合物において、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpR'は、それぞれ独立して無置換若しくは置換シクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルを示し、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、チオラート基、アミノ基、シリル基又は炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0~3の整数を示す。また、式[A]+[B]-で表されるイオン性化合物において、[A]+は、カチオンを示し、[B]-は、非配位性アニオンを示す。
[A]+で表されるカチオンとしては、例えば、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アミンカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等が挙げられる。カルボニウムカチオンとしては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アミンカチオンとしては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンとしては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらカチオンの中でも、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオン又はカルボニウムカチオンが好ましく、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオンが特に好ましい。
上記反応に用いる一般式[A]+[B]-で表されるイオン性化合物としては、上記の非配位性アニオン及びカチオンからそれぞれ選択し組み合わせた化合物であって、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。また、一般式[A]+[B]-で表されるイオン性化合物は、メタロセン錯体に対して0.1~10倍mol加えることが好ましく、約1倍mol加えることが更に好ましい。なお、一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を重合反応に用いる場合、一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体をそのまま重合反応系中に提供してもよいし、上記反応に用いる一般式(XII)で表される化合物と一般式[A]+[B]-で表されるイオン性化合物を別個に重合反応系中に提供し、反応系中で一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を形成させてもよい。また、一般式(IX)又は(X)で表されるメタロセン錯体と一般式[A]+[B]-で表されるイオン性化合物とを組み合わせて使用することにより、反応系中で一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体を形成させることもできる。
上記一般式(IX)及び(X)で表されるメタロセン錯体、並びに上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体の構造は、X線構造解析により決定することが好ましい。
上記第二重合触媒組成物に用いることができる助触媒は、通常のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物の助触媒として用いられる成分から任意に選択され得る。該助触媒としては、例えば、アルミノキサン、有機アルミニウム化合物、上記のイオン性化合物等が好適に挙げられる。これら助触媒は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記アルミノキサンとしては、アルキルアルミノキサンが好ましく、例えば、メチルアルミノキサン(MAO)、修飾メチルアルミノキサン等が挙げられる。また、修飾メチルアルミノキサンとしては、MMAO-3A(東ソー・ファインケム(株)製)等が好ましい。なお、上記第二重合触媒組成物におけるアルミノキサンの含有量は、メタロセン錯体の中心金属Mに対する、アルミノキサンのアルミニウム元素Alの元素比率Al/Mが、10~1,000程度となるようにすることが好ましく、100程度となるようにすることがより好ましい。
一方、上記有機アルミニウム化合物としては、一般式AlRR’R’’(式中、R及びR’はそれぞれ独立して炭素数1~10の一価の炭化水素基、ハロゲン原子、又は水素原子であり、R’’は炭素数1~10の一価の炭化水素基である)で表される有機アルミニウム化合物が好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示され、塩素原子が好ましい。上記有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリアルキルアルミニウム、ジアルキルアルミニウムクロライド、アルキルアルミニウムジクロライド、ジアルキルアルミニウムハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリアルキルアルミニウムが好ましい。また、トリアルキルアルミニウムとしては、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等が挙げられる。なお、上記重合触媒組成物における有機アルミニウム化合物の含有量は、メタロセン錯体に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることがより好ましい。
更に、上記重合触媒組成物においては、上記一般式(IX)及び(X)で表されるメタロセン錯体、並びに上記一般式(XI)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体をそれぞれ、適切な助触媒と組み合わせることで、シス-1,4結合含有量や得られる重合体の分子量を増大できる。
-第三の重合触媒組成物-
次に、第三の重合触媒組成物(以下、「第三重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
次に、第三の重合触媒組成物(以下、「第三重合触媒組成物」ともいう)について説明する。
第三の重合触媒組成物としては、希土類元素含有化合物として、下記一般式(XIII):
RaMXbQYb・・・(XIII)
(式中、Rはそれぞれ独立して無置換若しくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である)で表されるメタロセン系複合触媒を含む重合触媒組成物が挙げられる。
RaMXbQYb・・・(XIII)
(式中、Rはそれぞれ独立して無置換若しくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である)で表されるメタロセン系複合触媒を含む重合触媒組成物が挙げられる。
上記メタロセン系複合触媒の好適例においては、下記一般式(XIV):
上記メタロセン系複合触媒を用いることで、多元共重合体を製造することができる。また、上記メタロセン系複合触媒、例えば予めアルミニウム触媒と複合させてなる触媒を用いることで、多元共重合体合成時に使用されるアルキルアルミニウムの量を低減したり、無くしたりすることが可能となる。なお、従来の触媒系を用いると、多元共重合体合成時に大量のアルキルアルミニウムを用いる必要がある。例えば、従来の触媒系では、金属触媒に対して10モル当量以上のアルキルアルミニウムを用いる必要があるところ、上記メタロセン系複合触媒であれば、5モル当量程度のアルキルアルミニウムを加えることで、優れた触媒作用が発揮される。
上記メタロセン系複合触媒において、上記一般式(XIII)中の金属Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57~71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。金属Mとしては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。
上記一般式(XIII)において、Rは、それぞれ独立して無置換インデニル又は置換インデニルであり、該Rは上記金属Mに配位している。なお、置換インデニルの具体例としては、例えば、1,2,3-トリメチルインデニル基、ヘプタメチルインデニル基、1,2,4,5,6,7-ヘキサメチルインデニル基等が挙げられる。
上記一般式(XIII)において、Qは、周期律表第13族元素を示し、具体的には、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。
上記一般式(XIII)において、Qは、周期律表第13族元素を示し、具体的には、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。
上記一般式(XIII)において、Xは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位している。ここで、炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。なお、μ配位とは、架橋構造をとる配位様式のことである。
上記一般式(XIII)において、Yは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子を示し、該Yは、Qに配位している。ここで、炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。
上記一般式(XIV)において、金属M1は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムである。ランタノイド元素には、原子番号57~71の15元素が含まれ、これらのいずれでもよい。金属M1としては、サマリウムSm、ネオジムNd、プラセオジムPr、ガドリニウムGd、セリウムCe、ホルミウムHo、スカンジウムSc及びイットリウムYが好適に挙げられる。
上記一般式(XIV)において、CpRは、無置換インデニル又は置換インデニルである。インデニル環を基本骨格とするCpRは、C9H7-XRX又はC9H11-XRXで示され得る。ここで、Xは0~7又は0~11の整数である。また、Rはそれぞれ独立してヒドロカルビル基又はメタロイド基であることが好ましい。ヒドロカルビル基の炭素数は1~20であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~8であることが更に好ましい。該ヒドロカルビル基として、具体的には、メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基等が好適に挙げられる。一方、メタロイド基のメタロイドの例としては、ゲルミルGe、スタニルSn、シリルSiが挙げられ、また、メタロイド基はヒドロカルビル基を有することが好ましく、メタロイド基が有するヒドロカルビル基は上記のヒドロカルビル基と同様である。該メタロイド基として、具体的には、トリメチルシリル基等が挙げられる。
置換インデニルとして、具体的には、2-フェニルインデニル、2-メチルインデニル等が挙げられる。なお、一般式(XIV)における二つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
置換インデニルとして、具体的には、2-フェニルインデニル、2-メチルインデニル等が挙げられる。なお、一般式(XIV)における二つのCpRは、それぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(XIV)において、RA及びRBは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基を示し、該RA及びRBは、M1及びAlにμ配位している。ここで、炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。なお、μ配位とは、架橋構造をとる配位様式のことである。
上記一般式(XIV)において、RC及びRDは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子である。ここで、炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。
なお、上記メタロセン系複合触媒は、例えば、溶媒中で、下記一般式(XV):
上記一般式(XIV)において、RC及びRDは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子である。ここで、炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。
なお、上記メタロセン系複合触媒は、例えば、溶媒中で、下記一般式(XV):
上記一般式(XV)で表されるメタロセン錯体において、CpRは、無置換インデニル又は置換インデニルであり、上記一般式(XIV)中のCpRと同義である。また、上記一般式(XV)において、金属M2は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムであり、上記一般式(XIV)中の金属M1と同義である。
上記一般式(XV)で表されるメタロセン錯体は、シリルアミド配位子[-N(SiR3)2]を含む。シリルアミド配位子に含まれるR基(RE~RJ基)は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基又は水素原子である。また、RE~RJのうち少なくとも一つが水素原子であることが好ましい。RE~RJのうち少なくとも一つを水素原子にすることで、触媒の合成が容易になる。更に、アルキル基としては、メチル基が好ましい。
上記一般式(XV)で表されるメタロセン錯体は、更に0~3個、好ましくは0~1個の中性ルイス塩基Lを含む。ここで、中性ルイス塩基Lとしては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。ここで、上記錯体が複数の中性ルイス塩基Lを含む場合、中性ルイス塩基Lは、同一であっても異なっていてもよい。
また、上記一般式(XV)で表されるメタロセン錯体は、単量体として存在していてもよく、二量体又はそれ以上の多量体として存在していてもよい。
一方、上記メタロセン系複合触媒の生成に用いる有機アルミニウム化合物は、AlRKRLRMで表され、ここで、RK及びRLは、それぞれ独立して炭素数1~20の一価の炭化水素基又は水素原子で、RMは炭素数1~20の一価の炭化水素基であり、但し、RMは上記RK又はRLと同一でも異なっていてもよい。炭素数1~20の一価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基等が挙げられる。
上記有機アルミニウム化合物の具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ-n-プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ-n-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-t-ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ-n-プロピルアルミニウム、水素化ジ-n-ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n-プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。また、これら有機アルミニウム化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、上記メタロセン系複合触媒の生成に用いる有機アルミニウム化合物の量は、メタロセン錯体に対して1~50倍molであることが好ましく、約10倍molであることがより好ましい。
前記第三重合触媒組成物は、上記メタロセン系複合触媒と、ホウ素アニオンとを含んでもよく、更に、通常のメタロセン系触媒を含む重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含むことが好ましい。なお、上記メタロセン系複合触媒とホウ素アニオンとを合わせて2成分触媒ともいう。前記第三重合触媒組成物によれば、上記メタロセン系複合触媒と同様に、更にホウ素アニオンを含有するため、各単量体成分の重合体中での含有量を任意に制御することが可能となる。
上記第三重合触媒組成物において、2成分触媒を構成するホウ素アニオンとして、具体的には、4価のホウ素アニオンが挙げられる。例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(モノフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(トリフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス(テトラフルオロメチルフェニル)ボレート、テトラ(トリル)ボレート、テトラ(キシリル)ボレート、(トリフェニル、ペンタフルオロフェニル)ボレート、[トリス(ペンタフルオロフェニル)、フェニル]ボレート、トリデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート等が挙げられ、これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが好ましい。
なお、上記ホウ素アニオンは、カチオンと組み合わされたイオン性化合物として使用することができる。上記カチオンとしては、例えば、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アミンカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等が挙げられる。カルボニウムカチオンとしては、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(置換フェニル)カルボニウムカチオン等の三置換カルボニウムカチオン等が挙げられ、トリ(置換フェニル)カルボニルカチオンとして、具体的には、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン等が挙げられる。アミンカチオンとしては、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン等のトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオン等のN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジイソプロピルアンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオン等のジアルキルアンモニウムカチオン等が挙げられる。ホスホニウムカチオンとしては、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオン等のトリアリールホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらカチオンの中でも、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオン又はカルボニウムカチオンが好ましく、N,N-ジアルキルアニリニウムカチオンがより好ましい。従って、上記イオン性化合物としては、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルボニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が好ましい。なお、ホウ素アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物は、上記メタロセン系複合触媒に対して0.1~10倍mol加えることが好ましく、約1倍mol加えることがより好ましい。
なお、上記一般式(XV)で表されるメタロセン錯体と有機アルミニウム化合物を反応させる反応系に、ホウ素アニオンが存在していると、上記一般式(XIV)のメタロセン系複合触媒を合成することができない。従って、上記第三重合触媒組成物の調製には、該メタロセン系複合触媒を予め合成し、該メタロセン系複合触媒を単離精製してからホウ素アニオンと組み合わせる必要がある。
上記第三重合触媒組成物に用いることができる助触媒としては、例えば、上述のAlRKRLRMで表される有機アルミニウム化合物の他、アルミノキサン等が好適に挙げられる。上記アルミノキサンとしては、アルキルアルミノキサンが好ましく、例えば、メチルアルミノキサン(MAO)、修飾メチルアルミノキサン等が挙げられる。また、修飾メチルアルミノキサンとしては、MMAO-3A(東ソー・ファインケム(株)製)等が好ましい。なお、これらアルミノキサンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
-第四の重合触媒組成物-
第四の重合触媒組成物は、希土類元素化合物と、シクロペンタジエン骨格を有する化合物を含む。
第四の重合触媒組成物は、希土類元素化合物と、シクロペンタジエン骨格を有する化合物を含む。
第四の重合触媒組成物は、
・希土類元素化合物(以下、「(A2)成分」ともいう)と、
・置換又は無置換のシクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン(インデニル基を有する化合物)、及び置換又は無置換のフルオレンよりなる群から選択される化合物(以下、「(B2)成分」ともいう)と、
を含むことを必要とする。
この第四の重合触媒組成物は、
・有機金属化合物(以下、「(C2)成分」ともいう)
・アルミノキサン化合物(以下、「(D2)成分」ともいう)
・ハロゲン化合物(以下、「(E2)成分」ともいう)
を更に含んでもよい。
・希土類元素化合物(以下、「(A2)成分」ともいう)と、
・置換又は無置換のシクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン(インデニル基を有する化合物)、及び置換又は無置換のフルオレンよりなる群から選択される化合物(以下、「(B2)成分」ともいう)と、
を含むことを必要とする。
この第四の重合触媒組成物は、
・有機金属化合物(以下、「(C2)成分」ともいう)
・アルミノキサン化合物(以下、「(D2)成分」ともいう)
・ハロゲン化合物(以下、「(E2)成分」ともいう)
を更に含んでもよい。
第四の重合触媒組成物は、脂肪族炭化水素に高い溶解性を有することが好ましく、脂肪族炭化水素中で均一系溶液となることが好ましい。ここで、脂肪族炭化水素としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン等が挙げられる。
そして、第四の重合触媒組成物は、芳香族炭化水素を含まないことが好ましい。ここで、芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
なお、「芳香族炭化水素を含まない」とは、重合触媒組成物に含まれる芳香族炭化水素の割合が0.1質量%未満であることを意味する。
そして、第四の重合触媒組成物は、芳香族炭化水素を含まないことが好ましい。ここで、芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
なお、「芳香族炭化水素を含まない」とは、重合触媒組成物に含まれる芳香族炭化水素の割合が0.1質量%未満であることを意味する。
(A2)成分は、金属-窒素結合(M-N結合)を有する、希土類元素含有化合物又は該希土類元素含有化合物とルイス塩基との反応物とすることができる。
なお、希土類元素含有化合物としては、例えば、スカンジウム、イットリウム、又は原子番号57~71の元素から構成されるランタノイド元素を含有する化合物等が挙げられる。ランタノイド元素とは、具体的には、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。
また、ルイス塩基としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。
なお、希土類元素含有化合物としては、例えば、スカンジウム、イットリウム、又は原子番号57~71の元素から構成されるランタノイド元素を含有する化合物等が挙げられる。ランタノイド元素とは、具体的には、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。
また、ルイス塩基としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルアニリン、トリメチルホスフィン、塩化リチウム、中性のオレフィン類、中性のジオレフィン類等が挙げられる。
ここで、希土類元素含有化合物又は該希土類元素含有化合物とルイス塩基との反応物は、希土類元素と炭素との結合を有しないことが好ましい。希土類元素含有化合物とルイス塩基との反応物が希土類元素-炭素結合を有さない場合、反応物が安定であり、取り扱いが容易である。
なお、上記(A2)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、上記(A2)成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで、(A2)成分は、一般式(XVI)
M-(AQ1)(AQ2)(AQ3) ・・・(XVI)
(式中、Mは、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を表し;AQ1、AQ2及びAQ3は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい官能基であり、ここで、Aは、窒素、酸素又は硫黄からなる群から選択される少なくとも1種を表し;但し、少なくとも1つのM-A結合を有する)
で表される化合物であることが好ましい。
なお、ランタノイド元素とは、具体的には、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。
上記化合物によれば、反応系における触媒活性を向上させることができ、反応時間を短くし、反応温度を高くすることが可能となる。
M-(AQ1)(AQ2)(AQ3) ・・・(XVI)
(式中、Mは、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を表し;AQ1、AQ2及びAQ3は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい官能基であり、ここで、Aは、窒素、酸素又は硫黄からなる群から選択される少なくとも1種を表し;但し、少なくとも1つのM-A結合を有する)
で表される化合物であることが好ましい。
なお、ランタノイド元素とは、具体的には、ランタニウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミニウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムである。
上記化合物によれば、反応系における触媒活性を向上させることができ、反応時間を短くし、反応温度を高くすることが可能となる。
上記一般式(XVI)中のMとしては、特に、触媒活性及び反応制御性を高める観点から、ガドリニウムが好ましい。
上記一般式(XVI)中のAが窒素である場合、AQ1、AQ2、及びAQ3(即ち、NQ1、NQ2、及びNQ3)で表される官能基としては、アミノ基等が挙げられる。そして、この場合、3つのM-N結合を有する。
アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基が挙げられ、特に、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素に対する溶解性の観点から、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。上記アミノ基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記一般式(XVI)中のAが窒素である場合、AQ1、AQ2、及びAQ3(即ち、NQ1、NQ2、及びNQ3)で表される官能基としては、アミノ基等が挙げられる。そして、この場合、3つのM-N結合を有する。
アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の脂肪族アミノ基;フェニルアミノ基、2,6-ジ-tert-ブチルフェニルアミノ基、2,6-ジイソプロピルフェニルアミノ基、2,6-ジネオペンチルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-イソプロピルフェニルアミノ基、2-tert-ブチル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2-イソプロピル-6-ネオペンチルフェニルアミノ基、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェニルアミノ基等のアリールアミノ基;ビストリメチルシリルアミノ基等のビストリアルキルシリルアミノ基が挙げられ、特に、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素に対する溶解性の観点から、ビストリメチルシリルアミノ基が好ましい。上記アミノ基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記構成によれば、(A2)成分を3つのM-N結合を有する化合物とすることができ、各結合が化学的に等価となり、化合物の構造が安定となるため、取り扱いが容易となる。
また、上記構成とすれば、反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
また、上記構成とすれば、反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
上記一般式(XVI)中のAが酸素である場合、一般式(XVI)で表される(A2)成分としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式(XVII)
(RO)3M・・・(XVII)
で表される希土類アルコラート、
下記一般式(XVIII)
(R-CO2)3M・・・(XVIII)
で表される希土類カルボキシレート等が挙げられる。ここで、上記一般式(XVII)及び(XVIII)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
なお、(A2)成分としては、希土類元素と炭素との結合を有しないことが好ましいため、上述した一般式(XVII)で表される化合物又は一般式(XVIII)で表される化合物を好適に使用できる。
(RO)3M・・・(XVII)
で表される希土類アルコラート、
下記一般式(XVIII)
(R-CO2)3M・・・(XVIII)
で表される希土類カルボキシレート等が挙げられる。ここで、上記一般式(XVII)及び(XVIII)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
なお、(A2)成分としては、希土類元素と炭素との結合を有しないことが好ましいため、上述した一般式(XVII)で表される化合物又は一般式(XVIII)で表される化合物を好適に使用できる。
上記一般式(XVI)中のAが硫黄である場合、一般式(XVI)で表される(A2)成分としては、特に制限されないが、例えば、下記一般式(XIX)
(RS)3M・・・(XIX)
で表される希土類アルキルチオラート、
下記一般式(XX)
(R-CS2)3M・・・(XX)
で表される化合物等が挙げられる。ここで、上記一般式(XIX)及び(XX)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
なお、(A2)成分としては、希土類元素と炭素との結合を有しないことが好ましいため、上述した化合物(XIX)又は化合物(XX)を好適に使用できる。
(RS)3M・・・(XIX)
で表される希土類アルキルチオラート、
下記一般式(XX)
(R-CS2)3M・・・(XX)
で表される化合物等が挙げられる。ここで、上記一般式(XIX)及び(XX)中、Rは、同一であっても異なっていてもよく、炭素数1~10のアルキル基である。
なお、(A2)成分としては、希土類元素と炭素との結合を有しないことが好ましいため、上述した化合物(XIX)又は化合物(XX)を好適に使用できる。
(B2)成分は、置換又は無置換のシクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン(インデニル基を有する化合物)、及び置換又は無置換のフルオレンよりなる群から選択される化合物である。
上記(B2)成分の化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記(B2)成分の化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
置換シクロペンタジエンとしては、例えば、ペンタメチルシクロペンタジエン、テトラメチルシクロペンタジエン、イソプロピルシクロペンタジエン、トリメチルシリル-テトラメチルシクロペンタジエン等が挙げられる。
置換又は無置換のインデンとしては、例えば、インデン、2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-1H-インデン、3-メチル-2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-2-フェニル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデン等が挙げられ、特に、分子量分布を小さくする観点から、3-ベンジル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデンが好ましい。
置換フルオレンとしては、例えば、トリメチルシリルフルオレン、イソプロピルフルオレン等が挙げられる。
置換又は無置換のインデンとしては、例えば、インデン、2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-1H-インデン、3-メチル-2-フェニル-1H-インデン、3-ベンジル-2-フェニル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデン等が挙げられ、特に、分子量分布を小さくする観点から、3-ベンジル-1H-インデン、1-ベンジル-1H-インデンが好ましい。
置換フルオレンとしては、例えば、トリメチルシリルフルオレン、イソプロピルフルオレン等が挙げられる。
上記構成によれば、シクロペンタジエン骨格を有する化合物が具える共役電子を増加させることができ、反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
有機金属化合物((C2)成分)は、一般式(XXI):
YR4 aR5 bR6 c ・・・(XXI)
(式中、Yは、周期律表の第1族、第2族、第12族及び第13族の元素からなる群から選択される金属元素であり、R4及びR5は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R6は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、但し、R4、R5及びR6はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが第1族の金属元素である場合には、aは1であり且つb及びcは0であり、Yが第2族又は第12族の金属元素である場合には、a及びbは1であり且つcは0であり、Yが第13族の金属元素である場合には、a,b及びcは1である)で表される化合物である。
ここで、触媒活性を高める観点から、一般式(XXI)において、R1、R2及びR3は少なくとも1つが異なっていることが好ましい。
YR4 aR5 bR6 c ・・・(XXI)
(式中、Yは、周期律表の第1族、第2族、第12族及び第13族の元素からなる群から選択される金属元素であり、R4及びR5は炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R6は炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、但し、R4、R5及びR6はそれぞれ互いに同一又は異なっていてもよく、また、Yが第1族の金属元素である場合には、aは1であり且つb及びcは0であり、Yが第2族又は第12族の金属元素である場合には、a及びbは1であり且つcは0であり、Yが第13族の金属元素である場合には、a,b及びcは1である)で表される化合物である。
ここで、触媒活性を高める観点から、一般式(XXI)において、R1、R2及びR3は少なくとも1つが異なっていることが好ましい。
詳細には、(C2)成分は、一般式(XXII):
AlR7R8R9 ・・・(XXII)
(式中、R7及びR8は、炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R9は、炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R7、R8及びR9は、同一であっても異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
AlR7R8R9 ・・・(XXII)
(式中、R7及びR8は、炭素数1~10の一価の炭化水素基又は水素原子であり、R9は、炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、R7、R8及びR9は、同一であっても異なっていてもよい)で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。
上記有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ-n-プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ-n-ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ-t-ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ-n-プロピルアルミニウム、水素化ジ-n-ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n-プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましく、水素化ジイソブチルアルミニウムがより好ましい。
上記有機アルミニウム化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記有機アルミニウム化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルミノキサン化合物((D2)成分)は、有機アルミニウム化合物と縮合剤とを接触させることによって得られる化合物である。
(D2)成分を用いることによって、重合反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
(D2)成分を用いることによって、重合反応系における触媒活性を更に向上させることができる。そのため、反応時間を更に短くし、反応温度を更に高くすることができる。
ここで、有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム、及びその混合物等が挙げられ、特に、トリメチルアルミニウム、トリメチルアルミニウムとトリブチルアルミニウムとの混合物が好ましい。
縮合剤としては、例えば、水等が挙げられる。
縮合剤としては、例えば、水等が挙げられる。
(D2)成分としては、例えば、一般式(XXIII):
-(Al(R10)O)n- ・・・(XXIII)
(式中、R10は、炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、ここで、炭化水素基の一部はハロゲン及び/又はアルコキシ基で置換されてもよく;R10は、繰り返し単位間で同一であっても異なっていてもよく;nは5以上である)で表されるアルミノキサンを挙げることができる。
上記アルミノキサンの分子構造は、直鎖状であっても環状であってもよい。
-(Al(R10)O)n- ・・・(XXIII)
(式中、R10は、炭素数1~10の一価の炭化水素基であり、ここで、炭化水素基の一部はハロゲン及び/又はアルコキシ基で置換されてもよく;R10は、繰り返し単位間で同一であっても異なっていてもよく;nは5以上である)で表されるアルミノキサンを挙げることができる。
上記アルミノキサンの分子構造は、直鎖状であっても環状であってもよい。
一般式(XXIII)中のnは、10以上であることが好ましい。
また、一般式(XXIII)中のR10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。上記炭化水素基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。R10の炭化水素基としては、メチル基とイソブチル基との組み合わせが好ましい。
また、一般式(XXIII)中のR10の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。上記炭化水素基は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。R10の炭化水素基としては、メチル基とイソブチル基との組み合わせが好ましい。
上記アルミノキサンは、脂肪族炭化水素に高い溶解性を有することが好ましく、芳香族炭化水素に低い溶解性を有することが好ましい。例えば、ヘキサン溶液として市販されているアルミノキサンが好ましい。
ここで、脂肪族炭化水素とは、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
ここで、脂肪族炭化水素とは、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
(D2)成分は、特に、一般式(XXIV):
-(Al(CH3)x(i-C4H9)yO)m- ・・・(XXIV)
(式中、x+yは1であり;mは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「TMAO」ともいう)としてよい。TMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:TMAO341が挙げられる。
-(Al(CH3)x(i-C4H9)yO)m- ・・・(XXIV)
(式中、x+yは1であり;mは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「TMAO」ともいう)としてよい。TMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:TMAO341が挙げられる。
また、(D2)成分は、特に、一般式(XXV):
-(Al(CH3)0.7(i-C4H9)0.3O)k- ・・・(XXV)
(式中、kは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「MMAO」ともいう)としてよい。MMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:MMAO-3Aが挙げられる。
-(Al(CH3)0.7(i-C4H9)0.3O)k- ・・・(XXV)
(式中、kは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「MMAO」ともいう)としてよい。MMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:MMAO-3Aが挙げられる。
更に、(D2)成分は、特に、一般式(XXVI):
-[(CH3)AlO]i- ・・・(XXVI)
(式中、iは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「PMAO」ともいう)としてよい。PMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:TMAO-211が挙げられる。
-[(CH3)AlO]i- ・・・(XXVI)
(式中、iは5以上である)で表される修飾アルミノキサン(以下、「PMAO」ともいう)としてよい。PMAOとしては、例えば、東ソー・ファインケム(株)製の製品名:TMAO-211が挙げられる。
(D2)成分は、触媒活性を向上させる効果を高める観点から、上記MMAO、TMAO、PMAOのうち、MMAO又はTMAOであることが好ましく、触媒活性を向上させる効果を更に高める観点から、TMAOであることがより好ましい。
ハロゲン化合物((E2)成分)は、ルイス酸であるハロゲン含有化合物(以下、「(E2-1)成分」ともいう)、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物(以下、「(E2-2)成分」ともいう)、及び活性ハロゲンを含む有機化合物(以下、「(E2-3)成分」ともいう)からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である。
これらの化合物は、(A2)成分、即ち、M-N結合を有する、希土類元素含有化合物又は該希土類元素含有化合物とルイス塩基との反応物と反応して、カチオン性遷移金属化合物、ハロゲン化遷移金属化合物、及び/又は遷移金属中心において電子が不足した状態の遷移金属化合物を生成する。
(E2)成分を用いることによって、共役ジエン重合体のシス-1,4-結合含有量を向上させることができる。
(E2)成分を用いることによって、共役ジエン重合体のシス-1,4-結合含有量を向上させることができる。
(E2-1)成分としては、例えば、第3族、第4族、第5族、第6族、第8族、第13族、第14族又は第15族の元素を含むハロゲン含有化合物等が挙げられ、特に、アルミニウムのハロゲン化物又は有機金属のハロゲン化物が好ましい。
ルイス酸であるハロゲン含有化合物としては、例えば、四塩化チタン、六塩化タングステン、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルアルミニウムジブロマイド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、アルミニウムトリブロマイド、トリ(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、ジブチル錫ジクロライド、四塩化錫、三塩化リン、五塩化リン、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン等が挙げられ、特に、エチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイドが好ましい。
ハロゲンとしては、塩素又は臭素が好ましい。
上記ルイス酸であるハロゲン含有化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ルイス酸であるハロゲン含有化合物としては、例えば、四塩化チタン、六塩化タングステン、トリ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルアルミニウムジブロマイド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、エチルアルミニウムジクロライド、ブチルアルミニウムジブロマイド、ブチルアルミニウムジクロライド、ジメチルアルミニウムブロマイド、ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジブチルアルミニウムブロマイド、ジブチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムセスキブロマイド、メチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、アルミニウムトリブロマイド、トリ(ペンタフルオロフェニル)アルミニウム、ジブチル錫ジクロライド、四塩化錫、三塩化リン、五塩化リン、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン等が挙げられ、特に、エチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジブロマイド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブロマイド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムセスキブロマイドが好ましい。
ハロゲンとしては、塩素又は臭素が好ましい。
上記ルイス酸であるハロゲン含有化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E2-2)成分に用いられる金属ハロゲン化物としては、例えば、塩化ベリリウム、臭化ベリリウム、ヨウ化ベリリウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化カドミウム、臭化カドミウム、ヨウ化カドミウム、塩化水銀、臭化水銀、ヨウ化水銀、塩化マンガン、臭化マンガン、ヨウ化マンガン、塩化レニウム、臭化レニウム、ヨウ化レニウム、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀、塩化金、ヨウ化金、臭化金等が挙げられ、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化亜鉛、塩化マンガン、塩化銅が好ましく、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化マンガン、塩化銅がより好ましい。
(E2-2)成分に用いられるルイス塩基としては、リン化合物、カルボニル化合物、窒素化合物、エーテル化合物、アルコールが好ましい。
例えば、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジエチルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノエタン、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸フェニル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジフェニル、酢酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、安息香酸、ナフテン酸、バーサチック酸、トリエチルアミン、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、2-エチルヘキシルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコール等が挙げられ、特に、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、アセチルアセトン、2-エチルヘキサン酸、バーサチック酸、2-エチルヘキシルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコールが好ましい。
上記ルイス塩基のモル数は、上記金属ハロゲン化物1モルに対して、好ましくは0.01~30モル、より好ましくは0.5~10モルの割合で反応させる。このルイス塩基との反応物を使用すると、ポリマー中に残存する金属を低減することができる。
上記金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物((E2-2)成分)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E2-2)成分に用いられるルイス塩基としては、リン化合物、カルボニル化合物、窒素化合物、エーテル化合物、アルコールが好ましい。
例えば、リン酸トリブチル、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジエチルホスフィノエタン、ジフェニルホスフィノエタン、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、プロピオニルアセトン、バレリルアセトン、エチルアセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸フェニル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジフェニル、酢酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、安息香酸、ナフテン酸、バーサチック酸、トリエチルアミン、N,N-ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、2-エチルヘキシルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコール、フェノール、ベンジルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコール等が挙げられ、特に、リン酸トリ-2-エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、アセチルアセトン、2-エチルヘキサン酸、バーサチック酸、2-エチルヘキシルアルコール、1-デカノール、ラウリルアルコールが好ましい。
上記ルイス塩基のモル数は、上記金属ハロゲン化物1モルに対して、好ましくは0.01~30モル、より好ましくは0.5~10モルの割合で反応させる。このルイス塩基との反応物を使用すると、ポリマー中に残存する金属を低減することができる。
上記金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物((E2-2)成分)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(E2-3)成分としては、例えば、ベンジルクロライド等が挙げられる。
以下、第四の重合触媒組成物の各成分間の質量割合について記載する。
(B2)成分(置換又は無置換のシクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン、及び置換又は無置換のフルオレンよりなる群から選択される化合物)の(A2)成分(希土類元素化合物)に対するモルにおける割合は、触媒活性を十分に得る観点から、0超であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、1以上であることが更に好ましく、触媒活性の低下を抑制する観点から、3以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましく、2.2以下であることが更に好ましい。
(B2)成分(置換又は無置換のシクロペンタジエン、置換又は無置換のインデン、及び置換又は無置換のフルオレンよりなる群から選択される化合物)の(A2)成分(希土類元素化合物)に対するモルにおける割合は、触媒活性を十分に得る観点から、0超であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、1以上であることが更に好ましく、触媒活性の低下を抑制する観点から、3以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましく、2.2以下であることが更に好ましい。
(C2)成分(有機金属化合物)の(A2)成分に対するモルにおける割合は、反応系における触媒活性を向上させる観点から、1以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、反応系における触媒活性の低下を抑制する観点から、50以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、具体的には、約10であることが更に好ましい。
(D2)成分(アルミノキサン)中のアルミニウムの、(A2)成分中の希土類元素に対するモルにおける割合は、反応系における触媒活性を向上させる観点から、10以上であることが好ましく、100以上であることがより好ましく、反応系における触媒活性の低下を抑制する観点から、1,000以下であることが好ましく、800以下であることがより好ましい。
(E2)成分(ハロゲン化合物)の(A2)成分に対するモルにおける割合は、触媒活性を向上させる観点から、0以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、1.0以上であることが更に好ましく、(E2)成分の溶解性を保持し、触媒活性の低下を抑制する観点から、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。
そのため、上記範囲によれば、共役ジエン重合体のシス-1,4-結合含有量を向上させる効果を高めることができる。
そのため、上記範囲によれば、共役ジエン重合体のシス-1,4-結合含有量を向上させる効果を高めることができる。
なお、第四の重合触媒組成物は、非配位性アニオン(例えば、4価のホウ素アニオン等)とカチオン(例えば、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプタトリエニルカチオン、遷移金属を有するフェロセニウムカチオン等)とからなるイオン性化合物を含まないことが好ましい。ここで、イオン性化合物は、芳香族炭化水素に高い溶解性を有し、炭化水素に低い溶解性を有する。そのため、イオン性化合物を含まない重合触媒組成物とすれば、環境負荷及び製造コストを更に低減させつつ、共役ジエン重合体を製造することができる。
なお、「イオン性化合物を含まない」とは、重合触媒組成物に含まれるイオン性化合物の割合が0.01質量%未満であることを意味する。
なお、「イオン性化合物を含まない」とは、重合触媒組成物に含まれるイオン性化合物の割合が0.01質量%未満であることを意味する。
本実施形態のゴム組成物は、ゴム成分(a)における多元共重合体(a2)の割合が5~40質量%であることが好ましい。上記割合が5質量%以上であることにより、耐亀裂成長性を十分に向上させることができ、また、40質量%以下であることにより、耐亀裂成長性を効果的に向上させつつ、充填剤(b)の分散性、ひいては低発熱性の悪化を抑制することができる。また、40質量%以下であることにより、比較的硬い多元共重合体(a2)の相と、比較的柔らかい変性共役ジエン系重合体(a1)に充填剤(b)が相対的に多く分散した相との硬さが近似し、全体としてバランスのよい剛性がもたらされる。同様の観点から、ゴム成分(a)における多元共重合体(a2)の割合は、10質量%以上であることがより好ましく、また、30質量%以下であることがより好ましい。
<その他のゴム成分>
その他のゴム成分としては、特に制限はなく、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その他のゴム成分としては、特に制限はなく、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム(EPM)、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(充填剤(b))
本実施形態のゴム組成物は、充填剤(b)を含有する。充填剤(b)としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム等が挙げられる。充填剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、充填剤(b)は、変性共役ジエン系重合体(a1)への分散性及び低発熱性の向上の観点から、シリカ及びカーボンブラックから選択される1種以上を含むことが好ましい。
本実施形態のゴム組成物は、充填剤(b)を含有する。充填剤(b)としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム等が挙げられる。充填剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、充填剤(b)は、変性共役ジエン系重合体(a1)への分散性及び低発熱性の向上の観点から、シリカ及びカーボンブラックから選択される1種以上を含むことが好ましい。
カーボンブラックとしては、特に制限されず、例えば、SAF、ISAF、HAF、FF、FEF、GPF、SRF、CF、FT、MTグレードのカーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、カーボンブラックとしては、SAF、ISAF、HAFグレードのカーボンブラックが好ましい。
シリカとしては、特に制限されず、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。シリカは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、シリカとしては、湿式シリカが好ましい。
シリカの粒子は、通常、その外表面に開口部を具えた凹状を呈した細孔を多数有している。図1に、一例のシリカの粒子における内心方向断面でのこれら細孔の形状を模した概略図を示す。粒子における内心方向断面でかかる凹状を呈した細孔は、様々な形状を呈しており、粒子の外表面における開口部の直径Maと粒子内部における細孔径(内径)Raとが略同一の形状、即ち粒子の内心方向断面において略円筒状を呈する細孔Aもあれば、粒子内部における細孔径(内径)Rbよりも粒子の外表面における開口部の直径Mbの方が狭小である形状、即ち粒子の内心方向断面においてインクボトル状を呈する細孔Bもある。そして、シリカは、かかるインクボトル状を呈する細孔B数が少なく、粒子の内心方向断面において略円筒状を呈する細孔A数が多い方が好ましい。これにより、ゴム分子鎖の侵入を効率的に促進することができ、低発熱性を悪下させることなく、充分な補強性を発揮することができる。
上記観点から、シリカ(直径1.2×105nm~6nmの範囲にある開口部を外表面に具えた細孔を有するシリカ)に関し、インクボトル状細孔指数(IB)を規定する。ここで、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において圧力を上昇させた際、略円筒状を呈する細孔Aは外表面の開口部が開放的であるために細孔内部に水銀が圧入されやすいが、インクボトル状を呈する細孔Bは外表面の開口部が閉鎖的であるために細孔内部に水銀が圧入されにくい。一方、圧力を下降させた際には、同様の理由により、略円筒状を呈する細孔Aは細孔内部から細孔外部へ水銀が排出されやすいが、インクボトル状を呈する細孔Bは細孔内部から細孔外部へ水銀がほとんど排出されない。
図2は、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定による、一例のシリカの水銀の圧入排出曲線(概略図)である。縦軸は、水銀の圧入曲線Cでは微分水銀圧入量(-dV/d(log d))を示し、水銀の排出曲線Dでは微分水銀排出量(-dV/d(log d))を示す。なおVは、水銀の圧入曲線Cでは水銀圧入量(cc)、水銀の排出曲線Dでは水銀排出量(cc)を意味し、dはシリカの細孔における開口部の直径(nm)を意味する。横軸はこのd(nm)を示す。図2に示すように、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定では、水銀の圧入排出曲線C-Dにヒステリシスが生じる。即ち、比較的低圧力下では略円筒状を呈する細孔A内に徐々に水銀が圧入されるが、ある圧力に達した時点で、それまで水銀が侵入しにくかったインクボトル状を呈する細孔Bを含む、略円筒状を呈する細孔以外の細孔内にも一気に水銀が圧入され、急激に圧入量が増大して、縦軸を微分水銀圧入量(-dV/d(log d))、横軸をシリカの細孔における開口部の直径M(nm)とした場合に圧入曲線Cを描くこととなる。一方、圧力を充分に上昇させた後に圧力を下降させていくと、比較的高圧力下では水銀が排出されにくい状態が継続するものの、ある圧力に達した時点で、細孔内に圧入されていた水銀が細孔外に一気に排出され、急激に排出量が増大して、縦軸を微分水銀排出量(-dV/d(log d))、横軸をシリカの細孔における開口部の直径M(nm)とした場合に排出曲線Dを描くこととなる。一旦細孔内に圧入された水銀は、圧力の下降時には細孔外に排出されにくい傾向にあるため、圧力の下降時では上昇時における圧入量の増大を示す直径(M1)の位置よりも大きい値を示す直径(M2)の位置で排出量の増大が見られ、これらの直径の差(M2-M1)が図2のIBに相当する。特にインクボトル状を呈する細孔Bにおいては、圧入された水銀が排出されにくい傾向が顕著であり、圧力上昇時には細孔B内に水銀が圧入されるものの、圧力下降時には細孔B外に水銀がほとんど排出されない。
こうした測定方法を採用し、細孔の性質に起因して描かれる水銀圧入排出曲線C-Dを活用して、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において圧力を1~32000PSIまで上昇させた際に水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)と、圧力を32000PSI~1PSIまで下降させた際における水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)との差IBを求めれば、係る値が見かけ上はこれらの直径の差(長さ:nm)を示すものの、実質的にはシリカに存在するインクボトル状を呈する細孔Bの存在割合を示す細孔指数を意味することとなる。即ち、充分に狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔Bの占める存在割合が小さいほど、水銀圧入量と水銀排出量とがほぼ同量に近づき、水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)と水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)との差が短縮してIB値が小さくなる。一方、インクボトル状を呈する細孔Bの占める存在割合が大きいほど、水銀圧入量よりも水銀排出量が減少し、水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)と水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)との差が拡大してIB値が大きくなる。
こうしたIBは、シリカのセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(以下、単に「CTAB」と称することがある。)の値によっても変動し得る性質を有しており、CTAB(m2/g)が増大するにつれ、IB値が低下する傾向にある。したがって、シリカは、下記式(1);
IB≦-0.36×CTAB+86.8 ・・・(1)
を満たすことが好ましい。IB及びCTABが上記式(1)を満たすシリカであると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、低発熱性を低下させることなく耐摩耗性や耐亀裂成長性等の向上を図ることができる。
IB≦-0.36×CTAB+86.8 ・・・(1)
を満たすことが好ましい。IB及びCTABが上記式(1)を満たすシリカであると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、低発熱性を低下させることなく耐摩耗性や耐亀裂成長性等の向上を図ることができる。
また、シリカは、CTABが140(m2/g)である場合を境にして、下記式(1’)及び(2);
IB≦-0.56×CTAB+110.4 (但し、CTAB≦140)・・・(1’)
IB≦-0.20×CTAB+60.0 (但し、140<CTAB)・・・(2)
を満たすことが好ましく、下記式(1’-1)及び(2-1)
IB≦-0.48×CTAB+97.2 (但し、CTAB≦140)・・・(1’-1)
IB≦-0.20×CTAB+58.0 (但し、140<CTAB)・・・(2-1)
を満たすことがより好ましい。IB及びCTABが上記式(1’)~(2)、好ましくは(1’-1)~(2-1)を満たすシリカであると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、低発熱性を低下させることなく耐摩耗性や耐亀裂成長性等の向上を図ることが可能となる。
IB≦-0.56×CTAB+110.4 (但し、CTAB≦140)・・・(1’)
IB≦-0.20×CTAB+60.0 (但し、140<CTAB)・・・(2)
を満たすことが好ましく、下記式(1’-1)及び(2-1)
IB≦-0.48×CTAB+97.2 (但し、CTAB≦140)・・・(1’-1)
IB≦-0.20×CTAB+58.0 (但し、140<CTAB)・・・(2-1)
を満たすことがより好ましい。IB及びCTABが上記式(1’)~(2)、好ましくは(1’-1)~(2-1)を満たすシリカであると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、低発熱性を低下させることなく耐摩耗性や耐亀裂成長性等の向上を図ることが可能となる。
なお、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とは、ASTM D3765-92に準拠して測定された値を意味する。ただし、ASTM D3765-92はカーボンブラックのCTABを測定する方法であるため、本明細書では、標準品であるIRB#3(83.0m2/g)の代わりに、別途セチルトリメチルアンモニウムブロミド標準液を調製し、これによってシリカOT(ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)溶液の標定を行い、上記シリカの表面に対するセチルトリメチルアンモニウムブロミド1分子当たりの吸着断面積を0.35nm2として、セチルトリメチルアンモニウムブロミドの吸着量から算出される比表面積(m2/g)をCTABの値とする。これは、カーボンブラックとシリカとでは表面が異なるので、同一表面積でもセチルトリメチルアンモニウムブロミドの吸着量に違いがあると考えられるためである。
シリカは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が好ましくは50~300m2/g、より好ましくは90~220m2/gであるのが望ましい。CTABが50m2/g以上であれば、耐摩耗性や耐亀裂成長性等の著しい低下を抑制することができる。一方、300m2/g以下であれば、シリカがゴム成分中で良好に分散して、ゴムの加工性を保持し、ひいては耐摩耗性や耐亀裂成長性等の物性の低下を良好に抑制することができる。
シリカは、更に灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)、及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、下記式(3);
灼熱減量-加熱減量≧ 2.5(質量%)・・・(3)
を満たすことが好ましく、下記式(3-1);
灼熱減量-加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(3-1)
を満たすことがより好ましい。
上記「灼熱減量-加熱減量」は、シリカ表面にあるシラノール基密度の指数であり、シリカとゴム分子鎖との相互作用の観点から、上記式(3)を満たすことにより、低発熱性と耐摩耗性や耐亀裂成長性等との良好なバランスを発揮するのに大きく寄与することとなる。
灼熱減量-加熱減量≧ 2.5(質量%)・・・(3)
を満たすことが好ましく、下記式(3-1);
灼熱減量-加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(3-1)
を満たすことがより好ましい。
上記「灼熱減量-加熱減量」は、シリカ表面にあるシラノール基密度の指数であり、シリカとゴム分子鎖との相互作用の観点から、上記式(3)を満たすことにより、低発熱性と耐摩耗性や耐亀裂成長性等との良好なバランスを発揮するのに大きく寄与することとなる。
本実施形態のゴム組成物における充填剤(b)の含有量は、ゴム成分(a)100質量部に対して10~80質量部であることが好ましい。上記含有量が10質量部以上であることにより、より効果的に低発熱性を向上させることができ、80質量部以下であることにより、ゴム組成物の柔軟性を保持することができる。
(シランカップリング剤)
また、本発明のゴム組成物は、上記充填剤(b)としてシリカを含む場合には、当該シリカの配合効果を向上させるために、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、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(例えば、エボニック社製の商品名「Si69」等)、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(例えば、エボニック社製の商品名「Si75」等)、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、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、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン(例えば、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「NXT」等)、3-[エトキシビス(3,6,9,12,15-ペンタオキサオクタコサン-1-イルオキシ)シリル]-1-プロパンチオール(例えば、エボニック・デグッサ社製の商品名「Si363」等)等が挙げられ、これらの中でも、シランカップリング剤としては、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(「Si69」等)、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(「Si75」等)、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン(「NXT」等)、及び3-[エトキシビス(3,6,9,12,15-ペンタオキサオクタコサン-1-イルオキシ)シリル]-1-プロパンチオール(「Si363」等)から選択される1種以上を含むことがより好ましい。
また、本発明のゴム組成物は、上記充填剤(b)としてシリカを含む場合には、当該シリカの配合効果を向上させるために、シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、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(例えば、エボニック社製の商品名「Si69」等)、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(例えば、エボニック社製の商品名「Si75」等)、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、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、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン(例えば、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「NXT」等)、3-[エトキシビス(3,6,9,12,15-ペンタオキサオクタコサン-1-イルオキシ)シリル]-1-プロパンチオール(例えば、エボニック・デグッサ社製の商品名「Si363」等)等が挙げられ、これらの中でも、シランカップリング剤としては、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(「Si69」等)、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(「Si75」等)、3-オクタノイルチオ-プロピルトリエトキシシラン(「NXT」等)、及び3-[エトキシビス(3,6,9,12,15-ペンタオキサオクタコサン-1-イルオキシ)シリル]-1-プロパンチオール(「Si363」等)から選択される1種以上を含むことがより好ましい。
本実施形態のゴム組成物におけるシランカップリング剤の含有量は、シリカの分散性を向上させる観点から、上記シリカ100質量部に対して1質量部以上が好ましく、4質量部以上がより好ましく、また、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。
(その他の成分)
また、本実施形態のゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、架橋剤(硫黄等の加硫剤を含む)、架橋促進剤(加硫促進剤)、架橋促進助剤(加硫促進助剤)、老化防止剤、亜鉛華(ZnO)、軟化剤、ワックス類、酸化防止剤、発泡剤、可塑剤、滑剤、粘着付与剤、石油系樹脂、紫外線吸収剤、分散剤、相溶化剤、均質化剤等の成分を、適宜含有することができる。
また、本実施形態のゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、架橋剤(硫黄等の加硫剤を含む)、架橋促進剤(加硫促進剤)、架橋促進助剤(加硫促進助剤)、老化防止剤、亜鉛華(ZnO)、軟化剤、ワックス類、酸化防止剤、発泡剤、可塑剤、滑剤、粘着付与剤、石油系樹脂、紫外線吸収剤、分散剤、相溶化剤、均質化剤等の成分を、適宜含有することができる。
(ゴム組成物の製造)
本実施形態のゴム組成物の製造方法としては、特に制限されず、例えば、常法に従って上述した各成分を配合して混練することにより、本実施形態のゴム組成物を得ることができる。なお、配合及び混練に際しては、全ての成分を一度に配合して混練してもよく、2段階又は3段階等の多段階に分けて各成分を配合して混練してもよい。なお、混練に際しては、ロール、インターナルミキサー、バンバリーローター等の混練機を用いることができる。更に、ゴム組成物をシート状や帯状等に成形する際には、押出成形機、プレス機等の公知の成形機を用いることができる。
本実施形態のゴム組成物の製造方法としては、特に制限されず、例えば、常法に従って上述した各成分を配合して混練することにより、本実施形態のゴム組成物を得ることができる。なお、配合及び混練に際しては、全ての成分を一度に配合して混練してもよく、2段階又は3段階等の多段階に分けて各成分を配合して混練してもよい。なお、混練に際しては、ロール、インターナルミキサー、バンバリーローター等の混練機を用いることができる。更に、ゴム組成物をシート状や帯状等に成形する際には、押出成形機、プレス機等の公知の成形機を用いることができる。
また、本実施形態のゴム組成物は、架橋して製造してもよい。架橋条件としては、特に制限されず、通常は140~180℃の温度、及び5~120分間の時間を採用することができる。
本実施形態のゴム組成物は、後述するタイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホース等の、各種ゴム物品に利用することができる。
(2)タイヤ
本発明のタイヤは、上述のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のタイヤは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、タイヤは、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラー等の部位を備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。特には、上述したゴム組成物を、トレッドに好適に用いることができる。
上記タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に未加硫ゴム組成物及び/又はコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望のタイヤ(例えば、空気入りタイヤ)を製造することができる。
本発明のタイヤは、上述のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のタイヤは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、タイヤは、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラー等の部位を備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。特には、上述したゴム組成物を、トレッドに好適に用いることができる。
上記タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に未加硫ゴム組成物及び/又はコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望のタイヤ(例えば、空気入りタイヤ)を製造することができる。
(3)コンベヤベルト
本発明のコンベヤベルトは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のコンベヤベルトは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、コンベヤベルトは、スチールコード等からなる補強材の下側の、駆動プーリー、従動プーリー、保形ローター等と接触する内周側の表層ゴム(下面カバーゴム)、及び、補強材の上側の、輸送物品と接触する外周側の表層ゴム(上面カバーゴム)を備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。
本発明のコンベヤベルトは、例えば、上述のゴム組成物からなるシートで補強材を挟み込んだ後、このゴム組成物を加熱圧着して加硫させて、補強材にゴム組成物の接着及び被覆を行うことで、製造することができる。
本発明のコンベヤベルトは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のコンベヤベルトは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、コンベヤベルトは、スチールコード等からなる補強材の下側の、駆動プーリー、従動プーリー、保形ローター等と接触する内周側の表層ゴム(下面カバーゴム)、及び、補強材の上側の、輸送物品と接触する外周側の表層ゴム(上面カバーゴム)を備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。
本発明のコンベヤベルトは、例えば、上述のゴム組成物からなるシートで補強材を挟み込んだ後、このゴム組成物を加熱圧着して加硫させて、補強材にゴム組成物の接着及び被覆を行うことで、製造することができる。
(4)ゴムクローラ
本発明のゴムクローラは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のゴムクローラは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、ゴムクローラは、スチールコードと、該スチールコードを被覆する中間ゴム層と、該中間ゴム層の上に配置された芯金と、前記中間ゴム層と芯金とを囲む本体ゴム層とを具え、更に、本体ゴム層の接地面側に複数のラグを有している。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。特には、耐亀裂成長性及び低発熱性に優れるため、上述したゴム組成物を、本体ゴム層、特には、ラグに好適に用いることができる。
本発明のゴムクローラは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のゴムクローラは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、ゴムクローラは、スチールコードと、該スチールコードを被覆する中間ゴム層と、該中間ゴム層の上に配置された芯金と、前記中間ゴム層と芯金とを囲む本体ゴム層とを具え、更に、本体ゴム層の接地面側に複数のラグを有している。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、上述した部位の少なくともいずれかに用いることができる。特には、耐亀裂成長性及び低発熱性に優れるため、上述したゴム組成物を、本体ゴム層、特には、ラグに好適に用いることができる。
(5)防振装置
本発明の防振装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明の防振装置は、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
防振装置の種類としては、特に限定されず、例えば、エンジンマウント、トーショナルダンパー、ラバーブッシュ、ストラットマウント、バウンドバンパー、ヘルパーラバー、メンバマウント、スタビブッシュ、空気ばね、センターサポート、ゴム入りプロペラシャフト、防振レバー、コンパニヨンダンパー、ダンピングラバー、アイドラーアームブッシュ、ステアリングコラムブッシュ、カップリングラバー、ボデーマウント、マフラーサポート、ダイナミックダンパー、パイピングラバー等が挙げられる。
本発明の防振装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明の防振装置は、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
防振装置の種類としては、特に限定されず、例えば、エンジンマウント、トーショナルダンパー、ラバーブッシュ、ストラットマウント、バウンドバンパー、ヘルパーラバー、メンバマウント、スタビブッシュ、空気ばね、センターサポート、ゴム入りプロペラシャフト、防振レバー、コンパニヨンダンパー、ダンピングラバー、アイドラーアームブッシュ、ステアリングコラムブッシュ、カップリングラバー、ボデーマウント、マフラーサポート、ダイナミックダンパー、パイピングラバー等が挙げられる。
(6)免震装置
本発明の免震装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明の免震装置は、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、免震装置は、軟質層と硬質層とが交互に積層された積層体、及び、当該積層体の中心に形成された中空部に圧入されるプラグを備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、軟質層及びプラグの少なくともいずれかに用いることができる。
本発明の免震装置は、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明の免震装置は、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、免震装置は、軟質層と硬質層とが交互に積層された積層体、及び、当該積層体の中心に形成された中空部に圧入されるプラグを備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、軟質層及びプラグの少なくともいずれかに用いることができる。
(7)ホース
本発明のホースは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のホースは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、ホースは、径方向内側に位置する内面ゴム層(内管ゴム)と、径方向外側に位置する外面ゴム層と、必要に応じて上記内面ゴム層及び上記外面ゴム層の間に位置する補強層とを備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、内面ゴム層及び外面ゴム層の少なくともいずれかに用いることができる。また、上述したゴム組成物は、単一ゴム層からなるホースに用いることもできる。
本発明のホースは、上記のゴム組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のホースは、上述したゴム組成物を用いているため、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる。
一実施形態において、ホースは、径方向内側に位置する内面ゴム層(内管ゴム)と、径方向外側に位置する外面ゴム層と、必要に応じて上記内面ゴム層及び上記外面ゴム層の間に位置する補強層とを備える。そして、一実施形態においては、上述したゴム組成物を、内面ゴム層及び外面ゴム層の少なくともいずれかに用いることができる。また、上述したゴム組成物は、単一ゴム層からなるホースに用いることもできる。
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
<共重合体A(多元共重合体)の製造>
十分に乾燥した1,000mL耐圧ステンレス反応器に、芳香族ビニル化合物としてのスチレン160g及びトルエン600mLを加えた。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体(1,3-[(t-Bu)Me2Si]2C9H5Gd[N(SiHMe2)2]2)0.25mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]0.275mmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド1.1mmolを仕込み、トルエン40mLを加えて触媒溶液を得た。
得られた触媒溶液を、上記の耐圧ステンレス反応器に加え、70℃に加温した。
次いで、上記の耐圧ステンレス反応器に、非共役オレフィン化合物としてのエチレンを圧力1.5MPaで投入し、更に、共役ジエン化合物としての1,3-ブタジエン20gを含むトルエン溶液80mLを8時間かけて投入し、70℃で計8.5時間共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加えて重合反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いて共重合体を分離し、50℃で真空乾燥し、共重合体A(多元共重合体)を得た。
十分に乾燥した1,000mL耐圧ステンレス反応器に、芳香族ビニル化合物としてのスチレン160g及びトルエン600mLを加えた。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にモノ(ビス(1,3-tert-ブチルジメチルシリル)インデニル)ビス(ビス(ジメチルシリル)アミド)ガドリニウム錯体(1,3-[(t-Bu)Me2Si]2C9H5Gd[N(SiHMe2)2]2)0.25mmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]0.275mmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド1.1mmolを仕込み、トルエン40mLを加えて触媒溶液を得た。
得られた触媒溶液を、上記の耐圧ステンレス反応器に加え、70℃に加温した。
次いで、上記の耐圧ステンレス反応器に、非共役オレフィン化合物としてのエチレンを圧力1.5MPaで投入し、更に、共役ジエン化合物としての1,3-ブタジエン20gを含むトルエン溶液80mLを8時間かけて投入し、70℃で計8.5時間共重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液1mLをその耐圧ステンレス反応器に加えて重合反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いて共重合体を分離し、50℃で真空乾燥し、共重合体A(多元共重合体)を得た。
得られた共重合体Aについて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー[GPC:東ソー製HLC-8121GPC/HT、カラム:東ソー製GMHHR-H(S)HT×2本、検出器:示差屈折率計(RI)]で単分散ポリスチレンを基準として、測定温度40℃でのポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。その結果、数平均分子量(Mn)は163,000、重量平均分子量(Mw)は399,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.4であった。
また、得られた共重合体Aについて、1H-NMRスペクトル(100℃、d-テトラクロロエタン標準:6ppm)の各ピークの積分比より、エチレン単位、スチレン単位、ブタジエン単位の割合(mol%)を求めた。その結果、エチレン単位の割合は85mol%、スチレン単位の割合は7mol%、ブタジエン単位の割合は8mol%であった。
また、得られた共重合体Aについて、JIS K 7121-1987に準拠した示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)で、融点、0~120℃での吸熱ピークのエネルギーを測定した。なお、吸熱ピークのエネルギーの測定に関し、具体的には、まず、10℃/分の昇温速度で-150℃から150℃まで昇温し、その時(1st run)の0~120℃における吸熱ピーク(エンタルピー緩和)を求めることにより、吸熱ピークのエネルギーを測定した。その結果、融点は63℃であり、吸熱ピークのエネルギーは35.6J/gであった。
更に、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、DSCで測定した共重合体Aの融解ピークエネルギーとの比率から、結晶化度を求めたところ、12.1%と算出された。
更に、共重合体Aの13C-NMRスペクトルチャートでは、10~24ppmにピークが観測されなかったことから、共重合体Aは、主鎖が非環状構造のみからなることが確認された。
また、得られた共重合体Aについて、1H-NMRスペクトル(100℃、d-テトラクロロエタン標準:6ppm)の各ピークの積分比より、エチレン単位、スチレン単位、ブタジエン単位の割合(mol%)を求めた。その結果、エチレン単位の割合は85mol%、スチレン単位の割合は7mol%、ブタジエン単位の割合は8mol%であった。
また、得られた共重合体Aについて、JIS K 7121-1987に準拠した示差走査熱量計(DSC、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、「DSCQ2000」)で、融点、0~120℃での吸熱ピークのエネルギーを測定した。なお、吸熱ピークのエネルギーの測定に関し、具体的には、まず、10℃/分の昇温速度で-150℃から150℃まで昇温し、その時(1st run)の0~120℃における吸熱ピーク(エンタルピー緩和)を求めることにより、吸熱ピークのエネルギーを測定した。その結果、融点は63℃であり、吸熱ピークのエネルギーは35.6J/gであった。
更に、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、DSCで測定した共重合体Aの融解ピークエネルギーとの比率から、結晶化度を求めたところ、12.1%と算出された。
更に、共重合体Aの13C-NMRスペクトルチャートでは、10~24ppmにピークが観測されなかったことから、共重合体Aは、主鎖が非環状構造のみからなることが確認された。
<共重合体B(二元共重合体)の製造>
十分に乾燥した4Lステンレス反応器に、1,3-ブタジエン120g(2.22mol)を含むトルエン溶液2,000gを添加した後、エチレンを1.72MPaで導入した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2-フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]28.5μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]28.5μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド2.00mmolを仕込み、トルエン40mlに溶解させて触媒溶液とした。
得られた触媒溶液を、ガドリニウム換算で25.0μmolとなる量だけ上記のステンレス反応器に添加し、50℃で90分間重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液5mlを加えて反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いて共重合体を分離し、70℃で真空乾燥し、共重合体B(二元共重合体)を得た。
十分に乾燥した4Lステンレス反応器に、1,3-ブタジエン120g(2.22mol)を含むトルエン溶液2,000gを添加した後、エチレンを1.72MPaで導入した。
一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2-フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2-PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]28.5μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]28.5μmol、及びジイソブチルアルミニウムハイドライド2.00mmolを仕込み、トルエン40mlに溶解させて触媒溶液とした。
得られた触媒溶液を、ガドリニウム換算で25.0μmolとなる量だけ上記のステンレス反応器に添加し、50℃で90分間重合を行った。
次いで、2,2’-メチレン-ビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)(NS-5)5質量%のイソプロパノール溶液5mlを加えて反応を停止させた。
次いで、大量のメタノールを用いて共重合体を分離し、70℃で真空乾燥し、共重合体B(二元共重合体)を得た。
得られた共重合体Bについて、共重合体Aと同様にして、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を求めた。その結果、数平均分子量(Mn)は121,000、重量平均分子量(Mw)は473,000、分子量分布(Mw/Mn)は3.88であった。
また、得られた共重合体Bについて、共重合体Aと同様にして、エチレン単位、スチレン単位、ブタジエン単位の割合(mol%)を求めた。その結果、エチレン単位の割合は43mol%、スチレン単位の割合は0mol%、ブタジエン単位の割合は57mol%であった。
また、得られた共重合体Bについて、共重合体Aと同様にして、融点、ガラス転移温度、0~120℃での吸熱ピークのエネルギーを測定した。その結果、融点は120℃であり、ガラス転移温度は-103℃であり、吸熱ピークのエネルギーは48.5J/gであった。
更に、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、DSCで測定した共重合体Bの融解ピークエネルギーとの比率から、結晶化度を求めたところ、16.5%と算出された。
また、得られた共重合体Bについて、共重合体Aと同様にして、エチレン単位、スチレン単位、ブタジエン単位の割合(mol%)を求めた。その結果、エチレン単位の割合は43mol%、スチレン単位の割合は0mol%、ブタジエン単位の割合は57mol%であった。
また、得られた共重合体Bについて、共重合体Aと同様にして、融点、ガラス転移温度、0~120℃での吸熱ピークのエネルギーを測定した。その結果、融点は120℃であり、ガラス転移温度は-103℃であり、吸熱ピークのエネルギーは48.5J/gであった。
更に、100%結晶成分からなるポリエチレンの結晶融解エネルギーと、DSCで測定した共重合体Bの融解ピークエネルギーとの比率から、結晶化度を求めたところ、16.5%と算出された。
<変性共役ジエン系重合体Aの製造>
乾燥し、窒素置換した800mLの耐圧ガラス容器に、1,3-ブタジエンのシクロヘキサン溶液、及びスチレンのシクロヘキサン溶液を、1,3-ブタジエン60g及びスチレン15gになるように加え、2,2-ジテトラヒドロフリルプロパン0.70mmolを加え、更に重合開始剤として0.70mmolのn-ブチルリチウムを加えた後、50℃で1.5時間重合(アニオン重合)を行い、リチウム型の活性部位を末端に有するスチレン-ブタジエン共重合体を得た。この際の重合転化率は、ほぼ100%であった。
その後、変性剤としてN,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン0.063mmolを添加し、50℃で30分間変性反応を行った。
引き続き、50℃にて老化防止剤2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール(BHT)のイソプロパノール5質量%溶液を2mL加えて重合反応の停止を行い、更に微量のBHTを含むイソプロパノール中で再沈殿させた後、ドラムドライヤーにて乾燥し、変性共役ジエン系重合体Aとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得た。
なお、用いた変性剤の化学式を、以下に示す。
乾燥し、窒素置換した800mLの耐圧ガラス容器に、1,3-ブタジエンのシクロヘキサン溶液、及びスチレンのシクロヘキサン溶液を、1,3-ブタジエン60g及びスチレン15gになるように加え、2,2-ジテトラヒドロフリルプロパン0.70mmolを加え、更に重合開始剤として0.70mmolのn-ブチルリチウムを加えた後、50℃で1.5時間重合(アニオン重合)を行い、リチウム型の活性部位を末端に有するスチレン-ブタジエン共重合体を得た。この際の重合転化率は、ほぼ100%であった。
その後、変性剤としてN,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン0.063mmolを添加し、50℃で30分間変性反応を行った。
引き続き、50℃にて老化防止剤2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール(BHT)のイソプロパノール5質量%溶液を2mL加えて重合反応の停止を行い、更に微量のBHTを含むイソプロパノール中で再沈殿させた後、ドラムドライヤーにて乾燥し、変性共役ジエン系重合体Aとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得た。
なお、用いた変性剤の化学式を、以下に示す。
<変性共役ジエン系重合体Bの製造>
上記変性共役ジエン系重合体Aの製造において、変性剤として、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン0.063mmolに代えて、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン0.063mmolを用いたこと以外は同様の手順を行い、変性共役ジエン系重合体Bとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得る。
なお、用いた変性剤の化学式を、以下に示す。
上記変性共役ジエン系重合体Aの製造において、変性剤として、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン0.063mmolに代えて、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン0.063mmolを用いたこと以外は同様の手順を行い、変性共役ジエン系重合体Bとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得る。
なお、用いた変性剤の化学式を、以下に示す。
<変性共役ジエン系重合体Cの製造>
乾燥し、窒素置換した800mLの耐圧ガラス容器に、1,3-ブタジエンのシクロヘキサン溶液、及びスチレンのシクロヘキサン溶液を、1,3-ブタジエン45.5g及びスチレン24.5gになるように加え、2,2-ジテトラヒドロフリルプロパン0.105mmolを加え、ポタジウム-2-メチル-2-ブトキシドを0.039mmolを加え、更に重合開始剤として0.70mmolのn-ブチルリチウムを加えた後、50℃で1.5時間重合(アニオン重合)を行い、リチウム型の活性部位を末端に有するスチレン-ブタジエン共重合体を得た。この際の重合転化率は、ほぼ100%であった。
その後、変性剤としてN-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン0.063mmolを添加し、50℃で30分間変性反応を行った。
引き続き、50℃にて老化防止剤2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール(BHT)のイソプロパノール5質量%溶液を2mL加えて重合反応の停止を行い、更に微量のBHTを含むイソプロパノール中で再沈殿させた後、ドラムドライヤーにて乾燥し、変性共役ジエン系重合体Cとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得た。
乾燥し、窒素置換した800mLの耐圧ガラス容器に、1,3-ブタジエンのシクロヘキサン溶液、及びスチレンのシクロヘキサン溶液を、1,3-ブタジエン45.5g及びスチレン24.5gになるように加え、2,2-ジテトラヒドロフリルプロパン0.105mmolを加え、ポタジウム-2-メチル-2-ブトキシドを0.039mmolを加え、更に重合開始剤として0.70mmolのn-ブチルリチウムを加えた後、50℃で1.5時間重合(アニオン重合)を行い、リチウム型の活性部位を末端に有するスチレン-ブタジエン共重合体を得た。この際の重合転化率は、ほぼ100%であった。
その後、変性剤としてN-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン0.063mmolを添加し、50℃で30分間変性反応を行った。
引き続き、50℃にて老化防止剤2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール(BHT)のイソプロパノール5質量%溶液を2mL加えて重合反応の停止を行い、更に微量のBHTを含むイソプロパノール中で再沈殿させた後、ドラムドライヤーにて乾燥し、変性共役ジエン系重合体Cとしての変性スチレン-ブタジエン共重合体を得た。
<無変性共役ジエン系重合体の製造>
上記変性共役ジエン系重合体Bの製造において、変性剤を用いた変性反応を行わなかったこと以外は同様の手順を行い、無変性共役ジエン系重合体を得る。
上記変性共役ジエン系重合体Bの製造において、変性剤を用いた変性反応を行わなかったこと以外は同様の手順を行い、無変性共役ジエン系重合体を得る。
<シリカBの製造>
撹拌機を備えた180リットルのジャケット付きステンレス反応槽に、水89リットルとケイ酸ナトリウム水溶液(SiO2 160g/リットル、SiO2/Na2Oモル比3.3)1.70リットルとを入れ、75℃に加熱した。生成した溶液中のNa2O濃度は0.015mol/リットルであった。
この溶液の温度を75℃に維持しながら、上記と同様のケイ酸ナトリウム水溶液を流量520ミリリットル/分で、硫酸(18mol/リットル)を流量23ミリリットル/分で同時に滴下した。流量を調整しつつ、反応溶液中のNa2O濃度を0.005~0.035mol/リットルの範囲に維持しながら中和反応を行った。反応途中から反応溶液は白濁をはじめ、46分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。更に、添加を続けて100分で反応を停止した。生じた溶液中のシリカ濃度は60g/リットルであった。引き続いて、上記と同様の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。得られたケイ酸スラリーをフィルタープレスで濾過、水洗を行って湿潤ケーキを得た。次いで、湿潤ケーキを乳化装置を用いてスラリーにして、噴霧式乾燥機で乾燥し、シリカB(湿式シリカ)を得た。
撹拌機を備えた180リットルのジャケット付きステンレス反応槽に、水89リットルとケイ酸ナトリウム水溶液(SiO2 160g/リットル、SiO2/Na2Oモル比3.3)1.70リットルとを入れ、75℃に加熱した。生成した溶液中のNa2O濃度は0.015mol/リットルであった。
この溶液の温度を75℃に維持しながら、上記と同様のケイ酸ナトリウム水溶液を流量520ミリリットル/分で、硫酸(18mol/リットル)を流量23ミリリットル/分で同時に滴下した。流量を調整しつつ、反応溶液中のNa2O濃度を0.005~0.035mol/リットルの範囲に維持しながら中和反応を行った。反応途中から反応溶液は白濁をはじめ、46分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。更に、添加を続けて100分で反応を停止した。生じた溶液中のシリカ濃度は60g/リットルであった。引き続いて、上記と同様の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。得られたケイ酸スラリーをフィルタープレスで濾過、水洗を行って湿潤ケーキを得た。次いで、湿潤ケーキを乳化装置を用いてスラリーにして、噴霧式乾燥機で乾燥し、シリカB(湿式シリカ)を得た。
シリカBについて、水銀ポロシメータ「POREMASTER-33」(Quantachrome社製)を用いて、水銀圧入法に基づき、まず圧力を1~32000PSIまで上昇させて、シリカBの外表面において開口部の直径1.2×105nm~6nmの範囲にある細孔について水銀圧入量を測定し、図2に示したように圧入量のピークに位置する直径(M1)を求めた。次に、圧力を32000PSI~1PSIまで下降させて、水銀を細孔内から排出した。このときの排出曲線から得られた排出量のピークに位置する直径(M2)を求めた。その結果、M1-M2で求められるインクボトル状細孔指数(IB)は、20.00と算出された。
また、シリカBのセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)を、ASTM D3765-92記載の方法に準拠して測定した。この際、上述したように、カーボンブラックの標準品であるIRB#3(83.0m2/g)を使用せず、別途セチルトリメチルアンモニウムブロミド標準液を調製し、これによってシリカOT(ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)溶液の標定を行い、シリカBの表面に対するセチルトリメチルアンモニウムブロミド1分子当たりの吸着断面積を0.35nm2として、セチルトリメチルアンモニウムブロミドの吸着量から比表面積(m2/g)を算出した。その結果、シリカBのCTABは180であった。
更に、シリカBのサンプルを一定量秤量し、750℃でサンプルを3時間加熱した後、減少分の質量(灼熱減量)を測定した。また、シリカBのサンプルを一定量秤量し、105℃でサンプルを2時間加熱した後、減少分の質量(加熱減量)を測定た。そ野結果、灼熱減量-加熱減量は3.2質量%と算出された。
<ゴム組成物の調製及び評価>
表1、表2に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いてゴム組成物を製造する。なお、全ての実施例のゴム組成物について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、変性共役ジエン系重合体が連続相を構成し、多元共重合体が分散相を構成していることが確認される。表3に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いてゴム組成物を製造した。なお、全ての実施例のゴム組成物について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、変性共役ジエン系重合体が連続相を構成し、多元共重合体が分散相を構成していることが確認された。
各ゴム組成物を用いて、下記の方法で評価される低発熱性及び耐亀裂成長性の結果を、表1~表3に示す。
表1、表2に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いてゴム組成物を製造する。なお、全ての実施例のゴム組成物について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、変性共役ジエン系重合体が連続相を構成し、多元共重合体が分散相を構成していることが確認される。表3に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いてゴム組成物を製造した。なお、全ての実施例のゴム組成物について、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、変性共役ジエン系重合体が連続相を構成し、多元共重合体が分散相を構成していることが確認された。
各ゴム組成物を用いて、下記の方法で評価される低発熱性及び耐亀裂成長性の結果を、表1~表3に示す。
(1)低発熱性
表1及び表2の全ての例並びに表3の比較例10のゴム組成物について、160℃で20分加硫した後、動的せん断粘弾性測定装置(レオメトリックス社製)を使用し、温度50℃、動歪10%、周波数15Hzの条件で、tanδを測定する。表3の比較例10以外の例のゴム組成物について、160℃で20分加硫した後、動的せん断粘弾性測定装置(レオメトリックス社製)を使用し、温度50℃、動歪10%、周波数15Hzの条件で、tanδを測定した。測定値の逆数を用い、表1に示すカーボンブラックを用いた例においては、実施例3を100としたときの指数で表示し、表2に示すシリカを用いた例においては、実施例9を100として、表3に示す例においては、実施例13を100として、測定値を指数化する。この指数値が大きいほど、低発熱性に優れることを示す。
表1及び表2の全ての例並びに表3の比較例10のゴム組成物について、160℃で20分加硫した後、動的せん断粘弾性測定装置(レオメトリックス社製)を使用し、温度50℃、動歪10%、周波数15Hzの条件で、tanδを測定する。表3の比較例10以外の例のゴム組成物について、160℃で20分加硫した後、動的せん断粘弾性測定装置(レオメトリックス社製)を使用し、温度50℃、動歪10%、周波数15Hzの条件で、tanδを測定した。測定値の逆数を用い、表1に示すカーボンブラックを用いた例においては、実施例3を100としたときの指数で表示し、表2に示すシリカを用いた例においては、実施例9を100として、表3に示す例においては、実施例13を100として、測定値を指数化する。この指数値が大きいほど、低発熱性に優れることを示す。
(2)耐亀裂成長性
表1~表3の全ての例のゴム組成物から、JIS3号試験片を作製する。次いで、この試験片の中心部に0.5mmの亀裂を入れ、室温で0~100%の一定歪で繰返し疲労を与え、試験片が切断するまでの回数を測定する。表1に示すカーボンブラックを用いた例においては、実施例3を100としたときの指数で表示し、表2に示すシリカを用いた例においては、実施例9を100として、表3に示す例においては、実施例13を100として、測定値を指数化する。この指数値が大きいほど、耐亀裂成長性に優れることを示す。
表1~表3の全ての例のゴム組成物から、JIS3号試験片を作製する。次いで、この試験片の中心部に0.5mmの亀裂を入れ、室温で0~100%の一定歪で繰返し疲労を与え、試験片が切断するまでの回数を測定する。表1に示すカーボンブラックを用いた例においては、実施例3を100としたときの指数で表示し、表2に示すシリカを用いた例においては、実施例9を100として、表3に示す例においては、実施例13を100として、測定値を指数化する。この指数値が大きいほど、耐亀裂成長性に優れることを示す。
*1 カーボンブラックA:HAFカーボン、旭カーボン株式会社製、商品名「#70」
*2 シリカA:東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニプシールAQ(登録商標)」
*3 シランカップリング剤A:ビス(3-トリエトシキシリルプロピル)ジスルフィド、Evonik社製、商品名「Si75(登録商標)」、平均硫黄鎖長:2.35
*4 軟化剤:プロセスオイル
*5 老化防止剤6PPD: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、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック6C(登録商標)」
*6 ワックス:精工化学株式会社製、商品名「サンタイト(登録商標)」
*7 加硫促進剤MBTS:ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーDM」
*8 加硫促進剤TBBS:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーNS」
*9 加硫促進剤DPG:1,3-ジフェニルグアニジン、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーD」
*10 SEBS:JSR株式会社製、「DYNARON 9901P」
*11 カーボンブラックB:東海カーボン株式会社製、「SEAST 7HM」
*12 シランカップリング剤B:モメンティブ社製、「NXT」
*2 シリカA:東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニプシールAQ(登録商標)」
*3 シランカップリング剤A:ビス(3-トリエトシキシリルプロピル)ジスルフィド、Evonik社製、商品名「Si75(登録商標)」、平均硫黄鎖長:2.35
*4 軟化剤:プロセスオイル
*5 老化防止剤6PPD: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、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック6C(登録商標)」
*6 ワックス:精工化学株式会社製、商品名「サンタイト(登録商標)」
*7 加硫促進剤MBTS:ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーDM」
*8 加硫促進剤TBBS:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーNS」
*9 加硫促進剤DPG:1,3-ジフェニルグアニジン、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーD」
*10 SEBS:JSR株式会社製、「DYNARON 9901P」
*11 カーボンブラックB:東海カーボン株式会社製、「SEAST 7HM」
*12 シランカップリング剤B:モメンティブ社製、「NXT」
表1~表3から、本発明に従う実施例のゴム組成物を用いることで、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができることが分かる。
本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れるゴム物品を作製することができるゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することができる。
また、本発明によれば、耐亀裂成長性と低発熱性とのバランスに優れる、タイヤ、コンベヤベルト、ゴムクローラ、防振装置、免震装置及びホースを提供することができる。
A:略円筒状を呈する細孔
B:インクボトル状を呈する細孔
Ma:粒子の外表面における細孔Aの開口部の直径
Mb:粒子の外表面における細孔Bの開口部の直径
Ra:粒子内部における細孔Aの細孔径(内径)
Rb:粒子内部における細孔Bの細孔径(内径)
C:水銀の圧入曲線
D:水銀の排出曲線
M1:水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径
M2:水銀排出量の最大値を示す開口部の直径
IB:インクボトル状細孔指数
B:インクボトル状を呈する細孔
Ma:粒子の外表面における細孔Aの開口部の直径
Mb:粒子の外表面における細孔Bの開口部の直径
Ra:粒子内部における細孔Aの細孔径(内径)
Rb:粒子内部における細孔Bの細孔径(内径)
C:水銀の圧入曲線
D:水銀の排出曲線
M1:水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径
M2:水銀排出量の最大値を示す開口部の直径
IB:インクボトル状細孔指数
Claims (20)
- 変性共役ジエン系重合体(a1)、及び、共役ジエン単位と、非共役オレフィン単位と、芳香族ビニル単位とを有する多元共重合体(a2)を含むゴム成分(a)と、
充填剤(b)と
を含有する、ことを特徴とする、ゴム組成物。 - 前記ゴム成分(a)における前記多元共重合体(a2)の割合が5~40質量%である、請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記変性共役ジエン系重合体(a1)が連続相を構成し、前記多元共重合体(a2)が分散相を構成する、請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、
前記共役ジエン単位の割合が1~50mol%であり、
前記非共役オレフィン単位の割合が40~97mol%であり、且つ
前記芳香族ビニル単位の割合が2~35mol%である、
請求項1~3のいずれかに記載のゴム組成物。 - 前記変性共役ジエン系重合体(a1)は、窒素原子、ケイ素原子及び酸素原子から選択される1種以上の原子を有する変性剤で変性されたものである、請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した融点が30~130℃である、請求項1~5のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、示差走査熱量計(DSC)で測定した0~120℃における吸熱ピークのエネルギーが10~150J/gである、請求項1~6のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、示差走査熱量計(DSC)で測定したガラス転移温度が0℃以下である、請求項1~7のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、結晶化度が0.5~50%である、請求項1~8のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記非共役オレフィン単位が、環状構造を有しない、請求項1~9のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記非共役オレフィン単位が、エチレン単位のみからなる、請求項1~10のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記芳香族ビニル単位が、スチレン単位を含む、請求項1~11のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記共役ジエン単位が、1,3-ブタジエン単位及びイソプレン単位の少なくともいずれかを含む、請求項1~12のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記多元共重合体(a2)は、主鎖が非環状構造のみからなる、請求項1~13のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、コンベヤベルト。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、ゴムクローラ。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、防振装置。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、免震装置。
- 請求項1~14のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、ホース。
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Cited By (2)
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| CN113121829A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 奇美实业股份有限公司 | 末端改质的共轭二烯-乙烯基芳香烃共聚物及其制造方法、橡胶组合物及轮胎 |
| JP2022548613A (ja) * | 2019-09-18 | 2022-11-21 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | エチレンと1,3-ジエンの官能性コポリマー |
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| JP2017075274A (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社ブリヂストン | 多元共重合体、ゴム組成物、架橋ゴム組成物、ゴム製品、及びタイヤ |
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-
2018
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