JPH07233285A - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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JPH07233285A
JPH07233285A JP32002694A JP32002694A JPH07233285A JP H07233285 A JPH07233285 A JP H07233285A JP 32002694 A JP32002694 A JP 32002694A JP 32002694 A JP32002694 A JP 32002694A JP H07233285 A JPH07233285 A JP H07233285A
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JP
Japan
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molecular weight
polymer
copolymer
rubber
component
Prior art date
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Application number
JP32002694A
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English (en)
Inventor
Hideo Takechi
秀雄 武市
Koichi Morita
浩一 森田
Tadashi Shibata
唯志 柴田
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転がり摩擦抵抗性と共に引張強度、耐摩耗性
等の破壊物性及びロール巻付等の加工性を向上させる。 【構成】 ポリブタジエンの如き共役ジエン重合体とス
チレン−ブタジエン共重合体の如きビニル芳香族炭化水
素−共役ジエン共重合体から選ばれる数平均分子量が1
0×104 〜25×104 であり、分子量分布が1.5
以下である低分子量重合体成分90〜40重量%と前記
重合体からなる群から選ばれる数平均分子量が50×1
4 〜200×104 であり、分子量分布が2.5以下
である高分子量重合体成分10〜60重量%とを有する
重合体を60重量部以上含むゴム原料、及び、カーボン
ブラックとホワイトカーボンから選ばれる少なくとも1
種を前記ゴム原料100重量部に対して30〜70重量
部含むゴム組成物であって、前記ゴム原料用重合体の分
子量分布が少なくとも二峰性であることを特徴とするゴ
ム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ、工業用品等の
種々のゴム製品に好適に用いられるゴム組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車には低燃費性と安全性が求
められており、タイヤのトレッド部に使用されるゴム組
成物には、転がり摩擦抵抗性(低ヒステリシスロス性)
を大幅に低減すると同時にこの転がり摩擦抵抗性と相反
する性質である耐摩耗性、耐偏摩耗性、耐カット性等の
破壊物性及びウェット、ドライ等のグリップ性能を向上
させることが要求されている。
【0003】これらの要求を満たすために、溶液重合ス
チレン−ブタジエンゴム、乳化重合スチレン−ブタジエ
ンゴム等を用いた種々の試みが数多くなされている。
【0004】溶液重合スチレン−ブタジエンゴムを用い
た試みとしては、例えば、片末端、両末端又は主鎖中
に、窒素、スズ等の元素を含み、カーボンブラックと相
互作用するこれらの官能基を有する溶液重合スチレン−
ブタジエンゴムを主ゴム成分として用いたものがある
が、これらのゴム組成物についても十分な低ヒステリシ
スロス性と破壊物性との改良が得られていない。さら
に、末端変性スチレン−ブタジエンゴムを用いたゴム組
成物では通常ロール巻付性等の加工性が悪いため、加工
性の向上のために天然ゴムを20〜50重量部位併用し
ており、このため末端変性スチレン−ブタジエンゴムが
有する本来の特長である低ヒステリシスロス性、高耐偏
摩耗性、グリップ性能が十分に発揮されないという欠点
を有していた。
【0005】一方、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム
を用いた試みでは、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム
が広い分子量分布を有しているため(Mw/Mn>2.
5)加工性及び破壊物性に優れたゴム組成物が得られる
が、分子量のかなり低い重合体成分も含んでいるため、
低転がり摩擦抵抗性が要求される分野には不向きである
という欠点を有している。
【0006】そこで溶液重合スチレン−ブタジエンゴム
において、分子量分布に工夫を導入した試みとして、イ
ー.ダブリュ.ダック(E.W.Duck)らの「溶液
重合スチレン−ブタジエンゴムの引張特性における分子
量分布の効果(THE EFFECT OF MOLECULAR WEIGHT DISTR
IBUTION ON THE TENSILE PROPERTIES OF SOLUTION SB
R)」〔インターナショナル ラバーコンフェランス(TH
E INTERNATIONAL RUBBERCONFERANCE )2巻、1977
年発行〕において、二峰性の分子量分布を示す溶液重合
スチレン−ブタジエンゴムの引張強度を改良したものが
開示されているが、分子量分布の特性が明確ではなく、
引張強度も未だ十分に改良されているとはいえず、ま
た、耐摩耗性、耐偏摩耗性及びタイヤにおける低転がり
抵抗性の指標となる低ヒステリシスロス性については特
に改良されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、転がり摩擦抵抗性(低ヒステリシスロス性)と共
に引張強度、耐摩耗性等の破壊物性及びロール巻付性等
の加工性を向上させたゴム組成物を提供することを目的
としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成すべく鋭意検討・研究した結果、低ヒステリシスロ
ス性、破壊物性及び加工性に優れた本発明を完成させる
に至った。
【0009】即ち、請求項1記載のゴム組成物は、共役
ジエン重合体とビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重
合体から選ばれる、低分子量重合体成分90〜40重量
%と高分子量重合体成分10〜60重量%とを有する重
合体を60重量部以上含むゴム原料、及び、カーボンブ
ラックとホワイトカーボンから選ばれる少なくとも1種
を前記ゴム原料100重量部に対して30〜70重量部
含むゴム組成物であって、前記低分子量重合体成分は主
構造が直鎖状であり、数平均分子量(Mn)が10×1
4 〜25×104 であり、分子量分布(Mw/Mn)
が1.5以下であり、前記高分子量重合体成分は主構造
が直鎖状であり、数平均分子量が50×104 〜200
×104 であり、分子量分布が2.5以下であり、低分
子量重合体成分と高分子量重合体成分を有する前記重合
体の分子量分布が少なくとも二峰性であることを特徴と
する。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ゴム組成物は、ゴム原料として、数平均分子量が10×
104 〜25×104 であり、かつ分子量分布が1.5
以下の直鎖状を主構造とする低分子量重合体成分(以
下、低分子量成分と称する)を90〜40重量%と、数
平均分子量が50×104 〜200×104 であり、か
つ分子量分布が2.5以下の直鎖状を主構造とする高分
子量重合体成分(以下、高分子量成分と称する)を10
〜60重量%含み、トータルの分子量分布が少なくとも
二峰性の重合体を含有している。前記重合体の低分子量
成分と高分子量成分とは、それぞれ、共役ジエン重合体
とビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重合体とから選
択される。
【0011】本発明のゴム原料に含有される前記重合体
は、それぞれ、共役ジエン重合体とビニル芳香族炭化水
素−共役ジエン共重合体とから選ばれる低分子量成分と
高分子量成分とを含み、少なくとも二峰性の分子量分布
を示す。一般にロール巻付性等の加工性の観点からは、
分子量分布の狭い重合体よりも分子量分布の広い重合体
の方が優れているが、分子量分布が広く、かつ一峰性で
ある場合には、重合体中に著しい低分子量成分が含まれ
るため、低ヒステリシスロス性及び破壊物性の観点から
は好ましくない。本発明のゴム原料に含有される共役ジ
エン重合体とビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重合
体とから選ばれる重合体のトータルの分子量分布は多峰
性であり、結果としてかなり広い分子量分布を有してい
るため、加工性を向上することができる。また、これら
のゴム状共役ジエン重合体、ビニル芳香族炭化水素−共
役ジエン共重合体に含まれる低分子量成分の分子量分布
は、1.5以下、好ましくは1.3以下であり、また、
高分子量成分の分子量分布は、2.5以下、好ましくは
1.5以下と狭く、それぞれ特定の範囲の分子量に分布
が集中しているため、乳化重合スチレン−ブタジエンゴ
ムのように著しい低分子量成分を含まず、結果として、
低ヒステリシスロス性が確認でき、かつ、破壊物性を向
上することができる。特に、低分子量成分の分子量分布
が1.3以下であり、且つ、高分子量成分の分子量分布
が1.5以下である成分からなる重合体が低ヒステリシ
スロス性の観点から特に好ましい。
【0012】低分子量成分の数平均分子量は、10×1
4 〜25×104 が好ましく、特に15×104 〜2
5×104 が好ましい。数平均分子量が10×104
満の場合には、原料重合体のタッキネスが高いため取扱
い難く、またヒステリシスロスが大きく、一方、数平均
分子量が25×104 を越える場合には、低分子量成分
と高分子量成分をブレンドした後のコンパウンドのムー
ニー粘度が高くなり過ぎて混練り性が悪く、またカーボ
ンブラックの分散性が低下するために、良好な破壊物
性、低ヒステリシスロス性が得られない。
【0013】高分子量成分の数平均分子量は、50×1
4 〜200×104 が好ましく、特に70×104
120×104 が好ましい。数平均分子量が50×10
4 未満の場合には、十分な破壊物性が得られず、一方、
数平均分子量が200×10 4 を越える場合には、工業
的に重合体の合成自体が困難で、それに見合うだけの破
壊物性及び低ヒステリシスロス性が確保できない。
【0014】これらの低分子量成分と高分子量成分はい
ずれも直鎖状を主構造とするものが好ましい。ここで、
直鎖状を主構造とするとは、炭化水素系溶媒中でリチウ
ム化合物を開始剤として通常の溶液重合(アニオン重
合)で得られるごく一般的なジエン系重合体(但し、重
合途中でジビニルベンゼンのごとき多官能性のモノマー
を共重合させて分岐を生じた場合、重合末端を四塩化ケ
イ素やトリクロロホスフィン等の多官能性のカップリン
グ剤でカップリングし、分岐を生じた場合、あるいは、
3官能以上のマルチリチウム開始剤により最初から分岐
を伴う形で重合した重合体等のように実質的に分岐を有
する重合体を除く)、又は、ネオジム等のリビング性の
高い配位触媒を用いて重合した重合体を意味する。低分
子量成分に分岐が多い場合には、分子末端の増加がもた
らすヒステリシスロスにより十分な低ヒステリシスロス
性が得られず、一方、高分子量成分に分岐が多い場合に
は、カーボンブラックの分散性が悪くなり、十分な破壊
物性、低ヒステリシスロス性が得られない。
【0015】低分子量成分と高分子量成分の使用量は、
低分子量成分は90〜40重量%、さらに、85〜50
重量%であることが好ましく、高分子量成分は10〜6
0重量%、さらに、15〜50重量%であるのが好まし
い。低分子量成分が90重量%を越える場合(即ち、高
分子量成分が10重量%未満の場合)には、含有される
高分子量成分の割合が低いため、十分な破壊物性が得ら
れない。一方、低分子量成分が40重量%未満である場
合(即ち、高分子量成分が60重量%を越える場合)に
は、コンパウンドのムーニー粘度が高くなり過ぎて混練
り性が悪く、またカーボンブラックの分散性が低下する
ため、良好な破壊物性及び低ヒステリシスロス性が得ら
れない。前述の使用量を変更しない範囲であれば、共役
ジエン重合体とビニル芳香族炭化水素とから選択される
高分子量成分と低分子量成分とは、本発明のゴム原料に
含有される重合体にそれぞれ1種以上含まれて、それぞ
れがブレンドされた結果としてトータルの分子量分布
(GPCカーブ)が二峰性以上となっても良い。従っ
て、例えば、高分子量成分の重合体2種類と低分子量成
分の重合体1種類とをブレンドし、結果的に分子量分布
が三峰性となる場合も本発明に含まれる。また、一種の
共役ジエン重合体とビニル芳香族炭化水素−共役ジエン
共重合体から選ばれる重合体の重合条件を制御すること
によって分子量分布が二峰性となる重合体を製造しても
良い。なお、低分子量成分と高分子量成分とをブレンド
してゴム原料に含まれる重合体を得る場合、これらの低
分子量成分と高分子量成分とは、ドライブレンドしても
良く、また予め重合後のセメント同士をブレンドしても
良く、セメントブレンドを行う場合には低分子量成分の
コールドフローを防止することができる。
【0016】低分子量成分と高分子量成分は、いずれも
共役ジエン重合体とビニル芳香族炭化水素−共役ジエン
共重合体から選択される。効果の点からは、低分子量成
分と高分子量成分はいずれもビニル芳香族炭化水素−共
役ジエン共重合体であることが好ましい。
【0017】前記共役ジエン重合体は、1分子当たり4
〜12個、好ましくは、4〜8個の炭素原子数を含有す
る共役ジエン炭化水素をモノマーとして重合したもので
あり、使用される共役ジエン炭化水素モノマーとして
は、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3
−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエ
ン、オクタジエン等が挙げられ、特に1,3−ブタジエ
ンが好ましい。これらは単独で用いても、2種以上混合
して用いても良い。共役ジエン重合体としては、工業的
な観点からポリブタジエンが好ましい。
【0018】また、前記ビニル芳香族炭化水素−共役ジ
エン共重合体は、上記の共役ジエン炭化水素モノマー
と、ビニル芳香族炭化水素モノマーとを共重合したもの
であり、使用されるビニル芳香族炭化水素モノマーとし
ては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メ
チルスチレン、o−メチルスチレン、p−ブチルスチレ
ン、ビニルナフタリン等が挙げられ、特にスチレンが好
ましい。これらは単独で用いても、2種以上混合して用
いても良い。ビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重合
体としては、工業的な観点からスチレン−ブタジエン共
重合体が好ましい。
【0019】重合法としては、直鎖状を主構造とする共
役ジエン重合体又はビニル芳香族炭化水素−共役ジエン
共重合体を得る観点からはリチウム系溶液重合が好まし
いが、配位重合でもよく、また、他の重合法でもよい。
【0020】リチウム系溶液重合により合成する場合
は、開始剤としてリチウム化合物を使用することが好ま
しく、使用されるリチウム化合物の例としては、エチル
リチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、se
c −ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ヘキシル
リチウム等のアルキルリチウム、1,4−ジリチオブタ
ン等のアルキレンジリチウム、フェニルリチウム、スチ
ルベンジリチウム、ブチルリチウムとジビニルベンゼン
との反応物等の他の炭化水素リチウム、あるいはトリブ
チルスズリチウム等の有機金属リチウム、リチウムジエ
チルアミド、リチウムジイソプロピルアミド、リチウム
ピペリジド等のリチウムアミドを挙げることができる。
好ましくは、n−ブチルリチウム又はsec −ブチルリチ
ウムである。これらのリチウム化合物は単独で用いて
も、2種以上混合して用いても良い。これらのリチウム
化合物は、モノマー100g当たり0.2〜30mmolの
範囲で用いることができ、リチウム化合物の濃度等を調
整するこにより、重合体の分子量を容易に調節すること
ができる。なお、この重合の際には、ランダマイザーを
使用することが好ましく、一般によく知られ、使用され
ているTHF(テトラヒドロフラン)等のエーテル類;
アミン類;アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水素化
物;カリウムt−アミレート等のアルカリ金属及びアル
カリ土類金属のアルコール塩;アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属のカルボン酸塩、スルホン酸塩、アミン塩;
等のランダマイザーを必要に応じて、単独又は混合して
用いることが可能である。ランダマイザーを使用する場
合は、THF、カリウムt−アミレート等を用いること
が好ましい。溶液重合で合成した重合体としては、スチ
レン−ブタジエン共重合体が好ましい。
【0021】配位重合により重合した重合体の例として
は、ニッケル、コバルト、ネオジム等を触媒として得ら
れる高シス−1,4−ポリブタジエンや、マグネシウ
ム、リチウム、バリウムを触媒として得られる高トラン
ス−1,4−ポリブタジエン、高トランススチレン−ブ
タジエンゴム;等が挙げられる。
【0022】なお、本発明で用いられる高分子量成分及
び低分子量成分は直鎖状を主構造とする実質的にリニア
な重合体であれば、例えば、ジブチルジクロロケイ素、
ジブチルジクロロスズのような2価のカップリング剤に
よるカップリング等により主鎖中に窒素、スズ、ケイ
素、硫黄、酸素等を含む官能基を有していてもよく、中
でもスズ又はケイ素を含む官能基を有することが好まし
い。
【0023】また、前記高分子量成分及び低分子量成分
は、末端変性されていても良い。末端変性基としては、
窒素、スズ、ケイ素、硫黄、酸素等を含むものが低ロス
性、高補強性を確保するために好適であり、カーボンブ
ラックで充填された化合物に対しては、その中でも特に
窒素又はスズを含む官能基を含む変性基が好適であり、
主にシリカ、タルク、炭酸カルシウム等のホワイトカー
ボンで充填された化合物に対してはアルコキシシラン系
の変性基又は窒素を含む変性基が好適である。
【0024】本発明に用いられる高分子量成分及び低分
子量成分はその末端に窒素又はスズを含む官能基を有
し、その主鎖中にスズ又はケイ素を含む官能基を有する
ことが効果の点から好ましい。
【0025】これらの変性基を導入する方法としては特
開平4−314705号のようにスズを含む開始剤で重
合を開始する方法、又は特開昭61−81445号のよ
うに窒素を含む開始剤を用いて重合を開始する方法、又
は特願平4−280137号のように重合系内でピロリ
ジン又はヘキサメチレンイミン等の2級アミンとアルキ
ルリチウムを反応させることにより3級アミンを含む開
始剤を合成して、重合を開始させる方法(in−sit
u法)等があり、それぞれ溶液重合により重合体を合成
する場合に、重合開始側末端に変性基が導入される。i
n−situ法の場合にはピロリジンのように環状構造
を有するイミン化合物を用いることが低ヒステリシスロ
ス性、破壊物性の観点から特に好ましい。
【0026】上記の他、主鎖中又は重合末端にこれらの
変性基を導入する方法としては、例えば、リビングポリ
マーに、トリブチルスズクロライド、ジブチルスズジク
ロライド等のスズ化合物、ジメチルアミノベンゾフェノ
ン、N−メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノ
ン、フェニルイソシアナート、ジフェニルメタンジイソ
シアナート等の窒素を含む化合物、エチレンオキサイ
ド、ベンゾフェノン等の酸素を含む化合物、フェニルチ
オイソシアナート等の硫黄を含む化合物、クロロトリア
ルコキシシラン、ジクロロジアルコキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、テトラフェノキシシラン等のアル
コキシシラン化合物等の化合物を反応させる方法があ
る。
【0027】また、アルキルリチウムで重合を開始する
時に、又は重合を停止する前にビニルベンジルピロリジ
ン、ビニルベンジルトリブチルスズ、2−トリブチルス
タニル−1,3−ブタジエン等のように窒素又はスズを
含有するモノマーを一つ以上重合させる方法で変性して
も良い。
【0028】なお、変性される末端は片端でも両端でも
良く、両端を変性する方法としては、例えば、特願平4
−280137号のin−situ法により3級アミン
を有する開始端より重合を開始し、トリブチルスズクロ
ライドで重合を停止(末端変性)し、停止端にスズを導
入する方法、ジイソプロペニルベンゼンジリチウム等ジ
リチウム触媒で重合を開始し、等モル以上のトリブチル
スズクロライド等の変性剤で停止(末端変性)し結果的
に両末端をスズ変性させる方法、特願平4−28013
7号のin−situ法により3級アミンを有する開始
剤で重合を開始し、停止側末端をジブロモエタン、ジブ
チルジクロロケイ素等の2官能のカップリング剤でカッ
プリングすることにより結果的に両末端に3級アミンを
導入する方法等が挙げられる。
【0029】本発明のゴム原料には前記の重合体に、天
然ゴム及び/又は他の合成ゴムをブレンドすることがで
きる。ブレンドする場合、前記重合体をゴム原料中に6
0重量部以上含有させることが必要で、好ましくは、7
0重量部以上である。例えば、天然ゴムとのブレンドに
おいて、前記重合体が60重量部未満では、低ヒステリ
シスロス性、破壊物性の改良が不十分であるため、好ま
しくない。
【0030】ブレンドして用いられる前記合成ゴムとし
ては、シス−1,4−ポリイソプレン、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、低シス−1,4−ポリブタジエン、高
シス−1,4−ポリブタジエン、エチレンープロピレン
ージエン共重合体、クロロプレン、ハロゲン化ブチルゴ
ム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)等を
挙げることができる。中でも天然ゴム、高シス−1,4
−ポリブタジエン、ハロゲン化ブチルゴムが好ましい。
【0031】本発明におけるカーボンブラックとホワイ
トカーボンから選ばれる1種以上の配合量は、前記ゴム
原料に対してトータルで30〜70重量部である。例え
ば、カーボンブラック25重量部とシリカ等のホワイト
カーボン25重量部の場合は、トータルで50重量部と
なり本願に含まれる。カーボンブラック等の充填剤がト
ータルで30重量部未満では、引張強度及び耐摩耗性等
が十分でなく、また70重量部を越えるとヒステリシス
ロス等において好ましくない。カーボンブラックとして
は、HAF、ISAF、SAF等が挙げられ、好ましく
はヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上、かつ、ジ
ブチルフタレート吸油量(DBP)が80ミリリットル
/100g以上のカーボンブラックが用いられる。ま
た、使用されるホワイトカーボンとしては、例えばシリ
カ(含水ケイ酸)、無水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケ
イ酸アルミニウム、クレー、タルク、炭酸カルシウム、
塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ水和物、珪藻土、硫
酸バリウム、マイカ、硫酸アルミナ、酸化チタン等が挙
げられ、中でもシリカが好ましい。これらのカーボンブ
ラック及びホワイトカーボンは併用しても良く、併用す
ることで、諸物性の改良効果を大きくすることができ
る。なお、併用する場合には、カーボンブラックの配合
量はホワイトカーボンの作用効果を損なわない範囲で用
いられる。
【0032】本発明では、これら以外にもゴム工業で通
常使用されている硫黄等の加硫剤、DM(ジベンゾチア
ジルジサルファイド)、DPG(ジフェニルグアニジ
ン)等の加硫促進剤、BHT(2,6−ジ−t−ブチル
−p−クレゾール)等の老化防止剤、炭酸カルシウム、
酸化チタン等の充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、酸化
防止剤、オゾン劣化防止剤等の添加剤を配合することも
できる。
【0033】本発明のゴム組成物は、ロール、インター
ナルミキサー等の混練り機を用いて混練りすること等に
よって得られ、成形加工後、加硫を行い、タイヤトレッ
ド、アンダートレッド、カーカス、サイドウォール、ビ
ード部分等のタイヤ用途を初め、防振ゴム、ベルト、ホ
ース、その他工業品等の用途にも用いることができる
が、特にタイヤトレッド用ゴムとして好適に使用され
る。
【0034】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、本実施例に
限定されるものではない。なお、実施例において、部及
び%は特に断らない限り、重量部及び重量%を意味す
る。
【0035】各種の測定は下記の方法によった。重合体
の数平均分子量及び分子量分布の測定はゲルパーミエイ
ションクロマトグラフィ(GPC)により行い、示差屈
折率(RI)を用いて、単分散ポリスチレンを標準とし
てポリスチレン換算で行った。
【0036】ムーニー粘度はJIS K6300に従っ
て、大ローターを使用して130°Cで測定した。
【0037】スチレンーブタジエン共重合体のブタジエ
ン部分のミクロ構造は、赤外法(モレロ法)によって求
めた。また結合スチレン含有量は699cm-1のフェニ
ル基の吸収に基づいた赤外法による検量線から求めた。
【0038】ゴム組成物の加硫物におけるヒステリシス
ロス、転がり摩擦抵抗性の指標としてtan δを用いた。
tan δが小さい程、低ヒステリシスロス性、低転がり摩
擦抵抗性であると評価する。tan δの測定は、粘弾性測
定装置(レオメトリックス社製)を使用し、温度50°
C、歪み1%、周波数15Hzで行った。また、引張特
性は、JIS K6301に従って測定した。
【0039】耐摩耗性の指標としてランボーン摩耗を用
いた。ランボーン摩耗はランボーン摩耗試験機を用い
て、室温においてスリップ率25%で測定した。
【0040】〔実施例1〕乾燥し窒素置換された800
mlの耐圧ガラス容器(ボトル)にシクロヘキサン42
0ml、1,3−ブタジエン52.5g、スチレン1
7.5gと0.05Nカリウムt−アミレート/シクロ
ヘキサン溶液0.81mlを注入し、容器内温度を50
°Cに調整した後に、1.6Nのn−ブチルリチウム溶
液0.50mlを添加し重合を開始させた。その後、重
合を50°Cにおいて4時間行った後にイソプロピルア
ルコールで重合を停止させた。重合転化率はほぼ100
%であった。
【0041】次にこの重合体含有液に、老化防止剤とし
て2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)
100mgを添加後、固形物を乾燥させて、ゴム状共重
合体Aを得た。
【0042】0.05Nカリウムt−アミレート/シク
ロヘキサン溶液0.44ml及び1.6Nのn−ブチル
リチウム溶液0.27mlとした以外は共重合体Aと同
様にして、ゴム状共重合体Bを得た。
【0043】これらの共重合体A及び共重合体Bの特性
は表1に示した。共重合体A及び共重合体Bを、表3に
示す所定のブレンド比で表2に示す配合に従って250
mlのラボプラストミル及び3インチロールで混練配合
した。この配合ゴムを145°Cで30分間加硫した
後、物性評価を行った。結果を表3に示した。また、所
定のブレンド比で混練配合した共重合体A及び共重合体
Bのブレンド物の分子量分布をGPC曲線にて表示した
ところ、図1のグラフに記載された如く、明確な二峰性
を示した。
【0044】〔実施例2〕0.05Nカリウムt−アミ
レート/シクロヘキサン溶液0.63ml及び1.6N
のn−ブチルリチウム溶液0.39mlとした以外は共
重合体Aと同様にして、ゴム状共重合体Cを得た。同様
に、0.05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサ
ン溶液0.43ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム
溶液0.26mlとした以外は共重合体Aと同様にし
て、ゴム状共重合体Dを得た。
【0045】共重合体C及び共重合体Dを、表3に示す
所定のブレンド比で実施例1と同様に混練配合し、加硫
した後、物性評価を行った。結果を表3に示した。
【0046】〔実施例3〕0.05Nカリウムt−アミ
レート/シクロヘキサン溶液0.6ml及び1.6Nの
n−ブチルリチウム溶液0.37mlとした以外は共重
合体Aと同様にして、ゴム状共重合体Eを得た。同様
に、0.05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサ
ン溶液0.41ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム
溶液0.25mlとした以外は共重合体Aと同様にし
て、ゴム状共重合体Fを得た。
【0047】共重合体E及び共重合体Fを、表3に示す
所定のブレンド比で実施例1と同様に混練配合し、加硫
した後、物性評価を行った。結果を表3に示した。
【0048】〔比較例1〜3〕比較例1において、0.
05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサン溶液
0.53ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム溶液
0.33mlとした以外は共重合体Aと同様にして、ゴ
ム状共重合体Gを得た。また、比較例2において0.0
5Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサン溶液0.
49ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム溶液0.3
1mlとした以外は共重合体Aと同様にして、ゴム状共
重合体Hを、比較例3において、0.05Nカリウムt
−アミレート/シクロヘキサン溶液0.46ml及び
1.6Nのn−ブチルリチウム溶液0.28mlとした
以外は共重合体Aと同様にして、ゴム状共重合体Iを、
それぞれ得た。
【0049】これらの共重合体G〜Iを、表2に示す配
合に従って250mlのラボプラストミル及び3インチ
ロールで混練配合した。この配合ゴムを145°Cで3
0分間加硫した後、物性評価を行った。結果を表3に示
した。また、比較例1の共重合体Gの分子量分布をGP
C曲線にて表したところ、図5のグラフに記載された如
く、分子量分布は狭く、一峰性であることが確認され
た。
【0050】〔実施例4、5〕乾燥し窒素置換された8
00mlの耐圧ガラス容器(ボトル)にシクロヘキサン
420ml、1,3−ブタジエン52.5g、スチレン
17.5gと0.05Nカリウムt−アミレート/シク
ロヘキサン溶液0.98ml及び1Nヘキサメチレンイ
ミン(HMI)/シクロヘキサン溶液0.98mlを注
入し、容器内温度を50°Cに調整した後に、1.6N
のn−ブチルリチウム溶液0.61mlを添加し重合を
開始させた。その後、重合を50°Cにおいて4時間行
った後にイソプロピルアルコールで重合を停止させた。
重合転化率はほぼ100%であった。
【0051】次にこの重合体含有液に、老化防止剤とし
て2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)
100mgを添加後、固形物を乾燥させて、ゴム状共重
合体Jを得た。
【0052】0.05Nカリウムt−アミレート/シク
ロヘキサン溶液0.41ml、1Nヘキサメチレンイミ
ン(HMI)/シクロヘキサン溶液0.41ml及び
1.6Nのn−ブチルリチウム溶液0.25mlとした
以外は共重合体Jと同様にして、ゴム状共重合体Kを得
た。
【0053】これらの共重合体J及び共重合体Kの特性
は表1に示した。共重合体J及び共重合体Kを、それぞ
れ表4に示す所定のブレンド比(実施例4及び5)で表
2に示す配合に従ってブレンド比の異なる2種類の配合
物を、250mlのラボプラストミル及び3インチロー
ルで混練配合した。これらの配合ゴムを145°Cで3
0分間加硫した後、物性評価を行った。結果を表4に示
した。また、実施例4に用いる所定のブレンド比で混合
した共重合体J及び共重合体Kのブレンド物の分子量分
布をGPC曲線にて表示したところ、図2のグラフに記
載された如く、明確な二峰性を示した。
【0054】〔実施例6、7〕実施例6において、0.
05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサン溶液
0.77ml、1Nヘキサメチレンイミン(HMI)/
シクロヘキサン溶液0.77ml及び1.6Nのn−ブ
チルリチウム溶液0.48mlとした以外は共重合体J
と同様にして、ゴム状共重合体Lを得た。この共重合体
L及び実施例4で使用した共重合体Kを、表4に示す所
定のブレンド比で実施例4と同様に混練配合し(ドライ
ブレンドし)、加硫した後、物性評価を行った。結果を
表4に示した。
【0055】実施例7では、重合停止後、脱溶媒前の重
合体L含有液及び重合体K含有液を予めセメントブレン
ドし、これを乾燥させて、加硫したことを除いて実施例
6と同様にして加硫物を得、物性評価を行った。結果を
表4に示した。また、実施例7の配合ゴムに用いる所定
のブレンド比で混合した共重合体L及び共重合体Kのブ
レンド物の分子量分布をGPC曲線にて表示したとこ
ろ、図3のグラフに記載された如く、明確な二峰性を示
した。
【0056】〔実施例8、9〕0.05Nカリウムt−
アミレート/シクロヘキサン溶液0.61ml、1Nヘ
キサメチレンイミン(HMI)/シクロヘキサン溶液
0.61ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム溶液
0.38mlとした以外は共重合体Jと同様にして、ゴ
ム状共重合体Mを得た。同様に、0.05Nカリウムt
−アミレート/シクロヘキサン溶液0.39ml、1N
ヘキサメチレンイミン(HMI)/シクロヘキサン溶液
0.39ml及び1.6Nのn−ブチルリチウム溶液
0.24mlとした以外は共重合体Jと同様にして、ゴ
ム状共重合体Nを得た。
【0057】共重合体M及び共重合体Nを、それぞれ表
4に示す所定のブレンド比(実施例8及び9)で、実施
例4と同様に2種のブレンド比の異なる配合物を混練配
合し、加硫した後、物性評価を行った。結果を表4に示
した。また、実施例8の配合ゴムに用いる所定のブレン
ド比で混合した共重合体M及び共重合体Nのブレンド物
の分子量分布をGPC曲線にて表示したところ、図4の
グラフに記載された如く、明確な二峰性を示した。
【0058】〔比較例4〜6〕比較例4では実施例8で
使用した共重合体Mを用いた。また、比較例5において
0.05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサン溶
液0.58ml、1Nヘキサメチレンイミン(HMI)
/シクロヘキサン溶液0.58ml及び1.6Nのn−
ブチルリチウム溶液0.36mlとした以外は共重合体
Jと同様にして、ゴム状共重合体Oを、比較例6におい
て、0.05Nカリウムt−アミレート/シクロヘキサ
ン溶液0.49ml、1Nヘキサメチレンイミン(HM
I)/シクロヘキサン溶液0.49ml及び1.6Nの
n−ブチルリチウム溶液0.31mlとした以外は共重
合体Jと同様にして、ゴム状共重合体Pを、それぞれ得
た。
【0059】これらの共重合体M、O、Pを、表2に示
す配合に従って250mlのラボプラストミル及び3イ
ンチロールで混練配合した。この配合ゴムを145°C
で30分間加硫した後、物性評価を行った。結果を表4
に示した。
【0060】〔実施例10、11〕乾燥し窒素置換され
た800mlの耐圧ガラス容器(ボトル)にシクロヘキ
サン420ml、1,3−ブタジエン52.5g、スチ
レン17.5gと0.05Nカリウムt−アミレート/
シクロヘキサン溶液0.46ml及び1Nヘキサメチレ
ンイミン(HMI)/シクロヘキサン溶液0.46ml
を注入し、容器内温度を50°Cに調整した後に、1.
6Nのn−ブチルリチウム溶液0.28mlを添加し重
合を開始させた。その後、重合を50°Cにおいて4時
間行った後に、1Nジブチルジクロロケイ素0.46m
lを添加した。更に50°Cで1時間カップリングを行
った後にイソプロピルアルコールで停止させた。
【0061】次にこの重合体含有液に、老化防止剤とし
て2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)
100mgを添加後、固形物を乾燥させて、ゴム状共重
合体Qを得た。この共重合体Qの特性は表1に示した。
共重合体Qのベース部とカップリング部とを合わせた全
体の分子量は53×104 であり、また分子量分布は
1.3であった。
【0062】この共重合体Qに実施例4で使用した共重
合体J(実施例10、J/Q)又は実施例6で使用した
共重合体L(実施例11、L/Q)を、それぞれ表5に
示す所定のブレンド比で実施例4と同様に混練配合し、
加硫した後、物性評価を行った。結果を表5に示した。
また、実施例10の配合ゴムに用いる所定のブレンド比
で混合した共重合体J及び共重合体Qのブレンド物の分
子量分布、及び、実施例11の配合ゴムに用いる所定の
ブレンド比で混合した共重合体L及び共重合体Qのブレ
ンド物の分子量分布をそれぞれGPC曲線にて表示した
ところ、図6及び図7のグラフに記載された如く、いず
れも実質的に二峰性を示した。
【0063】〔比較例7、8〕乾燥し窒素置換された8
00mlの耐圧ガラス容器(ボトル)にシクロヘキサン
420ml、1,3−ブタジエン52.5g、スチレン
17.5gと0.05Nカリウムt−アミレート/シク
ロヘキサン溶液0.49ml及び1Nヘキサメチレンイ
ミン(HMI)/シクロヘキサン溶液0.49mlを注
入し、容器内温度を50°Cに調整した後に、1.6N
のn−ブチルリチウム溶液0.31mlを添加し重合を
開始させた。その後、重合を50°Cにおいて4時間行
った後に、1N四塩化ケイ素0.49mlを添加した。
更に50°Cで1時間カップリングを行った後にイソプ
ロピルアルコールで停止させた。
【0064】次にこの重合体含有液に、老化防止剤とし
て2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)
100mgを添加後、固形物を乾燥させて、ゴム状共重
合体Rを得た。この共重合体Rの特性は表1に示した。
共重合体Rのベース部とカップリング部とを合わせた全
体の分子量は73×104 であり、また分子量分布は
1.6であった。
【0065】この共重合体Rに実施例4で使用した共重
合体J(比較例7、J/R)又は実施例6で使用した共
重合体L(比較例8、L/R)を、それぞれ表5に示す
所定のブレンド比で実施例4と同様に混練配合し、加硫
した後、物性評価を行った。結果を表5に示した。ま
た、比較例7の配合ゴムに用いる所定のブレンド比で混
合した共重合体J及び共重合体Rのブレンド物の分子量
分布、及び、比較例8の配合ゴムに用いる所定のブレン
ド比で混合した共重合体L及び共重合体Rのブレンド物
の分子量分布をそれぞれGPC曲線にて表示したとこ
ろ、図8及び図9のグラフに記載された如く、いずれも
実質的に二峰性を示した。
【0066】
【表1】
【0067】
【表2】
【0068】
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【表5】
【0071】表3〜表5に示すように、本実施例のゴム
組成物は、その加硫物物性において、同程度のムーニー
粘度を有する比較例1〜8に比べて優れた引張強度及び
耐摩耗性を示すと共に、優れた低ヒステリシスロス性及
び優れた加工性を示すゴム組成物であることが明らかに
なった。これらの効果は数平均分子量が10×104
25×104 であり、かつ分子量分布が1.5以下の低
分子量成分を90〜40重量%と、数平均分子量が50
×104 〜200×104 であり、かつ分子量分布が
2.5以下の高分子量成分を10〜60重量%含み、ト
ータルの分子量分布が少なくとも二峰性を示し、実質的
に分岐の少ないリニアな場合に認められること(実施例
1〜11)、一方、分子量分布が一峰性では認められな
いこと(比較例1〜6)、及び分子量分布が二峰性であ
っても実質的に分岐した重合体を用いた場合には認めら
れないこと(比較例7、8)が示された。
【0072】上記のような物性効果は、末端が変性され
ていても(実施例4〜11)、変性されていなくても
(実施例1〜3)共に認められることが明らかになっ
た。また、変性されているのが、片末端でも(実施例4
〜9)、両末端であっても(実施例10、11)同様の
効果を認められることが明らかになった。
【0073】また、セメントブレンド(実施例7)で
も、ドライブレンド(実施例6)でも同様の効果を有す
ることが明らかになった。
【0074】本発明の好ましい態様を示せば、以下の通
りである。 (1)共役ジエン重合体とビニル芳香族炭化水素−共役
ジエン共重合体から選ばれる低分子量重合体成分と高分
子量重合体成分、を有する重合体を含むゴム原料及びカ
ーボンブラックとホワイトカーボンの少なくとも一つを
含むゴム組成物であって、前記低分子量重合体成分は主
構造が直鎖状であり、数平均分子量が10×104 〜2
5×104 であり、分子量分布が1.5以下であり、前
記高分子量重合体成分は主構造が直鎖状であり、数平均
分子量が50×104 〜200×104 であり、分子量
分布が2.5以下であり、低分子量重合体成分と高分子
量重合体成分を有する前記重合体は分子量分布が少なく
とも二峰性であり、該重合体は低分子量重合体成分が9
0〜40重量%及び高分子量重合体成分が10〜60重
量%からなり、該ゴム原料はゴム原料100重量部に対
して60重量部以上の該重合体を含み、該カーボンブラ
ックとホワイトカーボンの少なくとも一つはゴム原料1
00重量部に対して30〜70重量部を含む。 (2)前記共役ジエン重合体と前記ビニル芳香族炭化水
素−共役ジエン共重合体はいずれもリチウム化合物を開
始剤とする溶液重合で得られる重合体である前記第1項
のゴム組成物。 (3)前記共役ジエン重合体がポリブタジエンである前
記第1項のゴム組成物。 (4)前記ビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重合体
がスチレン−ブタジエン共重合体である前記第1項のゴ
ム組成物。 (5)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体成
分がいずれもビニル芳香族炭化水素−共役ジエン共重合
体である前記第1項のゴム組成物。 (6)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体成
分の少なくとも一つはその末端部分と主鎖中間部分の少
なくとも一つの部分に、窒素、スズ、ケイ素、硫黄、酸
素から選ばれる一つ以上の元素を含む官能基を有する前
記第1項のゴム組成物。 (7)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体成
分の少なくとも一つはその末端部分に、窒素又はスズを
含む官能基を有する前記第1項のゴム組成物。 (8)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体成
分の少なくとも一つはその主鎖中間部分に、スズ又はケ
イ素を含む官能基を有する前記第1項のゴム組成物。 (9)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体成
分の少なくとも一つはその末端部分に窒素又はスズを含
む官能基を有し、その主鎖中間部分にスズ又はケイ素を
含む官能基を有する前記第1項のゴム組成物。 (10)前記低分子量重合体成分と前記高分子量重合体
成分の少なくとも一つがその末端部分にアルコキシシラ
ン系官能基又は窒素を含む官能基を有する前記重合体を
含むゴム原料とホワイトカーボンを含む前記第1項1の
ゴム組成物。 (11)前記低分子量重合体成分の数平均分子量が15
×104 〜25×104である前記第1項のゴム組成
物。 (12)前記高分子量重合体成分の数平均分子量が70
×104 〜120×10 4 である前記第1項のゴム組成
物。 (13)前記低分子量重合体成分の分子量分布が1.3
以下である前記第1項のゴム組成物。 (14)前記高分子量重合体成分の分子量分布が1.5
以下である前記第1項のゴム組成物。 (15)前記重合体は低分子量重合体成分が85〜50
重量%及び高分子量重合体成分が50〜15重量%から
なる前記第1項のゴム組成物。 (16)前記ゴム原料はゴム原料100重量部に対して
70重量部以上の前記重合体を含む前記第1項のゴム組
成物。 (17)前記ホワイトカーボンがシリカである前記第1
項のゴム組成物。
【0075】
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、転がり摩
擦抵抗性(低ヒステリシスロス性)と共に引張強度、耐
摩耗性等の破壊物性及びロール巻付性等の加工性を向上
させたゴム組成物を提供できるという優れた効果を有し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図2】 実施例4のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図3】 実施例7のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図4】 実施例8のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図5】 比較例1のゴム配合物に用いる重合体の分
子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図6】 実施例10のゴム配合物に用いる重合体ブ
レンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフであ
る。
【図7】 実施例11のゴム配合物に用いる重合体ブ
レンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフであ
る。
【図8】 比較例7のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。
【図9】 比較例8のゴム配合物に用いる重合体ブレ
ンド物の分子量分布を表すGPC曲線のグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共役ジエン重合体とビニル芳香族炭化水
    素−共役ジエン共重合体から選ばれる低分子量重合体成
    分90〜40重量%と高分子量重合体成分10〜60重
    量%とを有する重合体を60重量部以上含むゴム原料、
    及び、カーボンブラックとホワイトカーボンから選ばれ
    る少なくとも1種を前記ゴム原料100重量部に対して
    30〜70重量部含むゴム組成物であって、 前記低分子量重合体成分は主構造が直鎖状であり、数平
    均分子量が10×10 4 〜25×104 であり、分子量
    分布が1.5以下であり、 前記高分子量重合体成分は主構造が直鎖状であり、数平
    均分子量が50×10 4 〜200×104 であり、分子
    量分布が2.5以下であり、 低分子量重合体成分と高分子量重合体成分を有する前記
    重合体の分子量分布が少なくとも二峰性であることを特
    徴とするゴム組成物。
  2. 【請求項2】 前記共役ジエン重合体及びビニル芳香族
    炭化水素−共役ジエン共重合体がリチウム化合物を開始
    剤とする溶液重合で得られた重合体であることを特徴と
    する請求項1記載のゴム組成物。
  3. 【請求項3】 前記低分子量重合体成分及び前記高分子
    量重合体成分の末端及び/又は主鎖中間部位に、窒素、
    スズ、ケイ素、硫黄、酸素のいずれか一つ以上の元素を
    含む官能基を有することを特徴とする請求項1記載のゴ
    ム組成物。
  4. 【請求項4】 前記低分子量重合体成分の分子量分布が
    1.3以下であり、且つ、前記高分子量重合体成分の分
    子量分布が1.5以下であることを特徴とする請求項1
    記載のゴム組成物。
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