CN103339183A - 橡胶组合物及其制造方法以及轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供能够得到滚动阻力小、具有优异的回弹性的橡胶弹性体的橡胶组合物及其制造方法,并且提供滚动阻力小、具有优异的回弹性的轮胎。本发明的橡胶组合物是通过将含有30~95质量%的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼而得到的。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶组合物及其制造方法以及轮胎,更详细而言,涉及用于例如轮胎的胎面的橡胶组合物及其制造方法以及由该橡胶组合物形成的轮胎。
背景技术
以往,作为用于汽车的轮胎的胎面的橡胶组合物,已知有与由共轭二烯系橡胶构成的橡胶成分一起配合作为增强剂的炭黑而成的物质。
另外,近年来,由于对汽车的低耗油化的要求越来越高,所以为了应对这样的要求,以减少轮胎的滚动阻力为目的,使用二氧化硅作为增强剂。
这样,对于配合二氧化硅作为增强剂而成的橡胶组合物而言,由于二氧化硅彼此容易凝聚,难以均匀分散在组合物中,所以为了解决这样的问题,提出了各种方案(例如,参照专利文献1和专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-95724号公报
专利文献2:国际公开第02/00779号小册子
发明内容
于是,本发明人等对配合二氧化硅作为增强剂而成的橡胶组合物进行了深入研究,结果发现出现因组合物中的二氧化硅的分散性变得过大而导致由橡胶组合物形成的橡胶弹性体得不到充分的回弹性这样的问题。
本发明是基于如上情况而完成的,其目的在于提供能够得到滚动阻力、具有优异的回弹性的橡胶弹性体的橡胶组合物及其制造方法。
另外本发明的另一个目的在于提供滚动阻力小、具有优异的回弹性的轮胎。
本发明的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,将含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼。
在本发明的橡胶组合物的制造方法中,优选上述共轭二烯系聚合物(A)含有选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、环氧基、环硫基、氧杂环丁烷基以及烃硫基中的至少1种官能团。
在本发明的橡胶组合物的制造方法中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶由选自下述橡胶聚合物以及接枝聚合物中的至少1种聚合物形成,其中,上述橡胶聚合物选自异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、氯丁橡胶、卤化丁基橡胶以及聚硅氧烷橡胶;上述接枝聚合物是通过使共轭二烯化合物和/或苯乙烯化合物与上述橡胶聚合物接枝聚合而得到的。
在本发明的橡胶组合物的制造方法中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶通过乳液聚合或悬浮聚合得到,提供给用于得到该交联橡胶的聚合反应的全部单体中的用于形成交联结构的多官能化合物的含有比例是相对于提供给聚合反应的全部单体的总计100质量份为0.5~5质量份。
在本发明的橡胶组合物的制造方法中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶具有来自于选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、叔丁氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯以及异丙氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯中的至少1种化合物的结构单元。
在本发明的橡胶组合物的制造方法中,上述交联橡胶粒子(B)的平均粒径优选为10~800nm。
本发明的橡胶组合物,其特征在于,是通过将含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼而得到的。
在本发明的橡胶组合物中,优选上述共轭二烯系聚合物(A)含有选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、环氧基、环硫基、氧杂环丁烷基以及烃硫基中的至少1种官能团。
在本发明的橡胶组合物中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶由选自下述橡胶聚合物以及接枝聚合物中的至少1种聚合物形成,其中,上述橡胶聚合物选自异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、氯丁橡胶、卤化丁基橡胶以及聚硅氧烷橡胶;上述接枝聚合物是通过使共轭二烯化合物和/或苯乙烯化合物与上述橡胶聚合物接枝聚合而得到的。
在本发明的橡胶组合物中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶通过乳液聚合或悬浮聚合得到,提供给用于得到该交联橡胶的聚合反应的全部单体中的用于形成交联结构的多官能化合物的含有比例是相对于提供给聚合反应的全部单体的总计100质量份为0.5~5质量份。
在本发明的橡胶组合物中,优选构成上述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶具有来自于选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、叔丁氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯以及异丙氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯中的至少1种化合物的结构单元。
在本发明的橡胶组合物中,优选上述交联橡胶粒子(B)的平均粒径为10~800nm。
本发明的橡胶组合物,其特征在于,是向100质量份的橡胶成分中至少添加20~100质量份的二氧化硅(C)而成的,上述橡胶成分含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)。
本发明的轮胎,其特征在于,具有由上述橡胶组合物得到的胎面。
根据本发明的橡胶组合物的制造方法,由于将以特定的比例含有具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物和交联橡胶粒子的橡胶成分与二氧化硅混炼,所以通过具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物的作用使二氧化硅的分散性变大,而且通过交联橡胶粒子二氧化硅被排斥,其结果二氧化硅部分不均匀分布,通过这样的交联橡胶粒子的作用抑制了二氧化硅的分散性变得过大。
在本发明的橡胶组合物中,由于与橡胶成分一起配合了二氧化硅,并且在该橡胶成分中,以特定的比例含有具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物和交联橡胶粒子,所以通过具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物的作用使二氧化硅的分散性变大,而且通过交联橡胶粒子二氧化硅被排斥,其结果二氧化硅部分不均匀分布,通过这样的交联橡胶粒子的作用抑制了二氧化硅的分散性变得过大,因此从由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力与回弹性的平衡的观点考虑,二氧化硅的分散性良好。
因此,采用本发明的橡胶组合物,能够得到滚动阻力小、具有优异的回弹性的橡胶弹性体。
本发明的轮胎由于胎面由本发明的橡胶组合物形成,所以滚动阻力小,得到优异的回弹性。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
本发明的橡胶组合物,其特征在于,是在100质量份的橡胶成分中至少添加20~100质量份的二氧化硅(C)而成的,上述橡胶成分含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)。
所述本发明的橡胶组合物是通过将共轭二烯系聚合物(A)、交联橡胶粒子(B)和二氧化硅(C)混炼而得到的,具体而言是通过将构成该橡胶组合物的各要素混炼而得到的组合物(未硫化橡胶组合物),通过例如硫化等交联处理形成橡胶弹性体。
(橡胶成分)
橡胶成分含有共轭二烯系聚合物(A)和交联橡胶粒子(B)作为必需成分,可以与这些必需成分一起含有任意成分。
(共轭二烯系聚合物(A))
共轭二烯系聚合物(A)具有烃氧基甲硅烷基。
另外,优选共轭二烯系聚合物(A)同时具有烃氧基甲硅烷基和选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、环氧基、环硫基、氧杂环丁烷基以及烃硫基中的至少1种官能团(以下也称为“特定官能团”)。
共轭二烯系聚合物(A)通过同时具有烃氧基甲硅烷基和特定官能团,从而该共轭二烯系聚合物(A)具有更优异的与二氧化硅(C)键合的反应性,更容易与二氧化硅形成化学键(包括共价键、氢键、由分子极性引起的相互作用),因此橡胶组合物中的二氧化硅(C)的分散性变大使由该组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力进一步变小。
在此,对于同时具有烃氧基甲硅烷基和特定官能团的共轭二烯系聚合物而言,可举出烃氧基甲硅烷基和特定官能团各自独立存在的构成、烃氧基甲硅烷基和特定官能团组合存在的构成(具体而言,例如特定官能团作为烃氧基甲硅烷基的取代基存在的构成、烃氧基甲硅烷基作为特定官能团的取代基存在的构成)以及烃氧基甲硅烷基和特定官能团组合存在的构成与烃氧基甲硅烷基和/或特定官能团分别存在而得的构成。
该共轭二烯系聚合物(A)是以共轭二烯系聚合物为基体聚合物、并向该基体聚合物中导入烃氧基甲硅烷基、根据需要导入特定官能团而成的,烃氧基甲硅烷基可以导入到分子末端、分子侧链或者分子内中的任一部位,优选导入到分子末端。另外,特定官能团可以导入到分子末端、分子侧链或者分子内中的任一部位。
在共轭二烯系聚合物(A)中,烃氧基甲硅烷基和特定官能团对基体聚合物的导入率、即导入了烃氧基甲硅烷基和特定官能团的聚合物在基体聚合物全体中的比例优选为30%以上,更优选为50%以上。
烃氧基甲硅烷基和特定官能团对基体聚合物的导入率过小时,由于没有充分形成与二氧化硅(C)的化学键,所以由橡胶组合物得到的橡胶弹性体可能得不到充分的滚动阻力。
成为共轭二烯系聚合物(A)的基体聚合物的共轭二烯系聚合物(以下也称为“基体用聚合物”)具有来自共轭二烯化合物的结构单元,也可以与来自该共轭二烯化合物的结构单元一起含有来自芳香族乙烯基化合物的结构单元。
在此,基体用聚合物含有来自芳香族乙烯基化合物的结构单元时,来自芳香族乙烯基化合物的结构单元的含有比例优选为10~40质量%。
来自芳香族乙烯基化合物的结构单元的含有比例过小时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的耐磨损性可能变小。另一方面,来自芳香族乙烯基化合物的结构单元的含有比例过大时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的干地抓地性能可能变小。
作为用于得到基体用聚合物中的来自共轭二烯化合物的结构单元的共轭二烯化合物,可使用具有脂肪族共轭双键的直链状或支链状的化合物,基体用聚合物含有来自芳香族乙烯基化合物的结构单元时,可使用能与芳香族乙烯基化合物共聚的化合物。
具体而言,例如可以优选使用1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基丁二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、1,3-己二烯等。另外,它们可以单独使用或者组合2种以上使用。
它们中,优选1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯。
另外,基体用聚合物含有来自芳香族乙烯基化合物的结构单元时,作为用于得到来自该芳香族乙烯基化合物的结构单元的芳香族乙烯基化合物,可使用具有与含碳环或杂环的芳香族基团键合的一个以上的乙烯基的化合物或其衍生物。
具体而言,例如可以优选使用苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4-二异丙基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、二乙烯基苯、叔丁氧基苯乙烯、乙烯基苄基二甲胺、(4-乙烯基苄基)二甲基氨基乙基醚、N,N-二甲基氨基亚乙基苯乙烯、2-叔丁基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、乙烯基吡啶、二苯基乙烯、含叔氨基的二苯基乙烯等。另外,它们可以单独使用或者组合2种以上使用。
它们中,优选苯乙烯。
这样的基体用聚合物优选利用溶液聚合法制造。另外,作为溶液聚合法,优选活性阴离子聚合法。
通过利用溶液聚合法制造基体用聚合物,从而使烃氧基甲硅烷基和特定官能团对基体用聚合物的导入变得容易。
对于烃氧基甲硅烷基和特定官能团向基体聚合物的导入,可以使用各种方法,作为一个例子,例如可举出使用与要导入的烃氧基甲硅烷基和特定官能团对应的化合物(以下也称为“烃氧基甲硅烷基和特定官能团导入用化合物”)的方法。
作为上述烃氧基甲硅烷基和特定官能团导入用化合物,例如可举出四乙氧基硅烷、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,以及在这些的化合物中的氨基部位被多个三烷基甲硅烷基保护的化合物中多个三烷基甲硅烷基的一部分被甲基、乙基、丙基或丁基取代而成的化合物;
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-(1,3-二甲基丁叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基丙叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-乙叉基-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(4-N,N-二甲基氨基苄叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(环己叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(环己叉基)-3-(三甲氧基甲硅烷基)-2-丙胺、N-(环己叉基)-3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)-3-丙胺、N-(环己叉基)-3-(乙基二甲氧基甲硅烷基)-4-丙胺;
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,以及在这些化合物中的氨基部位被多个三烷基甲硅烷基保护的化合物中多个三烷基甲硅烷基的一部分被甲基、乙基、丙基或丁基取代而成的化合物;
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,
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、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-吗啉基丙基三甲氧基硅烷、3-吗啉基丙基三乙氧基硅烷、3-吗啉基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-吗啉基丙基乙基二甲氧基硅烷、3-吗啉基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-吗啉基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-(1,3-二甲基丁叉基)-3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(环己叉基)-3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(环己叉基)-3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(环己叉基)-3-(乙基二甲氧基甲硅烷基)-1-丙胺、[(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、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,
1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二乙基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二丙基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二丁基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二甲氧基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二乙氧基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二丙氧基氨基苯基)-1-苯乙烯、1-(4-N,N-二丁氧基氨基苯基)-1-苯乙烯,
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等。
它们中,优选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-(1,3-二甲基丁叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、N-(1-甲基丙叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺、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、[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、1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯乙烯。
另外,对于上述的烃氧基甲硅烷基和特定官能团导入用化合物中的具有三甲基甲硅烷基的化合物而言,三甲基甲硅烷基的全部或一部分在得到的烃氧基甲硅烷基中可以被氢取代。另外,对于被氢取代的化合物中的利用生成剂的作用可成为的基团(以下也称为形成基”)而言,可以形成盐结构。作为形成基,例如可举出以氨基为代表的含氮官能团、以膦基为代表的含磷基团、以硫醇基为代表的含硫基团等。
在此,作为生成剂,例如使用卤化硅化合物、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、卤化镓化合物等卤化金属,硫酸酯、磷酸酯、碳酸酯、硝酸酯、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、草酸、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。
从由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的冷流性的观点考虑,共轭二烯系聚合物(A)可以利用偶联用多官能化合物(多官能改性剂)偶联而成。
利用偶联用多官能化合物使共轭二烯系聚合物(A)偶联的偶联反应可以在对基体聚合物导入烃氧基甲硅烷基之前进行或在导入后进行,另外也可以与烃氧基甲硅烷基的导入同时进行。
作为偶联用多官能化合物,可举出选自(a)异氰酸酯化合物和/或异硫氰酸酯化合物、(b)酰胺化合物和/或酰亚胺化合物、(c)吡啶基取代酮化合物和/或吡啶基取代乙烯基化合物、(d)硅化合物、(e)酯化合物、(f)酮化合物以及(g)锡化合物中的至少1种化合物。
作为上述(a)异氰酸酯化合物,可举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、高分子型的二苯基甲烷二异氰酸酯(C-MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,3,5-苯三异氰酸酯等作为优选例。
另外,作为上述(a)异硫氰酸酯化合物,可举出苯基-1,4-二异硫氰酸酯等作为优选例。
作为上述(b)酰胺化合物,可举出琥珀酰胺、邻苯二甲酰胺、N,N,N’,N’-四甲基邻苯二甲酰胺、草酰胺、N,N,N’,N’-四甲基草酰胺等作为优选例。
另外,作为上述(b)酰亚胺化合物,可举出琥珀酰亚胺、N-甲基琥珀酰亚胺、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、N-甲基邻苯二甲酰亚胺等作为优选例。
作为上述(c)吡啶基取代酮化合物,可举出二苯甲酰基吡啶、二乙酰基吡啶等作为优选例。
另外,作为上述(c)吡啶基取代乙烯基化合物,可举出二乙烯基吡啶等作为优选例。
作为上述(d)硅化合物,可举出二丁基二氯化硅、甲基三氯化硅、甲基二氯化硅、四氯化硅、三乙氧基甲基硅烷、三苯氧基甲基硅烷、三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、4,5-环氧庚基甲基二甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物等作为优选例。
作为上述(e)酯化合物,可举出己二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、戊二酸二乙酯、马来酸二乙酯等作为优选例。
作为上述(f)酮化合物的具体例,可举出N,N,N’,N’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮、N,N,N’,N’-四乙基(4,4’-二氨基)-二苯甲酮、N,N-二甲基-1-氨基苯醌、N,N,N’,N’-四甲基-1,3-二氨基苯醌、N,N-二甲基-1-氨基蒽醌、N,N,N’,N’-四甲基-1,4-二氨基蒽醌等作为优选例。
作为上述(g)锡化合物,可举出四氯化锡、四溴化锡、三氯丁基锡、三氯甲基锡、三氯辛基锡、二溴二甲基锡、二氯二甲基锡、二氯二丁基锡、二氯二辛基锡、1,2-双(三氯甲锡烷基)乙烷、1,2-双(甲基二氯甲锡烷基乙烷)、1,4-双(三氯甲锡烷基)丁烷、1,4-双(甲基二氯甲锡烷基)丁烷、乙基三硬脂酸锡、丁基三辛酸锡、丁基三硬脂酸锡、丁基三月桂酸锡、二丁基双辛酸锡、二丁基双硬脂酸锡、二丁基双月桂酸锡等作为优选例。
这些化合物可以单独使用或者组合2种以上使用。
在这样的共轭二烯系聚合物(A)中,来自共轭二烯化合物的结构单元中的1,2-乙烯基键的含量优选为30~70mol%。
1,2-乙烯基键的含量过小时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的湿地抓地性能与滚动阻力的平衡可能变差。
另一方面,1,2-乙烯基键的含量过大时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的耐磨损性可能明显变小。
在此,来自共轭二烯化合物的结构单元中的1,2-乙烯基键的含量可以由500MHz、1H-NMR谱计算。
在橡胶成分中共轭二烯系聚合物(A)的含有比例为30~95质量%,优选为40~90质量%,更优选为50~85质量%。
共轭二烯系聚合物(A)的含有比例过小时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力可能变大。另一方面,共轭二烯系聚合物(A)的含有比例过大时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体可能得不到优异的回弹性。
(交联橡胶粒子(B))
交联橡胶粒子(B)是由交联橡胶形成的橡胶粒子。
构成交联橡胶粒子(B)的交联橡胶由选自下述橡胶聚合物(以下也称为“特定橡胶聚合物”)和接枝聚合物(以下也称为“特定橡胶接枝聚合物”)中的至少1种聚合物形成,上述橡胶聚合物选自异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、氯丁橡胶以及卤化丁基橡胶、聚硅氧烷橡胶;上述接枝聚合物是通过使共轭二烯化合物(以下也称为“共轭二烯系单体”)和/或苯乙烯化合物(以下也称为“苯乙烯系单体”)与该特定橡胶聚合物接枝聚合而得到的。
作为特定橡胶接枝聚合物,可举出接枝聚合共轭二烯系单体而成的接枝聚合物、接枝聚合苯乙烯系单体而成的接枝聚合物以及接枝聚合共轭二烯系单体和苯乙烯系单体而成的接枝聚合物。
从配合加工性的观点考虑,作为构成交联橡胶粒子(B)的交联橡胶,优选丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚橡胶。
另外,交联橡胶粒子(B)的平均粒径优选为10~800nm,特别优选为30~700nm。
在此,交联橡胶粒子(B)的平均粒径利用光散射法测定。
交联橡胶粒子(B)的平均粒径过大时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的耐磨损性可能变小。另一方面,交联橡胶粒子(B)的平均粒径过小时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的回弹性可能变小。
这样的交联橡胶粒子(B)可以利用乳液聚合法或悬浮聚合法制造。
具体而言,交联橡胶粒子(B)由特定橡胶聚合物形成时,根据需要使用聚合引发剂、乳化剂、悬浮稳定剂使用于得到特定橡胶聚合物的单体(以下也称为“橡胶粒子形成用单体”)在介质中进行聚合反应,由此得到由特定橡胶聚合物形成的橡胶粒子。
另外,交联橡胶粒子(B)由特定接枝聚合物形成时,可以通过使共轭二烯系单体和/或苯乙烯系单体与利用乳液聚合法或悬浮聚合法得到的特定橡胶聚合物进行接枝聚合,由此得到由接枝聚合物形成的橡胶粒子。
作为橡胶粒子形成用单体,可根据要形成的聚合物的种类使用适当的化合物,为了形成交联结构,例如使用具有聚合性不饱和基团的多官能化合物(以下也称为“交联结构形成用化合物”。)
作为交联结构形成用化合物,可举出二乙烯基苯、邻苯二甲酸二烯丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、对苯二酚、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
它们中,从通用性、即抑制成本的观点考虑,优选二乙烯基苯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
橡胶粒子形成用单体中的交联结构形成用化合物的比例相对于提供给聚合的单体(橡胶粒子形成用单体)的总计100质量份优选为0.5~5质量份。
交联结构形成用化合物的比例过小或过大时,任一种情况下,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的回弹性均可能变小。
另外,以使交联橡胶粒子(B)在橡胶组合物中的分散性良好为目的,可以使用含官能团的化合物(以下也称为“分散性提高用物质”)作为橡胶粒子形成用单体。即,交联橡胶粒子(B)可以具有来自含官能团的化合物的结构单元。
作为分散性提高用化合物的具体例,可举出甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、叔丁氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯以及异丙氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯等。
它们中,从由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力的观点考虑,优选甲基丙烯酸羟乙酯。
应予说明,乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及季戊四醇四甲基丙烯酸酯具有作为交联结构形成用化合物的作用。
橡胶粒子形成用单体中的分散性提高用化合物的比例相对于提供给聚合的单体(橡胶粒子形成用单体)的总计100质量份优选为0.5~10质量份。
分散性提高用化合物的比例过小时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力可能变小。另一方面,分散性提高用化合物的比例过大时,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的回弹性可能变小。
在乳液聚合法中,作为聚合引发剂,使用自由基聚合引发剂,作为自由基聚合引发剂,例如可使用过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化氢、过氧化氢异丙苯、过氧化氢对孟烷、二叔丁基过氧化物以及过氧化二异丙苯等有机过氧化物,另外,可以使用偶氮二异丁腈等重氮化合物、过硫酸钾等无机过氧化物以及这些过氧化物与硫酸亚铁的组合等氧化还原系催化剂等。
另外,在乳液聚合法中,也可以与聚合引发剂一同并用例如叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇等硫醇类,四氯化碳、巯基乙醇类、二萜、异松油烯以及γ-萜烯类等链转移剂。
作为乳液聚合法中使用的乳化剂,可以使用阴离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂和两性表面活性剂等,另外,也可以使用氟系表面活性剂。作为乳化剂,可以单独使用1种、或者组合2种以上使用。
作为悬浮聚合法中使用的悬浮稳定剂,可举出聚乙烯醇、聚丙烯酸钠以及羟乙基纤维素等。作为悬浮稳定剂,可以单独使用1种、或者组合2种以上使用。
在橡胶成分中,交联橡胶粒子(B)的含有比例为5~70质量%,优选为6~50质量%,进一步优选为7~40质量%。
交联橡胶粒子(B)的含有比例过小或过大时,任一种情况下,由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的回弹性均可能变小。
在橡胶成分中,除作为必需成分的共轭二烯系聚合物(A)和交联橡胶粒子(B)之外,可以含有下述橡胶作为任意成分,例如,天然橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶、合成异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、氯丁橡胶和卤化丁基橡胶、以及它们的混合物等可作为轮胎用橡胶组合物使用的公知的其它的橡胶成分。它们中,从能够维持由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的耐磨损性并且更好地实现湿地抓地性能与滚动阻力的平衡这样的理由出发,优选天然橡胶或丁二烯橡胶。
在橡胶成分100质量%中,橡胶成分中的任意成分的含有比例优选为10~45质量%。
(二氧化硅(C))
作为二氧化硅(C),可以使用通常作为填充剂使用的二氧化硅,从由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力和回弹性的观点考虑,优选一次粒径为50nm以下的合成硅酸。
二氧化硅(C)的含有比例是相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份。
二氧化硅(C)的含有比例过小和过小时,在任一种情况下,对于由橡胶组合物得到的橡胶弹性体而言,硬度与滚动阻力的平衡均可能变差。
在本发明的橡胶组合物中,除作为必需成分的共轭二烯系聚合物(A)、交联橡胶粒子(B)以及二氧化硅(C)之外,根据需要,可以含有任意成分。
作为任意成分的具体例,除上述橡胶成分涉及的任意成分之外,例如还可举出炭黑等增强剂、油等软化剂、硅烷偶联剂、蜡、抗老化剂、硬脂酸、氧化锌、硫等硫化剂或交联剂、硫化促进剂等。
如上的本发明的橡胶组合物为未硫化橡胶组合物,例如可以通过硫化等交联处理而形成橡胶弹性体,由于与橡胶成分一起配合了二氧化硅(C),另外以特定的比例含有共轭二烯系聚合物(A)和交联橡胶粒子(B)作为该橡胶成分,所以通过共轭二烯系聚合物(A)的作用使二氧化硅(C)的分散性变大,而且通过交联橡胶粒子(B)使二氧化硅(C)被排斥,其结果二氧化硅(C)部分不均匀分布,利用这样的交联橡胶粒子(B)的作用抑制了二氧化硅(C)的分散性变得过大。因此,从由橡胶组合物得到的橡胶弹性体的滚动阻力与回弹性的平衡的观点考虑,二氧化硅(C)的分散性变得良好。
因此,采用本发明的橡胶组合物,能够得到滚动阻力小、具有优异的回弹性的橡胶弹性体。
这样的本发明的橡胶组合物例如可以通过使用捏合机(プラストミル),将根据需要的任意成分与作为必需成分的共轭二烯系聚合物(A)、交联橡胶粒子(B)和二氧化硅(C)一起混炼来制造。
本发明的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,将含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼,在该混炼时,不限于将构成要制造的橡胶组合物的各要素具体而言作为必需成分的共轭二烯系聚合物(A)、交联橡胶粒子(B)和二氧化硅(C)与根据需要的任意成分一起配合,例如可以依次配合各要素。
另外,由本发明的橡胶组组合物得到的橡胶弹性体适合作为轮胎(具体而言是轮胎的胎面)使用。
对于这样的具有由本发明的橡胶组合物得到的胎面的轮胎即本发明的轮胎而言,滚动阻力小,得到优异的回弹性。
在此,本发明的轮胎使用本发明的橡胶组合物利用通常的方法制造。
即,例如根据要形成的轮胎的形状(具体而言,胎面的形状)将本发明的橡胶组合物(未硫化橡胶组合物)挤出加工,用通常的方法在轮胎成型机上成型,形成未交联(未硫化)轮胎。通过将该未交联(未硫化)轮胎在硫化机中加热加压从而制造由本发明的橡胶组合物形成的轮胎。
实施例
以下,对本发明的具体的实施例进行说明,但本发明不限于这些实施例。
在以下的实施例和比较例中,各种物性值的测定法如下。
(1)共轭二烯系聚合物中的来自作为芳香族乙烯基化合物的苯乙烯的结构单元的含有比例(以下也称为“键合苯乙烯含量”):
使用氘代氯仿作为溶剂,以500MHz、1H-NMR谱计算。
(2)共轭二烯系聚合物中的来自共轭二烯化合物的结构单元中的1,2-乙烯基键的含量(以下也称为“乙烯基键含量”):
以500MHz、1H-NMR谱计算。
(3)共轭二烯系聚合物的玻璃化转变温度(Tg):
基于ASTM D3418利用差示扫描热量测定(DSC)进行测定。
(4)共轭二烯系聚合物涉及的基体用聚合物的分子量:
按下述的条件,利用凝胶渗透色谱(GPC)“HLC-8120GPC”(TOSOH株式会社制)进行测定,由与得到的GPC曲线的最大峰顶点相当的保留时间求出聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)。
(GPC条件)
·柱:商品名“GMHHXL”(TOSOH公司制)2根
·柱温度:40℃
·流动相:四氢呋喃
·流速:1.0ml/分钟
·样品浓度:10mg/20ml
(5)共轭二烯系聚合物和橡胶组合物的门尼粘度:
基于JIS K6300,使用L转子,在预热1分钟、转子工作时间4分钟、温度100℃的条件下测定。
(6)交联橡胶粒子的平均粒径:
利用光散射法测定。
(共轭二烯系聚合物的合成例1)
首先,在氮置换的内容积5升的高压釜反应器中加入2750g作为溶剂的环己烷、50g作为乙烯基键含量调节剂的四氢呋喃、作为单体的125g苯乙烯以及375g1,3-丁二烯。将反应器内容物的温度调节到10℃后,添加含有5.80mmol作为聚合引发剂的正丁基锂的环己烷溶液,由此引发聚合。聚合在绝热条件下实施,最高温度达到85℃。
确认聚合转化率达到99%之后,从聚合转化率达到99%的时刻起再聚合5分钟后,从得到的反应溶液即含有由共轭二烯化合物(1,3-丁二烯)和芳香族乙烯基化合物(苯乙烯)构成的共聚物(基体用聚合物)的聚合物溶液中采样10g作为分子量测定用(基体聚合物的分子量测定用)。
接着,向采样后的聚合物溶液中加入含有4.96mmol的作为官能团导入剂(烃氧基甲硅烷基和特定官能团导入用化合物)的N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷的环己烷溶液反应15分钟。其后,向得到的聚合物溶液中添加2g的2,6-二叔丁基对甲酚,再使用由氢氧化钠将pH调节到9的热水进行蒸汽汽提,由此进行脱溶剂处理后,利用调温到110℃的热辊进行干燥处理,得到具有烃氧基甲硅烷基和伯氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例2)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol的1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-4-甲基哌嗪代替4.96mmol N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和叔氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A2)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A2)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例3)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol的3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷代替4.96mmol N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和仲氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A3)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A3)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例4)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol 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代替4.96mmol N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基、伯氨基和仲氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A4)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A4)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例5)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol[3-(二甲基氨基)丙基]三乙氧基硅烷代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和叔氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A5)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A5)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例6)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol的S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和硫醇基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A6)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A6)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例7)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用作为单体的125g苯乙烯、375g1,3-丁二烯以及作为改性用单体的5g1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯乙烯,并且使用4.96mmol四乙氧基硅烷代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和伯氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A7)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A7)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例8)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmolN-(1,3-二甲基丁叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和伯氨基的共轭二烯系聚合物以及具有烃氧基甲硅烷基和仲氨基的共轭二烯系聚合物的混合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A8)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A8)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例9)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol四乙氧基硅烷和4.96mmol N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,将它们按四乙氧基硅烷、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑的顺序添加,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和伯氨基的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A9)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A9)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例10)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,在添加2,6-二叔丁基对甲酚前,加入含2.69mmol四氯化硅的环己烷溶液混合5分钟,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法,得到具有烃氧基甲硅烷基和伯氨基的、并且形成了盐结构的共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A10)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A10)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与导入烃氧基甲硅烷基和特定官能团之前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例11)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol甲醇代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法得到共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A11)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A11)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与添加甲醇前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
(共轭二烯系聚合物的合成例12)
在共轭二烯系聚合物的合成例1中,使用4.96mmol甲醇代替4.96mmolN,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,在添加2g的2,6-二叔丁基对甲酚前添加6.25g的3-巯基丙酸和0.5g的过氧化二月桂酰并在80℃的温度条件下进行2.5小时搅拌,除此之外,利用与该共轭二烯系聚合物的合成例1同样的方法得到共轭二烯系聚合物(以下也称为“官能团导入共轭二烯系聚合物(A12)”)。
对得到的官能团导入共轭二烯系聚合物(A12)测定键合苯乙烯含量、乙烯基键含量、玻璃化转变温度以及门尼粘度。将结果与添加甲醇前的重均分子量即基体用聚合物的重均分子量一起示于表2。
表1
在表1中,“改性用单体”为1-(4-N,N-二甲基氨基苯基)-1-苯乙烯,另外,“烃氧基硅烷化合物(1)”为N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷,“烃氧基硅烷化合物(2)”为1-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-4-甲基哌嗪,“烃氧基硅烷化合物(3)”为3-(4-三甲基甲硅烷基-1-哌嗪基)丙基三乙氧基硅烷,“烃氧基硅烷化合物(4)”为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,“烃氧基硅烷化合物(5)”为[3-(二甲基氨基)丙基]三乙氧基硅烷,“烃氧基硅烷化合物(6)”为S-三甲基甲硅烷基巯基丙基甲基二乙氧基硅烷,“烃氧基硅烷化合物(7)”为四乙氧基硅烷,“烃氧基硅烷化合物(8)”为N-(1,3-二甲基丁叉基)-3-(三乙氧基甲硅烷基)-1-丙胺,“烃氧基硅烷化合物(9)”为N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑。
表2
(交联橡胶粒子的制造例1)
首先,向聚合用容器中加入200质量份水和4.5质量份松香酸皂,并且加入作为单体的63质量份丁二烯和35质量份苯乙烯以及2质量份作为交联结构形成用化合物的二乙烯基苯。将该聚合用容器的温度调节到5℃后,添加0.1质量份作为自由基聚合引发剂的过氧化氢对孟烷、0.07质量份乙二胺四乙酸钠、0.05质量份七水合硫酸亚铁以及0.15质量份甲醛·次硫酸钠聚合12小时,由此得到含有由苯乙烯-丁二烯共聚橡胶形成的交联橡胶粒子的交联橡胶粒子分散液。
接着,将得到的交联橡胶粒子分散液利用硫酸和盐凝固形成粉(crumb)后,利用热风干燥机干燥,由此得到平均粒径200nm的交联橡胶粒子(以下也称为“交联橡胶粒子(B1)”)。
(交联橡胶粒子的制造例2)
在交联橡胶粒子的制造例1中,使用作为单体的60质量份丁二烯和33质量份苯乙烯、2质量份作为交联结构形成用化合物的二乙烯基苯以及5质量份作为分散性提高用化合物的甲基丙烯酸羟乙酯,除此之外,利用与该交联橡胶粒子的制造例1同样的方法,得到由苯乙烯-丁二烯共聚橡胶形成的平均粒径180nm的交联橡胶粒子(以下也称为“交联橡胶粒子(B2)”)。
(交联橡胶粒子的制造例3)
在交联橡胶粒子的制造例1中,使用作为单体的60质量份丁二烯和33质量份苯乙烯,使用2质量份作为交联结构形成用化合物和分散性提高用化合物的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及5质量份作为分散性提高用化合物的甲基丙烯酸羟乙酯,除此之外,利用与该交联橡胶粒子的制造例1同样的方法,得到由苯乙烯-丁二烯共聚橡胶形成的平均粒径200nm的交联橡胶粒子(以下也称为“交联橡胶粒子(B3)”)。
(交联橡胶粒子的制造例4)
在交联橡胶粒子的制造例1中,使用100质量份作为单体的丁二烯、2质量份作为交联结构形成用化合物的二乙烯基苯以及5质量份作为分散性提高用化合物的甲基丙烯酸羟乙酯,除此之外,利用与该交联橡胶粒子的制造例1同样的方法,得到由丁二烯橡胶形成的平均粒径200nm的交联橡胶粒子(以下也称为“交联橡胶粒子(B4)”)。
表3
交联橡胶粒子序号 | B1 | B2 | B3 | B4 |
水(质量份) | 200 | 200 | 200 | 200 |
1,3-丁二烯(质量份) | 63 | 60 | 60 | 100 |
苯乙烯(质量份) | 35 | 33 | 33 | - |
二乙烯基苯(质量份) | 2 | 2 | - | 2 |
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(质量份) | - | - | 2 | - |
甲基丙烯酸羟乙酯(质量份) | - | 5 | 5 | 5 |
松香酸皂(质量份) | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
过氧化氢对孟烷(质量份) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
乙二胺四乙酸钠(质量份) | 0.07 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
七水合硫酸亚铁(质量份) | 0.05 | 0.05 | 0.00 | 0.00 |
甲醛·次硫酸钠(质量份) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
〔买施例1〕
使用带有温度控制装置的捏合机(内容量250cc),按填充率72%、转速60rpm的混炼条件,将80质量份官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、20质量份丁二烯橡胶“BR01”(JSR公司制)、45质量份填充油“SNH46”(三共油化工业社制)、6.7质量份炭黑、84质量份二氧化硅“Nipsil AQ’’(TOSOH SILICA公司制,一次平均粒径15nm)、10质量份硅烷偶联剂“Si-69”(Degussa公司制)、2.4质量份硬脂酸、1.2质量份抗老化剂“NOCRAC 810NA”(大内新兴化学工业社制)、3.6质量份氧化锌(锌白)以及20质量份交联橡胶粒子(B2)混炼(第1步的混炼)。其后,将由第1步的混炼得到的混炼物冷却到室温后,进一步添加1.8质量份硫化促进剂“NOCCELER CZ”(大内新兴化学工业社制)、1.8质量份硫化促进剂“NOCCELER D”(大内新兴化学工业社制)、1.8质量份硫,按转速60rpm的混炼条件进行混炼(第2步的混炼),由此得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(1)”)。
将得到的橡胶组合物(1)成型,利用硫化机在温度条件160℃进行规定时间硫化,由此得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(1)”)。
对得到的橡胶弹性体(1)进行下述特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(1)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
(1)回弹性:
使用Toripuso式回弹性试验机(东洋精机制作所制),在50℃的条件下测定。
表4中示出将比较例1的橡胶弹性体的值设为100时的指数,根据该指数,数值越大表示回弹性越好。
(2)抗湿滑性(0℃tanδ):
使用动态光谱仪(美国Rheometric公司制),在拉伸动态应变0.14%、角速度100弧度每秒、温度0℃的条件下测定。
表4中示出将比较例1的橡胶弹性体的值设为100时的指数,根据该指数,数值越大表示抗湿滑性越好。
(3)低滞后损耗特性(70℃tanδ):
使用动态光谱仪(美国Rheometric公司制),在拉伸动态应变0.7%、角速度100弧度每秒、温度70℃的条件下测定。
表4中示出将比较例1的橡胶弹性体的值设为100时的指数,根据该指数,数值越大表示低滞后损耗特性越好。
〔实施例2〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A2)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(2)”),由该橡胶组合物(2)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(2)”)。
对得到的橡胶弹性体(2)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(2)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A2)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A2)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例3〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A3)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(3)”),由该橡胶组合物(3)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(3)”)。
对得到的橡胶弹性体(3)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(3)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A3)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A3)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例4〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A4)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(4)”),由该橡胶组合物(4)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(4)”)。
对得到的橡胶弹性体(4)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(4)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A4)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A4)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例5〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A5)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物的混炼物(以下也称为“橡胶组合物(5)”),由该橡胶组合物(5)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(5)”)。
对得到的橡胶弹性体(5)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(5)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A5)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A5)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例6〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A6)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(6)”),由该橡胶组合物(6)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(6)”)。
对得到的橡胶弹性体(6)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(6)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A6)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A6)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例7〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A7)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(7)”),由该橡胶组合物(7)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(7)”)。
对得到的橡胶弹性体(7)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(7)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A7)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A7)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例8〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A8)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(8)”),由该橡胶组合物(8)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(8)”)。
对得到的橡胶弹性体(8)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(8)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A8)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A8)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例9〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A9)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(9)”),由该橡胶组合物(9)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(9)”)。
对得到的橡胶弹性体(9)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(9)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A9)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A9)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例10〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A10)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(10)”),由该橡胶组合物(10)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(10)”)。
对得到的橡胶弹性体(10)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(10)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A10)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A10)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例11〕
在实施例1中,使用交联橡胶粒子(B1)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(11)”),由该橡胶组合物(11)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(11)”)。
对得到的橡胶弹性体(11)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(11)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B1)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B1)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例12〕
在实施例1中,使用交联橡胶粒子(B3)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(12)”),由该橡胶组合物(12)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(12)”)。
对得到的橡胶弹性体(12)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(12)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B3)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B3)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔实施例13〕
在实施例1中,使用交联橡胶粒子(B4)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“橡胶组合物(13)”),由该橡胶组合物(13)得到橡胶弹性体(以下也称为“橡胶弹性体(13)”)。
对得到的橡胶弹性体(13)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到橡胶组合物(13)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B4)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为66.6质量%,交联橡胶粒子(B4)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔比较例1〕
在实施例1中,不配合交联橡胶粒子(B2),使用20质量份官能团导入共轭二烯系聚合物(A11)代替该交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(1)”),由该比较用橡胶组合物(1)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(1)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(1)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到比较用橡胶组合物(1)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)和二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为66.6质量%,另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔比较例2〕
在实施例1中,使官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的配合比例为24质量份,并且使用46.6质量份官能团导入共轭二烯系聚合物(A11),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(2)”),由该比较用橡胶组合物(2)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(2)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(2)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到比较用橡胶组合物(2)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为20.0质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔比较例3〕
在实施例1中,使官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的配合比例为95质量份,并且使交联橡胶粒子(B2)的配合比例为5质量份,除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(3)”),由该比较用橡胶组合物(3)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(3)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(3)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
在此,用于得到比较用橡胶组合物(3)的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)、交联橡胶粒子(B2)以及二氧化硅的配合比例是橡胶成分中的官能团导入共轭二烯系聚合物(A1)的含有比例为4.1质量%,交联橡胶粒子(B2)的含有比例为16.7质量%。另外,二氧化硅相对于橡胶成分100质量份的含有比例为70质量份。
〔比较例4〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A11)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),并且使用交联橡胶粒子(B3)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(4)”),由该比较用橡胶组合物(4)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(4)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(4)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
〔比较例5〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A12)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),并且使用交联橡胶粒子(B1)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(5)”),由该比较用橡胶组合物(5)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(5)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(5)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
〔比较例6〕
在实施例1中,使用官能团导入共轭二烯系聚合物(A12)代替官能团导入共轭二烯系聚合物(A1),并且使用交联橡胶粒子(B3)代替交联橡胶粒子(B2),除此之外,利用与实施例1同样的方法得到橡胶组合物(以下也称为“比较用橡胶组合物(6)”),由该比较用橡胶组合物(6)得到橡胶弹性体(以下也称为“比较用橡胶弹性体(6)”)。
对得到的比较用橡胶弹性体(6)与实施例1同样地进行特性评价。将结果示于表4。
表4
Claims (14)
1.一种橡胶组合物的制造方法,其特征在于,将含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,所述共轭二烯系聚合物(A)含有选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、环氧基、环硫基、氧杂环丁烷基以及烃硫基中的至少1种官能团。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶由选自下述橡胶聚合物以及接枝聚合物中的至少1种聚合物形成,其中,所述橡胶聚合物选自异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、氯丁橡胶、卤化丁基橡胶以及聚硅氧烷橡胶,所述接枝聚合物是通过使共轭二烯化合物和/或苯乙烯化合物与所述橡胶聚合物接枝聚合而得到的。
4.根据权利要求3所述的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶通过乳液聚合或悬浮聚合而得到,提供给用于得到该交联橡胶的聚合反应的全部单体中的用于形成交联结构的多官能化合物的含有比例是相对于提供给聚合反应的全部单体的总计100质量份为0.5~5质量份。
5.根据权利要求4所述的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶具有来自于选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、叔丁氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯以及异丙氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯中的至少1种化合物的结构单元。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的橡胶组合物的制造方法,其特征在于,所述交联橡胶粒子(B)的平均粒径为10~800nm。
7.一种橡胶组合物,其特征在于,是通过将含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)的橡胶成分与相对于橡胶成分100质量份为20~100质量份的二氧化硅(C)混炼而得到的。
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物,其特征在于,所述共轭二烯系聚合物(A)含有选自伯氨基、仲氨基、叔氨基、硫醇基、环氧基、环硫基、氧杂环丁烷基以及烃硫基中的至少1种官能团。
9.根据权利要求7或8所述的橡胶组合物,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶由选自下述橡胶聚合物以及接枝聚合物中的至少1种聚合物形成,其中,所述橡胶聚合物选自异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚橡胶、丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚橡胶、乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃-二烯共聚橡胶、氯丁橡胶、卤化丁基橡胶以及聚硅氧烷橡胶,所述接枝聚合物是通过使共轭二烯化合物和/或苯乙烯化合物与所述橡胶聚合物接枝聚合而得到的。
10.根据权利要求9所述的橡胶组合物,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶通过乳液聚合或悬浮聚合而得到,提供给用于得到该交联橡胶的聚合反应的全部单体中的用于形成交联结构的多官能化合物的含有比例是相对于提供给聚合反应的全部单体的总计100质量份为0.5~5质量份。
11.根据权利要求10所述的橡胶组合物,其特征在于,构成所述交联橡胶粒子(B)的交联橡胶具有来自于选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、叔丁氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯以及异丙氧基二甲基甲硅烷基苯乙烯中的至少1种化合物的结构单元。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的橡胶组合物,其特征在于,所述交联橡胶粒子(B)的平均粒径为10~800nm。
13.一种橡胶组合物,其特征在于,是向100质量份的橡胶成分中至少添加20~100质量份的二氧化硅(C)而成的,所述橡胶成分含有30~95质量%的具有烃氧基甲硅烷基的共轭二烯系聚合物(A)和5~70质量%的交联橡胶粒子(B)。
14.一种轮胎,其特征在于,具有由权利要求7~13中任一项所述的橡胶组合物得到的胎面。
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