CN102958991B - 橡胶组合物、其制造方法以及轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可用于汽车轮胎等用途,提高汽车等的低耗油性能和操纵稳定性的橡胶组合物、橡胶组合物的制造方法以及使用该橡胶组合物的轮胎。一种橡胶组合物、混合该组合物的橡胶组合物的制造方法、以及将利用该制造方法得到的橡胶组合物交联成型而得的轮胎。所述橡胶组合物包含:(A)共轭二烯系橡胶,其是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与上述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应;以及(D)硅烷偶联剂(II),能与上述具有活性氢的基团反应。
Description
技术领域
本发明涉及提高汽车的低耗油性能和操纵稳定性的轮胎胎面用橡胶组合物、橡胶组合物的制造方法以及使用该橡胶组合物的轮胎。
背景技术
作为汽车轮胎用橡胶,已知有利用乳液聚合法得到的共轭二烯系橡胶(例如,苯乙烯-丁二烯共聚合物)。近年来在汽车的低耗油性能提高的期待中,提出了可实现优异的低耗油性能的各种共轭二烯系橡胶。
作为一例,提出了一种共轭二烯烃(共)聚合橡胶以及含有该共轭二烯烃(共)聚合橡胶的橡胶组合物,其特征在于,(1)该橡胶是共轭二烯烃或共轭二烯烃与芳香族乙烯基化合物的(共)聚合橡胶,(2)具有键合于(共)聚合物链的伯氨基和烷氧基甲硅烷基,且(3)在(共)聚合物链中共聚有2官能性以上的单体、和/或用2官能性以上的偶联剂偶联(共)聚合物链的至少一部分(专利文献1)。
作为其他例,提出了一种改性二烯系聚合物橡胶以及含有该改性二烯系聚合物橡胶的橡胶组合物,该改性二烯系聚合物橡胶由以下工序1和工序2得到,工序1:碱金属催化剂的存在下,在烃溶剂中使共轭二烯单体聚合或者使共轭二烯单体与芳香族乙烯基单体聚合,得到具有碱金属末端的活性聚合物;工序2:使该活性聚合物与用特定式子表示的化合物反应,得到改性聚合物橡胶(专利文献2)。
另外,作为提高与二氧化硅和炭黑的相互作用从而能够提高破坏特性、耐磨损性、低发热性的改性聚合物的方法,提出了以下方法,即,进行使烃基氧硅烷化合物与分子中具有有机金属的活性部位的聚合物的该活性部位发生反应的第一次改性反应,其后进一步进行经由烃基氧甲硅烷基彼此的缩合反应而使烃基氧硅烷化合物反应的第二次改性反应。还提出了利用该方法得到的含有改性聚合物的橡胶组合物(专利文献3)。
专利文献1:日本特开2004-18795号公报
专利文献2:日本特开2005-290355号公报
专利文献3:WO03/048216A1
发明内容
如上所述,提出了可实现汽车的优异的低耗油性能的各种共轭二烯系橡胶、以及使用该共轭二烯系橡胶的橡胶组合物。但是,在汽油的价格高涨等经济形势、以及以二氧化碳的排出为首的环境形势下,期待汽车的进一步低耗油化。
因此,本发明的目的在于提供一种橡胶组合物的制造方法,该橡胶组合物可用于汽车轮胎等用途中,能够提高汽车等的低耗油性能等。
本发明人为了解决上述课题进行深入研究,结果发现通过将改性成用于与二氧化硅混合的共轭二烯系橡胶、二氧化硅以及特定的两种硅烷偶联剂混合而得到橡胶组合物,将得到的橡胶组合物用于汽车轮胎等的交联橡胶组合物的原料时,可赋予优异的低耗油性能和操纵稳定性,从而完成本发明。
即,本发明提供以下的[1]~[12]。
[1]一种橡胶组合物,其中,包含:(A)共轭二烯系橡胶,是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与上述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应;以及(D)硅烷偶联剂(II),能与上述具有活性氢的基团反应。
[2]一种橡胶组合物的制造方法,其特征在于,将以下成分进行混合:(A)共轭二烯系橡胶,是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与上述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应,以及(D)硅烷偶联剂(II),能与上述具有活性氢的基团反应。
[3]根据上述[2]记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(C)成分在其结构中具有选自硫、碳-碳双键以及碳-碳三键中的至少1种。
[4]根据上述[2]或[3]记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(D)成分的能与具有活性氢的基团反应的基团具有选自环氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基以及酰基中的至少1种。
[5]根据上述[2]~[4]中任一项记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(A)成分的具有活性氢的基团为选自伯氨基,仲氨基,亚氨基、伯膦基、仲膦基以及硫醇基中的至少1种。
[6]根据上述[5]记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(A)成分还具有选自叔氨基、叔膦基以及吡啶基中的至少1种。
[7]根据上述[6]记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(A)成分具有由选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、亚氨基、吡啶基、伯膦基、仲膦基、叔膦基以及硫醇基中的至少1种形成的结构。
[8]根据上述[2]~[7]中任一项记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(A)成分的能与二氧化硅化学键合的基团为烃基氧甲硅烷基或硅烷醇基。
[9]根据上述[2]~[8]中任一项记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(C)成分为选自由下述通式(1-a)~(1-c)表示的化合物中的至少1种。
(式中,R1、R2相互相同或不同,为由R10O-表示的基团或者由通式-O-(R11-O)n-R12表示的烷基聚醚基。这里R10为氢原子、碳原子数为1~30的一价烃基或者由(R13)3SiR14-表示的基团。R13为碳原子数1~30的烷基或烯基。R14为碳原子数1~30的二价烃基。另外,存在多个R11时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基。n平均为1~30。R12为具有至少3个碳原子的一价烃基。存在多个R3时,其相互相同或不同,为由R10O-表示的基团或者碳原子数1~30的一价烃基,R10与上述相同。存在多个R4时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基。R5为氢原子、碳原子数1~30的一价烃基、由-CN表示的基团或者由-(C=O)-R15表示的基团。这里R15为碳原子数1~30的一价烃基。R16为由通式-(R18-O)p-R19-表示的基团。这里,R18、R19分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基。p平均为0~30。R17为碳原子数1~12的一价烃基、通式-(R20-O)q-H、或者-(R20-O)q-H脱水缩合而成的键合基团-(R21-O)q-1-R22-。这里R20、R21分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基。R22为碳原子数1~12的二价烃基。q平均为1~30。x为1~20的整数。y为5~10000的整数。)
[10]根据上述[2]~[9]中任一项记载的橡胶组合物的制造方法,其中,上述(D)成分为由下述通式(2)表示的化合物。
(式中,R6、R7相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R1、R2相同的结构。存在多个R8时,其相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R3相同的结构。存在多个R9时,其相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R4相同的结构。m为1~2的整数。A具有选自环氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基以及酰基中的1种以上的官能团结构。)
[11]一种橡胶组合物,是通过上述[2]~[10]中任一项记载的制造方法得到的。
[12]一种轮胎,是将上述[11]记载的橡胶组合物交联成型而得到的。
根据本发明,通过将改性成用于与二氧化硅的混合的共轭二烯系橡胶、二氧化硅、以及特定的两种硅烷偶联剂混合而得的橡胶组合物能够制造二氧化硅的分散性提高、拉伸强度、耐磨损性、抗湿滑性、以及低磁滞损耗特性优异的交联橡胶组合物。
由于使用上述共轭二烯系橡胶制造的交联橡胶组合物的抗湿滑性优异,因此可用于汽车的轮胎等用途,由此能够提高汽车等的操纵稳定性。
另外,使用上述共轭二烯系橡胶制造的交联橡胶组合物的耐磨损性、以及低磁滞损耗特性优异,因此可用于汽车轮胎的等用途,由此能够提高汽车等的低耗油性能。
具体实施方式
本发明的橡胶组合物的概念如下,即,包含:(A)共轭二烯系橡胶,其是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与上述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应;以及(D)硅烷偶联剂(II),能与上述具有活性氢的基团反应。应予说明,本发明的橡胶组合物是包含构成该组合物的各成分的反应前的方式、反应后的方式两者。
以下,对各成分进行详细说明。
[(A)成分]
本发明使用的(A)成分是在将共轭二烯系化合物单独聚合、或者将共轭二烯系化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得的聚合物中,为了提高与二氧化硅的粘合性而向聚合物导入能与二氧化硅化学键合的基团而成的共轭二烯系橡胶。更具体而言,是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得的具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团的共轭二烯系橡胶(以下,有时也称为“二氧化硅用改性橡胶”)。
优选二氧化硅用改性橡胶是通过向由溶液聚合而得的共轭二烯系橡胶导入官能团而得的。作为共轭二烯系橡胶,例如可举出苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、天然橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶等,优选举出苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丁二烯橡胶。这些可单独使用1种或者组合2种以上使用。另外,由于二氧化硅用改性橡胶可使分子量分布的控制容易进行,因此能够除去作为使滚动阻力变差的重要因素的低分子量成分。另外,从容易导入官能团这种理由出发,优选用活性聚合得到的共轭二烯系橡胶。
作为二氧化硅用改性橡胶的材料,含有苯乙烯时,优选苯乙烯单元量为40质量%以下。如果苯乙烯单元量超过40质量%,则滚动阻力有变差的趋势。
优选二氧化硅用改性橡胶的共轭二烯部位的乙烯基含量为15~70质量%。如果乙烯基含量低于15质量%,则湿滑时的抓地与滚动阻力的平衡有变差的趋势。另外,如果乙烯基含量超过70质量%,则耐磨损性有显著变差的趋势。
作为向二氧化硅用改性橡胶导入的具有活性氢的基团,可举出氨基等含氮基团、硫醇基等含硫基团、膦基等含磷基团、羟基、羧基等,从与硅烷偶联剂的反应性的观点出发,优选选自伯氨基、仲氨基、亚氨基、伯膦基、仲膦基以及硫醇基中的至少1种。
具有活性氢的基团能与作为后述(D)成分的硅烷偶联剂(II)反应。
作为向二氧化硅用改性橡胶导入的能与二氧化硅化学键合(包含利用共价键、氢键、分子极性进行的相互作用)的基团,可举出氨基等含氮基团、硫醇基等含硫基团、烃基甲硅烷基、烃基氧甲硅烷基以及硅烷醇基等含硅基团、膦基等含磷基团、羟基、环氧基(例如环氧乙烷基、氧杂环丁烷基等)、烃基氧基、羧基等。从与二氧化硅的化学键合特别优异,得到的由橡胶组合物构成的轮胎的滚动阻力充分降低的角度出发,优选选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、伯膦基、仲膦基、叔膦基、吡啶基、羟基、环氧基、羧酸基、硫代环氧基、烃基硫基、烃基氧基、烃基氧甲硅烷基中的一种以上的官能团,更优选选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、烃基硫基、烃基氧甲硅烷基中的一种以上的官能团。
二氧化硅用改性橡胶所含有的具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团可以为同种的基团。另外,二氧化硅用改性橡胶所含的具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团的个数没有特别限定,并且可以为多个同种的官能团,优选兼具多种官能团(例如,作为具有活性氢的基团,为选自伯氨基、仲氨基、亚氨基、伯膦基、仲膦基、以及硫醇基中的至少1种,作为能与二氧化硅化学键合的基团,为烃基氧甲硅烷基或硅烷醇基)。另外,官能团的位置没有特别规定,位于分子内、分子末端或分子侧链均可,但优选仅在共轭二烯系橡胶的分子末端具有官能团。
官能团的导入优选使具有目标官能团(具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团)的化合物与共轭二烯系聚合物反应,从反应概率的观点出发,优选在活性聚合时发生反应。另外,还优选使用构成共轭二烯系聚合物的单体和含有具有活性共聚合性的官能团的单体。
作为具有上述目标官能团的化合物,优选可举出具有选自伯氨基、仲氨基、亚氨基、伯膦基、仲膦基以及硫醇基中的至少1种作为具有活性氢的基团,选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、烃基硫代基、烃基氧甲硅烷基中的至少1种作为能与二氧化硅化学键合的基团的化合物。其中,从操作容易度(保存稳定性等)的观点出发,更优选具有选自伯氨基、仲氨基、亚氨基、伯膦基、仲膦基以及硫醇基中的至少1种,以及烃基氧甲硅烷基的化合物。
具体而言,可举出N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基乙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基乙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、N,N-双(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基二甲基乙氧基硅烷,以及在用多个三烷基甲硅烷基保护这些氨基烷基烃基氧硅烷化合物的氨基的化合物中,将多个三烷基甲硅烷基的一部分置换为甲基、乙基、丙基或丁基的烃基氧硅烷化合物;
双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]三甲基甲硅烷基胺、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]三甲基甲硅烷基胺、3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-乙基甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-乙基甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基二乙基甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基二乙基甲氧基硅烷、3-乙基甲基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基-3-乙基氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、双-(3-二甲基氨基丙基)-二甲氧基硅烷、双-(3-乙基甲基氨基丙基)-二乙氧基硅烷、双-[(3-二甲基氨基-3-甲基)丙基]-二甲氧基硅烷、双-[(3-乙基甲基氨基-3-甲基)丙基]-二甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基二乙基乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基二乙基乙氧基硅烷、3-乙基甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-乙基甲基氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、[3-(二乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷、[3-(二甲基氨基)丙基]三乙氧基硅烷、3-二(甲氧基甲基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二(甲氧基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二(甲氧基甲基)氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二(甲氧基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二(乙氧基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二(乙氧基甲基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二(乙氧基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二(乙氧基甲基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(1,3-甲基亚乙基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-亚乙基-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(1-甲基亚丙基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(4-N,N-二甲基氨基亚苄基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(三甲氧基甲硅烷基)-2-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)-3-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(乙基二甲氧基甲硅烷基)-4-丙烷胺;
N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷,以及在用多个三烷基甲硅烷基保护这些氨基烷基烃基氧硅烷化合物的氨基的化合物中,将多个三烷基甲硅烷基的一部分置换成甲基、乙基、丙基或丁基的烃基氧硅烷化合物;
N-〔3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基〕-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-〔3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基〕-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-[3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)-丙基]-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-[3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)-丙基]-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-对苯二胺、N-〔3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基〕-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-对苯二胺、N-〔3-(二乙氧基甲基甲硅烷基)-丙基〕-N-乙基-N’-(2-乙氧基乙基)-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-〔3-(三丙氧基甲硅烷基)-丙基〕-N-丙基-N’-(2-乙氧基乙基)-N’-三乙基甲硅烷基-对苯二胺、N-〔2-(二乙氧基甲基甲硅烷基)-1-甲基乙基〕-N-乙基-N’-(2-二乙基氨基-乙基)N’-三乙基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-〔3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基〕-N-乙基-N’-(2-二乙基氨基乙基)-N’-三乙基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-[2-(三甲氧基甲硅烷基)-乙基]-N,N’,N’-三甲基乙烷-1,2-二胺、N-[2-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-乙基]-N-乙基-N’,N’-二甲基乙烷-1,2-二胺、N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基]-N,N’,N’-三甲基丙烷-1,3-二胺、N-[3-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-丙基]-N-乙基-N’,N’-二甲基丙烷-1,3-二胺、N-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-N,N’,N’-三乙基-2-甲基丙烷-1,3-二胺、N-[3-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-丙基]-2,N,N’,N’-四甲基丙烷-1,3-二胺、N-(2-二甲基氨基乙基)-N’-[2-(三甲氧基甲硅烷基)-乙基]-N,N’-二甲基乙烷-1,2-二胺、N-[2-(二乙氧基丙基甲硅烷基)-乙基]-N’-(3-乙氧基丙基)-N,N’-二甲基乙烷-1,2-二胺、N-[2-(三甲氧基甲硅烷基)-乙基]-N’-甲氧基甲基-N,N’-二甲基乙烷-1,2-二胺、N-[2-(三甲氧基甲硅烷基)-乙基]-N,N’-二甲基-N’-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-乙烷-1,2-二胺、N-[2-(三乙氧基甲硅烷基)-乙基]-N,N’-二乙基-N’-(2-二丁基甲氧基甲硅烷基乙基)-乙烷-1,2-二胺、N-三甲基甲硅烷基-N-甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-2,2,5,5-四甲基-1-氮杂-2,5-二硅杂环戊烷、1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-2,2,5,5-四甲基-1-氮杂-2,5-二硅杂环戊烷、1-(3-甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)-2,2,5,5-四甲基-1-氮杂-2,5-二硅杂环戊烷、1-(3-甲基二甲氧基甲硅烷基丙基)-2,2,5,5-四甲基-1-氮杂-2,5-二硅杂环戊烷、1-三甲基甲硅烷基-2,2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、3-〔3-(三甲基甲硅烷基乙基氨基)-1-吡咯烷基〕-丙基-甲基二乙氧基硅烷、3-〔3-(三甲基甲硅烷基丙基氨基)-1-吡咯烷基〕-丙基-三乙氧基硅烷、3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三丁氧基硅烷、4-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丁基三乙氧基硅烷、1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-4-甲基哌嗪、1-[3-(二乙氧基乙基甲硅烷基)-丙基]-4-甲基哌嗪、3-(4-甲基-1-哌嗪基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(4-甲基-1-哌嗪基)丙基三甲氧基硅烷、3-(4-甲基-1-哌嗪基)丙基三丁氧基硅烷、3-(4-乙基-1-哌嗪基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(4-乙基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、3-(4-乙基-1-哌嗪基)丙基三甲氧基硅烷、3-(4-乙基-1-哌嗪基)丙基三丁氧基硅烷、2-(三乙氧基甲硅烷基)-1,4-二乙基哌嗪、2-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-1,4-二甲基哌嗪,2-(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)-1,4-二乙基哌嗪、2-(3-二甲氧基甲基甲硅烷基-丙基)-1,4-二甲基哌嗪、3-哌啶基丙基三甲氧基硅烷、3-哌啶基丙基三乙氧基硅烷、3-哌啶基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-哌啶基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-哌啶基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-哌啶基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-(3-三甲基甲硅烷基-1-咪唑烷基)丙基乙基二乙氧基硅烷、3-(3-三甲基甲硅烷基-1-咪唑烷基)丙基三乙氧基硅烷、1-[3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基]-3-甲基咪唑烷、1-[3-(二乙氧基乙基甲硅烷基)-丙基]-3-乙基咪唑烷、1-(2-乙氧基乙基)-3-[3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基]-咪唑烷、2-(三甲氧基甲硅烷基)-1,3-二甲基咪唑烷、2-(3-三甲氧基甲硅烷基-丙基)-1,3-二甲基咪唑烷、2-(二乙氧基乙基甲硅烷基)-1,3-二乙基咪唑烷、2-[3-(2-二甲基氨基乙基)-2-(乙基二甲氧基甲硅烷基)-咪唑烷-1-基]-乙基-二甲基胺、2-(3-二乙氧基乙基甲硅烷基-丙基)-1,3-二乙基咪唑烷、2-[3-(2-二甲基氨基乙基)-2-(3-乙基二甲氧基甲硅烷基-丙基)-咪唑烷-1-基]-乙基-二甲基胺、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-咪唑、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-咪唑、3-(3-三甲基甲硅烷基-1-六氢嘧啶基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(3-三甲基甲硅烷基-1-六氢嘧啶基)丙基三乙氧基硅烷、1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-3-甲基六氢嘧啶、1-[3-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-丙基]-3-甲基六氢嘧啶、3-[3-(三丁氧基甲硅烷基)-丙基]-1-甲基-1,2,3,4-四氢嘧啶、3-[3-(二甲氧基甲基甲硅烷基)-丙基]-1-乙基-1,2,3,4-四氢嘧啶、2-{3-[3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基]-四氢嘧啶-1-基}-乙基二甲基胺、5-(三乙氧基甲硅烷基)-1,3-二丙基六氢嘧啶、5-(二乙氧基乙基甲硅烷基)-1,3-二乙基六氢嘧啶、5-(三甲氧基甲硅烷基)-1,3-双-(2-甲氧基乙基)-六氢嘧啶、5-(乙基二甲氧基硅烷基)-1,3-双-三甲基硅烷基六氢嘧啶、5-(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)-1,3-二丙基六氢嘧啶、5-(3-二乙氧基乙基甲硅烷基-丙基)-1,3-二乙基六氢嘧啶、5-(3-三甲氧基甲硅烷基-丙基)-1,3-双-(2-甲氧基乙基)-六氢嘧啶、5-(3-乙基二甲氧基甲硅烷基-丙基)-1,3-双-(2-三甲基甲硅烷基乙基)-六氢嘧啶、3-吗啉代丙基三甲氧基硅烷、3-吗啉代丙基三乙氧基硅烷、3-吗啉代丙基甲基二甲氧基硅烷、3-吗啉代丙基乙基二甲氧基硅烷、3-吗啉代丙基甲基二乙氧基硅烷、3-吗啉代丙基乙基二乙氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基三甲氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基三乙氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-六亚甲基亚氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-二(叔丁基二甲基甲硅烷基)氨基丙基二甲基乙氧基硅烷、N-(亚环己基)-3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(亚环己基)-3-(乙基二甲氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、[(3-甲基-3-乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷、[(3-甲基-3-乙基氨基)丙基]三乙氧基硅烷、N,O-双(三甲基甲硅烷基)乙酰胺、N-三甲基甲硅烷基苯甲醛亚胺、N-三甲基甲硅烷基-2-氧代-吡咯烷、双(三甲基甲硅烷基)碳二亚胺、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基丙基甲基二甲氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基丙基三甲氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基丙基三乙氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基丙基甲基二乙氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基乙基三甲氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基乙基三乙氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基乙基甲基二甲氧基硅烷、P,P-双(三甲基甲硅烷基)膦基乙基甲基二乙氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基三甲氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基三甲氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基三乙氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基三乙氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基三甲氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基三乙氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基二乙基甲氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基二乙基甲氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-二甲基膦基丙基二乙基乙氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基二甲基乙氧基硅烷、3-二乙基膦基丙基二乙基乙氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-乙基甲基膦基丙基乙基二乙氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基三甲氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基三乙氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基甲基二乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基三甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基三乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基乙基三甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基乙基三乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基乙基甲基二甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基乙基甲基二乙氧基硅烷、双(三甲基甲硅烷基)-硫二酰亚胺等。
优选可举出N,N-双(三乙基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-2,2,5,5-四甲基-1-氮杂-2,5-二硅杂环戊烷、N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、1-三甲基甲硅烷基-2,2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、N-〔3-(三甲氧基甲硅烷基)-丙基〕-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、N-〔3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基〕-N,N’-二乙基-N’-三甲基甲硅烷基-乙烷-1,2-二胺、3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷、N-[2-(三甲氧基甲硅烷基)-乙基]-N,N’,N’-三甲基乙烷-1,2-二胺、1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-4-甲基哌嗪、2-(三甲氧基甲硅烷基)-1,3-二甲基咪唑烷、2-(3-三甲氧基甲硅烷基-丙基)-1,3-二甲基咪唑烷、3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-二甲基氨基丙基三乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷、双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]三甲基甲硅烷基胺、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]三甲基甲硅烷基胺、N-(1,3-二甲基亚丁基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(1-甲基亚丙基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙烷胺、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4,5-咪唑、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-咪唑、双-(3-二甲基氨基丙基)-二甲氧基硅烷、N-三甲基甲硅烷基-N-甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、[3-(二乙基氨基)丙基]三甲氧基硅烷、[3-(二甲基氨基)丙基]三乙氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基三甲氧基硅烷、3-二苯基膦基丙基三乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基三甲氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基三乙氧基硅烷、S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷。
另外,作为含有用于导入官能团的官能团的单体,例如可举出1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二乙基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二丙基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二丁基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二甲氧基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二乙氧基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二丙氧基氨基苯基)-1-苯基乙烯、1-(4-N,N-二丁氧基氨基苯基)-1-苯基乙烯等。其中,从能够显著改善节省耗油性这种观点出发,优选为1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯基乙烯。
改性前的二氧化硅用改性橡胶的利用凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量,从维持二氧化硅用改性橡胶的形状稳定性和制造橡胶组合物时的作业性的平衡的观点出发,优选为1万~150万,更优选为5万~100万,特别优选为10万~80万。
二氧化硅用改性橡胶的分子量分布(Mw/Mn)优选为2.3以下,更优选为2.2以下。如果Mw/Mn超过2.3,则分子量分布变大,即,低分子量成分增加,因此滚动阻力变差。
二氧化硅用改性橡胶的玻璃化转变温度从维持得到的交联橡胶组合物的低磁滞损耗特性和抗湿滑性的平衡的观点出发,优选为0℃以下,更优选为-5℃以下,特别优选为-10℃以下。
二氧化硅用改性橡胶的门尼粘度(ML1+4,100℃),从维持二氧化硅用改性橡胶的形状稳定性和制造橡胶组合物时的作业性的平衡的观点出发,优选为2~150,更优选为5~120。
上述二氧化硅用改性橡胶具有可通过生成剂的作用形成结构的基团时,在与二氧化硅和二种硅烷偶联剂混合的时刻,可以形成结构。作为可形成结构的基团,可举出以氨基为代表的含氮的官能团、以膦基为代表的含磷的基团、以硫醇基为代表的含硫的基团等,具体而言,可举出伯氨基、仲氨基、叔氨基、亚氨基、吡啶基、伯膦基、仲膦基、叔膦基、硫醇基。
应予说明,本发明中,结构是指通过向单原子阴离子附加过量的质子而阳离子化了的状态的结构。
作为用于形成结构的生成剂,可适当配合卤化硅化合物、卤化锡化合物、卤化铝化合物、卤化钛化合物、卤化锆化合物、卤化锗化合物、卤化锌化合物、卤化镓化合物等金属卤化物,硫酸酯、磷酸酯、碳酸酯、硝酸酯、羧酸、磺酸、氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、碳酸、磷酸等无机酸,氟化钾、四甲基氟化铵、四正丁基氟化铵等无机酸盐,羧酸、磺酸等有机酸等。
作为生成剂的具体例,可举出四氯化硅、四氯化锡、三甲基甲硅烷基氯化物、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二乙基铝氯化物、乙基铝倍半氯化物、乙基铝二氯化物、四氯化钛、二氯二茂钛、四氯化锆、二氯二茂锆、四氯化锗、三氯化镓、氯化锌、硫酸二乙酯、硫酸二甲酯、十二烷基硫酸镁、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸2-乙基己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、硝基纤维素、硝化甘油、硝化甘醇、甲酸、乙酸、乙二酸、马来酸、柠檬酸、苹果酸、富马酸、丙二酸、丙烯酸、巴豆酸、琥珀酸、戊二酸、衣康酸、酒石酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、β-巯基丙酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、碳酸、磷酸、氟化钾、四甲基氟化铵、四正丁基氟化铵等。
构成本发明的橡胶组合物的橡胶成分,除了上述二氧化硅用改性橡胶以外,还含有天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丁基橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、天然橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶等的其他橡胶成分。其中,从维持耐磨损性且能够高度实现抗湿滑和滚动阻力的平衡的理由出发,优选含有天然橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、丁二烯橡胶。
应予说明,本发明中,橡胶成分是指含有上述二氧化硅用改性橡胶和其他橡胶成分的概念。
本发明的橡胶组合物的橡胶成分中所含的二氧化硅用改性橡胶的含有率为30质量%以上,优选为45质量%以上,更优选为50质量%以上。如果含有率低于30质量%,则难以使滚动阻力减少。
[(B)成分]
本发明中使用的二氧化硅为可通常用作填充剂的二氧化硅,特别优选一次粒径为50nm以下的合成硅酸。作为合成硅酸,可优选使用湿式二氧化硅、干式二氧化硅。
二氧化硅的含量相对于橡胶成分100质量份,优选为50~130质量份,更优选为60~120质量份。如果二氧化硅的含量低于50质量份,则滚动阻力虽然良好但耐磨损性降低,有难以维持操纵稳定性的趋势。另外,如果二氧化硅的含量超过130质量份,则有滚动阻力变差的趋势。
[(C)成分]
本发明中使用的能与上述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应的硅烷偶联剂(I)例如为在其化学结构中具有选自硫、碳-碳双键以及碳-碳三键中的至少1种的化合物。
作为化学结构中具有硫的硅烷偶联剂(I),可举出选自下述通式(1-a)~(1-c)中的至少1种化合物。
(式中,R1、R2相互相同或不同,为由R10O-表示的基团、或者由通式-O-(R11-O)n-R12表示的烷基聚醚基。这里R10为氢原子、碳原子数1~30的一价烃基或者由(R13)3SiR14-表示的基团。这里,R10的碳原子数1~30的一价烃基是指例如碳原子数为1~30的支链或非支链的一价的烷基、烯基、芳基、芳烷基。R13为碳原子数1~30的支链或者非支链的烷基或烯基。R14为碳原子数1~30的二价烃基,例如为碳原子数1~30的支链或非支链的二价的亚烷基、亚烯基、亚芳基或者亚芳烷基。另外,存在多个R11时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基,例如为支链或非支链的饱和或不饱和的脂肪族的碳原子数1~30的二价烃基,具体而言,为亚烷基、亚烯基、亚芳基或者亚芳烷基。n平均为1~30。R12为具有至少3个(通常为3~30)的碳原子的一价烃基,例如为非取代或取代了的支链或者非支链的一价的烷基、烯基、芳基或芳烷基。存在多个R3时,其相互相同或不同,为由R10O-表示的基团或碳原子数1~30的一价烃基,例如为支链或非支链的饱和或不饱和的脂肪族、芳香族或混合脂肪族/芳香族的碳原子数1~30的一价烃基,具体而言为烷基、烯基、芳基、芳烷基,R10与上述相同。存在多个R4时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基,例如为支链或非支链的饱和或不饱和的脂肪族、芳香族或混合脂肪族/芳香族的碳原子数1~30的二价烃基,具体而言为亚烷基、亚烯基、亚芳基或亚芳烷基。R5为氢原子、碳原子数1~30的一价烃基,例如为支链或非支链的饱和或不饱和的脂肪族、芳香族或混合脂肪族/芳香族的碳原子数1~30的一价烃基,具体而言为烷基、烯基、芳基、芳烷基、由-CN表示的基团或由-(C=O)-R15表示的基团。这里R15为碳原子数1~30的一价烃基,例如为碳原子数1~30的支链或非支链的饱和或不饱和的脂肪族、芳香族或混合脂肪族/芳香族的一价烃基,具体而言为烷基、烯基、芳基、芳烷基。R16为由通式-(R18-O)p-R19-表示的基团。这里,R18、R19分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基,例如为碳原子数1~12的支链或非支链的二价的亚烷基、亚烯基、亚芳基或亚芳烷基。p平均为0~30。R17为碳原子数1~12的一价烃基、通式-(R20-O)q-H或-(R20-O)q-H脱水缩合而成的键合基团-(R21-O)q-1-R22-。这里R17的碳原子数1~12的一价烃基是指例如碳原子数1~12的支链或非支链的一价的烷基、烯基、芳基、芳烷基。R20、R21分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基,例如为碳原子数1~12的支链或非支链的二价的亚烷基、亚烯基、亚芳基或亚芳烷基。R22为碳原子数1~12的二价烃基,例如为碳原子数1~12的支链或非支链的二价的亚烷基、亚烯基、亚芳基或者亚芳烷基。q平均为1~30。x为1~20的整数。y为5~10000的整数。)
通式(1-a)和(1-b)的R1可以含有式量不同的多个基团。R12例如为C13H27时,则硅烷偶联剂的粘度变高,配合中的操作变得容易,因而优选。
更具体而言,优选Evonik公司制的Si75、Si69作为由通式(1-a)表示的硅烷偶联剂(I),优选Evonik公司制的VPSi363作为由通式(1-b)表示的硅烷偶联剂(I),Momentive公司制的NXT-Z等作为通式(1-c)表示的硅烷偶联剂(I)。
作为化学结构中具有碳-碳双键或碳-碳三键的硅烷偶联剂(I),可举出烯丙基三甲氧基硅烷、9-癸烯基三甲氧基硅烷、三甲氧基-4-乙烯基苯基硅烷、4-三甲氧基甲硅烷基苯基乙炔-对三甲氧基甲硅烷基苯基乙炔、1-三甲基甲硅烷基甲基硫代-1-丁烯-3-炔等。
优选能与上述共轭二烯系橡胶所具有的碳-碳双键反应的硅烷偶联剂(I)的配合量相对于上述二氧化硅100质量份为0.5~12质量份。如果配合量低于0.5质量份,则有无法得到充分的偶联效果的趋势,即使使用超过12质量份,效果也饱和,在经济方面不优选。
[(D)成分]
本发明中使用的能与具有活性氢的基团反应的硅烷偶联剂(II),例如为具有选自环氧基(例如环氧乙烷基,氧杂环丁烷基等)、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基以及酰基中的至少1种的化合物。
具体而言,为由下述通式(2)表示的化合物。
(式中,R6、R7相互相同或不同,并且是与上述通式(1-a)和(1-b)的R1、R2相同的结构。存在多个R8时,其相互相同或不同,并且是与上述通式(1-a)和(1-b)的R3相同的结构。存在多个R9时,其相互相同或不同,并且是与上述通式(1-a)和(1-b)的R4相同的结构。m为1~2的整数。A具有选自环氧基(例如为环氧乙烷基、氧杂环丁烷基等)、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基、酰基中的1种以上的官能团结构。
作为通式(2)中的A,例如可举出3-环氧丙氧基、3-异氰酸酯基、3-甲基丙烯酰氧基、3-丙烯酰氧基等。
更具体而言,作为由通式(2)表示的硅烷偶联剂(II),优选ShinEtsuSilicone公司制的KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBE-9007、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103等。
优选能与上述具有活性氢的基团反应的硅烷偶联剂(II)的配合量,相对于上述二氧化硅100质量份为0.2~7.5质量份。如果配合量低于0.2质量份,则有无法得到充分的偶联效果的趋势,即使使用超过7.5质量份,效果也饱和,在经济方面不优选。
硅烷偶联剂(I)和硅烷偶联剂(II)的配合量的质量比没有特别限定,优选为4:1~1:1。
优选硅烷偶联剂(I)和硅烷偶联剂(II)的总量相对于上述二氧化硅100质量份为1~15质量份。如果配合量低于1质量份,则有无法得到对二氧化硅的充分的偶联效果的趋势,即使使用超过15质量份,效果也饱和,在经济方面不优选。
通过将(A)共轭二烯系橡胶、(B)二氧化硅、(C)硅烷偶联剂(I)、以及(D)硅烷偶联剂(II)混合,从而能够得到本发明的橡胶组合物;上述(A)共轭二烯系橡胶是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;上述(C)硅烷偶联剂(I)能与上述共轭二烯系橡胶所具有的、该共轭二烯的碳-碳双键反应;(D)硅烷偶联剂(II)能与上述具有活性氢的基团反应。
作为混合(A)~(D)成分的方法,没有特别限定,例如可举出以下实施方式。
[第一的实施方式]
其包含:(1)混合共轭二烯系橡胶和二氧化硅的工序、(2)混合在上述工序(1)中得到的混合物和硅烷偶联剂(I)的工序、(3)混合在上述工序(2)中得到的混合物和硅烷偶联剂(II)的工序。
[第二的实施方式]
其包含:(4)混合共轭二烯系橡胶和二氧化硅的工序、(5)混合在上述工序(4)中得到的混合物和硅烷偶联剂(II)的工序、(6)混合在上述工序(5)中得到的混合物和硅烷偶联剂(I)的工序。
[第三的实施方式]
其包含:(7)混合共轭二烯系橡胶和二氧化硅的工序、(8)混合在上述工序(4)中得到的混合物、硅烷偶联剂(I)、以及硅烷偶联剂(II)的工序。
[第四的实施方式]
其包含:(9)混合共轭二烯系橡胶和二氧化硅的工序、(10)混合硅烷偶联剂(I)和硅烷偶联剂(II)的工序、混合在上述工序(9)中得到的混合物和在上述工序(10)中得到的混合物的工序。
[第五的实施方式]
其包含:(11)同时混合共轭二烯系橡胶、二氧化硅、硅烷偶联剂(I)、以及硅烷偶联剂(II)的工序。
其中,优选将共轭二烯系橡胶和二氧化硅预先混炼之后,混合硅烷偶联剂(I)和(II)的第三的实施方式。
也可使用可任意使用的多官能性改性剂,使上述(A)成分的一部分偶联。通过用多官能性改性剂使上述(A)成分的一部分偶联,从而能够改善冷流性。使用多官能性改性剂时,使多官能性改性剂反应的顺序没有限定,可以用多官能性改性剂进行偶联反应,接着,使共轭二烯系聚合物与烃基氧硅烷化合物等发生反应;也可以使烃基氧硅烷化合物等反应,接着,使共轭二烯系聚合物与多官能性改性剂发生反应;也可以使它们同时反应。
作为多官能性改性剂,可优选使用具有选自环氧基、羰基、羧酸酯基、羧酸酰胺基、酸酐基、磷酸酯基、亚磷酸酯基、环硫基、硫代羰基、硫代羧酸酯基、二硫代羧酸酯基、硫代羧酸酰胺基、亚氨基、乙烯亚氨基、卤素基、烃基氧甲硅烷基、异氰酸酯基、硫代异氰酸酯基、共轭二烯基、芳基乙烯基中1种以上的官能团的化合物。
作为多官能性改性剂,具体而言,例如可举出具有乙二醇二缩水甘油基醚、丙三醇三缩水甘油基醚等多元醇的多缩水甘油基醚,二缩水甘油基化双酚A等具有2个以上的苯基的芳香族化合物的多缩水甘油基醚,1,4-二缩水甘油基苯、1,3,5-三缩水甘油基苯、多环氧化液态聚丁二烯等多环氧化合物,具有4,4’-二缩水甘油基-二苯基甲基胺、4,4’-二缩水甘油基-二苄基甲基胺等含环氧基的叔胺、二缩水甘油基苯胺、二缩水甘油基邻甲苯胺、四缩水甘油基间二甲苯二胺、四缩水甘油基氨基二苯基甲烷、四缩水甘油基-对苯二胺、二缩水甘油基氨基甲基环己烷、四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷等缩水甘油基氨基化合物,3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧丙基三丁氧基硅烷、环氧改性硅酮、环氧化大豆油、环氧化亚麻仁油等具有环氧基和其他官能团的化合物。
本发明的橡胶组合物,除橡胶成分、二氧化硅、硅烷偶联剂(I)、以及(II)以外,还可适当地配合橡胶工业中可通常使用的炭黑等加强剂、油(例如填充油)等软化剂、硅烷偶联剂(I)和(II)以外的硅烷偶联剂、蜡、防老化剂、硬脂酸、氧化锌、硫等硫化剂或交联剂、硫化促进剂等。这些其他成分的配合与硅烷偶联剂同样,优选在预先混炼二氧化硅用改性橡胶和二氧化硅之后进行配合。
本发明的轮胎可使用本发明的橡胶组合物利用通常的方法进行制造。即,根据需要,将配合了上述各种其他成分的本发明的橡胶组合物在未交联(未硫化)的阶段,按胎面的形状挤压加工,在轮胎成型机上利用通常的方法进行成型,形成未交联(未硫化)轮胎。将该未交联(未硫化)轮胎在硫化机中进行加热加压从而得到轮胎。
实施例
以下,基于实施例具体说明本发明,但本发明不受这些实施例限定。应予说明,实施例、比较例中的“份”和“%”只要没有特别说明则是质量基准。另外,各种物性值的测定方法如下所示。
[苯乙烯单元量(%)]:通过500MHz的1H-NMR求出。
[乙烯基含量(%)]:通过500MHz的1H-NMR求出。
[玻璃化转变温度(℃)]:根据ASTMD3418测定。
[改性前分子量]:根据与使用凝胶渗透色谱(GPC)(HLC-8120GPC(商品名(TOSOH公司制)))得到的GPC曲线的最大峰的顶点相当的保留时间,通过聚苯乙烯换算而求出。
(GPC的条件)
柱:商品名「GMHHXL」(TOSOH公司制)2根
柱温:40℃
移动相:四氢呋喃
流速:1.0ml/分钟
样品浓度:10mg/20ml
[门尼粘度(ML1+4,100℃)]:根据JISK6300,使用L转子,在预热1分钟、转子工作时间4分钟、温度100℃的条件下求出。
[硅烷偶联剂(I)]
使用以下物质作为由上述通式(1-a)表示的硅烷偶联剂。
(a)硅烷偶联剂I-1:Evonik公司制Si75,其化学式在以下示出。
(b)硅烷偶联剂I-2:Evonik公司制Si69,其化学式在以下示出。
使用以下物质作为由上述通式(1-b)表示的硅烷偶联剂。
(c)硅烷偶联剂I-3:Evonik公司制VPSi363,其化学式在以下示出。
R=C13H27(OC2H4)n或C2H5
C2H5的平均含量=33%,n的平均值=5
[硅烷偶联剂(II)]
使用以下物质作为由上述通式(2)表示的硅烷偶联剂。
(d)硅烷偶联剂II-1:ShinEtsuSilicone公司制KBE-402(3-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷)
(e)硅烷偶联剂II-2:ShinEtsuSilicone公司制KBE-403(3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷)
(f)硅烷偶联剂II-3:ShinEtsuSilicone公司制KBE-9007(3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷)
实施例1〔二氧化硅用改性橡胶A的合成及其评价〕
在经氮置换的内容积5升的高压釜反应器中加入环己烷2750g、四氢呋喃50.0g、苯乙烯125g、1,3-丁二烯375g。将反应器内容物的温度调整至10℃后,添加含正丁基锂(5.80mmol)的环己烷溶液,引发聚合。聚合在隔热条件下实施,最高温度达到85℃。
从聚合转化率达到99%的时刻再聚合5分钟,取样10g的聚合物溶液用于改性前分子量测定,添加含有N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol)的环己烷溶液进行15分钟反应。接下来,在得到的聚合物溶液中添加2,6-二-叔丁基-对甲酚2.0g。接着,使用用氢氧化钠调节至pH=9的热水进行蒸汽汽提来进行脱溶剂,利用调温至110℃的热辊对橡胶进行干燥,得到二氧化硅用改性橡胶A。
将二氧化硅用改性橡胶A的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶A的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶A、硅烷偶联剂I-1、以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。应予说明,表3中的丁二烯橡胶相当于上述其他橡胶成分。
实施例2
使用硅烷偶联剂I-2来代替硅烷偶联剂I-1、使用硅烷偶联剂II-2来代替硅烷偶联剂II-1,除此以外,与实施例1同样地进行,利用表3和表4所示的配合配方制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例3
使用硅烷偶联剂I-3来代替硅烷偶联剂I-1、使用硅烷偶联剂II-2来代替硅烷偶联剂II-1,除此以外,与实施例1同样地进行,利用表3和表4所示的配合配方制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例4〔二氧化硅用改性橡胶B的合成及其评价〕
使用N-三甲基甲硅烷基-N-甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶B。
将二氧化硅用改性橡胶B的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶B的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶B、硅烷偶联剂I-2、以及硅烷偶联剂II-3,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例5
使用硅烷偶联剂I-1来代替硅烷偶联剂I-2,使用硅烷偶联剂II-1来代替硅烷偶联剂II-3,除此以外,与实施例4同样地进行,利用表3和表4所示的配合配方制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例6〔二氧化硅用改性橡胶C的合成及其评价〕
使用3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶C。
将二氧化硅用改性橡胶C的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶C的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶C、硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例7〔二氧化硅用改性橡胶D的合成及其评价〕
使用N,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶D。
将二氧化硅用改性橡胶D的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶D的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶D、硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例8〔二氧化硅用改性橡胶E的合成及其评价〕
使用S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶E。
将二氧化硅用改性橡胶E的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶E的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶E、硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例9〔二氧化硅用改性橡胶F的合成及其评价〕
在添加2,6-二-叔丁基-对甲酚前,加入含有四氯化硅(2.69mmol)的环己烷溶液进行5分钟混合,除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶F。
将二氧化硅用改性橡胶F的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶F的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶F、硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例10〔二氧化硅用改性橡胶G的合成及其评价〕
使用四乙氧基硅烷(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶G。
将二氧化硅用改性橡胶G的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶G的性质示于表2。
将二氧化硅用改性橡胶A和二氧化硅用改性橡胶G以质量比计5:5的比率混合后,使用硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
实施例11〔二氧化硅用改性橡胶H的合成及其评价〕
使用N-三甲基甲硅烷基苯甲醛亚胺(4.96mmol)来代替N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷(4.96mmol),除此以外,用与实施例1同样的方法,得到二氧化硅用改性橡胶H。
将二氧化硅用改性橡胶H的聚合配方示于表1,将得到的二氧化硅用改性橡胶H的性质示于表2。另外,对使用二氧化硅用改性橡胶H、硅烷偶联剂I-1以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例1
将在实施例1中配合的硅烷偶联剂I-1和硅烷偶联剂II-1变为仅用硅烷偶联剂I-1,除此以外,与实施例1同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例2
将实施例4中配合的硅烷偶联剂I-2和硅烷偶联剂II-3变为仅用硅烷偶联剂I-2,除此以外,与实施例4同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例3
将实施例3中配合的硅烷偶联剂I-3和硅烷偶联剂II-2变为仅用硅烷偶联剂I-3,除此以外,与实施例3同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例4
将实施例1中配合了的硅烷偶联剂I-1和硅烷偶联剂II-1变为仅用硅烷偶联剂II-1,除此以外,与实施例1同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例5
将实施例3中配合的硅烷偶联剂I-3和硅烷偶联剂II-2变为仅用硅烷偶联剂II-2,除此以外,与实施例3同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例6
将实施例4中配合的硅烷偶联剂I-2和硅烷偶联剂II-3变为仅用硅烷偶联剂II-3,除此以外,与实施例4同样制备橡胶组合物,将该橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例7
对使用二氧化硅用改性橡胶G、硅烷偶联剂I-1、以及硅烷偶联剂II-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
比较例8
对使用二氧化硅用改性橡胶G以及硅烷偶联剂I-1,并利用表3和表4所示的配合配方制备的橡胶组合物进行硫化,进行物性评价。将其结果示于表4。
[表1]
:Mod-AN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷
:Mod-BN-三甲基甲硅烷基-N-甲基氨基丙基甲基二乙氧基硅烷
:Mod-C3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷
:Mod-DN,N’,N’-三(三甲基甲硅烷基)-N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷
:Mod-ES-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷
:Mod-G四乙氧基硅烷
:Mod-HN-三甲基甲硅烷基苯甲醛亚胺
[表2]
[表3]
*1)JSR公司制BRO1
*2)TOSOHSILICA公司制Nipsi1AQ
*3)三共油化工业公司制SNII46
*4)三菱化学公司制DIABLACKN339
*5)大内新兴化学工业公司制NOCRAC810NA
*6)大内新兴化学工业公司制NOCCELERCZ
*7)大内新兴化学工业公司制NOCCELERD
[表4]
[橡胶组合物的混炼方法以及特性评价]:
使用附带温度控制装置的密炼机(プラストミル)(内容量250cc),作为第一阶段的混炼,在填充率72%、转速60rpm的条件下,将本发明的二氧化硅用改性橡胶、丁二烯橡胶、填充油、炭黑、二氧化硅、硅烷偶联剂、硬脂酸、防老化剂、氧化锌混炼。接着,作为第二阶段混炼,将上述得到的配合物冷却至室温后,将硫、硫化促进剂混炼。将其成型,在160℃在规定时间,用硫化加压器进行硫化,实施以下的表示轮胎性能的特性评价。
(i)门尼粘度:将硫化前的橡胶组合物作为测定用试样,根据JISK6300,使用L转子,在预热1分钟、转子工作时间4钟、温度100℃的条件下测定。
(ii)拉伸强度:根据JISK6301测定300%模量。用指数进行表示,数值越大,拉伸强度越大,越良好。
(iii)0℃tanδ:将硫化橡胶作为测定用试样,使用动态光谱仪(美国Rheometrics公司制),在拉伸应变0.14%、角速度100弧度每秒、0℃的条件下测定。用指数进行表示,数值越大,抗湿滑性越大越良好。
(iv)70℃tanδ:将硫化橡胶作为测定用试样,使用动态光谱仪(美国Rheometrics公司制),在拉伸应变0.7%、角速度100弧度每秒、70℃的条件测定。用指数进行表示,数值越大,低磁滞损耗特性越小越良好。
(v)耐磨损性:将硫化橡胶作为测定用试样,使用DIN磨损试验机(东洋精机公司制),根据JISK6264,以负荷10N在25℃进行测定。用指数进行表示,数值越大,耐磨损性越良好。
由表4可知,使用了本发明的二氧化硅用改性橡胶和两种硅烷偶联剂的组合物,在拉伸强度、耐磨损性不受损的情况下,显著地改善了抗湿滑性和低磁滞损耗特性的平衡。
根据实施例1和比较例1、4,以及实施例3与比较例3、5,还有实施例4和比较例2、6的物性评价结果,可确认本发明的硅烷偶联剂(I)和硅烷偶联剂(II)的并用是改善拉伸强度、耐磨损性、抗湿滑性和低磁滞损耗特性的平衡的重要因素。另外,根据比较例7和8的物性评价结果,可确认本发明的硅烷偶联剂(I)和硅烷偶联剂(II)的并用效果仅在使用将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得的具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团的共轭二烯系橡胶时显现。
Claims (11)
1.一种橡胶组合物,其中,包含:
(A)共轭二烯系橡胶,是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与所述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应;以及(D)硅烷偶联剂(II),能与所述具有活性氢的基团反应,其中,所述(A)成分具有由选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、亚氨基、吡啶基、伯膦基、仲膦基、叔膦基以及硫醇基中的至少1种形成的结构。
2.一种橡胶组合物的制造方法,其特征在于,将以下成分进行混合:
(A)共轭二烯系橡胶,是将共轭二烯化合物聚合、或者将共轭二烯化合物与芳香族乙烯基化合物聚合而得到的,并具备具有活性氢的基团和能与二氧化硅化学键合的基团;(B)二氧化硅;(C)硅烷偶联剂(I),能与所述共轭二烯系橡胶所具有的该共轭二烯的碳-碳双键反应;以及(D)硅烷偶联剂(II),能与所述具有活性氢的基团反应,其中,所述(A)成分具有由选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、亚氨基、吡啶基、伯膦基、仲膦基、叔膦基以及硫醇基中的至少1种形成的结构。
3.根据权利要求2所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(C)成分在其结构中具有选自硫、碳-碳双键以及碳-碳三键中的至少1种。
4.根据权利要求2或3所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(D)成分的能与具有活性氢的基团反应的基团具有选自环氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基以及酰基中的至少1种。
5.根据权利要求2或3所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(A)成分的具有活性氢的基团为选自伯氨基、仲氨基、亚氨基、伯膦基、仲膦基以及硫醇基中的至少1种。
6.根据权利要求5所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(A)成分还具有选自叔氨基、叔膦基以及吡啶基中的至少1种。
7.根据权利要求2或3所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(A)成分的能与二氧化硅化学键合的基团为烃基氧甲硅烷基或者硅烷醇基。
8.根据权利要求2或3所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(C)成分为选自由下述通式(1-a)~(1-c)表示的化合物中的至少1种,
式中,R1、R2相互相同或不同,为由R10O-表示的基团或者由通式-O-(R11-O)n-R12表示的烷基聚醚基;这里R10为氢原子、碳原子数为1~30的一价烃基或者由(R13)3SiR14-表示的基团;R13为碳原子数1~30的烷基或烯基;R14为碳原子数1~30的二价烃基;另外,存在多个R11时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基;n平均为1~30;R12为具有至少3个碳原子的一价烃基;存在多个R3时,其相互相同或不同,为由R10O-表示的基团或者碳原子数1~30的一价烃基,R10与上述相同;存在多个R4时,其相互相同或不同,为碳原子数1~30的二价烃基;R5为氢原子、碳原子数1~30的一价烃基、由-CN表示的基团或者由-(C=O)-R15表示的基团;这里R15为碳原子数1~30的一价烃基;R16为由通式-(R18-O)p-R19-表示的基团;这里,R18、R19分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基;p平均为0~30;R17为碳原子数1~12的一价烃基、通式-(R20-O)q-H、或者-(R20-O)q-H脱水缩合而成的键合基团-(R21-O)q-1-R22-;这里R20、R21分别多个存在时,其相互相同或不同,为碳原子数1~12的二价烃基;R22为碳原子数1~12的二价烃基;q平均为1~30;x为1~20的整数;y为5~10000的整数。
9.根据权利要求2或3所述的橡胶组合物的制造方法,其中,所述(D)成分为由下述通式(2)表示的化合物,
式中,R6、R7相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R1、R2相同的结构;存在多个R8时,其相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R3相同的结构;存在多个R9时,其相互相同或不同,并且为与上述通式(1-a)和(1-b)的R4相同的结构;m为1~2的整数;A具有选自环氧基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、羧基、异氰酸酯基、醛基以及酰基中的1种以上的官能团结构。
10.一种橡胶组合物,是通过权利要求2~9中任一项所述的制造方法而得到的。
11.一种轮胎,是将权利要求10所述的橡胶组合物交联成型而得到的。
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