JPS601326B2 - 三元共重合体及びその製法 - Google Patents

三元共重合体及びその製法

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JPS601326B2
JPS601326B2 JP56039702A JP3970281A JPS601326B2 JP S601326 B2 JPS601326 B2 JP S601326B2 JP 56039702 A JP56039702 A JP 56039702A JP 3970281 A JP3970281 A JP 3970281A JP S601326 B2 JPS601326 B2 JP S601326B2
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FUAIYAASUTON TAIYA ANDO RABAA CO ZA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/04Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C08F236/06Butadiene

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大量割合のブタジェンを少量のスチレン及びビ
ニルベンジルクロラィドと一緒に含有している三元共重
合体に関するものである。
より特に、本発明はタイヤ製造及び関連製品において使
用される組成物中に加えるのに適している優れた生強度
(greenstrengh)を有する三元共重合体に
関するものである。スチレンを含むビニルベンジルクロ
ライド共重合体は、コーティング組成物、イオン交換樹
脂、濃化剤などの種々の用途で使用されている。
多くの用途では、例えばスチレンの如きピニル共単量体
が主成分である。米国特許第3072588号は重合体
分子中に少なくとも5%のビニルベンジルハライドを、
モノアルケニル単量体、例えばスチレンからなる共単量
体と共に、そしてある場合には例えばジビニルベンゼン
の如き2個のビニル基を含有している1%までの交叉結
合剤と共に含有している重合体及び共重合体のラテック
スの製法に主に関している。
この特許は3欄の表中に、スチレン、ブタジヱン及びビ
ニルベンジルクロラィドの3種の三元共重合体を開示し
ている。しかしながら、これらの三九共重合体ではブタ
ジェンは主成分として使用されていない。さらに、各場
合とも生成物は1000オングストローム以下の寸法を
有する微細分割粒子のラテツクスである。本発明による
と、優れた生強度を有しておりそしてタイヤ組成物中で
使用するのに適している、本質的に60〜87重量%、
好ましくは65〜8の重量%の式の繰り返し単位、10
〜3の重量%、好ましくは15〜25重量%の式の繰り
返し単位及び3〜15重量%、好ましくは8〜la重量
%の式の繰り返し単位からなるランダム重合体分子を有
する、分子量20000〜250000の三元共重合体
及びその製法が見出された。
これらの三元共重合体は、例えばパーオキシ化合物の如
きフリーラジカル生成開始剤を用いて、有利には例えば
アルキルアミンの如き還元性活性化剤と組み合わせて、
乳化重合により、有利に製造される。
スチレンの代りに、多くの同族体化合物を使用すること
もでき、それらにはビニルトルェン、アルフアメチルス
チレン、ビニルナフタレン、p−クロロースチレン、p
ーイソプロピルースチレン、P−エチルースチレンなど
が含まれる。
さらに、ブタジェンの代小こ炭素数が4〜10の他の共
役ジヱンも使用でき、それらにはィソフ。レン、2・3
一ジメチルーブタジエン、2−フエニルーブタジエン、
2−クロローブタジエン、1・3−ペンタジェンなどが
含まれる。さらに、好適なビニルベンジルクロラィドは
4ービニルベンジルクロラィド異性体であるが、2−ビ
ニル及び3ービニル異性体並びに対応するビニルベンジ
ルブロマイド異性体及び2ーメチルー4ービニルベンジ
ルクロライド、2ーエチルー4ービニルベンジルクロラ
イド、4ーメチルー2−ビニルベンジルクロラィドなど
を使用することも適している。
三元共重合体の製造用に適している開始剤はLK2S2
Q、Na2S2Q、(N比)2S208、ジターシヤリ
ーブチルパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロ
バーオキシド、ジベンソイル/ぐーオキシドなどである
使用できる還元性活性化剤には、一般的なアルカリ金属
ピロ亜硫酸塩、アルキルメルカプタン、アルカリ金属ホ
ルムアミドスルホキシレート、アルカリ金属亜硫酸塩、
アルカリ金属車亜硫酸塩などが含まれる。重合は一般に
完全転化までは行なわれないためそしてブタジェンは使
用する条件下では比較的大きい重合傾向を有するため、
ブタジェンの%は一般に単量体温合物中より重合体分子
中の方が幾分高くそして他の単量体の%は出発混合物中
より重合体中の方がわずかに低い。
従って、重合体中で希望する割合を得るためには、単量
体の使用割合を決定する際にこのことを考慮にいれるよ
う推奨される。従って、重合体分子中で目標とするもの
より約2〜5%多いスチレン及びビニルベンジルクロラ
イドを単量体温合物中に含有することが一般に望ましい
。従って、単量体温合物は一般に、55〜82%、好適
には60〜75%、のブタジェン、12〜35%、好適
には17〜30%、のスチレン及び5〜20%、好適に
は10〜15%、ビニルベンジルクロラィドを含有して
いる。重合混合物は一般に、例えばラウリル硫酸ナトリ
ウムの如き乳化剤を有している。他の満足のいく乳化剤
は乳化重合技術でよく知られている。一般に重合物質の
少なくとも50%は水であり、それは単量体及び究極的
には重合体生成物の乳化された粒子用の担持媒体である
。反応物質の残りは単量体温合物からなり、それは50
%程度であることもできるが、一般に反応物質の約35
%は越えない。また開始剤及び適宜開始剤用の活性化剤
又は還元剤、及び適宜重合体生成物の性質を好ましく変
更させるのに望ましい1種以上の改質剤も存在できる。
重合は一般に0℃以下の温度では行なわれず、その理由
はそのような温度では重合速度は非常にゆっくりである
からである。
しかしながら、一般的には0〜3500の、好適には5
〜2yoの、重合温度が有利である。三元共重合体の分
子量は浸透圧(mn)により測定して一般に20000
〜250000の、好適には50000〜150000
の範囲内である。重合を促進させるためには、例えば上
記のパーオキシ化合物の1種の如きフリーラジカル発生
開始剤を、有利には単量体物質の重量を基にして0.1
〜5%の、好適には0.5〜2%の、割合で含有するこ
とが一般的に望ましい。多くの場合、パーオキシ化合物
がフリーラジカルを発生するよう開始させるか又は活性
化させそしてそれにより重合を開始させるための、例え
ばアミン又は鉄十十塩の如き活性化剤を存在させること
が望ましい。そのような活性化剤は有利には、単量体の
重量を基にして、約0.01〜5、好適には0.1〜2
%の割合で存在している。メルカプタンを分子量調節剤
として使用することもでき、それは分子量を調節するた
めの連鎖移動剤として作用する。本発明を下記の実施例
により説明するが、それらは単に説明目的用のものであ
り本発明の範囲又はそれの実施方法を限定しようとする
ものではない。
特別に指定されていない限り、部数及び%は重量による
。下記の種々の重合は、ゴム膜でふたをされている10
オンス瓶中で行なった。
ふたを瓶に固定した後に、ゴム膜を通して種々の添加を
皮下注射針により行なうことができた。瓶を使用前に清
浄化しそして乾燥した。生強度の測定法: 生強度の測定はィンストロン・グリーン・ストレス−ス
トレーン試験法(lnstronGreenStres
s−StrainTest)によった。
試験法としては、先ず1/〆(中)×3′′×0.10
0′′(厚)のサンプルを調製する。この調製は一般に
試料を0.100″の厚さに加工し、次いで定められた
寸法に切断することによって行なわれる。サンプルは次
いで1″の初期ジョー距離を有するィンストロン試験機
に挿入される。サンプルは次いでクロスヘッドスピード
が20″/分で操作され、チャートスピード20″/分
のチャートを備えた機械によって引き伸ばされる。サン
プルは破壊に至るまで引き伸ばされる。このテストによ
り曲線が描き出され、この曲線から最初の強度(psi
)、ピークの強度(psi)、破壊強度(psD、伸び
(%)及び最大伸び時の強度(psi)が決められる。
実施例 1 10オンス瓶に10Mの蒸留水及び2.5夕の乳化剤(
ラウリル硫酸ナトリウム)を充填した。
水落性開始剤(0.3夕のジィソフ。ロピルベンゼンヒ
ドロパーオキシド)を0.1夕のn−ドデシルメルカプ
タンと一緒に充填した。空気を窒素流により瓶の外に追
い出した。次にスチレン(14.0多)及び5.0夕の
ビニルベンジルクロライドと の混合 物、以下の実施例及び参考例においても同じ)を充填し
、そして瓶にふたをした。
これは、長い中空針を膜を通して液体水準により下に挿
入することにより行なわれた。窒素をこの針を通して加
え、そして膜を通して加えられており瓶の上空間中まで
しか達していない第二の中空針を通して逃げるようにさ
れていた。次に、36.0夕のブタジェンをゴム膜中に
挿入されている中空針を通して加えた。瓶を5℃の浴中
のロッカー上に置く直前に、0.259のテトラエチレ
ンベンタミンを皮下注射針により加えた。瓶を鷹拝しそ
して5℃で17時間保った。次に未反応のブタジェンを
除去し、そして反応物質を1%の酸化防止剤を含有して
いるイソプロパノール中に加えることにより重合体生成
物を回収した。凝固した生成物を回収し、そして真空炉
中で4000において一夜乾燥した。重合体生成物の分
析では44.0%の収率を示し、それは19.5%のス
チレン、70.9%のブタジェン及び9.6%のビニル
ベンジルクロラィドを含有していた。分析は、ビニルベ
ンジルクロラィドが重合体分子中に均一に分布している
ことを示した。標準的タイヤゴム組成物としての生強度
の測定は、最初82.0psiであり、ピーク時に15
1.0psiでありそして破壊時に151.0psiで
あった。%伸びは500.0%であった。参考例 1 5000の重合温度を使用したこと以外は、実施例1の
方法を繰返した。
転化率は72%であり、そして分析は三元共重合体中の
9.8%のビニルベンジルクロラィドを示した。標準的
タイヤゴム組成物としての生強度の測定は、最初45p
siであり、ピーク時に46psiであり、破壊時に2
1psiであり、そして550%の最大伸びであった。
このことは、改良された生強度に関しては500○の重
合温度は500のように有効ではないことを示している
。生強度は、三元共重合体とジ(ターシャリー)ーアミ
ン、例えばテトラメチルエチルジアミン(TMEDA)
、N・N−ジピベリジニル−1・2ーェタン(DPE)
などとの反応によりさらに改良できることも見出された
ジアミンはイオン性交叉結合剤として作用して、三元共
重合体の熱的に可逆的な交又結合を生成する。しかしな
がら、生強度が予備成形段階で有用な性質であるため、
イオン性交叉結合によるこの改良は非常に有用である。
下記の例は、TMEDA及びDPEとのイオン性交叉結
合により得られる生強度の改良を説明するものである。
参考例 2参考例1の方法に従って、下表1に示されて
いる三元共重合体中のそれぞれの性質を与えるための量
のビニルベソジルクロラィド(VBC)、スチレン及び
プタジェンを使用して、3種の三元共重合体を製造した
凝固後に、表1中に報告されているVBC/TMEDA
比を与えるのに充分な量のTMEDAを粉砕して重合体
中に加えた。これらの交叉結合された三元共重合体及び
溶液重合により製造されそして市販のタイヤ製品中で使
用されている標準的スチレンーブタジェン共重合体から
なる対照用に対して、生強度及び弾性に関して標準的タ
イヤゴム組成物の試験を行なった。結果を表1に示す。
なお、表1のA、B及びCにおける仕込みモノマーの組
成は以下の通りであった:表 l 参考例 3 TMEDAの代りに、N・N′−ジピベリジニル−1・
2−ェタンを用いて参考例2の方法を繰返した。
種々の割合及び結果を表ローこ報告する。なお、表ロの
D〜…こおける仕込みモノマーの組成は以下の通りであ
った:表 □VBC含有量が9.6%である実施例1
では、生強度値は参考例2及び3で使用された対照用よ
り‘まるかに高かった。
三元共重合体中のVBC含有量が一般的にはるかに低い
参考例2及び3では、これはジアミンの使用により相殺
されて生強度値は対照用により示されているものと一般
的に等しくなつた。上記のTMEDA及びDPEの他に
、種々の他の第三級ジアミンを使用できる。
これらには、テトラエチルエチレンジアミン、テトラメ
チルプロピレンジアミン、N・N′−ジモルホリノー1
・2ーエタン、N・N′ージチオモルホリノー1・2ー
エタン、N・N′−ジピベリジニル−1・2ーシクロヘ
キサン、N・N′ージピベリジニルー1・2ーベンゼン
などが含まれる。本発明の目的用に適する種々の他のジ
ー(ターシャリー)ーアミンは、ランガー(仏n袋r)
の米国特許第3451988号中、特に4欄及び5欄中
、に開示されているものである。ジァミンは、三元共重
合体中のVBCの割合に幾分依存しているが、有利には
1/1〜15/1の、好適には2/1〜10/1の、V
BC/ジアミンモル比を与えるような割合で使用される
明白なことであるが、三元共重合体中のVBCの量が高
くなればなるほど、この比は高くなって、満足のいく量
の交叉結合を与える。イオン性交叉結合された三元共重
合体の熱分解可能な性質は、交叉結合された三元共重合
体がトルェン中でゲルを与えるという事実により示され
る。
トルェン中のこのゲルを9000に1.虫時間加熱した
ときに、透明溶液が得られる。しかしながら、この溶液
を室温で3〜4日間放置したときには、それは再び濃化
してもとのゲル状態となってしまう。本発明のある特徴
をそれの種々の態様に関して詳しく記してきたが、本発
明の精神及び範囲内で他の態様を行なえることはもちろ
ん明白であり、そして本発明を特許請求の範囲で規定さ
れていること以外は詳細な点に限定しようとするもので
はない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 本質的に60〜87重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 及び ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位、10〜30重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位及び3〜15重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位からなるランダム重合体分子を有する、
    改良された生強度を有し、分子量20000〜2500
    00の三元共重合体。 2 65〜80重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ 及び ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位、15〜25重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位及び8〜12重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位を含有している、特許請求の範囲第1項
    記載の三元共重合体。 3 水性乳化液中で0〜30℃の温度において、本質的
    に55〜82重量%のブタジエン、12〜35重量%の
    スチレン及び5〜20重量%のビニルベンジルクロライ
    ドからなる単量体混合物を重合する段階と、そしてその
    後重合体生成物を反応混合物から回収する段階からなる
    、本質的に60〜87重量%の式▲数式、化学式、表等
    があります▼ の繰り返し単位、10〜30重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位及び3〜15重量%の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ の繰り返し単位からなるランダム重合体分子を有する、
    改良された生強度を有し、分子量20000〜2500
    00の三元共重合体の製造方法。 4 水性乳化液がフリーラジカル発生開始剤も含有して
    いる、特許請求の範囲第3項記載の方法。 5 フリーラジカル発生開始剤がパーオキシ化合物であ
    る、特許請求の範囲第4項記載の方法。 6 パーオキシ化合物がジイソプロピルベンゼンヒドロ
    パーオキシドである、特許請求の範囲第5項記載の方法
    。 7 水性乳化液がフリーラジカル発生剤を活性化させる
    ことのできる物質も含有している、特許請求の範囲第4
    項記載の方法。 8 活性化用物質がアルキルアミンである、特許請求の
    範囲第7項記載の方法。 9 単量体混合物が60〜75重量%のブタジエン、1
    7〜30重量%のスチレン及び10〜15重量%のビニ
    ルベンジルクロライドを含有している、特許請求の範囲
    第4項記載の方法。 10 水性乳化液が単量体重量を基にして0.1〜5重
    量%のフリーラジカル発生化合物も含有している特許請
    求の範囲第9項記載の方法。 11 フリーラジカル発生化合物がパーオキシ化合物で
    ある、特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 パーオキシ化合物がジイソプロピルベンゼンヒド
    ロパーオキシドである、特許請求の範囲第10項記載の
    方法。
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