KR20140001232A

KR20140001232A - 낮은 ｐｉ 및 향상된 냉간 유동을 갖는 작용성 디엔 블록 엘라스토머 및 이를 함유하는 고무 조성물

Info

Publication number: KR20140001232A
Application number: KR1020137016306A
Authority: KR
Inventors: 마틸드 아바; 마르가리타 도라토; 장-미셸 파브로; 나탈리 시몽; 장 마르크 마레샬; 랑트셰르 스테파니 드
Original assignee: 꽁빠니 제네날 드 에따블리세망 미쉘린; 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2014-01-06
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: FR2967681A1; PL2643359T3; WO2012069509A1; JP2013543923A; ES2533377T3; KR101831582B1; US9109109B2; CN103221434B; CN103221434A; EP2643359A1; JP5985496B2; US20130296492A1; FR2967681B1; EP2643359B1

Abstract

본 발명은, a) 쇄의 말단 또는 쇄의 중간에서 주석 작용기에 의해 작용화된 특정의 블록 공중합체, b) 특정의 주석 별형 블록 공중합체 및 c) 상기 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해, 15중량% 미만의 비율의 특정의 비-작용성 주석 블록 공중합체로 이루어진, 작용화된 디엔 엘라스토머에 관한 것이다.

Description

낮은 ＰＩ 및 향상된 냉간 유동을 갖는 작용성 디엔 블록 엘라스토머 및 이를 함유하는 고무 조성물{FUNCTIONAL DIENE BLOCK ELASTOMER WITH A LOW PI AND IMPROVED COLD FLOW, AND RUBBER COMPOSITION CONTAINING SAME}

본 발명은, 특정의 작용화된 블록 공중합체, 특정의 별형-분지된(star-branched) 블록 공중합체 및 15중량% 미만의 함량의 특정의 비-주석-작용성 블록 공중합체로 이루어진, 작용화된 디엔 엘라스토머에 관한 것이다.

혼합물의 히스테리시스(hysteresis)의 감소는 가솔린의 소비를 제한하고 따라서 환경을 보호하기 위해 타이어 산업에서 진행중인 목표이다. 그러나, 히스테리시스의 이러한 감소는, 혼합물의 가공성을 완전하게 유지시키면서, 참으로는 향상시키면서 수행되어야 한다.

많은 해결책이 히스테리시스의 강하 목표를 달성하기 위해 이미 실행되었다. 특히, 강화 충전제와 상호작용하는 작용 그룹에 의한 중합체의 작용화가 유리한 경로로서 나타났다.

따라서, 충전제와 상호작용하는 작용 그룹은 작용성 개시제 또는 작용화제에 의해 중합 개시시 또는 말기에 쇄 말단에 부착되었다. 예로서, DEAB로서 또한 공지된 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 또는 카본 블랙과 상호작용하는 기타 아민화 작용 그룹이 특허 문서 FR 제2 526 030호 및 US 제4 848 511호에 기술된 바와 같이, 중합 말기에 첨가되었다. 주석에 의해 커플링되거나 별형-분지된 중합체는 중합 말기에 도입되는 카본 블랙과 상호작용할 수 있는 작용 그룹을 포함한다. 예로서, 유럽 특허 문서 EP 제0 709 235호를 언급할 수 있다. 실리카와 상호작용하는 작용 그룹, 예를 들어, 특허 문서 FR 제2 740 778호에 기재된 실란올 그룹을 포함하는 작용 그룹 또는 문서 US 제5 066 721호에 기재된 알콕시실란 또는 아릴옥시실란 그룹을 포함하는 작용 그룹이 또한 중합 말기에 쇄 말단에 부착되었다. 상기 블랙 및 실리카 둘 다에 대한 이러한 해결책의 대부분은 진정으로, 상응하는 조성물의 히스테리시스에 대한 제한을 유도하는 동시에 이러한 동일 조성물을 가공하는데 있어서 상당한 어려움을 유도한다.

특허 제EP 1 278 789호는 가교결합성 고무 조성물의 엘라스토머 매트릭스를 형성하도록 의도된 n개의 블록(n= 2 또는 3)을 포함하는 공중합체를 기술하고, 상기 블록 각각은 본질적으로 불포화된 디엔 엘라스토머를 포함하고, 상기 블록들 중의 하나 또는 각각은 폴리이소프렌으로 이루어진 상기 공중합체의 쇄 말단을 형성한다. 폴리이소프렌 블록의 수평균 분자량은 2,500 내지 20,000g/mol이고, 상기 폴리이소프렌 블록 이외의 공중합체의 블록의 수평균 분자량은 실질적으로 80,000 내지 350,000g/mol이다. 상기한 블록 공중합체를 사용하면 당해 공중합체가 존재하는 상기한 고무 조성물의 히스테리시스의 감소 및 가공성의 결과를 상당히 최적화할 수 있도록 한다.

협소한 분자 분포를 갖는 중합체는 이들이 존재하는 고무 조성물에 감소된 히스테리시스를 제공한다는 것이 또한 공지되어 있다. 특히, 작용화 전에 협소한 분자 분포를 갖는 선형 작용성 디엔 엘라스토머는 향상된 히스테리시스 특성을 나타낸다. 그러나, 이러한 엘라스토머는 작용화 전에 광범위한 분자 분포를 나타내는 동일한 엘라스토머와 비교시 증가된 냉간 유동(cold flow)을 나타내고, 이는 엘라스토머의 저장 및 수송에 유해하다.

냉간 유동을 감소시키기 위한 많은 해결책이 존재한다. 문헌[참조: Nouvelles Recherches dans le Domaine des Composes Macromoleculaires [New Research in the Field of Macromolecular Compounds], editor(s) Ceausescu E, Oxford, Pergamon Press Ltd., 1984, pp. 343-56, 72]은 냉간 유동을 감소시키는 방법, 예를 들어, 분자량, 별형-분지화 또는 분지도를 증가시키는 방법을 언급한다. 그러나, 분자량의 증가는 혼합물의 사용에 매우 유해하고, 분지화는 혼합물의 히스테리시스의 증가가 동반된다. 또한, 놀랍게도, 주석에 의해 단독으로 별형-분지(3 또는 4개의 분지)된 중합체는, 주석에 의해 커플링된 중합체와 비교하여 큰 히스테리시스를 나타낸다.

냉간 유동 문제를 해결하기 위해, 엘라스토머의 다분산 지수를 증가시킬 수 있다는 것도 공지되어 있다. 그러나, 이는 이것이 존재하는 고무 조성물의 특성, 특히, 예를 들어, 혼합물의 히스테리시스 또는 가공성에 대한 영향 없이는 그렇지 않다.

따라서, 고무의 저장 및 수송 동안 우수한 거동의 관점으로부터 감소된 냉간 유동을 나타내면서, 타이어 적용 목적을 위한 히스테리시스 및 가공의 우수한 특성을 강화된 고무 조성물에 제공하는 엘라스토머를 제공할 필요가 있다.

놀랍게도, 출원인 회사는 작용화 또는 커플링 전에 협소한 분자량 분포를 나타내는, 쇄 말단 또는 쇄의 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 블록 공중합체, 및 별형-분지화 전 협소한 분자량 분포를 나타내는, 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해 15중량% 미만의 비-주석-작용성 블록 공중합체를 포함하는, 주석-포함 화합물로 별형-분지된 블록 공중합체로 이루어진 작용화된 디엔 엘라스토머가 상당히 향상된 냉간 유동에 대한 내성을 나타내면서 이것이 존재하는 고무 조성물에 고무 특성, 특히 타이어에서의 사용에 전반적으로 허용되는 히스테리시스 및 가공 특성을 제공한다는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 주제는 작용화된 디엔 엘라스토머로서,

a) 쇄의 말단 또는 쇄 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화되고 화학식

(여기서, n 및 m은 n+m = 1 또는 2이도록 하는 0 이상의 정수이다)에 상응하는 블록 공중합체,

b) 주석에 의해 별형-분지되고 화학식

(여기서, o 및 p는 o+p≥3 및 o+p≤6이도록 하는 0 이상의 정수이다)에 상응하는 블록 공중합체,

c) 상기 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해, 15중량% 미만의 함량의 화학식

에 상응하는 비-주석-작용성 블록 공중합체

로 이루어지고,

상기 화학식들에서,

A 블록들 모두는 폴리이소프렌으로 이루어지거나, 또는 A 블록들 모두는 폴리부타디엔으로 이루어지고,

B 블록들은 디엔 엘라스토머로 이루어지고, 이의 공액 디엔으로부터 생성되는 단위들의 몰 함량은 15% 초과이고, B 블록들은 서로 동일하고,

X 및 Y는 독립적으로 주석-포함 그룹이고,

각각의 A 블록의 수평균 분자량 Mn1은 2,500 내지 20,000g/mol로 가변적이고,

각각의 B 블록의 수평균 분자량 Mn2는 80,000 내지 350,000g/mol로 가변적이고,

각각의 A 블록 중의 1,2 결합의 함량은, A가 폴리부타디엔 블록일 경우, 1 내지 20%이고,

각각의 A 블록 중의 3,4 결합의 함량은, A가 폴리이소프렌 블록일 경우, 1 내지 25%이고,

A-B 공중합체는 임의의 작용화 또는 임의의 별형-분지화 전 분자량의 단정 분포(monomodal distribution) 및 임의의 작용화 또는 임의의 별형-분지화 전 다분산 지수 1.3 이하를 나타낸다.

용어 "다분산 지수"는, 본 발명의 의미 내에서, 중량평균 분자량/수평균 분자량 비를 의미하는 것으로 이해된다.

바람직하게는, 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머는, 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대하여, 주석에 의해 별형-분지된 상기 블록 공중합체 b)를 5 내지 45중량%, 바람직하게는 10 내지 30중량% 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머는, 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대하여, 상기 비-주석-작용성 블럭 공중합체 c)를 정확히 0중량% 초과 10중량% 미만의 함량으로 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머는, 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대하여, 상기 비-주석-작용성 블록 공중합체 c)를 5중량% 미만의 함량으로 포함한다.

본 설명에서, 용어 "작용화된 디엔 엘라스토머"는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 그룹을 포함하는 디엔 엘라스토머를 의미하는 것으로 이해된다.

이러한 그룹은 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 블록 A(m+n= 1, m 및 n은 상기 정의된 바와 같다) 이외의 B 블럭에 의해 형성된 쇄의 말단에 위치될 수 있다. 따라서, 디엔 엘라스토머는 상기 쇄의 말단에서 작용화된다고 간주된다. 이는 일반적으로 리빙(living) 엘라스토머와 작용화제, 즉 임의의 하나 이상의 일작용성 분자와의 반응에 의해 수득된 엘라스토머이고, 작용 그룹은 리빙 쇄 말단과 반응하기 위한 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의의 형태의 화학 그룹이다.

이러한 그룹은 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 블록 A(m+n= 2, m 및 n은 상기 정의된 바와 같다) 이외의 2개의 B 블럭 사이의 선형 엘라스토머 주쇄에 위치될 수 있다. 따라서, 디엔 엘라스토머는, 당해 그룹이 정확히 상기 엘라스토머 쇄의 중간에 위치되지는 않지만, 위치 "쇄의 말단에서"와 대조적으로, 상기 쇄의 중간에서 커플링되거나 교호 작용화된다고 간주된다. 이는 일반적으로 리빙 엘라스토머와 커플링제, 즉 임의의 하나 이상의 이작용성 분자와의 반응에 의해 수득된 엘라스토머이고, 작용 그룹은 리빙 쇄 말단과 반응하기 위한 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의의 형태의 화학 그룹이다.

이러한 그룹은 o+p개의 엘라스토머 또는 분지된 쇄 A-B(o, p 및 A-B는 상기 정의된 바와 같다)가 결합되어 엘라스토머의 별형-분지된 구조를 형성하는 중심일 수 있다. 따라서, 디엔 엘라스토머는 별형-분지된다고 간주된다. 이는 일반적으로 리빙 엘라스토머와 별형-분지화제, 즉 임의의 다작용성 분자와의 반응에 의해 수득된 엘라스토머이고, 작용 그룹은 리빙 쇄 말단과 반응하기 위한 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의의 형태의 화학 그룹이다.

상기 설명된 바와 같이, 블록 공중합체 a)는 형성된 쇄의 말단 또는 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된다. 작용화는 화학식 R₄ _-xSnX⁰ _x(여기서, x는 1 또는 2의 값을 갖는 정수이고, R은 탄소수 1 내지 12의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 비닐 라디칼, 바람직하게는 부틸이고, X⁰는 할로겐 원자, 바람직하게는 염소이다)에 상응할 수 있는 모노할로주석 작용화제 또는 디할로주석 커플링제로 달성될 수 있다. 바람직한 작용화제로서, 트리부틸주석 모노클로라이드 또는 디부틸주석 디클로라이드를 언급할 수 있다. 동일한 방식으로, 작용화는 화학식 (X¹ _yR¹ _3-ySn)-O-(SnR¹ _3-zX¹ _z) 또는 (X¹ _yR¹ _3-ySn)-O-(CH₂)_e-O-(SnR¹ _3-zX¹ _z)(여기서, y 및 z는 0 내지 2의 정수이고, y+z는 1 또는 2이고, R¹은 탄소수 1 내지 12의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 비닐 라디칼, 바람직하게는 부틸이고, X¹은 할로겐 원자, 바람직하게는 염소이고, e는 1 내지 20의 정수, 바람직하게는 4이다)에 상응할 수 있는 주석-유도된 작용화제로 달성될 수 있다.

본 발명에 따라서, 블록 공중합체 b)는 별형-분지된다. 바람직하게는, 디엔 엘라스토머 b)는 주석 작용 그룹에 의해 별형-분지된다. 별형-분지화는 화학식 R² _qSnX² ₄ _-q(여기서, q는 0 또는 1의 값을 갖는 정수이고, R²는 탄소수 1 내지 12의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 비닐 라디칼, 바람직하게는 부틸이고, X²는 할로겐 원자, 바람직하게는 염소이다)에 상응할 수 있는 트리- 또는 테트라할로주석 별형-분지화제로 달성될 수 있다. 바람직한 별형-분지화제로서, 부틸주석 트리클로라이드 또는 사염화주석을 언급할 수 있다. 동일한 방식으로, 별형-분지화는 화학식 (X³ _kR³ _3-kSn)-O-(SnR³ _3-lX³ _l) 또는 (X³ _kR³ _3-kSn)-O-(CH₂)_f-O-(SnR³ _3-lX³ _l)(여기서, k 및 l은 0 내지 3의 정수이고, k+l은 3 내지 6의 정수이고, R³은 탄소수 1 내지 12의 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 알카릴 또는 비닐 라디칼, 바람직하게는 부틸이고, X³은 할로겐 원자, 바람직하게는 염소이고, f는 1 내지 20의 정수, 바람직하게는 4이다)에 상응할 수 있는 주석-유도된 작용화제로 달성될 수 있다.

바람직한 양태에 따라서, 블록 공중합체 a)는 쇄의 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 공중합체이다.

또 다른 바람직한 양태에 따라서, 블록 공중합체 b)는 4개의 분지를 갖는 주석에 의해 별형-분지된 공중합체이다.

또 다른 바람직한 양태에 따라서, 블록 공중합체 a)는 쇄의 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 공중합체이고, 블록 공중합체 b)는 4개의 분지를 갖는 주석에 의해 별형-분지된 공중합체이다.

바람직하게는, 각각의 B 블럭의 수평균 분자량 Mn2에 대한 각각의 말단 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 A의 수평균 분자량 Mn1의 비는 5 내지 20%로 가변적이다.

상기 설명된 바와 같이, 바람직하게는 주석에 의해 별형-분지된 블록 공중합체는 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량의 5 내지 45중량%, 바람직하게는 10 내지 30중량%이다.

자체가 이러한 정의에 상응하는, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 또는 블록들 이외의 상기 B 블록을 수득하기 위해 사용될 수 있는 본질적으로 불포화된 디엔 엘라스토머(즉, 공액 디엔으로부터 생성되는 단위의 몰 함량은 15% 초과이다)는 탄소수 4 내지 12의 공액 디엔 단량체의 중합에 의해 수득된 임의의 단독중합체, 또는 하나 이상의 공액 디엔 서로와 또는 탄소수 8 내지 20의 하나 이상의 비닐방향족 화합물과의 공중합에 의해 수득된 임의의 블록, 랜덤, 순차적 또는 마이크로순차적 공중합체를 의미하는 것으로 이해된다.

다음이 공액 디엔으로서 특히 적합하다: 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2,3-디(C₁-C₅ 알킬)-1,3-부타디엔, 예를 들어, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2,3-디에틸-1,3-부타디엔, 2-메틸-3-에틸-1,3-부타디엔 또는 2-메틸-3-이소프로필-1,3-부타디엔, 아릴-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 또는 2,4-헥사디엔. 예를 들어, 다음이 비닐방향족 화합물로 적합하다: 스티렌, 오르토-, 메타- 또는 파라-메틸스티렌, "비닐톨루엔" 통상 혼합물, 파라-(3급-부틸)스티렌, 메톡시스티렌, 클로로스티렌, 비닐메시틸렌, 디비닐벤젠 또는 비닐나프탈렌.

바람직하게는, B 블록 또는 B 블록들은 스티렌과 부타디엔의 공중합체, 스티렌과 이소프렌의 공중합체, 부타디엔과 이소프렌의 공중합체, 스티렌/부타디엔/이소프렌 삼원공중합체, 이웃하는 A 블록이 폴리부타디엔일 경우 폴리이소프렌 및 이웃하는 A 블록이 폴리이소프렌일 경우 폴리부타디엔으로부터 선택된다.

다음이 적합하다: 폴리부타디엔, 특히 1,2-단위의 함량(mol%)이 4 내지 80%인 것들, 폴리이소프렌, 부타디엔/스티렌 공중합체, 특히 Tg(유리 전이 온도 Tg, ASTM D3418에 따라 측정됨)가 0 내지 -70℃, 더욱 특히 -10 내지 -60℃이고, 스티렌 함량이 5 내지 60중량%, 더욱 특히 20 내지 50중량%이고, 부타디엔 파트의 1,2- 결합의 함량(mol%)이 4 내지 75%이고, 트랜스-1,4- 결합의 함량(mol%)이 10 내지 80%인 것들, 부타디엔/이소프렌 공중합체, 특히 이소프렌 함량이 5 내지 90중량%이고, Tg가 -40 내지 -80℃인 것들, 또는 이소프렌/스티렌 공중합체, 특히 스티렌 함량이 5 내지 50중량%이고 Tg가 5 내지 -55℃인 것들.

부타디엔/스티렌/이소프렌 공중합체의 경우에, 스티렌 함량이 5 내지 50중량%, 더욱 특히 10 내지 40중량%이고, 이소프렌 함량이 15 내지 60중량%, 더욱 특히 20 내지 50중량%이고, 부타디엔 함량이 5 내지 50중량%, 더욱 특히 20 내지 40중량%이고, 부타디엔 파트의 1,2- 단위의 함량(mol%)이 4 내지 85%이고, 부타디엔 파트의 트랜스-1,4- 단위의 함량(mol%)이 6 내지 80%이고, 이소프렌 파트의 1,2- + 3,4- 단위의 함량(mol%)이 5 내지 70%이고, 이소프렌 파트의 트랜스-1,4- 단위의 함량(mol%)이 10 내지 50%인 것들, 보다 일반적으로 Tg가 -5 내지 -70℃인 임의의 부타디엔/스티렌/이소프로펜 공중합체가 특히 적합하다.

바람직하게는, B 블록 또는 B 블록들은 스티렌과 부타디엔의 공중합체, 스티렌과 이소프렌의 공중합체, 이웃하는 A 블록이 폴리부타디엔일 경우 폴리이소프렌 및 이웃하는 A 블록이 폴리이소프렌일 경우 폴리부타디엔으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, B 블록 또는 B 블록들은 스티렌과 부타디엔의 공중합체로부터 선택된다.

특히 바람직한 양태에 따라서, A는 폴리부타디엔이고, B는 스티렌과 부타디엔의 공중합체이고, 블록 공중합체 a)는 작용화제 Bu₂SnCl₂에 의해 작용화되고, 블록 공중합체 b)는 별형-분지화제 SnCl₄에 의해 별형-분지된다.

또 다른 특히 바람직한 양태에 따라서, A는 폴리부타디엔이고, B는 스티렌과 부타디엔의 공중합체이고, 블록 공중합체 a)는 작용화제 디부틸주석 디클로라이드(Bu₂SnCl₂)에 의해 작용화되고, 블록 공중합체 b)는 별형-분지화제 사염화주석(SnCl₄)에 의해 별형-분지된다.

디엔 단량체의 중합은 개시제에 의해 개시된다. 중합 개시제로서, 임의의 공지된 일작용성 음이온성 개시제를 사용할 수 있다. 그러나, 알칼리 금속, 예를 들어, 리튬을 포함하는 개시제가 바람직하게 사용된다.

탄소-리튬 결합을 포함하는 것들이 유기리튬 개시제로서 특히 적합하다. 바람직하게는, 헤테로원자를 포함하지 않는 탄화수소 유기리튬 개시제를 사용한다. 대표적인 화합물은 지방족 유기리튬 화합물, 예를 들어, 에틸리튬, n-부틸리튬(n-BuLi) 및 이소부틸리튬이다.

중합은, 그 자체로 공지된 바와 같이, 바람직하게는, 예를 들어, 지방족 또는 지환족 탄화수소, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄, 이소옥탄 또는 사이클로헥산, 또는 방향족 탄화수소, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌일 수 있는 불활성 용매의 존재하에 수행된다.

중합은 연속적으로 또는 배치식으로, 바람직하게는 배치식으로 수행될 수 있다. 중합은 일반적으로 20 내지 120℃의 온도, 바람직하게는 30 내지 90℃ 부근에서 수행된다. 물론, 중합 말기에, 리빙 쇄 말단의 반응성을 변형시키기 위한 금속교환반응제(transmetallation agent)를 첨가하는 것도 가능하다.

중합으로부터 생성되는 리빙 디엔 엘라스토머는 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머를 제조하기 위해 후속적으로 작용화시킨다.

본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머를 제조하기 위한 하나의 방법에 따라서, 리빙 쇄 말단에서 블록 공중합체는 상이한 스테이지로 제조될 수 있다:

- 리빙 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 블록의 제조 및

- 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 이외의 상기한 블록을 수득하기 위해 수행되는 본질적으로 불포화된 디엔 엘라스토머의 제조.

이 제조방법에 따라서, 이소프렌 또는 부타디엔 디엔 단량체의 중합은 리빙 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 디엔 단독중합체를 수득하기 위해 상기 유기리튬 개시제로 개시된다. 이렇게 수득된 리빙 디엔 단독중합체는 리빙 블록 공중합체를 수득하기 위해 디엔 엘라스토머의 제조에서 개시제로서 후속적으로 사용된다.

따라서, 정통한 독자는 제조 스테이지 동안 저분자량을 갖는 쇄를 생성하는 쓸모 없는 또는 불활성화된 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 디엔 단독중합체의 형성을 제한하기 위해 적합한 가공 조건이 배치되어야 한다는 것을 이해한다. 1중량%를 초과하는 양의 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔 쇄는 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머의 특성에 유해하다.

이 제조방법으로부터 생성되는 리빙 블록 공중합체는 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머를 제조하기 위해 후속적으로 작용화시킨다.

본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 제조의 제1 대안 형태에 따라서, 쇄의 말단 또는 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 블록 공중합체 a) 및 별형-분지된 블록 공중합체 b)를 적합한 비율로 혼합한다.

상기 쇄의 말단 또는 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 블록 공중합체 a)는, 주석 유도체와 중합으로부터 생성된 리빙 디엔 엘라스토머와의 반응에 의해 자체로 공지된 방식으로 수득될 수 있다.

별형-분지된 블록 공중합체 b)는 주석-포함 별형-분지화제와 중합으로부터 생성된 리빙 디엔 엘라스토머와의 반응에 의해 자체로 공지된 방식으로 수득될 수 있다.

두 엘라스토머의 혼합은 중합 용매와 동일할 수 있는 불활성 용매, 예를 들어, 지방족 또는 지환족 탄화수소, 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄, 이소옥탄 또는 사이클로헥산, 또는 방향족 탄화수소, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌 중에서 수행될 수 있다. 이어서, 혼합은 바람직하게는 20 내지 120℃의 온도, 바람직하게는 30 내지 90℃ 부근에서 수행된다.

본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 제조의 제2 대안 형태에 따라서, 중합 스테이지로부터 생성되는 리빙 디엔 엘라스토머는 작용화제의 반응 및 별형-분지화제의 반응에 적용한다.

따라서, 예를 들어, 중합 스테이지로부터 생성되는 리빙 디엔 엘라스토머의 작용화는 바람직하게는 5 내지 45중량%의 리빙 엘라스토머를 별형-분지시키기 위해 별형-분지화제의 적합한 양의 존재하에, 이를 사용하여 시작하여 30 내지 120℃에서 변하는 온도에서 수행할 수 있다. 이어서, 후속적으로 제1 스테이지 후에 수득된 디엔 엘라스토머의 잔류하는 리빙 쇄는, 주석 작용 그룹을 쇄의 말단 또는 쇄의 중간에 도입할 수 있는 주석 작용화제를 첨가함으로써 작용화된다. 디엔 엘라스토머의 작용화 반응은 후속적으로 잔류하는 리빙 쇄의 불활성화에 의해 중지된다.

정통한 독자는 작용화된 블록 공중합체 a) 및 b)의 제조 스테이지 동안, 비-주석-작용화된 공중합체 c)의 형성을 제한하기 위해, 적합한 가공 조건이 배치되어야 한다는 것을 이해한다.

본 발명의 추가의 주제는 하나 이상의 강화 충전제 및 본 발명에 따르는 하나 이상의 작용화된 디엔 엘라스토머를 포함하는 엘라스토머 매트릭스를 기본으로 하는 강화된 고무 조성물이다.

당해 조성물은 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머를 1 내지 100phr 포함할 수 있다.

본 발명에 따르는 조성물은 또한 본 발명에 따르는 상기 작용화된 디엔 엘라스토머 이외의 디엔 엘라스토머를 하나 이상 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 이외의 이 또는 이들 디엔 엘라스토머는 타이어에 통상적으로 사용되는 디엔 엘라스토머, 예를 들어, 천연 고무 또는 합성 엘라스토머, 또는 또한 또 다른 작용화되거나 별형-분지된 엘라스토머로부터 선택될 수 있다.

타이어를 제조하는데 사용될 수 있는 고무 조성물을 강화시키는 이의 능력이 공지된 임의의 형태의 강화 충전제, 예를 들어, 강화 유기 충전제, 예를 들어, 카본 블랙, 강화 무기 충전제, 예를 들어, 실리카, 또는 이들 두 형태의 충전제의 블렌드, 특히 카본 블랙과 실리카의 블렌드를 사용할 수 있다.

타이어에 통상적으로 사용되는 모든 카본 블랙, 특히 HAF, ISAF 또는 SAF 형태의 블랙("타이어-등급" 블랙)이 카본 블랙으로서 적합하다. 보다 특히, 후자 중에서, 100, 200 또는 300 시리즈의 강화 카본 블랙(ASTM 등급), 예를 들어, N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347 또는 N375 블랙이 언급된다.

표적화된 적용에 따라서, 고급 시리즈 FF, FEF, GPE 또는 SRF의 블랙, 예를 들어, N660, N683 또는 N772 블랙이 또한 사용될 수 있다. 카본 블랙은, 예를 들어, 이소프렌 엘라스토머에 마스터배치 형태로 이미 도입될 수 있다(참조: 예를 들어, 출원 제WO 97/36724호 또는 제WO 99/16600호).

카본 블랙 이외의 유기 충전제의 예로서, 예를 들어, 출원 제WO-A-2006/069792호 및 제WO-A-2006/069793호에 기술된 바와 같은 작용화된 폴리비닐방향족 유기 충전제를 언급할 수 있다.

용어 "강화 무기 충전제"는 본원에서, 정의로, 카본 블랙과 대조적으로, 타이어 제조용으로 의도된 고무 조성물을 중간체 커플링제 이외의 수단 없이 그 자체 단독으로 강화시킬 수 있는, 즉 이의 강화 역할에서 통상의 타이어-등급 카본 블랙을 대체할 수 있는, 이의 색상 및 이의 기원(천연 또는 합성)이 무엇이든지, "백색 충전제", "투명한 충전제" 또는 실제로 "비-블랙 충전제"로서 또한 공지된 임의의 무기 또는 광물 충전제를 의미하는 것으로 이해되어야 하고; 이러한 충전제는 일반적으로, 공지된 방식으로, 이의 표면에서 하이드록실(-OH) 그룹의 존재를 특징으로 한다.

강화 무기 충전제가 분말, 마이크로비드, 과립, 비드 또는 임의의 기타 적합한 치밀한 형태로 존재하든 아니든, 강화 무기 충전제가 제공되는 물리적 상태는 중요하지 않다. 물론, 용어 "강화 무기 충전제"는 또한 상이한 강화 무기 충전제, 특히 이하 기술된 바와 같은 고분산성 규산 및/또는 백반 충전제(aluminous filler)의 혼합물을 의미하는 것으로 이해된다.

규산 형태의 무기 충전제, 특히 실리카(SiO₂), 또는 백반 형태의 무기 충전제, 특히 알루미나(Al₂O₃)는 특히 강화 무기 충전제로서 적합하다. 사용된 실리카는 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의의 강화 실리카, 특히 BET 비표면적 및 CTAB 비표면적 둘 다가 450m²/g 미만, 바람직하게는 30 내지 400m²/g인 임의의 침강 또는 퓸드 실리카일 수 있다. 고분산성 침강 실리카("HDS")로서, 예를 들어, 울트라실(Ultrasil) 7000 및 울트라실 7005 실리카(제조원: 데구사(Degussa)), 제오실(Zeosil) 1165MP, 1135MP 및 1115MP 실리카(제조원: 로디아(Rhodia)), Hi-Sil EZ150G 실리카(제조원: PPG), 제오폴(Zeopol) 8715, 8745 및 8755 실리카(제조원: 후버(Huber)) 또는 출원 제WO 03/16837호에 기술된 바와 같은 높은 비표면적을 갖는 실리카가 언급된다.

본 발명에 따르는 조성물이 낮은 구름 저항(rolling resistance)을 갖는 타이어 트레드(tread)용으로 의도될 경우, 사용된 강화 무기 충전제는, 특히 실리카일 경우, 바람직하게는 45 내지 400m²/g, 더욱 바람직하게는 60 내지 300m²/g의 BET 비표면적을 갖는다.

바람직하게는, 조성물 중의 강화 충전제의 함량은 30 내지 150phr, 보다 바람직하게는 50 내지 120phr이다. 표적화된 특정 적용에 따라 최적 조건은 상이하다: 예를 들어, 자전거 타이어와 관련하여 기대되는 강화 수준은 물론 지속적인 방식으로 고속으로 주행할 수 있는 타이어, 예를 들어, 모터사이클 타이어, 승용차용 타이어 또는 다용도차, 예를 들어, 중장비 차량용 타이어와 관련하여 필요한 수준 미만이다.

한 양태에 따라서, 강화 충전제는 주로 실리카를 포함하고, 조성물에 존재하는 카본 블랙의 함량은 바람직하게는 2 내지 20phr이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 강화 충전제는 주로 카본 블랙을 포함한다.

공지된 방식으로, 강화 무기 충전제를 디엔 엘라스토머에 커플링시키기 위해, 무기 충전제(이의 입자 표면) 및 디엔 엘라스토머 사이에 화학적 및/또는 물리적 특성의 만족스러운 결합을 제공하도록 의도된 적어도 이작용성 커플링제(또는 결합제), 특히 이작용성 오가노실란 또는 폴리오가노실록산을 사용한다.

특히, 예를 들어, 출원 제WO 03/002648호(또는 US 제2005/016651호) 및 제WO　03/002649호(또는 US 제2005/016650호)에 기술된 바와 같은, 이들의 특정 구조에 따라 "대칭" 또는 "비대칭"으로서 언급되는, 실란 폴리설파이드가 사용된다.

이하 정의는 제한 없이, 하기 화학식 III에 상응하는, "대칭"으로서 공지된 실란 폴리설파이드가 특히 적합하다:

[화학식 III]

상기 화학식 III에서,

x는 2 내지 8(바람직하게는 2 내지 5)의 정수이고,

A는 2가 탄화수소 라디칼(바람직하게는, C₁-C₁₈ 알킬렌 그룹 또는 C₆-C₁₂ 아릴렌 그룹, 보다 특히 C₁-C₁₀, 특히 C₁-C₄ 알킬렌, 특히 프로필렌)이고,

Z는 하기 화학식들 중의 하나이다.

[여기서, R¹ 라디칼은 치환되거나 치환되지 않고, 서로 동일하거나 상이하고, C₁-C₁₈ 알킬 그룹, C₅-C₁₈ 사이클로알킬 그룹 또는 C₆-C₁₈ 아릴 그룹(바람직하게는 C₁-C₆ 알킬, 사이클로헥실 또는 페닐 그룹, 특히 C₁-C₄ 알킬 그룹, 보다 특히 메틸 및/또는 에틸)이고,

R² 라디칼은 치환되거나 치환되지 않고, 서로 동일하거나 상이하고, C₁-C₁₈ 알콕시 그룹 또는 C₅-C₁₈ 사이클로알콕시 그룹(바람직하게는 C₁-C₈ 알콕실 및 C₅-C₈ 사이클로알콕실로부터 선택된 그룹, 보다 바람직하게는 C₁-C₄ 알콕실로부터 선택된 그룹, 특히 메톡실 및 에톡실)이다]

상기 화학식 III에 상응하는 알콕시실란 폴리설파이드의 혼합물, 특히 표준 시판 혼합물의 경우, 기호 "x"의 평균 값은 바람직하게는 2 내지 5의 분수, 보다 바람직하게는 4에 근접한다. 그러나, 본 발명은 또한 유리하게는, 예를 들어, 알콕시실란 디설파이드(x=2)로 수행될 수 있다.

보다 특히, 실란 폴리설파이드의 예로서, 비스((C₁-C₄)알콕실(C₁-C₄)알킬실릴(C₁-C₄)알킬) 폴리설파이드(특히, 디설파이드, 트리설파이드 또는 테트라설파이드), 예를 들어, 비스(3-트리메톡시실릴프로필) 또는 비스(3-트리에톡시실릴프로필) 폴리설파이드가 언급된다. 이러한 화합물 중에서, 특히 TESPT로 약칭되는, 화학식 [(C₂H₅O)₃Si(CH₂)₃S₂]₂의 비스(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드, 또는 TESPD로 약칭되는, 화학식 [(C₂H₅O)₃Si(CH₂)₃S]₂의 비스(트리에톡시실릴프로필) 디설파이드가 사용된다. 바람직한 예로서, 예를 들어, 특허 출원 제WO 02/083782호(또는 US 제2004/132880호)에 기술된 바와 같은 비스(모노(C₁-C₄)알콕시디(C₁-C₄)알킬실릴프로필) 폴리설파이드(특히, 디설파이드, 트리설파이드 또는 테트라설파이드), 보다 특히 비스(모노에톡시디메틸실릴프로필) 테트라설파이드가 또한 언급된다.

알콕시실란 폴리설파이드 이외의 커플링제로서, 예를 들어, 특허 출원 제WO 02/30939호(또는 US 제6 774 255호) 및 제WO 02/31041호(또는 US 제2004/051210호)에 기술된 하이드록시실란 폴리설파이드(상기 화학식 III에서 R²　=　OH) 또는, 예를 들어, 특허 출원 제WO　2006/125532호, 제WO　2006/125533호, 제WO　2006/125534호 및 제WO　2009/062733호에 기술된 아조디카보닐 작용 그룹을 갖는 실란 또는 POS가 언급된다.

고무 조성물에서, 커플링제의 함량은 바람직하게는 0.5 내지 12phr, 보다 바람직하게는 3 내지 8phr이다.

통상적으로, 커플링제의 함량은, 무기 충전제의 양에 대하여, 0.5 내지 15중량%이다.

당해 분야의 숙련가는 또 다른 성질, 특히 유기 성질의 강화 충전제가 본 단락에서 기술된 강화 무기 충전체와 등가의 충전제로서 사용될 수 있고, 단, 이러한 강화 충전제는 무기 층, 예를 들어, 실리카로 피복되거나, 또는 이의 표면에서 충전제와 엘라스토머 사이에 결합을 형성하기 위해 커플링제의 사용을 필요로 하는 작용성 위치, 특히 하이드록실을 포함한다는 것을 이해한다.

본 발명에 따르는 조성물은 또한 화학적 가교결합제를 포함할 수 있다.

화학적 가교결합은 엘라스토머 쇄 사이에 공유 결합의 형성을 가능하게 한다. 화학적 가교결합은 가황 시스템 또는 퍼옥사이드 화합물을 사용하여 수행할 수 있다.

적절한 가황 시스템은 황(또는 황-공여제) 및 제1 가황 촉진제를 기본으로 한다. 이러한 기본 가황 시스템에 부가적인 것은 후속적으로 기술되는 바와 같이, 제1 비-생산적 단계 동안 및/또는 생산적 단계 동안 도입된 각종 공지된 제2 가황 촉진제 또는 가황 활성화제, 예를 들어, 산화아연, 스테아르산 또는 등가의 화합물, 또는 구아니딘 유도체(특히, 디페닐구아니딘)이다.

황은 0.5 내지 12phr, 특히 1 내지 10phr의 바람직한 함량으로 사용된다. 제1 가황 촉진제는 0.5 내지 10phr, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5.0phr의 바람직한 함량으로 사용된다.

(제1 또는 제2) 촉진제로서, 황의 존재하에 디엔 엘라스토머의 가황용 촉진제로서 작용할 수 있는 임의의 화합물, 특히 티아졸 형태의 촉진제 및 또한 이들의 유도체, 및 티우람 및 아연 디티오카바메이트 형태의 촉진제를 사용할 수 있다. 이러한 촉진제들은, 예를 들어, 2-머캅토벤조티아질 디설파이드("MBTS"로 약칭됨), 테트라벤질티우람 디설파이드("TBZTD"), N-사이클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드("CBS"), N,N-디사이클로헥실-2-벤조티아졸설펜아미드("DCBS"), N-(3급-부틸)-2-벤조티아졸설펜아미드("TBBS"), N-(3급-부틸)-2-벤조티아졸설펜이미드("TBSI"), 아연 디벤질디티오카바메이트("ZBEC") 및 이들 화합물의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

바람직하게는, 설펜아미드 형태의 제1 촉진제가 사용된다.

화학적 가교결합이 하나 이상의 퍼옥사이드 화합물을 사용하여 수행될 경우, 상기 퍼옥사이드 화합물 또는 화합물들은 0.01 내지 10phr을 나타낸다.

화학적 가교결합 시스템으로서 사용될 수 있는 퍼옥사이드 화합물로서, 아실 퍼옥사이드, 예를 들어, 벤조일 퍼옥사이드 또는 p-클로로벤조일 퍼옥사이드, 케톤 퍼옥사이드, 예를 들어, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 예를 들어, 3급-부틸 퍼옥시아세테이트, 3급-부틸 퍼옥시벤조에이트 및 3급-부틸 퍼옥시프탈레이트, 알킬 퍼옥사이드, 예를 들어, 디쿠밀 퍼옥사이드, 디(3급-부틸) 퍼옥시벤조에이트 및 1,3-비스(3급-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 또는 하이드로퍼옥사이드, 예를 들어, 3급-부틸 하이드로퍼옥사이드를 언급할 수 있다.

본 발명에 따르는 고무 조성물은 또한 타이어, 특히 트레드 제조용으로 의도된 엘라스토머 조성물에 일반적으로 사용되는 통상의 첨가제, 예를 들어, 가소제 또는 증량성 오일(후자가 방향족 또는 비-방향족 성질을 갖든 안갖든), 안료, 보호제, 예를 들어, 항오존 왁스(예: Cire Ozone C32 ST), 화학적 오존화방지제 또는 산화방지제(예: 6-PPD), 항피로제, 강화 수지, 예를 들어, 출원 제WO 02/10269호에 기술된 바와 같은 메틸렌 수용체(예: 페놀성 노볼락 수지) 또는 메틸렌 공여체(예: HMT 또는 H3M), 또는 접착 촉진제(예: 코발트 염)를 모두 또는 일부 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따르는 조성물은 바람직한 비-방향족 또는 매우 약한 방향족 가소제로서, 나프텐 오일, 파라핀 오일, MES 오일, TDAE 오일, 글리세롤 에스테르(특히 트리올레에이트), 바람직하게는 30℃ 초과의 높은 Tg를 나타내는 가소성 탄화수소 수지, 및 이러한 화합물들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.

본 발명에 따르는 조성물은 또한, 커플링제 이외에, 강화 무기 충전제의 커플링의 활성화제 또는 더욱 일반적으로 가능한 가공 조제를, 공지된 방식으로, 고무 매트릭스 내에서 무기 충전제의 분산을 향상시키고, 조성물의 점도를 감소시키고, 원래 상태에서 이들의 가공 용이함을 향상시켜 포함할 수 있고, 이러한 가공 조제는, 예를 들어, 가수분해가능한 실란, 예를 들어, 알킬알콕시실란(특히, 알킬트리에톡시실란), 폴리올, 폴리에테르(예: 폴리에틸렌 글리콜), 1급, 2급 또는 3급 아민(예: 트리알칸올아민), 하이드록실화 또는 가수분해가능한 POS, 예를 들어, α,ω-디하이드록시폴리오가노실록산(특히 α,ω-디하이드록시폴리디메틸실록산), 또는 지방산, 예를 들어, 스테아르산이다.

본 발명에 따르는 고무 조성물은 적합한 혼합기에서 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지된 일반 절차에 따르는 2개의 연속 제조 단계를 사용하여 제조되고, 이 마무리 단계 동안 화학적 가교결합제가 도입된다: 130 내지 200℃, 바람직하게는 145 내지 185℃의 최대 온도 이하의 고온에서 열역학적 작동 또는 혼련의 제1 단계(흔히 "비-생산적" 단계로서 언급됨)에 이어, 저온, 통상적으로 120℃ 이하, 예를 들어, 60 내지 100℃에서 기계적 작동의 제2 단계(흔히, "생산적" 단계로 언급됨).

본 발명의 바람직한 양태에 따라서, 화학적 가교결합제, 즉 특히, 적합할 경우, 강화 충전제 또는 충전제들 및 커플링제를 제외하고, 본 발명의 타이어에 포함된 조성물의 기초 성분들은 모두, 적합할 경우, 제1 "비-생산적" 단계 동안, 작용화된 디엔 엘라스토머 및 기타 디엔 엘라스토머에서 혼련시킴으로써 긴밀하게 도입되고, 즉 적어도 이들 각종 기초 성분들을 혼합기에 도입하여 130 내지 200℃, 바람직하게는 145 내지 185℃의 최대 온도가 도달될 때까지 하나 이상의 스테이지로 열역학적으로 혼련시킨다.

예로써, 화학적 가교결합제를 제외하고, 제1 (비-생산적) 단계는 필요 성분, 임의의 보충성 가공 조제 및 각종 기타 첨가제 모두가 적합한 혼합기, 예를 들어, 통상의 내부 혼합기에 도입되는 동안 단일 열역학적 스테이지로 수행된다. 이 비-생산적 단계에서 혼련의 총 지속 시간은 바람직하게는 1 내지 15분이다. 제1 비-생산적 단계 동안 이렇게 수득된 혼합물을 냉각시킨 후, 이어서 화학적 가교결합제를 저온에서, 일반적으로 외부 혼합기, 예를 들어, 개방 밀에 도입하고, 이어서, 모두를 수 분 동안, 예를 들어, 2 내지 15분 동안 혼합한다(생산적 단계).

이렇게 수득된 최종 조성물은 후속적으로, 예를 들어, 특히 실험실 특성화를 위해 시트 또는 플라크의 형태로 캘린더링되거나, 또는 예를 들어, 승용차용 타이어 트레드로서 사용될 수 있는 고무 프로파일화 요소의 형태로 압출된다.

본 발명의 추가의 주제는 본 발명에 따르는 가교결합된 또는 가교결합성 고무 조성물을 포함하는, 타이어용 고무로 제조된 반제품(semi-finished article)이다. 바람직하게는, 상기 제품은 트레드이다.

본 발명의 최종 주제는 본 발명에 따르는 반제품을 포함하는 타이어이다.

본 발명은 다음 실시예에 의해 예시된다.

실시예

1- 본 발명에 따르는 엘라스토머 매트릭스의 제조

1.1- 사용된 측정 및 시험- 수득된 중합체의 예비-경화 특성확인에 사용된 실험 기술:

(a) 크기 배제 크로마토그래피(통상의 SEC) 기술에 의한 몰 질량 분포의 측정

크기 배제 크로마토그래피 또는 SEC는 다공성 겔로 충전된 컬럼을 통해 이들의 크기에 따라 용액 중의 거대분자를 분리할 수 있도록 한다. 거대분자는 이들의 수력학적 용적에 따라 분리되고, 가장 거대한 것이 먼저 용출된다.

절대 방법 없이, SEC는 중합체의 몰 질량의 분포를 이해할 수 있도록 한다. 다양한 수평균 몰 질량(Mn) 및 중량평균 몰 질량(Mw) 및 피크에서의 중량(Wp)은 통상의 표준으로부터 측정될 수 있고, 다분산 지수(PI= Mw/Mn)는 "무어(Moore)" 측정을 통해 계산될 수 있다.

(1) 중합체의 제조:

분석 전에 중합체 샘플의 특별한 처리는 없다. 후자는 테트라하이드로푸란에 약 1g/ℓ의 농도로 간단히 용해시킨다. 이어서, 용액을 주입 전에 다공도 0.45㎛의 필터를 통해 여과시킨다.

(2) SEC 분석:

사용된 장치는 "워터스 앨리언스(Waters Alliance)" 크로마토그래피이다. 용출 용매는 테트라하이드로푸란이고, 유동 속도는 0.7㎖/분이고, 시스템의 온도는 35℃이고, 분석 시간은 90분이다. 상업적 명칭 "스티라겔(Styragel) HMW7", "스티라겔 HMW6E" 및 2개의 "스티라겔 HT6E"를 갖는 일련의 4개의 워터스 컬럼 한 세트가 사용된다.

주입된 중합체 샘플의 용액의 용적은 100㎕이다. 검출기는 "워터스(Waters) 2410" 시차 굴절계이고, 크로마토그래피 데이터를 사용하기 위한 소프트웨어는 "워터스 엠파워(Water Empower)" 시스템이다.

계산된 평균 몰 질량은 공지된 몰 질량을 갖는 폴리스티렌 표준을 사용하여 생성된 교정 곡선에 관계가 있다.

(b) 고 해상도 크기 배제 크로마토그래피 기술에 의해 중합체 쇄 집단의 중량%의 측정(HR SEC 분석)

(1) 중합체의 제조

(2) HR SEC 분석

사용된 장치는 "워터스 앨리언스" 크로마토그래피 라인이다. 용출 용매는 테트라하이드로푸란이고, 유동 속도는 0.2㎖/분이고, 시스템의 온도는 35℃이고, 분석 시간은 205분이다. 상업적 명칭 "KF805"를 갖는 일련의 3개의 쇼덱스(Shodex) 컬럼 한 세트가 사용된다.

주입된 중합체 샘플의 용액의 용적은 50㎕이다. 검출기는 "워터스 2410" 시차 굴절계이고, 크로마토그래피 데이터를 사용하기 위한 소프트웨어는 "워터스 엠파워" 시스템이다.

수득된 크로마토그램은 다수의 뚜렷한 피크로 이루어진다. 중합체 쇄의 집단은 각각의 피크에 상응한다.

기준선에서 굴절계분석 신호 값은 0이다.

각 집단의 중량%는 관련 집단에 대한 피크 상부에서 굴절계분석 신호 값 대 모든 집단에 대한 피크 상부에서 굴절계분석 신호 값들의 합의 비에 의해 결정된다.

(c) 중합체 및 고무 조성물의 경우, 100℃에서 무니 점도 ML (1+4)는 표준 ASTM D-1646에 따라 측정된다.

표준 ASTM D-1646에 기술된 바와 같은 진동 조도계를 사용한다. 무니 가소성 측정은 다음 원리에 따라 수행된다: 원래 상태(즉, 경화 전)의 조성물을 100℃로 가열된 원통형 챔버에서 성형시킨다. 1분 동안 예열 후, 로터를 시험편 내에서 2회전/분으로 회전시키고, 이 운동을 유지시키기 위한 작동 토오크는 4분 동안 회전시킨 후 측정한다. 무니 가소성(ML 1+4)은 "무니 단위"(MU, 1MU= 0.83 N.m)로 나타낸다.

(d) 중합체의 유리 전이 온도 Tg는 시차 주사 열량계를 사용하여 표준 ASTM D3418-03에 따라 측정한다.

(e) 근적외 분광법(NIR)을 사용하여 엘라스토머 중의 스티렌의 중량 함량 및 이의 미세구조(1,2-비닐, 트랜스-1,4 및 시스-1,4 부타디엔 단위의 상대 분포)를 정량적으로 측정한다. 당해 방법의 원리는 다성분 시스템에 대해 일반화된 비어-램버트 법칙(Beer-Lambert law)에 기초한다. 방법이 간접적이기 때문에, 이는 ¹³CNMR에 의해 측정된 조성을 갖는 표준 엘라스토머를 사용하여 수행된 다변수 검량법[참조: Vilmin, F., Dussap, C. and Coste, N., Applied Spectroscopy, 2006, 60, 619-29]을 포함한다. 이어서, 스티렌 함량 및 미세구조는 두께가 약 730㎛인 엘라스토머 필름의 NIR 스펙트럼으로부터 계산한다. 스펙트럼은 펠티어 효과(Peltier effect)에 의해 냉각된 InGaAs 검출기가 장착된 브루커 텐서 37 푸리에 변형 근적외 분광계(Bruker Tensor 37 Fourier-transform near-infrared spectrometer)를 사용하여 2cm^-1의 해상도로 4000 내지 6200cm^-1 사이의 전송 방식으로 획득된다.

(f) 중합체의 경우, 톨루엔 중의 중합체의 0.1g/㎗ 용액의 25℃에서의 고유 점도는 무수 중합체의 용액으로부터 출발하여 측정한다:

고유 점도는 중합체 용액의 유동 시간 t 및 모세관에서 톨루엔의 유동 시간 t_o를 측정하여 결정한다.

톨루엔의 유동 시간 및 0.1g/㎗ 중합체 용액의 유동 시간은 25±0.1℃에서 자동 온도조절장치로 조절된 욕에 위치된 우벨로드 튜브(모세관 직경 0.46mm, 용량 18 내지 22㎖)에서 측정한다.

고유 점도는 다음 관계식에 의해 수득된다:

상기 식에서,

C는 중합체의 톨루엔 용액의 농도(g/㎗)이고,

t는 중합체의 톨루엔 용액의 유동 시간(s)이고,

t_o는 톨루엔의 유동 시간(s)이고,

η_inh는 고유 점도(㎗/g)이다.

(g) 중합체의 경우, 냉간 유동: CF100(1+6)은 다음 측정 방법으로부터 유래된다:

이는 고정된 조건하에(100℃에서) 소정의 시간(6시간) 동안 교정 다이를 통해 압출된 고무의 중량을 측정하는 문제이다. 다이는 두께 0.5mm에 대해 6.35mm의 직경을 갖는다.

냉간 유동 장치는 기저부에서 관통된 원통형 컵이다. 펠릿(두께 2cm 및 직경 52mm)의 형태로 예비제조된 약 40g ± 4g의 고무를 이 장치에 위치시킨다. 1kg(±5g) 무게의 교정 피스톤을 고무 펠릿 상에 배치한다. 이어서, 어셈블리를 100℃±0.5℃에서 열적으로 안정화된 오븐에 위치시킨다.

오븐에서 1시간 동안, 측정 조건은 안정화되지 않는다. 따라서, 1시간 후 압출된 생성물을 절단하여 버린다.

측정은 후속적으로 6시간 ± 5분 지속하고, 이 동안 생성물은 오븐에 방치한다. 6시간 말기에, 압출된 생성물 샘플을 기저부 표면으로 플러시 절단하여 회수해야 한다. 시험 결과는 칭량된 고무의 중량이다.

1.2- 본 발명에 따르는 작용화된 엘라스토머 및 엘라스토머용 대조군의 제조

(a) 리빙 폴리이소프렌의 제조

리빙 폴리이소프렌은 질소 압력하에 반응 용적 75ℓ의 반응기에서 배치식으로 제조하고, 이 반응기에 터빈 형태의 교반기를 장착시킨다. 한편, 각각의 중량비 100/25에 따르는 메틸사이클로헥산 및 이소프렌을, 한편으로는 이소프렌 100g당 활성 2급-부틸리튬(s-BuLi) 10,000μmol의 양을 이 반응기에 도입한다.

반응기의 온도는 45℃에서 유지시키고, 30분의 중합 시간 후, 단량체의 전환율은 100%이다.

활성 폴리이소프레닐리튬(PILi)의 농도는 과염소산으로 연속 적정하여 회수된 샘플에 대해 측정하고, 여기서 이러한 리빙 폴리이소프렌의 활성은 총 염기도 및 잔류 염기도 사이의 차이로 계산한다:

- 총 염기도의 분석: 약 1000μmol의 PILi(분석될 용액)를 도입하고, 25㎖의 아세트산을 50㎖의 톨루엔에 도입한다. 결정 바이올렛의 아세트산 용액 몇 방울을 도입한다. 과염소산(아세트산 중 0.1M)으로 분석을 수행한다: 용액은 당량점에서 자주색에서 에메랄드 그린색으로 변한 다음, 당량점이 초과되었을 때 황색으로 변한다.

- 잔류 염기도의 분석: 약 1000μmol의 트랜스-1,4-디브로모-2-부텐을 도입한다. 약 1000μmol의 PILi(분석될 용액)를 50㎖의 톨루엔에 도입한다. 10분 후, 25ml의 아세트산을 첨가하고, 결정 바이올렛의 아세트산 용액 몇 방울을 도입한다. 과염소산(아세트산 중 0.1M)으로 분석을 수행한다: 용액은 당량점에서 자주색에서 에메랄드 그린색으로 변한 다음, 당량점이 초과되었을 때 황색으로 변한다.

- 결과: 활성 폴리이소프레닐리튬의 농도는 다음 식에 따라 계산된다:

상기 식에서,

V_T는 총 염기도를 분석하는데 필요한 HClO₄의 용적(ml)이고,

V_R은 잔류 염기도를 분석하는데 필요한 HClO₄의 용적(ml)이고,

t_HClO4는 과염소산 용액의 농도(mol/ℓ)이고,

V_PILi는 샘플링에 사용된 PILi 용액의 용적(㎖)이고,

t_PILi는 분석될 PILi 용액의 농도(mol/ℓ)이다.

리빙 폴리이소프렌의 농도는 따라서 0.0157mol/ℓ로 추산된다. 이러한 리튬화 폴리이소프렌을 질소하에 10℃의 온도에서 저장한다. 이러한 온도에서 질소 압력하에 수주간 저장 동안 어떠한 함량 변화도 관찰되지 않는다.

메탄올의 1 리튬 당량에 의해 종결된 회수된 샘플 상에서 통상의 SEC에 의해 측정된, 이렇게 수득된 리빙 폴리이소프렌의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 9307g/mol 및 1.07이다.

이 폴리이소프렌의 3,4 결합의 함량은 23.7%이다.

(b) 대조군 A(SBR A로 지정됨)의 제조: 리빙 폴리이소프렌에 의해 개시된 부타디엔과 스티렌의 공중합

상기 리빙 폴리이소프렌 이외의 블록 공중합체는 질소 압력하에 반응 용적 75ℓ의 반응기에서 배치식으로 제조하고, 이 반응기에 터빈 형태의 교반기를 장착시킨다. 메틸사이클로헥산, 부타디엔 및 스티렌을 각각의 중량 비율 100/10/6.6에 따라 이러한 반응기에 도입한다. 비닐 결합을 촉진시키는 제제로서 테트라하이드로푸란(THF) 100만당 600부(중량)를 또한 이러한 반응기에 첨가한다.

용액 100g당 활성 n-부틸리튬(n-BuLi) 57μmol의 양을 반응기에 도입하여 리빙 폴리이소프렌 용액을 반응기에 도입하는 동안 쓸모 없거나 불활성화된 폴리이소프렌의 형성을 제한할 목적을 갖는 반응기에 존재하는 각종 성분이 원인이 되는 양성자 불순물을 중화시킨다.

중합을 개시하기 위한 활성 개시제의 양을 나타내는, 단락 1-2)(a)에 기술된 리빙 폴리이소프렌의 단량체 545μmol/100g을 도입한다.

반응기의 온도는 50℃에서 유지시키고, 35분의 중합 시간 후, 단량체의 전환율은 70%이다.

메탄올의 1 리튬 당량에 의해 중지된 회수된 샘플 상에서 측정된, 작용화 전 공중합체의 고유 점도는 1.2㎗/g이고, 통상의 SEC에 의해 측정된, 동일한 회수 샘플의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 106,424g/mol 및 1.07이다.

디부틸디클로로주석으로 이루어진 커플링제의 단량체 262μmol/100g을 후속적으로 동일한 반응기에 첨가한다. 작용화 반응은 50℃에서 수행한다. 이 커플링 반응 20분 후, 이렇게 작용화된 블록 공중합체를 0.8phr의 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-(3급-부틸)페놀) 및 0.2phr의 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민을 사용하여 산화방지 처리에 적용한다. 임의의 반응은 메탄올의 2 리튬 당량을 첨가하여 중지한다.

이렇게 처리된 공중합체는 스팀 스트리핑 작동에 의해 이의 용액으로부터 분리한 다음, 150℃에서 스크류 기계 상에서 15초 동안 건조시켜 대조군 블록을 포함하는 작용화된 공중합체 A를 수득한다.

이러한 공중합체 A의 고유 점도는 1.96㎗/g이고, 이의 ML 점도는 84이다.

이러한 공중합체 A의 냉간 유동은 3.3이다.

이러한 공중합체 A의 SBR 블록은 28.8%의 스티렌(중량) 및 이의 부타디엔 부분의 경우, 25.2%의 비닐 단위를 포함한다.

이러한 공중합체 A의 유리 전이 온도는 -50℃이다.

통상의 SEC에 의해 측정된, 이러한 공중합체 A의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 166,200g/mol 및 1.12이다.

공중합체 A에 존재하는 각 집단의 중량%는 HR SEC에 의해 측정된다. 2개의 우세한 집단이 구별된다: 한 집단은 약 110,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 4%의 중량%를 갖는 1개의 분지에 상응하고, 한 집단은 약 210,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 96%의 중량%를 갖는 2개의 분지 또는 커플링된 공중합체에 상응한다.

(c) 본 발명에 따르는 엘라스토머 C(SBR C로 지정됨)의 제조: 리빙 폴리이소프렌에 의해 개시된 부타디엔과 스티렌의 공중합

상기한 리빙 폴리이소프렌 이외의 블록 공중합체는 질소 압력하에 반응 용적 75ℓ의 반응기에서 배치식으로 제조하고, 이 반응기에 터빈 형태의 교반기를 장착시킨다. 메틸사이클로헥산, 부타디엔 및 스티렌을 각각의 중량 비율 100/10/6.6에 따라 이 반응기에 도입한다. 비닐 결합을 촉진시키는 제제로서 테트라하이드로푸란(THF) 100만당 600부(중량)를 또한 이러한 반응기에 첨가한다.

용액 100g당 활성 n-부틸리튬(n-BuLi) 45μmol의 양을 반응기에 도입하여 리빙 폴리이소프렌 용액을 반응기에 도입하는 동안 쓸모 없거나 불활성화된 폴리이소프렌의 형성을 제한할 목적을 갖는 반응기에 존재하는 각종 성분이 원인이 되는 양성자 불순물을 중화시킨다.

중합을 개시하기 위한 활성 개시제의 양을 나타내는, 단락 1-2)(a)에 기술된 리빙 폴리이소프렌의 용액의 단량체 550μmol/100g을 도입한다.

메탄올의 1 리튬 당량에 의해 중지된 회수 샘플 상에서 측정된, 작용화 전 공중합체의 고유 점도는 1.22㎗/g이고, 통상의 SEC에 의해 측정된, 동일한 회수 샘플의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 105,000g/mol 및 1.07이다.

후속적으로, 디부틸디클로로주석으로 이루어진 커플링제의 단량체 105.6μmol/100g 및 테트라클로로주석으로 이루어진 별형-분지화제의 단량체 82.5μmol/100g을 동일한 반응기에 첨가한다. 작용화 반응은 50℃에서 수행한다. 20분 반응 후, 이렇게 작용화된 블록 공중합체를 0.8phr의 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-(3급-부틸)페놀) 및 0.2phr의 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민을 사용하여 산화방지 처리에 적용한다. 임의의 반응은 메탄올의 2 리튬 당량을 첨가하여 중지한다.

이렇게 처리된 공중합체는 스팀 스트리핑 작동에 의해 이의 용액으로부터 분리한 다음, 150℃에서 스크류 기계 상에서 15초 동안 건조시켜 본 발명에 따르는 작용화된 엘라스토머 C를 수득한다.

이러한 공중합체 C의 고유 점도는 2.32㎗/g이고, 이의 ML 점도는 105이다.

이러한 공중합체 C의 냉간 유동은 0.2이다.

이러한 공중합체 C의 SBR 블록은 28.9%의 스티렌(중량) 및 이의 부타디엔 부분의 경우, 25.1%의 비닐 단위를 포함한다.

이러한 공중합체 C의 유리 전이 온도는 -48℃이다.

통상의 SEC에 의해 측정된, 이러한 공중합체 C의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 227,000g/mol 및 1.30이다.

본 발명에 따르는 공중합체 C에 존재하는 각 집단의 중량%는 HR SEC에 의해 측정된다. 3개의 우세한 집단이 구별된다: 한 집단은 약 220,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 55%의 중량%를 갖는 본 발명에 따르는 2개 분지, 블록 공중합체 a)에 상응하고, 한 집단은 약 400,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 35%의 중량%를 갖는 4개 분지, 블록 공중합체 b)를 갖는 별형-분지된 공중합체에 상응하고, 하나의 집단은 약 115,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 10%의 중량%를 갖는 1개 분지에 상응한다. 후자 집단은, 작용화에 사용된 커플링제 및 별형-분지화제의 함량을 고려하여, 본 발명에 따르는 비-작용성 블록 공중합체 c)로서 간주될 수 있다.

(d) 본 발명에 따르는 엘라스토머 B( ABR B로 지정됨): 공중합체 A와 공중합체 C의 혼합물의 제조

본 발명에 따르는 엘라스토머 B는 엘라스토머 A 및 C를 각각 1/3 및 2/3의 비율로 혼합하여 제조한다. 메틸사이클로헥산 및 엘라스토머 A 및 C를 각각 100/3.7/7.3의 비율로 갖는 용액을 제조한다.

모든 엘라스토머가 용해되고, 용액이 균질해지면, 이렇게 수득된 엘라스토머를 60℃에서 오븐에서 200mmHg에서 진공하에 질소 대기하에 건조시켜 이의 용액으로부터 분리한다. 24시간 후, 본 발명에 따르는 엘라스토머 B가 수득된다.

이러한 공중합체 B의 고유 점도는 2.08㎗/g이고, 이의 ML 점도는 95이다.

이러한 공중합체 B의 냉간 유동은 0.7이다.

이러한 공중합체 B의 SBR 블록은 스티렌 28.8%(중량) 및 이의 부타디엔 부분의 경우, 25.0%의 비닐 단위를 포함한다.

이러한 공중합체 B의 유리 전이 온도는 -47.8℃이다.

통상의 SEC에 의해 측정된, 이러한 공중합체 B의 수평균 분자량 및 다분산 지수는 각각 213,400g/mol 및 1.26이다.

본 발명에 따르는 공중합체 B에 존재하는 각 집단의 중량%는 HR SEC에 의해 측정된다. 3개의 우세한 집단이 구별된다: 한 집단은 약 225,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 64%의 중량%를 갖는 본 발명에 따르는 2개 분지, 블록 공중합체 a)에 상응하고, 한 집단은 약 410,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 24%의 중량%를 갖는 4개 분지, 블록 공중합체 b)를 갖는 별형-분지된 공중합체에 상응하고, 한 집단은 약 115,000g/mol의 피크에서 중량 및 약 12%의 중량%를 갖는 1개 분지에 상응한다. 후자 집단은, 작용화에 사용된 커플링제 및 별형-분지화제의 함량을 고려하여, 본 발명에 따르는 비-작용성 블록 공중합체 c)로서 간주될 수 있다.

고무 조성물의 비교 실시예

A) 사용된 측정 및 시험

a) 100℃에서 무니 점도 ML(큰 로터) 또는 MS(작은 로터)(1+4): "무니"로 표제된 표준 ASTM: D-1646에 따라서 측정된다.

(b) 쇼어 A 경도: 측정은 표준 DIN 53505에 따라서 수행된다.

(c) 인장 시험은 탄성 응력 및 파단성을 측정할 수 있도록 한다. 달리 기술되지 않는 한, 이들은 1988년 9월의 프랑스 표준 NF T 46-002에 따라서 수행된다. 인장 기록을 진행하는 것은 또한 신도의 함수로서 모듈러스의 곡선을 플롯팅하도록 하고, 본원에서 사용된 모듈러스는 시험편의 초기 단면을 감소시킴으로써 계산된, 제1 신도에서 측정된 공칭 (또는 겉보기) 시컨트 모듈러스이다. 공칭 시컨트 모듈(또는 겉보기 응력, MPa)은 제1 신도에서 60℃ ± 2℃에서 각각 MSA10, MSA100 및 MSA300으로 지정된 10%, 100% 및 300% 신도에서 측정한다. 파단 응력(BS)(MPa) 및 파단신도(EB)(%)는 표준 NF T 46-002에 따라 60℃ ± 2℃에서 측정한다.

(d) 동적 특성 ΔG^* 및 tan(δ)max는 표준 ASTM D 5992-96에 따라 점도 분석기(Metravib VA4000)에서 측정한다. 표준 ASTM D 1349-99에 따라 표준 온도 조건하에(23℃) 또는 경우에 따라서 상이한 온도(60℃)에서 주파수 10Hz에서 간단한 교호 정현 곡선 전단 응력에 적용된 가황 조성물의 샘플(두께 2mm및 단면 79mm²의 원통형 시험편)의 반응을 기록한다. 피크-대-피크 변형 진폭 일소는 0.1%에서 50%(외부 사이클)까지, 이어서 50%에서 0.1%(반환 사이클)까지 수행된다. 사용 결과는 복잡한 동적 전단 모듈러스(G^*) 및 손실 계수 tan(δ)이다. 관찰된 tan(δ)의 최대값(tan(δ)max) 및 0.1% 및 50% 변형에서의 값 사이의 복합 모듈러스의 차(ΔG^*)(페인 효과)가 반환 사이클에 대해 나타난다.

(e) 중합체의 경우, 냉간 유동 CF100(1+6)은 다음 측정 방법으로부터 유래된다: 고정된 상태하(100℃에서)에 소정의 시간(6시간) 동안 교정 다이를 통해 압출된 고무의 중량을 측정하는 것이 문제이다. 다이는 두께 0.5mm에 대해 직경 6.35mm를 갖는다.

오븐에서 1시간 동안, 측정 조건은 안정화되지 않는다. 따라서, 1시간 후 압출된 생성물을 절단하여 버린다. 측정은 후속적으로 6시간 ± 5분 지속하고, 이 동안 생성물은 오븐에 방치한다. 6시간 말기에, 압출된 생성물 샘플을 기저부 표면으로 플러시 절단하여 회수해야 한다. 시험 결과는 칭량된 고무의 중량이다.

B) 실시예

이 실시예에서, 3개의 엘라스토머 SBR A, SBR B 및 SBR C를 각각 강화 충전제로서 카본 블랙을 포함하는 고무 조성물 A, B 및 C를 제조하는데 사용했다.

이러한 조성물 A, B 및 C 각각은 다음과 같은 제형을 나타낸다(phr로 나타냄; 엘라스토머 100부당 부):

다음 조성물 중 각각은 제1 단계에서 열역학적 작동에 의해, 이어서 제2의 마무리 단계에서 기계적 작동에 의해 생성된다.

엘라스토머, 블랙, 파라핀, 산화방지제, 스테아르산 및 일산화아연을 75% 충전되고 내부 온도가 약 70℃인, 용량 400cm³인 "밴버리" 형태의 실험실 내부 혼합기에 연속적으로 도입한다. 열역학적 작동 스테이지는 약 160℃의 최대 강하 온도 이하까지 5 내지 6분 동안 수행한다. 열역학적 작동의 상기한 제1 단계를 따라서 수행하고, 이러한 제1 단계 동안 블레이드의 평균 속도는 70회/분이다는 것이 구체화된다.

이렇게 수득된 혼합물을 회수하고, 냉각시킨 다음, 외부 혼합기(동형마무리기(homofinisher))에서, 황 및 촉진제를 30℃에서 첨가하고, 합한 혼합물을 3 내지 4분의 시간 동안(기계적 작동의 상기 제2 단계) 추가로 혼합한다.

이렇게 수득된 조성물을 후속적으로 이들의 물리적 또는 기계적 특성을 측정하기 위해 플라크(두께 범위 2 내지 3mm) 또는 고무의 얇은 시트 형태로 캘린더링한다. 가황은 150℃에서 15분 동안 수행한다.

이러한 3개의 조성물의 특성을 비-가황 상태 및 가황 상태 둘 다에서 서로 비교한다. 결과는 다음 표에 제시한다:

본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 B 및 C가 대조군 작용화된 디엔 엘라스토머 A보다 낮은 냉간 유동 값을 나타낸다는 것을 주시해야 한다. 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 B 및 C는 대조군 작용화된 디엔 엘라스토머 A와 관련하여 향상된 냉간 유동을 나타낸다.

또한, 상기 작용화된 디엔 엘라스토머 B 및 C를 기본으로 하는 본 발명에 따르는 조성물 B 및 C는, 관찰된 분지 길이의 차이를 고려하여, 작용화된 디엔 엘라스토머 A를 기본으로 하는 대조군 조성물 A와 유사한 "혼합물" 무니 값을 나타낸다. 본 발명에 따르는 조성물 B 및 C 및 대조군 조성물 A는 따라서 비-가황 상태에서 등가의 가공성을 나타낸다.

가황 상태의 특성과 관련하여, 본 발명에 따르는 조성물 B 및 C 및 대조군 조성물 A는 등가의 특성, 특히 유사한 히스테리시스 특성을 나타낸다.

즉, 상기한 작용화된 디엔 엘라스토머 B 및 C를 기본으로 하는 본 발명에 따르는 조성물 B 및 C는 비-가교결합된 상태 및 가교결합된 상태에서 대조군 작용화된 디엔 엘라스토머 A를 기본으로 하는 조성물 A의 특성과 관련하여 등가인 고무 특성을 나타내고, 냉간 유동은 또한 대조군 작용화된 디엔 엘라스토머 A와 관련하여, 본 발명에 따르는 작용화된 디엔 엘라스토머 B 및 C에 대해 향상된다.

Claims

작용화된 디엔 엘라스토머로서,
상기 작용화된 디엔 엘라스토머는,
a) 쇄의 말단 또는 쇄 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화되고 화학식

(여기서, n 및 m은 n+m = 1 또는 2이도록 하는 0 이상의 정수이다)에 상응하는 블록 공중합체,
b) 주석에 의해 별형(star)-분지되고 화학식

(여기서, o 및 p는 o+p≥3 및 o+p≤6이도록 하는 0 이상의 정수이다)에 상응하는 블록 공중합체,
c) 상기 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해, 15중량% 미만의 함량의 화학식

에 상응하는 비-주석-작용성 블록 공중합체
로 이루어지고,
상기 화학식들에서,
A 블록들 모두는 폴리이소프렌으로 이루어지거나, 또는 A 블록들 모두는 폴리부타디엔으로 이루어지고,
B 블록들은 디엔 엘라스토머로 이루어지고, 이의 공액 디엔으로부터 생성되는 단위들의 몰 함량은 15% 초과이고, B 블록들은 서로 동일하고,
X 및 Y는 독립적으로 주석-포함 그룹이고,
각각의 A 블록의 수평균 분자량 Mn1은 2,500 내지 20,000g/mol로 가변적이고,
각각의 B 블록의 수평균 분자량 Mn2는 80,000 내지 350,000g/mol로 가변적이고,
각각의 A 블록 중의 1,2 결합의 함량은, A가 폴리부타디엔 블록일 경우, 1 내지 20%이고,
각각의 A 블록 중의 3,4 결합의 함량은, A가 폴리이소프렌 블록일 경우, 1 내지 25%이고,
A-B 공중합체는 임의의 작용화 또는 임의의 별형-분지화 전 분자량의 단정 분포(monomodal distribution) 및 임의의 작용화 또는 임의의 별형-분지화 전 다분산 지수 1.3 이하를 나타내는, 작용화된 디엔 엘라스토머.
제1항에 있어서, 상기 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해, 주석에 의해 별형-분지된 상기 블록 공중합체 b)를 5 내지 45중량%, 바람직하게는 10 내지 30중량% 포함함을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작용화된 디엔 엘라스토머의 총 중량에 대해, 상기 비-주석-작용성 블록 공중합체 c)를 정확히 0중량% 초과 10중량% 미만의 함량, 바람직하게는 5중량% 미만의 함량으로 포함함을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 B 블럭의 수평균 분자량 Mn2에 대한 각각 말단 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌 블록 A의 수평균 분자량 Mn1의 비가 5 내지 20%로 가변적임을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공중합체 a)의 작용화가 모노할로주석 작용화제 또는 디할로주석 커플링제로 달성됨을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 별형-분지화가 트리- 또는 테트라할로주석 별형-분지화제로 달성됨을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 B 블록 또는 B 블록들이 스티렌과 부타디엔의 공중합체, 스티렌과 이소프렌의 공중합체, 부타디엔과 이소프렌의 공중합체, 스티렌/부타디엔/이소프렌 삼원공중합체, 이웃하는 A 블록이 폴리부타디엔일 경우의 폴리이소프렌 및 이웃하는 A 블록이 폴리이소프렌일 경우의 폴리부타디엔으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블록 공중합체 a)가 상기 쇄의 중간에서 주석 작용 그룹에 의해 작용화된 공중합체이고, 상기 블록 공중합체 b)가 4개의 분지를 갖는 주석에 의해 별형-분지된 공중합체임을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 A가 폴리이소프렌이고, 상기 B가 스티렌과 부타디엔의 공중합체이고, 상기 블록 공중합체 a)가 작용화제 Bu₂SnCl₂에 의해 작용화되고, 상기 블록 공중합체 b)가 상기 별형-분지화제 SnCl₄에 의해 별형-분지됨을 특징으로 하는, 엘라스토머.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 A가 폴리부타디엔이고, 상기 B가 스티렌과 부타디엔의 공중합체이고, 상기 블록 공중합체 a)가 작용화제 Bu₂SnCl₂로 작용화되고, 상기 블록 공중합체 b)가 상기 별형-분지화제 SnCl₄에 의해 별형-분지됨을 특징으로 하는, 엘라스토머.
하나 이상의 강화 충전제 및 엘라스토머 매트릭스를 기본으로 하는 강화된 고무 조성물로서, 상기 엘라스토머 메트릭스가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 정의된 작용화된 디엔 엘라스토머를 하나 이상 포함함을 특징으로 하는, 강화된 고무 조성물.
제11항에 있어서, 상기 엘라스토머 매트릭스가 또한, 상기 작용화된 디엔 엘라스토머 이외의 디엔 엘라스토머를 하나 이상 포함함을 특징으로 하는, 조성물.
제11항 또는 제12항에 있어서, 화학적 가교결합제를 포함함을 특징으로 하는, 조성물.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 가교결합성 또는 가교결합된 고무 조성물을 포함함을 특징으로 하는, 타이어용 고무로 제조된 반제품(semi-finished article).
제14항에 있어서, 상기 제품이 트레드(tread)임을 특징으로 하는, 반제품.
제14항 또는 제15항에 정의된 반제품을 포함함을 특징으로 하는, 타이어.