DE112016001231T5

DE112016001231T5 - Verbindung, modifiziertes Polymer, Kautschukzusammensetzung, Reifen und Förderband

Info

Publication number: DE112016001231T5
Application number: DE112016001231.4T
Authority: DE
Inventors: Manabu Kato; Ryota Takahashi; Takahiro Okamatsu; Yoshiaki Kirino
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-12-14
Also published as: WO2016148198A1; US9932417B1; JP5949986B1; US20180086855A1; CN107250211B; JP2016172812A; CN107250211A

Abstract

Die vorliegende Erfindung soll Folgendes angeben: eine Verbindung, die ein modifiziertes Polymer bereitstellen kann, das eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und einen geringen Wärmestau zeigt, wenn es in einer Kautschukzusammensetzung verwendet wird; ein modifiziertes Polymer, das dadurch erhalten wird, dass man ein Polymer einer Modifikation mit der Verbindung unterzieht; eine Kautschukzusammensetzung, die das modifizierte Polymer beinhaltet; und einen Reifen und ein Förderband, die unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung erzeugt werden. Die Verbindung der vorliegenden Erfindung wird durch die nachstehende Formel (M) dargestellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindung, ein modifiziertes Polymer, eine Kautschukzusammensetzung, einen Reifen und ein Förderband.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Verbindungen mit einer Nitrongruppe als Modifizierungsmittel bekannt, um Polymere zu modifizieren, die in Kautschukelementen von Reifen oder dergleichen verwendet werden.
Zum Beispiel offenbart Patentdokument 1 eine Nitronverbindung mit einem stickstoffhaltigen Heterocyclus in einem Molekül als Modifizierungsmittel zum Modifizieren von Butadienkautschuken.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP-A-2013-32471

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
In letzter Zeit besteht weiterer Bedarf an einer Verbesserung der Steifigkeit und Abriebbeständigkeit der Kautschuk- bzw. Gummizusammensetzung nach Vulkanisierung, da Bedarf an einer noch besseren Abriebbeständigkeit für Gummielemente wie Reifen und Förderbänder besteht. Unter Umweltgesichtspunkten wird ein verringerter Wärmestau zusammen mit einer verbesserten Kraftstoffausnutzung gefordert.
Als die Erfinder der vorliegenden Erfindung unter diesen Umständen unter Bezugnahme auf das Patentdokument 1 eine Verbindung mit einer Nitrongruppe (Nitronverbindung) synthetisierten und ein durch Durchführen einer Modifikation mit der Verbindung erhaltenes modifiziertes Polymer untersuchten, fanden die Erfinder, dass eine weitere Verbesserung der Steifigkeit und Abriebbeständigkeit der erhaltenen Kautschukzusammensetzung zu wünschen ist, wenn eine künftige Steigerung des notwendigen Grades der Beständigkeit in Betracht gezogen wird. Die Erfinder fanden außerdem, dass die synthetisierte Verbindung die heutigen Anforderungen an einen geringen Wärmestau nicht unbedingt erfüllt.
Angesichts dieser Umstände ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Zusammensetzung, die ein modifiziertes Polymer bereitstellen kann, das eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und einen geringen Wärmestau zeigt, wenn es in einer Kautschukzusammensetzung verwendet wird; eines modifizierten Polymers, das dadurch erhalten wird, dass man ein Polymer einer Modifikation mit der Verbindung unterzieht; einer Kautschukzusammensetzung, die das modifizierte Polymer beinhaltet; und eines Reifens und eines Förderbandes, die unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung erzeugt werden.
Lösung des Problems
Infolge gründlicher Erforschung der Probleme fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass die oben beschriebenen Probleme unter Verwendung von Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol mit einer Nitrongruppe in einem Molekül als Modifizierungsmittel gelöst werden können, und sind somit bei der vorliegenden Erfindung angekommen. Insbesondere haben die Erfinder entdeckt, dass das oben beschriebene Ziel durch die folgenden Merkmale erreicht werden kann.

(1) Eine Verbindung, die durch die nachfolgende Formel (M) dargestellt wird.
(2) Die Verbindung gemäß dem obigen Punkt (1), wo die Verbindung durch Umsetzen einer Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether erhalten wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, und ein Molekulargewicht des Polyethers bei 150 bis 2000 liegt.
(3) Ein modifiziertes Polymer, das dadurch erhalten wird, dass ein Polymer einer Modifikation mit der unter dem obigen Punkt (1) oder (2) beschriebenen Modifikation unterzogen wird.
(4) Das modifizierte Polymer gemäß dem obigen Punkt (3), wobei das Polymer mindestens eine Art eines konjugierten Dienpolymers ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SBR, BR, IR, NR und NBR.
(5) Eine Kautschukzusammensetzung, die das unter dem obigen Punkt (3) oder (4) beschriebene modifizierte Polymer beinhaltet.
(6) Die Kautschukzusammensetzung gemäß den obigen Punkt (5), wobei die Kautschukzusammensetzung einen Dienkautschuk und einen Industrieruß umfasst; wobei der Dienkautschuk das modifizierte Polymer beinhaltet; und wobei ein Gehalt an dem modifizierten Polymer im Dienkautschuk 15 bis 70 Massenprozent beträgt.
(7) Ein Reifen, der unter Verwendung der unter dem obigen Punkt (5) oder (6) beschriebenen Kautschukzusammensetzung erzeugt wird.
(8) Ein Förderband, das unter Verwendung der unter dem obigen Punkt (5) oder (6) beschriebenen Kautschukzusammensetzung erzeugt wird.

Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Wie nachstehend beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes geschaffen werden: eine Verbindung, die ein modifiziertes Polymer bereitstellen kann, das eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und einen ausgezeichneten, d. h. geringen Wärmestau zeigt, wenn es in einer Kautschukzusammensetzung verwendet wird; ein modifiziertes Polymer, das dadurch erhalten wird, dass man ein Polymer einer Modifikation mit der Verbindung unterzieht; eine Kautschukzusammensetzung, die das modifizierte Polymer beinhaltet; und einen Reifen und ein Förderband, die unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung erzeugt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine partielle schematische Querschnittsansicht eines Reifens, der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reifens darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Verbindung der vorliegenden Erfindung, das modifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung, die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und der Reifen oder dergleichen, der unter Verwendung der Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gefertigt wird, beschrieben.
Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Beschreibung numerische Bereiche, die unter Verwendung von „(von)... bis...” angegeben sind, die erste Zahl als den unteren Grenzwert und die letzte Zahl als den oberen Grenzwert einschließen.
Verbindung
Die Verbindung der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung, die durch eine nachstehende Formel (M) dargestellt wird (im Folgenden auch als „bestimmte Verbindung” bezeichnet).
Es wird davon ausgegangen, dass vorgegebene Wirkungen erzielt werden können, weil die Verbindung der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, die von der nachstehenden Formel (M) dargestellt wird. Obwohl der Grund dafür unbekannt ist, wird der Grund wie folgt vermutet.
In dem Fall, wo ein Polymer einer Modifikation mit der Verbindung der vorliegenden Erfindung (der bestimmten Verbindung) unterzogen wird, weist das erhaltene modifizierte Polymer einen Nitronrest (eine Nitrongruppe nach der Modifikation) und eine Polyetherstruktur (-CHR₃-CHR₄-O-) auf. Man beachte, dass aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Nitronrest und der Polyetherstruktur ein gleichförmiges Netz aus den modifizierten Polymeren gebildet wird. Es wird angenommen, dass infolgedessen die erhaltene Kautschukzusammensetzung nach der Vulkanisierung eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit zeigt. Ferner wird angenommen, dass, wie oben beschrieben, wegen der Ausbildung der gleichförmigen Struktur ein Energieverlust verringert ist und eine Charakteristik, dass eine Wärmestauung gering ist, verbessert wird. Ferner wechselwirkt das modifizierte Polymer in dem Fall, wo ein Füllstoff wie Industrieruß oder Siliciumdioxid in der Kautschukzusammensetzung vorhanden ist, auch mit dem Füllstoff und bildet ein feines und gleichförmiges Netz. Es wird infolgedessen angenommen, dass auch in dem Fall, wo ein Füllstoff wie Industrieruß oder Siliciumdioxid in der Kautschukzusammensetzung vorhanden ist, eine hervorragende Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und eine geringe Wärmestauung gezeigt werden. [Chemische Formel 1]
In den Formeln (M) stehen R₁ und R₂ jeweils unabhängig für ein Wasserstoffatom oder einen Substituenten. R₃ und R₄ stellen ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe dar. Wenn R₃ jedoch eine Methylgruppe ist, dann stellt R₄ ein Wasserstoffatom dar, und wenn R₄ eine Methylgruppe ist, dann stellt R₃ ein Wasserstoffatom dar. R₅ stellt ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe dar. a stellt eine ganze Zahl von 0 oder 1 bis 5 dar. b stellt eine ganze Zahl von 0 oder 1 bis 4 dar. n stellt eine Zahl von 2 oder größer dar.
Wie oben beschrieben, stellen R₁ und R₂ in der Formel (M) jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom oder einen Substituenten dar. Von diesen ist ein Wasserstoffatom bevorzugt.
Der Substituent unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, sofern der Substituent ein einwertiger Substituent ist. Beispiele dafür beinhalten Kohlenwasserstoffgruppen, die ein Halogenatom, eine Hydroxygruppe, eine Nitrogruppe, eine Carboxygruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aminogruppe, eine Mercaptogruppe, eine Acylgruppe, eine Imidgruppe, eine Phosphinogruppe, eine Phosphinylgruppe, eine Silylgruppe oder ein Heteroatom aufweisen können.
Zu Beispielen für das Halogenatom gehören ein Fluoratom, ein Chloratom, ein Bromatom und ein Iodatom.
Zu Beispielen für das Heteroatom der Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom aufweisen kann, gehören ein Sauerstoffatom, ein Stickstoffatom, ein Schwefelatom und ein Phosphoratom.
Beispiele für die Kohlenwasserstoffgruppe der Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom aufweisen kann, schließen aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen, aromatische Kohlenwasserstoffgruppen und Gruppen ein, die eine Kombination davon aufweisen.
Die aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe kann in Form einer geraden Kette, einer verzweigten Kette oder eines Rings vorliegen. Zu konkreten Beispielen der aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe gehören geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen (insbesondere diejenigen mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen), geradkettige oder verzweigte Alkenylgruppen (insbesondere diejenigen mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen) und geradkettige oder verzweigte Alkinylgruppen (insbesondere diejenigen mit 2 bis 30 Kohlenstoffatomen).
Beispiele für die aromatische Kohlenwasserstoffgruppe beinhalten aromatische Kohlenwasserstoffgruppen mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie eine Phenylgruppe, eine Tolylgruppe, eine Xylylgruppe und eine Naphthylgruppe.
Wie oben beschrieben, stellen R₃ und R₄ in der Formel (M) jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe dar. Wenn R₃ jedoch eine Methylgruppe ist, dann stellt R₄ ein Wasserstoffatom dar, und wenn R₄ eine Methylgruppe ist, dann stellt R₃ ein Wasserstoffatom dar. Sowohl R₃ als auch R₄ sind vorzugsweise Wasserstoffatome.
Wie oben beschrieben, stellt R₅ in der Formel (M) ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe dar.
Konkrete Beispiele und bevorzugte Aspekte der Kohlenwasserstoffgruppe sind wie oben beschrieben.
Wie oben beschrieben, stellt a eine ganze Zahl von 0 oder 1 bis 5 dar. Mehrere R₁-Einheiten, die in dem Fall vorhanden sind, wo a eine ganze Zahl von 2 oder größer ist, können gleich oder verschieden sein.
Wie oben beschrieben, stellt b eine ganze Zahl von 0 oder 1 bis 4 dar. Mehrere R₂-Einheiten, die in dem Fall vorhanden sind, wo b eine ganze Zahl von 2 oder größer ist, können gleich oder verschieden sein.
Wie oben beschrieben, stellt n in der Formel (M) eine Zahl von 2 oder größer dar. Von diesen ist eine Zahl von 2 bis 100 bevorzugt, und eine Zahl von 3 bis 50 ist stärker bevorzugt.
Man beachte, dass n einen Durchschnittswert darstellt, wenn n eine Verteilung aufweist. Wenn zum Beispiel 1 Mol von einem Aspekt, wo n = 2, und 1 Mol von einem Aspekt, wo n = 4, vorhanden sind, dann ist n 3 (= (2 × 1 + 4 × 1)÷2).
Bevorzugte Ausführungsform
Die bestimmte Verbindung ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch Umsetzen einer Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether erhalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol.
Ausgangsmaterialien sind nachstehend beschrieben.
Nitronverbindung
Die Nitronverbindung ist eine Verbindung mit einer Nitrongruppe, die durch die nachstehende Formel (1) dargestellt wird. [Chemische Formel 2]
In Formel (1) zeigt * eine Bindungsposition an.
Die Nitronverbindung, die oben beschrieben ist, ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die nachstehende Formel (2) dargestellt wird. [Chemische Formel 3]
In der vorstehenden Formel (2) stellen X und Y jeweils unabhängig voneinander eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische heterocyclische Gruppe dar, die einen Substituenten aufweisen kann.
Zu Beispielen für die aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe, dargestellt durch X oder Y, gehören Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen und Alkenylgruppen. Zu Beispielen der Alkylgruppe gehören eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine sek-Butylgruppe, eine tert-Butylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine Isopentylgruppe, eine Neopentylgruppe, eine tert-Pentylgruppe, eine 1-Methylbutylgruppe, eine 2-Methylbutylgruppe, eine 1,2-Dimethylpropylgruppe, eine n-Hexylgruppe, eine n-Heptylgruppe und eine n-Octylgruppe. Von diesen sind Alkylgruppen mit 1 bis 18 Kohlenstoffen bevorzugt, und Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffen sind mehr bevorzugt. Zu Beispielen für die Cycloalkylgruppen gehören Cyclopropylgruppen, Cyclobutylgruppen, Cyclopentylgruppen und Cyclohexylgruppen. Von diesen sind Cycloalkylgruppen mit 3 bis 10 Kohlenstoffen bevorzugt, und Cycloalkylgruppen mit 3 bis 6 Kohlenstoffen sind mehr bevorzugt. Beispiele für die Alkenylgruppen beinhalten Vinylgruppen, 1-Propenylgruppen, Allylgruppen, Isopropenylgruppen, 1-Butenylgruppen und 2-Butenylgruppen. Von diesen sind Alkenylgruppen mit 2 bis 18 Kohlenstoffen bevorzugt, und Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffen sind mehr bevorzugt.
Beispiele für die durch X oder Y dargestellte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe schließen Arylgruppen und Aralkylgruppen ein.
Beispielen der Arylgruppe schließen eine Phenylgruppe, eine Naphthylgruppe, eine Anthrylgruppe, eine Phenanthrylgruppe und eine Biphenylgruppe ein. Von diesen sind Arylgruppen mit 6 bis 14 Kohlenstoffen bevorzugt, Arylgruppen mit 6 bis 10 Kohlenstoffen mehr bevorzugt und eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe noch mehr bevorzugt.
Beispielen der Aralkylgruppe schließen eine Benzylgruppe, eine Phenethylgruppe und eine Phenylpropylgruppe ein. Von diesen sind Aralkylgruppen mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen bevorzugt, Aralkylgruppen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen sind mehr bevorzugt und eine Benzylgruppe ist noch mehr bevorzugt.
Zu Beispielen für die aromatische heterocyclische Gruppe, dargestellt durch X oder Y, gehören eine Pyrrolylgruppe, eine Furylgruppe, eine Thienylgruppe, eine Pyrazolylgruppe, eine Imidazolylgruppe (eine Imidazol-Gruppe), eine Oxazolylgruppe, eine Isoxazolylgruppe, eine Thiazolylgruppe, eine Isothiazolylgruppe, eine Pyridylgruppe (eine Pyridin-Gruppe), eine Furangruppe, eine Thiophengruppe, eine Pyridazinylgruppe, eine Pyrimidinylgruppe und eine Pyrazinylgruppe. Von diesen wird eine Pyridylgruppe bevorzugt.
Die Substituenten, die in der durch X oder Y dargestellten Gruppe enthalten sein können, sind nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon beinhalten eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffen, eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe, eine Nitrogruppe, eine Carboxygruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Alkoxygruppe, ein Halogenatom und dergleichen. Von diesen ist eine Carboxygruppe bevorzugt.
Man beachte, dass zu Beispielen der aromatischen Kohlenwasserstoffgruppe, die einen solchen Substituenten enthält, Arylgruppen mit einem Substituenten, wie eine Tolylgruppe und Xylylgruppe; Aralkylgruppen mit einem Substituenten, wie eine Methylbenzylgruppe, eine Ethylbenzylgruppe und eine Methylphenethylgruppe gehören.
Die Nitronverbindung, die oben beschrieben ist, ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die nachstehende Formel (3) dargestellt wird. [Chemische Formel 4]
In Formel (3) sind Definitionen, konkrete Beispiele und bevorzugte Aspekte von R₁, R₂, a und b jeweils denen gleich, die für R₁, R₂, a und b der oben beschriebenen Formel (M) beschrieben wurden.
Synthese der Nitronverbindung
Das Verfahren der Synthese der Nitronverbindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und es können im Stand der Technik bekannte Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Verbindung (Carboxynitron), die eine Carboxygruppe und eine Nitrongruppe aufweist, erhalten werden durch Rühren einer Verbindung mit einer Hydroxyaminogruppe (-NHOH) und einer Verbindung mit einer Aldehydgruppe (-CHO) und einer Carboxygruppe bei einem Molverhältnis von Hydroxyaminogruppe zu Aldehydgruppe (-NHOH/-CHO) von 1,0 bis 1,5 in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels (z. B. Methanol, Ethanol oder Tetrahydrofuran) bei Raumtemperatur für 1 bis 24 Stunden, um die Reaktion beider Gruppen zu ermöglichen.
Polyether
Der Polyether ist mindestens eine Art von Polyether, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol.
Das Polyethylenglycol ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die nachstehende Formel (4) dargestellt wird. [Chemische Formel 5]
In Formel (4) sind Definitionen, konkrete Beispiele und bevorzugte Aspekte von R₅ und n jeweils denen gleich, die für R₅ und n in der oben beschriebenen Formel (M) beschrieben wurden.
Das Polypropylenglycol ist vorzugsweise eine Verbindung, die durch die nachstehende Formel (5) dargestellt wird. [Chemische Formel 6]
In Formel (5) sind Definitionen, konkrete Beispiele und bevorzugte Aspekte von R₅ und n jeweils denen gleich, die für R₅ und n in der oben beschriebenen Formel (M) beschrieben wurden.
In Formel (5) stellen R_a und R_b ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe dar. Wenn R_a ein Wasserstoffatom ist, stellt R_b jedoch eine Methylgruppe dar, und wenn R_a eine Methylgruppe ist, dann stellt R_b ein Wasserstoffatom dar.
Obwohl das Molekulargewicht des Polyethers keinen besonderen Beschränkungen unterliegt, liegt das Molekulargewicht vorzugsweise bei 150 bis 2000 und stärker bevorzugt bei 400 bis 1000. Man beachte, dass in einem Fall, wo das Molekulargewicht eine Verteilung aufweist, das Molekulargewicht einen Durchschnittswert darstellt (durchschnittliches Molekulargewicht). Wenn beispielsweise 1 Mol von einem Aspekt, wo das Molekulargewicht 200 ist, und 1 Mol von einem Aspekt, wo das Molekulargewicht 300 ist, vorhanden sind, dann ist das Molekulargewicht 250 (= (200 × 1 + 300 × 1) ÷ 2).
Synthese einer bestimmten Verbindung
Das Herstellungsverfahren der bestimmten Verbindung unterliegt keinen speziellen Einschränkungen und es können im Stand der Technik bekannte Verfahren verwendet werden. Von diesen ist ein Verfahren, bei dem eine Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether umgesetzt wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, bevorzugt. Die Nitronverbindung und der Polyether sind wie oben beschrieben.
Modifiziertes Polymer
Das modifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung ist ein modifiziertes Polymer, das dadurch erhalten wird, dass ein Polymer einer Modifikation mit der oben beschriebenen bestimmten Verbindung unterzogen wird.
Polymer
Das Polymer, das modifiziert werden soll, ist nicht besonders beschränkt; jedoch ist das Polymer vorzugsweise ein konjugiertes Dienpolymer. Das konjugierte Dienpolymer ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon beinhalten einen Naturkautschuk (NR), einen Isoprenkautschuk (IR), einen Butadienkautschuk (BR), einen mit aromatischem Vinyl konjugierten Diencopolymerkautschuk (z. B. Styrol-Butadienkautschuk (SBR)), einen Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk (NBR), einen Butylkautschuk (IIR), einen halogenierten Butylkautschuk (Br-IIR, Cl-IIR) und einen Chloroprenkautschuk (CR). Von diesen ist mindestens eine Art von konjugiertem Dienpolymer, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SBR, BR, IR, NR und NBR, bevorzugt. Von diesen ist BR oder SBR bevorzugt.
Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Polymers
Das Verfahren, ein Polymer einer Modifikation mit der oben beschriebenen bestimmten Verbindung zu unterziehen, ist nicht besonders beschränkt. Beispiele für dieses Verfahren beinhalten ein Verfahren, bei dem das Polymer und die bestimmte Verbindung 1 bis 30 Minuten lang bei 100°C bis 200°C gemischt werden.
Zum Beispiel findet in dem Fall, wo das Polymer ein konjugiertes Dienpolymer ist, eine Cycloadditionsreaktion statt zwischen der Doppelbindung, die von dem konjugierten Dien abgeleitet ist, die in dem konjugierten Dienpolymer enthalten ist, und der Nitrongruppe, die in der bestimmten Verbindung enthalten ist, um einen fünfgliedrigen Ring zu bilden, wie in der nachstehenden Formel (6) oder der nachstehenden Formel (7) beschrieben. Man beachte, dass die nachstehende Formel (6) eine Reaktion zwischen einer 1,4-Bindung und einer bestimmten Verbindung darstellt, und die nachstehende Formel (7) eine Reaktion zwischen einer 1,2-Vinylbindung und einer bestimmten Verbindung darstellt. Ferner stellen die Formeln (6) und (7) Reaktionen für das konjugierte Dienpolymer in dem Fall dar, in dem Butadien (1,3-Butadien) als konjugiertes Dienpolymer verwendet wird; jedoch kann auch dann, wenn das konjugierte Dienpolymer kein Butadien ist, der fünfgliedrige Ring durch eine ähnliche Reaktion erhalten werden. [Chemische Formel 7]
[Chemische Formel 8]
Wenn das Polymer ein konjugiertes Dienpolymer ist, ist die Menge der bestimmten Verbindung, die mit den Doppelbindungen des konjugierten Dienpolymers umgesetzt wird, nicht besonders beschränkt, aber sie liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 10 Massenteilen und stärker bevorzugt bei 0,3 bis 3 Massenteilen pro 100 Massenteile des konjugierten Dienpolymers.
Modifikationsgrad
Wenn das Polymer ein konjugiertes Dienpolymer ist, dann ist der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers nicht besonders beschränkt, aber er liegt vorzugsweise bei 0,02 bis 4,0 Mol-% und stärker bevorzugt bei 0,05 bis 2,0 Mol-%.
Hierbei bezieht sich „Modifikationsgrad” bzw. „Grad der Modifikation” auf den Anteil (Mol-%) der Doppelbindungen, die mit der bestimmten Verbindung modifiziert sind, an allen Doppelbindungen im konjugierten Dien (in der konjugierten Dieneinheit), das im konjugierten Dienpolymer enthalten ist. Zum Beispiel stellt im Falle eines konjugierten Dienpolymers, das Butadien (1,3-Butadien) als konjugiertes Dienpolymer verwendet, der Grad der Modifikation den Anteil (Mol-%) der Bildung der durch die obige Formel (6) oder (7) dargestellten Struktur durch die Modifikation mit der bestimmten Verbindung dar. Der Modifikationsgrad kann beispielsweise durch eine NMR-Messung des konjugierten Dienpolymers und des modifizierten Polymers (das heißt, des Polymers vor und nach der Modifikation) bestimmt werden.
Man beachte, dass in dieser Beschreibung ein modifiziertes Polymer mit einem Modifikationsgrad von 100% in die Kategorie eines Dienkautschuks fällt.
Kautschukzusammensetzung
Die Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung (nachfolgend auch als „Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung” bezeichnet) beinhaltet das oben beschriebene modifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung.
Von diesen enthält sie vorzugsweise einen Dienkautschuk, der das oben beschriebene modifizierte Polymer der vorliegenden Erfindung enthält.
Dienkautschuk
Der Dienkautschuk kann eine Kautschukkomponente zusätzlich zum modifizierten Polymer enthalten. Eine solche Kautschukkomponente ist nicht besonders beschränkt; Beispiele davon beinhalten jedoch einen Naturkautschuk (NR), einen Isoprenkautschuk (IR), einen Butadienkautschuk (BR), einen mit aromatischem Vinyl konjugierten Diencopolymerkautschuk (z. B. Styrol-Butadienkautschuk (SBR)), einen Acrylnitril-Butadien-Copolymer-Kautschuk (NBR), einen Butylkautschuk (IIR), einen halogenierten Butylkautschuk (Br-IIR, Cl-IIR) und einen Chloroprenkautschuk (CR).
Der Gehalt an dem modifizierten Polymer im Dienkautschuk ist nicht besonders beschränkt; jedoch liegt der Gehalt vorzugsweise bei 10 bis 80 Massenprozent, stärker bevorzugt bei 15 bis 70 Massenprozent und noch stärker bevorzugt bei 15 bis 40 Massenprozent.
Industrieruß
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise Industrieruß.
Der Industrieruß unterliegt keinen besonderen Beschränkungen, und es können beispielsweise Industrieruße unterschiedlicher Qualitäten verwendet werden, wie SAF-HS, SAF, ISAF-HS, ISAF, ISAF-LS, IISAF-HS, HAF-HS, HAF, HAF-LS, FEF, GPF und SRF.
Der Gehalt des Industrierußes in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, beträgt jedoch vorzugsweise zwischen 10 und 80 Massenteilen und mehr bevorzugt zwischen 20 und 50 Massenteilen pro 100 Massenteilen des vorstehend beschriebenen Dienkautschuks.
Siliciumdioxid
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise Siliciumdioxid.
Das Siliciumdioxid unterliegt keinen besonderen Einschränkungen, und jedes im Stand der Technik bekannte Siliciumdioxid, das Kautschukzusammensetzungen zur Verwendung in Reifen oder dergleichen beigemischt wird, kann verwendet werden.
Zu konkreten Beispielen für das Siliciumdioxid gehören nasses Siliciumdioxid, trockenes Siliciumdioxid, pyrogenes Siliciumdioxid und Kieselgur. Von diesen ist nasses Siliciumdioxid bevorzugt. Es kann eine Art von Siliciumdioxid allein verwendet werden, oder es können zwei oder mehr Arten von Siliciumdioxid in Kombination verwendet werden.
In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt an Siliciumdioxid nicht besonders beschränkt, liegt aber vorzugsweise bei 25 bis 130 Massenteilen und stärker bevorzugt bei 40 bis 80 Massenteilen pro 100 Massenteile Dienkautschuk.
Optionale Komponente
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ferner innerhalb eines Umfangs, der ihre Wirkung oder ihren Zweck nicht behindert, nötigenfalls Zusatzstoffe enthalten.
Beispiele für die Zusatzstoffe beinhalten verschiedene Zusatzstoffe, die typischerweise in Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, wie Füllstoffe, Silankuppler, Zinkoxid (Zinkblüte), Stearinsäure, Klebeharz, Peptisationsvermittler, Alterungsverzögerer, Wachs, Verarbeitungshilfsmittel, Aromaöle, flüssige Polymere, Terpenharze, duroplastische Harze, Vulkanisierungsmittel (z. B. Schwefel) und Vulkanisierungsbeschleuniger.
Verfahren zur Herstellung der Kautschukzusammensetzung
Das Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung ist nicht besonders eingeschränkt, und konkrete Beispiele dafür schließen ein Verfahren ein, wobei jede der vorstehend erwähnten Komponenten unter Verwendung eines allgemein bekannten Verfahrens und einer allgemein bekannten Vorrichtung geknetet wird (z. B. Banbury-Mischer, Kneter und Walze). Wenn die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Schwefel oder einen Vulkanisierungsbeschleuniger enthält, werden die Komponenten außer dem Schwefel und dem Vulkanisierungsbeschleuniger vorzugsweise zuerst bei einer hohen Temperatur (vorzugsweise von 80 bis 140°C) gemischt und dann gekühlt, bevor der Schwefel oder der Vulkanisierungsbeschleuniger zugemischt werden.
Des Weiteren kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung unter bekannten Vulkanisierungs- oder Vernetzungsbedingungen nach dem Stand der Technik vulkanisiert oder vernetzt werden.
Anwendung
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise bei der Herstellung von Kautschukelementen, beispielsweise von Reifen (vorzugsweise von Laufflächenabschnitten und Seitenwandabschnitten von Reifen) und Förderbändern verwendet werden.
Reifen
Der Reifen der vorliegenden Erfindung ist ein Reifen, der unter Verwendung der oben beschriebenen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Von diesen ist ein Luftreifen, in dem die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einem Laufflächenabschnitt und/oder einem Seitenwandabschnitt des Reifens verwendet wird, bevorzugt.
1 ist eine partielle schematische Querschnittansicht eines Reifens, der eine Ausführungsform eines Reifens der vorliegenden Erfindung darstellt, jedoch ist der Reifen der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Reifenwulstabschnitt, Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Seitenwandabschnitt, und Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Reifenlaufflächenabschnitt.
Des Weiteren ist eine Karkassenschicht 4, in die ein Fasercord eingebettet ist, zwischen einem linken/rechten Paar von Reifenwulstabschnitten 1 eingebaut und Enden der Karkassenschicht 4 sind durch Zusammenlegen von einer Innenseite zu einer Außenseite des Reifens um Reifenwulstkerne 5 und einen Wulstfüller 6 herumgewickelt.
In dem Reifenlaufflächenabschnitt 3 ist eine Gürtelschicht 7 entlang des gesamten Umfangs des Reifens auf der Außenseite der Karkassenschicht 4 bereitgestellt.
Zusätzlich sind in den Teilen der Reifenwulstabschnitte 1, die an einer Felge anliegen, Radkranzpolster 8 vorgesehen.
Man beachte, dass der Laufflächenabschnitt 3 und/oder der Seitenwandabschnitt 2 des Reifens aus der oben beschriebenen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet sind.
Der Reifen der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Zusätzlich zu gewöhnlicher Luft oder Luft mit einem eingestellten Sauerstoffpartialdruck können Inertgase, wie beispielsweise Stickstoff, Argon und Helium, als das Gas, mit dem der Reifen befüllt wird, verwendet werden.
Förderband
Das Förderband der vorliegenden Erfindung ist ein Förderband für Industriezwecke, das unter Verwendung der oben beschriebenen Kautschukzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.
Beispiele
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Synthese der bestimmten Verbindung (bestimmte Verbindung 1)
In einen 2 l-Birnenkolben wurde auf 40°C erwärmtes Methanol (900 ml) gegeben, und dann wurde Terephthalaldehydsäure, dargestellt durch die nachstehende Formel (b-1) (30,0 g), zugegeben und aufgelöst. Zu dieser Lösung wurde eine Lösung, in der Phenylhydroxylamin, dargestellt durch die nachstehende Formel (a-1) (21,8 g) in Methanol (100 ml) aufgelöst wurde, hinzugegeben und bei Raumtemperatur 19 Stunden lang gerührt.
Nach Abschluss des Rührens wurde eine Nitronverbindung (Carboxynitron), dargestellt durch die nachfolgende Formel (c-1), durch Umkristallisation aus Methanol erhalten (41,7 g). Die Ausbeute betrug 86%.
Das erhaltene Carboxynitron (5,3 g), Polyethylenglycol, dargestellt durch die nachstehende Formel (d-1) (n: 3; Molekulargewicht: 164), (15,5 g) und Dimethylaminopyridin (0,25 g) wurden in Dimethylformamid (45 ml) aufgelöst, und dann wurde Dicyclohexylcarbodiimid (5,0 g) zugegeben, um 6 Stunden lang eine Umsetzung bei 0°C durchzuführen. Dann wurden 100 ml Wasser zugegeben, um die Reaktion zu beenden, gebildete Feststoffe wurden entfernt und die wässrige Schicht wurde mit 150 ml Ethylacetat extrahiert. Ferner wurde ein Waschen mit 1 N Chlorwasserstoffsäure, 1 N wässriger Natriumhydroxidlösung und gesättigter Salzlösung durchgeführt, um das Lösungsmittel abzudestillieren, um eine Verbindung zu synthetisieren, die von der nachstehenden Formel (m1) dargestellt wird (n: 3) (7,5 g; Ausbeute: 88%). Die erhaltene Verbindung wurde als die bestimmte Verbindung 1 verwendet.
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 8,45 (d, 2H), 8,15 (d, 2H), 8,00 (s, 1H), 7,78 (m, 2H), 7,51 (m, 3H), 4,51 (t, 2H), 3,86 (t, 2H), 3,75 (m, 2H), 3,69 (m, 4H), 3,55 (t, 2H), 3,37 (s, 3H) [Chemische Formel 9]
Synthese der bestimmten Verbindung (bestimmte Verbindung 2)
Eine Verbindung, die durch die obige Formel (m1) dargestellt wird (n (Durchschnittswert): 8,4), wurde gemäß der gleichen Vorgehensweise wie bei der bestimmten Verbindung 1 synthetisiert, außer dass ein durch die obige Formel (d-1) dargestelltes Polyethylenglycol (n (Durchschnittswert): 8,4; durchschnittliches Molekulargewicht: 400) anstelle des durch die obige Formel (d-1) dargestellten Polyethylenglycols (n: 3; Molekulargewicht: 164) verwendet wurde. Die erhaltene Verbindung wurde als die bestimmte Verbindung 2 verwendet.
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 8,43 (d, 2H), 8,15 (d, 2H), 8,00 (s, 1H), 7,79 (m, 2H), 7,52 (m, 3H), 4,50 (t, 2H), 3,86 (t, 2H), 3,69 (m, 33,4H), 3,54 (t, 2H), 3,37 (s, 3H)
Synthese der bestimmten Verbindung (bestimmte Verbindung 3)
Eine Verbindung, die durch die obige Formel (m1) dargestellt wird (n (Durchschnittswert): 22), wurde gemäß der gleichen Vorgehensweise wie bei der bestimmten Verbindung 1 synthetisiert, außer dass ein durch die obige Formel (d-1) dargestelltes Polyethylenglycol (n (Durchschnittswert): 22; durchschnittliches Molekulargewicht: 1000) anstelle des durch die obige Formel (d-1) dargestellten Polyethylenglycols (n: 3; Molekulargewicht: 164) verwendet wurde. Die erhaltene Verbindung wurde als die bestimmte Verbindung 3 verwendet.
¹H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 8,43 (d, 2H), 8,16 (d, 2H), 8,03 (s, 1H), 7,80 (m, 2H), 7,51 (m, 3H), 4,50 (t, 2H), 3,86 (t, 2H), 3,69 (m, 82H), 3,54 (t, 2H), 3,37 (s, 3H)
Synthese einer Vergleichsverbindung
Eine durch die nachstehende Formel (X) dargestellte Verbindung wurde gemäß der gleichen Vorgehensweise synthetisiert wie bei der bestimmten Verbindung 1, außer dass Methanol anstelle des durch die obige Formel (d-1) dargestellten Polyethylenglycols verwendet wurde. Die erhaltene Verbindung wurde als die Vergleichsverbindung verwendet. [Chemische Formel 10]
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 11)
Der Butadienkautschuk (NIPOL BR1220, hergestellt durch Zeon Corporation) wurde in einen Banbury-Mischer bei 120°C gegeben und zwei Minuten lang zerkleinert. Dann wurden 3 Massenteile der bestimmten Verbindung 1, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, pro 100 Massenteile Butadienkautschuk zugegeben, und die Mischung wurde 5 Minuten lang bei 160°C gemischt. Somit wurde der Butadienkautschuk mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 1) modifiziert.
Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 11 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 11 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 11 0,25 Mol-%.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 12)
Ein Butadienkautschuk wurde mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 2) gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 11 modifiziert, außer dass 3 Massenteile der bestimmten Verbindung 2, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 12 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 12 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 12 0,15 Mol-%.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 13)
Ein Butadienkautschuk wurde mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 3) gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 11 modifiziert, außer dass 3 Massenteile der bestimmten Verbindung 3, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 13 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 13 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 13 0,08 Mol-%.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 1)
Ein Butadienkautschuk wurde mit der Vergleichsverbindung gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 11 modifiziert, außer dass 3 Massenteile der Vergleichsverbindung, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Der erhaltene, mit der Vergleichsverbindung modifizierte Butadienkautschuk wurde als modifiziertes Vergleichspolymer 1 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Vergleichspolymer 1 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Vergleichspolymers 0,38 Mol-%.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 21)
SBR (Tufdene E580, Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation) wurde in einen Bunbury-Mischer bei 120°C gegeben und 2 Minuten lang zerkleinert. Dann wurden 0,85 Massenteile der bestimmten Verbindung 1, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, pro 100 Massenteile SBR (100 Massenteile in Bezug auf die Nettomenge des Kautschuks, außer dem Extenderöl) zugegeben, und die Mischung wurde 5 Minuten lang bei 160°C gemischt. Somit wurde der SBR mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 1) modifiziert. Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 21 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 21 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 21 0,12 Mol-%.
Man beachte, dass das modifizierte Polymer 21 ein mit Öl verlängertes bzw. weichgemachtes Produkt ist, und der Gehalt an dem Öl-Extender bzw. -Weichmacher 37,5 Massenprozent betrug.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 22)
Ein SBR wurde mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 2) gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 21 modifiziert, außer dass 0,85 Massenteile der bestimmten Verbindung 2, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 22 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 22 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 22 0,07 Mol-%. Man beachte, dass das modifizierte Polymer 22 ein mit Öl verlängertes bzw. weichgemachtes Produkt ist, und der Gehalt an dem Öl-Extender bzw. -Weichmacher 37,5 Massenprozent betrug.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 23)
Ein SBR wurde mit der bestimmten Verbindung (der bestimmten Verbindung 2) gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 21 modifiziert, außer dass 0,85 Massenteile der bestimmten Verbindung 3, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Das erhaltene modifizierte Polymer wurde als modifiziertes Polymer 23 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Polymer 23 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 23 0,04 Mol-%. Man beachte, dass das modifizierte Polymer 23 ein mit Öl verlängertes bzw. weichgemachtes Produkt ist, und der Gehalt an dem Öl-Extender bzw. -Weichmacher 37,5 Massenprozent betrug.
Synthese eines modifizierten Polymers (modifiziertes Polymer 2)
Ein SBR wurde mit der Vergleichsverbindung gemäß der gleichen Vorgehensweise wie beim modifizierten Polymer 21 modifiziert, außer dass 0,85 Massenteile der Vergleichsverbindung, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben, anstelle der bestimmten Verbindung 1 verwendet wurden. Der erhaltene, mit der Vergleichsverbindung modifizierte SBR wurde als modifiziertes Vergleichspolymer 2 verwendet.
Als eine NMR-Messung für das erhaltene modifizierte Vergleichspolymer 2 durchgeführt wurde, um den Grad der Modifikation zu bestimmen, war der Grad der Modifikation des modifizierten Polymers 23 0,19 Mol-%. Man beachte, dass das modifizierte Vergleichspolymer 2 ein mit Öl verlängertes bzw. weichgemachtes Produkt ist, und der Gehalt an dem Öl-Extender bzw. -Weichmacher 37,5 Massenprozent betrug.
Herstellung der Kautschukzusammensetzung
Die in den nachstehenden Tabellen 1-1 bis 1-2 gezeigten Komponenten wurden in den in den nachstehenden Tabellen 1-1 bis 1-2 gezeigten Anteilen (Massenteilen) gemischt.
Insbesondere wurden die in den nachstehenden Tabellen 1-1 und 1-2 gezeigten Komponenten außer dem Schwefel und den Vulkanisierungsbeschleunigern zuerst 5 Minuten lang in einem Banbury-Mischer bei einer Temperatur von 80°C gemischt. Danach wurde eine Walze verwendet, um den Schwefel und den Vulkanisierungsbeschleuniger beizumischen, um eine Kautschukzusammensetzung zu erhalten.
Man beachte, dass in den Tabellen 1-1 und 1-2 für Gegenstände, für die Zahlenwerte aufgelistet sind, eine Menge des mit Öl verlängerten Produkts als der Wert angegeben ist, der in der oberen Reihe aufgeführt ist (Einheit: Massenteil), und eine Nettomenge des Kautschuks außer dem Extender-Öl als der Wert angegeben ist, der in der unteren Reihe aufgelistet ist (Einheit: Massenteil).
Herstellung eines Flächengebildes aus vulkanisiertem Kautschuk
Ein Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk wurde dadurch hergestellt, dass jede der erhaltenen (unvulkanisierten) Kautschukzusammensetzungen 15 Minuten lang in einer Form (15 cm × 15 cm × 0,2 cm) bei 160°C vulkanisiert wurde.
Bewertung
Modul
Das hergestellte Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk wurde in Hantelform (Hantelform Nr. 3) mit einer Dicke von 2 mm ausgeschnitten und als Prüfling verwendet.
Der 100%-Modul (Spannung bei 100% Verlängerung) [MPa] des Prüflings wurde gemäß JIS K6251:2010 gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1-1 und 1-2 dargestellt (M100). Man beachte, dass das Ergebnis in Tabelle 1-1 als Indexwert ausgedrückt wurde, wobei der M100 des Vergleichsbeispiels 1-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ferner wurde das Ergebnis in Tabelle 1-2 als Indexwert ausgedrückt, wobei der M100 des Vergleichsbeispiels 2-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ein größerer M100 gibt eine überlegene Steifigkeit an.
Abriebbeständigkeit
Für das hergestellte Flächengebilde aus vulkanisiertem Kautschuk wurde der Abriebverlust gemäß JIS K6264-1 2:2005 unter Verwendung eines Lambourn-Abriebtesters (hergestellt durch Iwamoto Seisakusho Co. Ltd.) bei einer Temperatur von 20°C und einem Schlupfverhältnis von 50% gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In Tabelle 1-1 wurde das Ergebnis als Indexwert ausgedrückt, der anhand der folgenden Formel erhalten worden war, wobei die Abriebmenge des Vergleichsbeispiels 1-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ein größerer Index weist auf eine geringere Abriebmenge und eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit hin. Abriebbeständigkeit = (Menge des Abriebs von Vergleichsbeispiel 1-1/Menge des Abriebs einer Probe) × 100
Ferner wurde in Tabelle 1-2 das Ergebnis als Indexwert ausgedrückt, der anhand der folgenden Formel erhalten worden war, wobei die Abriebmenge des Vergleichsbeispiels 2-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ein größerer Index weist auf eine geringere Abriebmenge und eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit hin. Abriebbeständigkeit = (Menge des Abriebs von Vergleichsbeispiel 2-1/Menge des Abriebs einer Probe) × 100
Geringer Wärmestau
Der Verlusttangens bei einer Temperatur von 60°C, tan δ (60°C), wurde für wie oben hergestellte vulkanisierte Kautschukflächengebilde unter Verwendung eines Viskoelastizitätsspektrometers (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.) unter den folgenden Bedingungen gemessen: 10% anfängliche Verzerrung, ±2% Amplitude und eine Frequenz von 20 Hz. Die Kehrwerte von tan δ (60°C) sind in Tabelle 1 gezeigt (geringer Wärmestau). Man beachte, dass das Ergebnis in Tabelle 1-1 als Indexwert ausgedrückt wurde, wobei der Kehrwert von tan δ (60°C) des Vergleichsbeispiels 1-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ferner wurde das Ergebnis in Tabelle 1-2 als Indexwert ausgedrückt wurde, wobei der Kehrwert von tan δ (60°C) des Vergleichsbeispiels 2-1 als Indexwert von 100 ausgedrückt wurde. Ein kleinerer Wert weist auf einen überlegenen, d. h. geringen Wärmestau hin.
In den nachstehenden Tabellen 1-1 und 1-2 gibt die compoundierte Menge einer Verbindung die Menge im Hinblick auf die Masse bzw. das Gewicht der bestimmten Verbindung oder der Vergleichsverbindung, die bei der Synthese des modifizierten Polymers oder des Vergleichspolymers verwendet wird, pro 100 Massenteile Dienkautschuk an.

Ferner gibt in den Tabellen 1-1 und 1-2 der Grad der Modifikation den Grad der Modifikation des oben beschriebenen modifizierten Polymers an. [Tabelle 1]

	Vergleichs1-1	Vergleichsbeispiel 1-2	Beispiel 1-1	Beispiel 1-2	Beispiel 1-3	Beispiel 1-4
NR	85,00	85,00	85,00	85,00	85,00	85,00
BR	15,00			5,00
Modifiziertes Vergleichspolymer 1		15,00
Modifiziertes Polymer 11			15,00
Modifiziertes Polymer 12				10,00	15,00
Modifiziertes Polymer 13						15,00
Industrieruß	50,00	50,00	50,00	50,00	50,00	50,00
Zinkoxid	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00
Stearinsäure	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50
Peptisationsvermittler	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
Alterungsverzögerer	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50	1,50
Wachs	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
Schwefel	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
Vulkanisierungsbeschleuniger	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20	1,20
Modifikationstemperatur (°C)	-	160	160	160	160	160
Compoundierte Menge der Verbindung	-	0,45	0,45	0,3	0,45	0,45
Modifikationsgrad	-	0,38	0,25	0,15	0,15	0,08
M100	100	98	104	104	119	111
Abriebbeständigkeit	100	106	108	109	114	115
Geringer Wärmestau	100	98	101	101	102	102

Es folgen nähere Angaben zu den Komponenten, die der obigen Tabelle 1 gezeigt sind.

• NR: TSR20
• BR: Nipol BR1220 (hergestellt von Zeon Corporation)
• Modifiziertes Vergleichspolymer 1: Modifiziertes Vergleichspolymer 1, synthetisiert wie oben beschrieben
• Modifiziertes Polymer 11: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man BR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 11 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n in der Formel (M) 3 ist.
• Modifiziertes Polymer 12: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man BR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 12 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n (Durchschnittswert) in der Formel (M) 8,4 ist.
• Modifiziertes Polymer 13: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man BR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 13 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n (Durchschnittswert) in der Formel (M) 22 ist.
• Industrieruß: Show Black N234 (hergestellt von Showa Cabot K. K.)
• Zinkoxid: Zinkoxid III (hergestellt durch Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
• Stearinsäure: Stearinsäure YR (hergestellt von NOF Corporation)
• Peptisationsvermittler: NOCTIZER SD (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Alterungsverzögerungsmittel: SANTOFLEX 6PPD (Hersteller Soltia Europe)
• Wachs: SANNOC (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Schwefel: Ölbehandlungsschwefel (hergestellt von Karuizawa Refinery Ltd.)
• Vulkanisierungsbeschleuniger: NOCCELER CZ-G (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)

	Vergleichsbeispiel 2-1	Vergleichsbeispiel 2-2	Beispiel 2-1	Beispiel 2-2	Beispiel 2-3
NR	16,00	16,00	16,00	16,00	16,00
SBR	98,00 (71)	49,00 (35,5)	49,00 (35,5)	49,00 (35,5)	49,00 (35,5)
BR	13,00	13,00	13,00	13,00	13,00
Modifiziertes Vergleichspolymer 2		49,00 (35,5)
Modifiziertes Polymer 21			49,00 (35,5)
Modifiziertes Polymer 22				49,00 (35,5)
Modifiziertes Polymer 23					49,00 (35,5)
Industrieruß	20,00	20,00	20,00	20,00	20,00
Siliciumdioxid	60,00	60,00	60,00	60,00	60,00
Stearinsäure	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00
Verarbeitungshilfsmittel	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00
Alterungsverzögerer	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00
Wachs	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
Haftvermittler	4,80	4,80	4,80	4,80	4,80
Öl	16,17	16,17	16,17	16,17	16,17
Zinkoxid	3,00	3,00	3,00	3,00	3,00
Schwefel	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85
Vulkanisierungsbeschleuniger CZ	2,30	2,30	2,30	2,30	2,30
Vulkanisierungsbeschleuniger DPG	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65
Modifikations temperatur (°C)	-	160	160	160	160
Compoundierte Menge der Verbindung	-	0,30	0,30	0,30	0,30
Modifikationsgrad	-	0,19	0,12	0,07	0,04
M100	100	96	101	105	100
Abriebbeständigkeit	100	108	112	118	116
Geringer Wärmestau	100	99	102	103	102

Es folgen nähere Angaben zu den Komponenten, die der obigen Tabelle 1-2 gezeigt sind.

• NR: TSR20
• SBR: E580 (lösungspolymerisierter SBR; Gehalt an Styroleinheiten: 37 Massenprozent; Gehalt an Vinylbindungen: 43%; mit Öl verlängertes Produkt (Gehalt an Ölextender: 37,5 Massenprozent), Hersteller Asahi Kasei Chemicals Corporation)
• BR: Nipol BR1220 (hergestellt von Zeon Corporation)
• Modifiziertes Vergleichspolymer 2: Modifiziertes Vergleichspolymer 2, synthetisiert wie oben beschrieben
• Modifiziertes Polymer 21: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man SBR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 21 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n in der Formel (M) 3 ist.
• Modifiziertes Polymer 22: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man SBR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 22 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n (Durchschnittswert) in der Formel (M) 8,4 ist.
• Modifiziertes Polymer 23: Modifiziertes Polymer, dadurch erhalten, dass man SBR einer Modifikation mit einem modifizierten Polymer 23 (einer durch Formel (M) dargestellten Verbindung (einer bestimmten Verbindung)) unterzog, die synthetisiert worden war wie oben beschrieben. Man beachte, dass n (Durchschnittswert) in der Formel (M) 22 ist.
• Industrieruß: Show Black N339 (hergestellt durch Cabot Japan K. K.)
• Siliciumdioxid: ZEOSIL 165GR (Hersteller Rhodia Silica Korea Co., Ltd.)
• Stearinsäure: Stearinsäure YR (hergestellt von NOF Corporation)
• Verarbeitungshilfsmittel: Aktiplast ST (Hersteller Rhein Chemie)
• Alterungsverzögerungsmittel: SANTOFLEX 6PPD (Hersteller Soltia Europe)
• Wachs: SANNOC (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Kuppler: Si69 (Hersteller Evonik Degussa)
• Öl: Extrakt Nr. 4S (hergestellt durch Showa Shell Sekiyu K. K.)
• Zinkoxid: Zinkoxid III (hergestellt durch Seido Chemical Industry Co., Ltd.)
• Schwefel: Ölbehandlungsschwefel (hergestellt von Karuizawa Refinery Ltd.)
• Vulkanisierungsbeschleuniger CZ: NOCCELER CZ-G (Hersteller Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.)
• Vulkanisierungsbeschleuniger (DPG): Soxinol D-G (hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.)

Wie aus den Tabellen 1-1 und 1-2 hervorgeht, zeigten die Beispiele 1-1 bis 1-4, die das durch Modifikation mit der von der obigen Formel (M) dargestellten Verbindung (der bestimmten Verbindung) modifizierte Polymer enthielten, eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und geringen Wärmestau.
Bei einem Vergleich zwischen den Beispielen 1-1, 1-3 und 1-4 zeigten die Beispiele 1-3 und 1-4, in denen die bestimmte Verbindung eine Verbindung war, die durch Umsetzen einer Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether, die ausgewählt war aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, erhalten worden war, und wo ein Molekulargewicht des Polyethers 400 oder mehr betrug, eine noch bessere Steifigkeit. Von diesen zeigte Beispiel 1-3, in dem das Molekulargewicht des Polyethers 1000 oder weniger war, eine noch bessere Steifigkeit.
Beim Vergleich zwischen den Beispielen 1-2 und 1-3 zeigte Beispiel 1-3, in dem der Gehalt an modifiziertem Polymer im Dienkautschuk 12 Massenprozent oder größer war, eine noch bessere Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und einen noch geringeren Wärmestau.
Ebenso zeigten die Beispiele 2-1 bis 2-3, die das durch die Modifikation mit der bestimmten Verbindung erhaltene modifizierte Polymer enthielten, eine ausgezeichnete Steifigkeit und Abriebbeständigkeit und einen geringen Wärmestau. Von diesen zeigten die Beispiele 2-2 und 2-3, in denen die bestimmte Verbindung eine Verbindung war, die durch Umsetzen einer Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether, die ausgewählt war aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, erhalten worden war, und wo ein Molekulargewicht des Polyethers 400 oder mehr betrug, eine noch bessere Steifigkeit. Von diesen zeigte Beispiel 2-2, in dem das Molekulargewicht des Polyethers 1000 oder weniger war, eine noch bessere Steifigkeit.
Dagegen war bei den Vergleichsbeispielen 1-1 und 1-2 und 2-1 und 2-2, die das durch Modifikation mit der bestimmten Verbindung modifizierte Polymer nicht enthielten, zumindest eine der Eigenschaften Steifigkeit, Abriebbeständigkeit oder geringer Wärmestau nicht ausreichend.
Es wurde eine Kautschukzusammensetzung durch Synthetisieren einer bestimmten Verbindung und eines modifizierten Polymers gemäß der gleichen Vorgehensweise wie bei den Beispielen 1-1 bis 1-4 und 2-1 bis 2-3 hergestellt, außer dass anstelle von Polyethylenglycol Polypropylenglycol bei der Synthese der bestimmten Verbindung verwendet wurde. Als Bewertungen davon auf die gleiche Weise durchgeführt wurden, wurden ähnliche Ergebnisse erhalten wie in den Tabellen 1-1 und 1-2 beschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Wulstabschnitt
2: Seitenwandabschnitt
3: Reifenlaufflächenabschnitt
4: Karkassenschicht
5: Wulstkern
6: Wulstfüller
7: Gürtelschicht
8: Radkranzpolster

Claims

Verbindung, dargestellt durch die nachfolgende Formel (M): [Chemische Formel 1]
worin R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander einen Substituenten darstellen; R₃ und R₄ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellen; jedoch, wenn R₃ eine Methylgruppe darstellt, R₄ ein Wasserstoffatom darstellt, und wenn R₄ eine Methylgruppe darstellt, R₃ ein Wasserstoffatom darstellt; R₅ ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe darstellt; a einen ganze Zahl von 0 oder 1 bis 5 darstellt; b eine ganze Zahl von 0 oder 1 bis 4 darstellt; und n eine ganze Zahl von 2 oder größer darstellt.
Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung durch Umsetzen einer Nitronverbindung mit mindestens einer Art von Polyether erhalten wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglycol und Polypropylenglycol, und ein Molekulargewicht des Polyethers bei 150 bis 2000 liegt.
Modifiziertes Polymer, das dadurch erhalten wird, dass ein Polymer einer Modifikation mit der in Anspruch 1 oder 2 beschriebenen Modifikation unterzogen wird.
Modifiziertes Polymer nach Anspruch 3, wobei das Polymer mindestens eine Art eines konjugierten Dienpolymers ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SBR, BR, IR, NR und NBR.
Kautschukzusammensetzung, das modifizierte Polymer wie in Anspruch 3 oder 4 beschrieben umfassend.
Kautschukzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei die Kautschukzusammensetzung einen Dienkautschuk und einen Industrieruß umfasst; der Dienkautschuk das modifizierte Polymer umfasst; und ein Gehalt an dem modifizierten Polymer im Dienkautschuk 15 bis 70 Massenprozent beträgt.
Luftreifen, hergestellt unter Verwendung der in Anspruch 5 oder 6 beschriebenen Kautschukzusammensetzung.
Förderband, hergestellt unter Verwendung der in Anspruch 5 oder 6 beschriebenen Kautschukzusammensetzung.