JP2000239447A - Silica-mixed rubber composition - Google Patents

Silica-mixed rubber composition

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JP2000239447A
JP2000239447A JP11365446A JP36544699A JP2000239447A JP 2000239447 A JP2000239447 A JP 2000239447A JP 11365446 A JP11365446 A JP 11365446A JP 36544699 A JP36544699 A JP 36544699A JP 2000239447 A JP2000239447 A JP 2000239447A
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JP
Japan
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rubber
silica
group
butadiene
coupling agent
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JP11365446A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Otsuki
裕 大月
Akira Takagi
彰 高木
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Eneos Corp
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Nippon Mitsubishi Oil Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a composition showing good silica dispersion and possessing satisfactory mechanical strength by making a conjugated-diene-based elastomer contain a specific amount of silica and a specific amount of a polymer silane coupling agent obtained by adding a specific silane compound to a butadiene- based elastomer. SOLUTION: A conjugated diene-based elastomer is a rubbery polymer containing a conjugated diene as a major component. Silica to be used preferably has specific surface area of 50-400 m2/g. An amount of silica is referably 10-100 pts.wt. per 100 pts. of the elastomer and an amount of a silane coupling agent is 1-30 pts.wt. per 100 pts.wt. of the elastomer. The specific silane compound is represented by formula (R1 is 1-6C divalent alkylene group; and R2-R4 are methoxy, methyl and the like provided that at least one of R2-R4 is methoxy or phenoxy) and such an example is 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. The coupling agent is obtained by adding 10-300 pts.wt. of the silane compound to 100 pts.wt. of a butadiene-based polymer having number average molecular weight of 500-10,000.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は無機フィラーである
シリカを良好な分散状態で含有し、機械的強度に優れた
シリカ配合ゴム組成物に関する。
[0001] The present invention relates to a silica-containing rubber composition containing silica as an inorganic filler in a good dispersion state and having excellent mechanical strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】以前よりシリカはゴムの白色充填剤とし
て使用されてきたが、これをゴムに混練する場合には、
著しい粘度上昇を伴うため、これをゴムに均一に分散さ
せることが極めて困難であった。この問題点を解消する
ために、従来はアルキルシラン、ビニルシラン、アミノ
シラン、メルカプトシラン或いはビス(3−トリエトキ
シシリルプロピル)ポリサルファイド等の低分子シラン
カップリング剤をシリカ混練時に加えるという手法がと
られてきた。しかしながら、上記化合物はいずれも高価
であることに加えて、混練時に臭気が発生し、加えて加
熱に際しては望ましくない架橋反応が生起する(スコー
チ特性が悪い)等の不都合がある。そればかりでなく、
低分子カップリング剤を使用して調製されるシリカ配合
ゴム組成物は、その機械的強度が必ずしも充分でない。
一方、高分子系シランカップリング剤としては、特開平
9−194638号、特開平10−53707号記載の
ポリオルガノシロキサン或いはその変性物が知られてい
る。しかし、従来のこれら高分子系シランカップリング
剤は、ゴムと化学結合できる構造単位を分子中に全く含
有していないか、含有していてもその量が極めて少ない
ため、この種のシランカップリング剤単独では、満足な
機械的強度を備えたシリカ配合ゴム組成物を得ることが
できない。このため、上記したような高分子系シランカ
ップリング剤は、低分子系シランカップリング剤との併
用が前提となっている。また、ポリオルガノシロキサン
或いはその変性物は、その構造が一般のゴムのそれと著
しく異なるために、ゴム分子との相溶性に欠ける憾みも
ある。
2. Description of the Related Art Silica has long been used as a white filler for rubber, but when kneading it with rubber,
Due to the remarkable increase in viscosity, it was extremely difficult to uniformly disperse this in rubber. In order to solve this problem, a method of adding a low-molecular silane coupling agent such as alkylsilane, vinylsilane, aminosilane, mercaptosilane or bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulfide at the time of kneading silica has conventionally been adopted. Was. However, all of the above compounds are disadvantageous in that, in addition to being expensive, an odor is generated at the time of kneading, and an undesirable crosslinking reaction occurs upon heating (poor scorch properties). Not only that,
Silica-containing rubber compositions prepared using low-molecular coupling agents do not always have sufficient mechanical strength.
On the other hand, as the polymer silane coupling agent, polyorganosiloxanes described in JP-A-9-194638 and JP-A-10-53707 or modified products thereof are known. However, these conventional polymer-based silane coupling agents do not contain any structural units capable of chemically bonding to rubber in the molecule, or the amount thereof is extremely small. If the agent alone is used, a silica-containing rubber composition having satisfactory mechanical strength cannot be obtained. Therefore, it is premised that the above-mentioned polymer silane coupling agent is used in combination with a low-molecular silane coupling agent. In addition, polyorganosiloxanes or modified products thereof have regrets that they lack compatibility with rubber molecules because their structures are significantly different from those of general rubbers.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、従来のシリカ配合ゴム組成物に認められる諸問題点
を解消させた新規なゴム組成物を提供することにある。
本発明者らは、この目的に適うシラン配合ゴム組成物を
開発すべく鋭意研究を行った結果、特定な高分子シラン
カップリング剤を使用することによって、シリカの分散
性に優れるばかりでなく、満足できる機械的強度を発揮
する新規シリカ配合ゴム組成物が安価に得られることを
見出した。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel rubber composition which has solved various problems which have been recognized in conventional rubber compositions containing silica.
The present inventors have conducted intensive studies to develop a silane-containing rubber composition suitable for this purpose, and as a result, by using a specific polymer silane coupling agent, not only is silica excellent in dispersibility, but also It has been found that a novel silica-containing rubber composition exhibiting satisfactory mechanical strength can be obtained at low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明では、数平均分子
量500〜10000のブタジエン系重合体100質量
部に対して下記の一般式(1)で表されるメルカプトシ
ランを10〜300質量部付加させて得られる高分子シ
ランカップリング剤を使用する。以下、この高分子シラ
ンカップリング剤をカップリング剤Xと呼ぶ。
According to the present invention, 10 to 300 parts by mass of mercaptosilane represented by the following general formula (1) is added to 100 parts by mass of a butadiene polymer having a number average molecular weight of 500 to 10,000. A polymer silane coupling agent obtained by the above is used. Hereinafter, this polymer silane coupling agent is referred to as a coupling agent X.

【化3】 (式中、R1は炭素数1〜6の2価のアルキレン基を示
し、R2,R3,R4はそれぞれ同一或いは異なっていて
よく、それぞれメトキシ基、エトキシ基、フェノキシ
基、メチル基、エチル基又はフェニル基を示す。但し、
2,R3,R4少なくとも1つは、メトキシ基、エトキ
シ基又はフェノキシ基である。)すなわち、本発明に係
るシラン配合ゴム組成物は、(a)共役ジエン系エラスト
マーと、(b)この共役ジエン系エラストマー100質量
部あたり10〜100質量部のシリカと、(c)同じく共
役ジエン系エラストマー100質量部あたり1〜30質
量部のカップリング剤Xを含有し、その主たる性能的特
徴は、良好な加硫特性と高い引張強と高いモジュラスを
示す点にある。
Embedded image (In the formula, R 1 represents a divalent alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 , R 3 , and R 4 may be the same or different, and each may be a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, or a methyl group. , An ethyl group or a phenyl group, provided that
At least one of R 2 , R 3 and R 4 is a methoxy group, an ethoxy group or a phenoxy group. That is, the silane-containing rubber composition according to the present invention comprises (a) a conjugated diene-based elastomer, (b) 10 to 100 parts by mass of silica per 100 parts by mass of the conjugated diene-based elastomer, and (c) a conjugated diene. It contains 1 to 30 parts by mass of the coupling agent X per 100 parts by mass of the system elastomer, and its main performance characteristics are that it shows good vulcanization properties, high tensile strength and high modulus.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用される共役ジエン系エラストマーは、共役
ジエンを主成分とするゴム状重合体であれば特に制限は
ない。シス1,4−ポリイソプレンゴム、3,4−ポリ
イソプレンゴム、乳化重合スチレン/ブタジエンコポリ
マーゴム、溶液重合スチレン/ブタジエンコポリマーゴ
ム、イソプレン/ブタジエンコポリマーゴム、スチレン
/イソプレンコポリマーゴム、スチレン/イソプレン/
ブタジエンターポリマーゴム。シス1,4−ポリブタジ
エンゴム、トランス1,4−ポリブタジエンゴム(70
〜95%トランス)、低ビニルポリブタジエンゴム(1
0〜30%ビニル)、中ビニルポリブタジエンゴム(3
0〜50%ビニル)、高ビニルポリブタジエンゴム(5
0〜90%ビニル)、乳化重合スチレン/ブタジエン/
アクリロニトリルターポリマーゴム、およびブタジエン
/アクリロニトリルコポリマーゴム等の1種又は2種以
上が使用できる。本発明に用いるシリカも特に制限はな
い。コロイダルシリカ、沈降シリカ等の1種又は2種以
上が使用可能である。シリカの比表面積についても特に
制限は無いが、好ましくは50〜400m2/g、より
好ましくは100〜250m2/g、特に好ましくは1
20〜200m2/gの範囲である。ここでいう比表面
積はASTM D3037−81に準じた測定法による
窒素吸着比表面積(BET法)である。シリカの配合量
は、共役ジエン系エラストマー100質量部あたり10
〜100質量部、好ましくは15〜90質量部の範囲に
ある。シリカ配合量がこの範囲を逸脱することは、得ら
れるゴム組成物の耐磨耗性等が著しく低下するので好ま
しくない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The conjugated diene-based elastomer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a rubbery polymer containing a conjugated diene as a main component. Cis 1,4-polyisoprene rubber, 3,4-polyisoprene rubber, emulsion-polymerized styrene / butadiene copolymer rubber, solution-polymerized styrene / butadiene copolymer rubber, isoprene / butadiene copolymer rubber, styrene / isoprene copolymer rubber, styrene / isoprene /
Butadiene terpolymer rubber. Cis 1,4-polybutadiene rubber, trans 1,4-polybutadiene rubber (70
~ 95% trans), low vinyl polybutadiene rubber (1
0-30% vinyl), medium vinyl polybutadiene rubber (3
0-50% vinyl), high vinyl polybutadiene rubber (5
0-90% vinyl), emulsion polymerized styrene / butadiene /
One or more of acrylonitrile terpolymer rubber and butadiene / acrylonitrile copolymer rubber can be used. The silica used in the present invention is not particularly limited. One or more of colloidal silica, precipitated silica and the like can be used. There is no special restriction on the specific surface area of the silica, preferably 50 to 400 m 2 / g, more preferably 100 to 250 m 2 / g, particularly preferably 1
It is in the range of 20 to 200 m 2 / g. The specific surface area referred to herein is a nitrogen adsorption specific surface area (BET method) by a measuring method according to ASTM D3037-81. The mixing amount of silica is 10 per 100 parts by mass of the conjugated diene elastomer.
To 100 parts by mass, preferably 15 to 90 parts by mass. It is not preferable that the amount of silica deviates from this range, because the abrasion resistance and the like of the obtained rubber composition are significantly reduced.

【0006】本発明で使用するカップリング剤Xは、シ
リカ配合ゴム組成物に良好な加工性と機械的強度を付与
するうえで必要不可欠な成分である。カップリング剤X
は、ブタジエン系重合体中に存在する炭素−炭素不飽和
結合に、上記一般式(1)で表されるメルカプトシラン
のメルカプト基(HS−)がラジカル付加反応すること
で得られる化合物である。一般式(1)においてR
1は、炭素数1〜6の2価のアルキレン基を示し、具体
的には、−CH2−,−(CH2)2−、−(CH2)3−、−
(CH2)4−、−(CH2) 5−又は−(CH2)6−を示す。ま
た、R2,R3,R4はそれぞれ同一或いは異なっていて
よく、それぞれメトキシ基、エトキシ基、フェノキシ
基、メチル基、エチル基又はフェニル基を示す。但し、
2,R3,R4少なくとも1つは、メトキシ基、エトキ
シ基又はフェノキシ基である。一般式(1)で示される
メルカプトシラン化合物の好ましい具体例としては、次
の化合物を例示することができる。
The coupling agent X used in the present invention is
Provides good processability and mechanical strength to Rica compound rubber composition
It is an indispensable ingredient in doing. Coupling agent X
Is the carbon-carbon unsaturated in the butadiene polymer
A mercaptosilane represented by the general formula (1)
Radical reaction of mercapto group (HS-)
Is a compound obtained by In the general formula (1), R
1Represents a divalent alkylene group having 1 to 6 carbon atoms,
Typically, -CHTwo−, − (CHTwo)Two-,-(CHTwo)Three−, −
(CHTwo)Four-,-(CHTwo) Five-Or-(CHTwo)6Indicates-. Ma
RTwo, RThree, RFourAre the same or different
Well, methoxy, ethoxy, phenoxy respectively
A methyl group, a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. However,
RTwo, RThree, RFourAt least one is a methoxy group, an ethoxy group
It is a silyl group or a phenoxy group. Represented by the general formula (1)
Preferred specific examples of the mercaptosilane compound include:
Can be exemplified.

【化4】 Embedded image

【0007】カップリング剤Xを合成するに際して、ブ
タジエン系重合体に付加される一般式(1)のメルカプ
トシランの量は、ブタジエン系重合体100質量部あた
り10〜300質量部の範囲で選ばれる。シラン化合物
の量が10質量部より少ない場合には、付加反応生成物
とシリカとの反応性が低下するため、最終的に得られる
ゴム組成物に満足できる機械的強度を保持させることが
できない。また、シラン化合物の量が300質量部より
多い場合は、付加反応生成物とゴムとの架橋反応性が低
下するので好ましくない。シラン化合物を多量に使用す
ることは経済的にも好ましくない。一方、一般式(1)
で示されるメルカプトシラン付加されるブタジエン系重
合体には、数平均分子量が500〜10000、好まし
くは500〜5000の範囲あるものが選ばれる。数平
均分子量が500より小さい重合体を使用して得られる
付加反応生成物は、これを組成物に配合しても、充分な
機械的強度を備えたシリカ配合ゴム組成物を得ることが
できない。また、数平均分子量が10000より大きい
重合体を使用した場合には、付加反応系の粘度上昇が著
しく、付加反応の遂行に支障を来す。
In synthesizing the coupling agent X, the amount of the mercaptosilane of the general formula (1) added to the butadiene-based polymer is selected in the range of 10 to 300 parts by mass per 100 parts by mass of the butadiene-based polymer. . When the amount of the silane compound is less than 10 parts by mass, the reactivity between the addition reaction product and the silica is reduced, so that the rubber composition finally obtained cannot have satisfactory mechanical strength. On the other hand, when the amount of the silane compound is more than 300 parts by mass, the crosslinking reactivity between the addition reaction product and the rubber decreases, which is not preferable. It is not economically preferable to use a large amount of the silane compound. On the other hand, general formula (1)
The butadiene-based polymer to which mercaptosilane is added is selected from those having a number average molecular weight of 500 to 10,000, preferably 500 to 5,000. An addition reaction product obtained by using a polymer having a number average molecular weight of less than 500 cannot obtain a silica-containing rubber composition having sufficient mechanical strength even if it is added to the composition. When a polymer having a number average molecular weight of more than 10,000 is used, the viscosity of the addition reaction system is significantly increased, which hinders the execution of the addition reaction.

【0008】付加反応に使用するブタジエン系重合体
は、そのビニル基含量が重合体中に存在する全二重結合
の50mol%以上、80mol%以下であることが好まし
く、55mol%以上、75mol%以下であることがさらに
好ましい。更に言えば、付加反応に用いるブタジエン系
重合体は、数平均分子量が500〜5000の範囲にあ
り、かつビニル基含量が該重合体中に存在する全二重結
合の50〜80mol%の範囲にあるポリブタジエンであ
ることが好ましい。ブタジエン系重合体中のビニル基は
内部オレフィンに比し反応性が高い。従って、ビニル基
含量がブタジエン系重合体中に存在する全二重結合の5
0mol%より少ない場合は、所定量のメルカプトシラン
の付加に長時間を要するため、架橋反応等の副反応が併
発する。この理由から、ビニル基含量の少ないブタジエ
ン系重合体を使用して得られる付加反応生成物は、シラ
ンカップリング剤としての性能が低下する。また、ビニ
ル基含量が80mol%を越えるとブタジエン系重合体の
使用は、付加反応系の粘度を著しく増大させるため、反
応の進行に支障を来す。序に言えば、ビニル基含量が8
0mol%を越えるブタジエン系重合体を得るには、低温
でのアニオン重合が必要となり、結果的にカップリング
剤Xの原料となるブタジエン系重合体の価格上昇を招
く。
The butadiene polymer used in the addition reaction preferably has a vinyl group content of 50 mol% or more and 80 mol% or less, more preferably 55 mol% or more and 75 mol% or less of the total double bonds present in the polymer. Is more preferable. More specifically, the butadiene-based polymer used in the addition reaction has a number average molecular weight in the range of 500 to 5,000 and a vinyl group content in the range of 50 to 80 mol% of the total double bonds present in the polymer. Preferably, it is a certain polybutadiene. The vinyl group in the butadiene-based polymer has higher reactivity than the internal olefin. Therefore, the vinyl group content is 5% of the total double bonds present in the butadiene-based polymer.
If the amount is less than 0 mol%, it takes a long time to add a predetermined amount of mercaptosilane, so that side reactions such as a cross-linking reaction occur simultaneously. For this reason, the addition reaction product obtained using a butadiene-based polymer having a low vinyl group content has a reduced performance as a silane coupling agent. If the vinyl group content exceeds 80 mol%, the use of a butadiene-based polymer significantly increases the viscosity of the addition reaction system, which hinders the progress of the reaction. In other words, the vinyl group content is 8
To obtain a butadiene-based polymer exceeding 0 mol%, anionic polymerization at a low temperature is required, and as a result, the price of the butadiene-based polymer used as a raw material of the coupling agent X is increased.

【0009】カップリング剤Xを得るためのポリブタジ
エン系重合体とシラン化合物(i)の付加反応は、単に
加熱するだけでも進行するが、より速やかに進行させる
ためにはラジカル発生剤を共存させることが好ましい。
ラジカル発生剤を使用することにより、マイルドな反応
条件において、所期の付加反応を短時間で完結させるこ
とができ、高付加率の反応生成物を得ることができる。
使用するラジカル発生剤には特に制限はなく、通常市販
されている有機過酸化物、アゾ系化合物、過酸化水素等
が使用できる。
The addition reaction between the polybutadiene-based polymer and the silane compound (i) for obtaining the coupling agent X can proceed by simply heating, but in order to proceed more quickly, it is necessary to coexist with a radical generator. Is preferred.
By using a radical generator, the desired addition reaction can be completed in a short time under mild reaction conditions, and a reaction product with a high addition rate can be obtained.
The radical generator used is not particularly limited, and commercially available organic peroxides, azo compounds, hydrogen peroxide and the like can be used.

【0010】有機過酸化物の具体例としては、メチルエ
チルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキ
サイド、3、3、5−トリメチルシクロヘキサノンパー
オキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、
アセチルアセトンパーオキサイド、1,1,−ビス(タ
ーシャリイブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチ
ルシクロヘキサン1,1,−ビス(ターシャリイブチル
パーオキシ)−3,3,5−シクロヘキサン、2,2−
ビス(ターシャリイブチルパーオキシ)ブタン、ターシ
ャリイブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロ
パーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパー
オキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、
2,5−ジメチルヘキサン2、5−ジハイドロパーオキ
サイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロ
パーオキサイド、ジターシャリイブチルパーオキサイ
ド、ターシャリイブチルクミルパーオキサイド、ジクミ
ルパーオキサイド、ビス(ターシャリイブチルパーオキ
シイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5
−ジ(ターシャリイブチルパーオキシ)ヘキサン、2,
5−ヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキ
サイド、過酸化こはく酸、過酸化ベンゾイル及びその置
換体,2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、メ
タトルオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキ
シジカーボネート、ターシャリイブチル−2−エチルヘ
キサノエート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカ
ーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシカーボ
ネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオ
キシジカーボネート、ターシャリイブチルパーオキオシ
アセテート、ターシャリイブチルパーオキシピバレー
ト、ターシャリイブチルパーオキシネオデカノエート、
ターシャリイブチルパーオキシオクタノエート、ターシ
ャリイブチルパーオキシ3、3、5―トリメチルヘキサ
ノエート、ターシャリイブチルパーオキシラウレート、
ターシャリイブチルパーオキシカーボネート、ターシャ
リイブチルパーオキシベンゾエート、ターシャリイブチ
ルパーオキシイソブチレート等がある。
Specific examples of the organic peroxide include methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide,
Acetylacetone peroxide, 1,1, -bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane 1,1, -bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-cyclohexane, 2, 2-
Bis (tertiarybutylperoxy) butane, tertiarybutylhydroperoxide, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, paramenthane hydroperoxide,
2,5-dimethylhexane 2,5-dihydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, ditertiary butyl peroxide, tertiary butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, bis ( Tert-butylperoxyisopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5
-Di (tert-butylperoxy) hexane, 2,
5-hexanoyl peroxide, lauroyl peroxide, succinic acid peroxide, benzoyl peroxide and its substituted product, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, metatoluoyl peroxide, diisopropylperoxydicarbonate, tertiary butyl-2 -Ethylhexanoate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, dimethoxyisopropylperoxycarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, tertiary butyl peroxocia acetate, tertiary butyl par Oxypivalate, tertiary butyl peroxy neodecanoate,
Tertiary butyl peroxyoctanoate, tertiary butyl peroxy 3,3,5-trimethylhexanoate, tertiary butyl peroxy laurate,
Tertiary butyl peroxycarbonate, tertiary butyl peroxybenzoate, tertiary butyl peroxyisobutyrate, and the like.

【0011】アゾ系開始剤の具体例としては、2、2'
−アゾビスイソブチロニトリル、1、1'−アゾビス
(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2、2'−
アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2、2'−ア
ゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、2、2'
−アゾビス(2、4−ジメチル−4−メトキシバレロニ
トリル)、2、2'−アゾビス(2−(2−イミダゾリ
ン−2−イル)プロパン)、2、2'−アゾビス(2、
4、4−トリメチルペンタン)、2、2'−アゾビス
(2−メチルプロパン)、2、2'−アゾビス(2−ヒ
ドロキシメチルプロピオンニトリル)、4、4'−アゾ
ビス(4−シアノバレリックアシッド)、ジメチル2、
2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2−シ
アノ−2−プロピルアゾホルムムアミド、2−フェニル
アゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル
等がある また、光開始剤を共存させて紫外線照射下、或いは可視
光照射下に所期の付加反応を遂行させることもできる。
付加反応は無溶媒で遂行させることもできるが、反応系
の粘度上昇を抑え、反応熱を除去する等の目的で、ラジ
カルに不活性な溶媒を用いることができる。溶媒として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、混合キシレン等の
芳香族炭化水素系溶媒、或いは、ヘキサン、ヘプタン、
リグロイン等の脂肪族炭化水素系溶媒等が使用可能であ
る。
Specific examples of the azo initiator include 2, 2 '
-Azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-
Azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2 ′
-Azobis (2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile), 2,2'-azobis (2- (2-imidazolin-2-yl) propane), 2,2'-azobis (2,
4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane), 2,2'-azobis (2-hydroxymethylpropionnitrile), 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) , Dimethyl 2,
There are 2′-azobis (2-methylpropionate), 2-cyano-2-propylazoformamide, 2-phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, and the like. Then, the desired addition reaction can be performed under ultraviolet irradiation or visible light irradiation.
The addition reaction can be carried out without solvent, but a radical-inactive solvent can be used for the purpose of suppressing the increase in the viscosity of the reaction system and removing the heat of reaction. As the solvent, benzene, toluene, xylene, aromatic hydrocarbon solvents such as mixed xylene, or hexane, heptane,
Aliphatic hydrocarbon solvents such as ligroin can be used.

【0012】本発明の組成物において、カップリング剤
Xの配合量は共役ジエン系エラストマー100質量部あ
たり1〜30質量部、さらに好ましくは2〜15質量部
の範囲で選ばれる。カップリング剤Xの配合量が1質量
部より少ない場合は、シランカップリング剤としての作
用効果を発揮させることができない。また、その配合量
が30質量部を越えると、得られたシリカ配合ゴム組成
物の加硫特性が悪化する。本発明に係るシリカ配合ゴム
組成物の基本構成成分は、共役ジエン系エラストマーと
シリカとカップリング剤Xであるが、この組成物には他
の添加剤を、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防
止剤、加硫促進剤、ビス(3―トリエトキシシリルプロ
ピル)テトラサルファイド(Si―69)等を添加する
ことができる。これらの添加量は共役ジエン系エラスト
マー100質量部あたり、1〜10質量部が好ましい。
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
In the composition of the present invention, a coupling agent
The compounding amount of X is selected in the range of 1 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the conjugated diene elastomer. When the amount of the coupling agent X is less than 1 part by mass, the effect as a silane coupling agent cannot be exhibited. On the other hand, if the compounding amount exceeds 30 parts by mass, the vulcanization characteristics of the obtained silica-containing rubber composition deteriorate. The basic constituent components of the silica-containing rubber composition according to the present invention are a conjugated diene-based elastomer, silica and a coupling agent X, and other additives in the composition include, for example, zinc oxide, stearic acid, and aging. An inhibitor, a vulcanization accelerator, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (Si-69) and the like can be added. The addition amount of these is preferably 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the conjugated diene elastomer.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0013】[0013]

【実施例】高分子シランカップリング剤の合成例1 攪拌装置、温度計、窒素導入管を備えた反応器に、数平
均分子量930、ビニル基含有量65%のポリブタジエ
ン(日本石油化学(株)製日石ポリブタジエンB−10
00)100質量部、3−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン(信越化学工業(株)製 KBM−803)
100質量部、開始剤としてジターシャルブチルパーオ
キシド5質量部を入れた後、窒素導入管を用いて反応器
内を窒素パージした。その後、窒素雰囲気下、120℃
にて5時間反応を行った。反応終了後80℃に保持しな
がら減圧下で反応生成物中の揮発成分を除去した。得ら
れた淡黄色透明液体を高分子シランカップリング剤Aと
した。高分子シランカップリング剤の合成例2 原料のポリブタジエンを、数平均分子量2000、ビニ
ル基含有量65%のポリブタジエン(日本石油化学
(株)製日石ポリブタジエン B−2000)に変更し
た以外は合成例1と同様の操作により高分子シランカッ
プリング剤Bを得た。高分子シランカップリング剤の合成例3 原料のポリブタジエンを、数平均分子量3000、ビニ
ル基含有量65%のポリブタジエン(日本石油化学
(株)製日石ポリブタジエン B−3000)に変更し
た以外は合成例1と同様の操作により高分子シランカッ
プリング剤Cを得た。高分子シランカップリング剤の合成例4 原料を、数平均分子量2000、ビニル基含有量65%
のポリブタジエン(日本石油化学(株)製日石ポリブタ
ジエン B−2000)100質量部、3−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製
KBM−803)250質量部に変更した以外は合成例
1と同様の操作により高分子シランカップリング剤Dを
得た。
EXAMPLES Synthesis Example 1 of Polymeric Silane Coupling Agent A polybutadiene having a number average molecular weight of 930 and a vinyl group content of 65% (Nippon Petrochemical Co., Ltd.) was placed in a reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a nitrogen inlet tube. Nisseki Polybutadiene B-10
00) 100 parts by mass, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (KBM-803 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
After 100 parts by mass and 5 parts by mass of di-tert-butyl peroxide as an initiator, the inside of the reactor was purged with nitrogen using a nitrogen inlet tube. Then, under nitrogen atmosphere, 120 ° C
For 5 hours. After completion of the reaction, volatile components in the reaction product were removed under reduced pressure while maintaining the temperature at 80 ° C. The obtained pale yellow transparent liquid was used as polymer silane coupling agent A. Synthesis example 2 of polymer silane coupling agent Synthesis example except that polybutadiene as a raw material was changed to polybutadiene having a number average molecular weight of 2000 and a vinyl group content of 65% (Nippon Petrochemical Co., Ltd. Nisseki polybutadiene B-2000). Polymer silane coupling agent B was obtained in the same manner as in 1. Synthesis Example 3 of Polymeric Silane Coupling Agent A synthesis example except that the raw material polybutadiene was changed to polybutadiene having a number average molecular weight of 3000 and a vinyl group content of 65% (Nippon Petrochemical Co., Ltd. Nisseki polybutadiene B-3000) Polymer silane coupling agent C was obtained in the same manner as in 1. Synthesis Example 4 Synthesis of Polymeric Silane Coupling Agent A raw material was prepared by using a number average molecular weight of 2000 and a vinyl group content of 65%.
100 parts by mass of polybutadiene (Nippon Petrochemical Co., Ltd. Nisseki polybutadiene B-2000), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
KBM-803) Polymer silane coupling agent D was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount was changed to 250 parts by mass.

【0014】実施例1〜4及び比較例1〜2 (ゴム組成物の配合/混練り)表1に示した配合(数値
は質量部を示す)でJIS K 6383に準拠して混
練りを行いゴム組成物を調製した。配合に用いた各成分
は以下の通りである。 SBR(1512) JSR 酸化亜鉛2種 三井金属鉱業社製 ステアリン酸 日本油脂社製 老化防止剤 ノラック 810−NA 大内新興化学社製 加硫促進剤 ノクセラー DM 大内新興化学社製 硫黄 川越化学社製 シリカ ニップシル VN−3 日本シリカ社製 Si−69 デグサ社製 (使用ロール) 寸法 φ6×16インチ、回転数 20rpm(f)、 回転比 1:1:22
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 (Blending / Kneading of Rubber Composition) Kneading was carried out according to JIS K 6383 with the blending shown in Table 1 (the numerical values indicate parts by mass). A rubber composition was prepared. The components used in the compounding are as follows. SBR (1512) JSR zinc oxide 2 types Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd. Stearic acid Nippon Yushi Co., Ltd. Antioxidant Norac 810-NA Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd. Vulcanization accelerator Noxeller DM Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd. Sulfur Kawagoe Chemical Co., Ltd. Silica Nipsil VN-3 Nippon Silica Co., Ltd. Si-69 Degussa Co., Ltd. (Used roll) Dimensions φ6 × 16 inches, rotation speed 20 rpm (f), rotation ratio 1: 1: 22

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】(加硫試験)実施例1〜4及び比較例1〜
2で得られた各サンプルについての加硫試験を以下の手
法により測定した。 試験方法 JIS K 6300 キュラストメータIII型 170℃ 振幅±1゜、振動数1.67ヘルツ(100cpm) 加硫試験の結果を表2に示す。
(Vulcanization Test) Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to
The vulcanization test for each sample obtained in 2 was measured by the following method. Test method JIS K 6300 Curastometer type III 170 ° C Amplitude ± 1 °, frequency 1.67 Hz (100 cpm) The results of the vulcanization test are shown in Table 2.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】(引張試験)実施例1〜3及び比較例1〜
2で得られた各サンプルについてそれぞれ170℃×2
0分の加硫操作を実施した後試験片を作製し、JIS
K 6251の手法により引張試験測定を行った。その
引張試験結果を表3に示す。
(Tensile test) Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to
170 ° C. × 2 for each sample obtained in
After performing the vulcanization operation for 0 minutes, a test piece was prepared and JIS
Tensile test measurement was performed according to the method of K6251. Table 3 shows the results of the tensile test.

【0019】[0019]

【表3】 [Table 3]

【0020】表2及び表3に示す試験結果から明らかな
ように、高分子シランカップリング剤未添加の比較例1
では、シリカ/ゴム間に結合が存在しないためにゴム組
成物の強度が不足している。一方、低分子シランカップ
リング剤を使用した比較例2では、そのカップリング剤
としての効果は認められるものの、T10値が短く、加
工性に問題が残る。また、その反応性基(テトラサルフ
ァイド)に起因する好ましくない架橋反応のためゴム組
成物の伸びと強度が十分に改善されない。これに対し、
本発明のゴム組成物ではその加硫特性及び機械物性値双
方に良好な改善効果が認められる。
As is clear from the test results shown in Tables 2 and 3, Comparative Example 1 in which no polymeric silane coupling agent was added was used.
However, the strength of the rubber composition is insufficient because no bond exists between silica and rubber. On the other hand, in Comparative Example 2 using a low-molecular-weight silane coupling agent, although the effect as the coupling agent is recognized, the T10 value is short, and a problem remains in workability. In addition, elongation and strength of the rubber composition are not sufficiently improved due to an undesired crosslinking reaction caused by the reactive group (tetrasulfide). In contrast,
In the rubber composition of the present invention, a favorable improvement effect is recognized in both the vulcanization characteristics and the mechanical properties.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明のシリカ
配合ゴム組成物では、特定の高分子シランカップリング
剤を用いることにより、シリカ配合ゴム組成物の加工性
を損なうことなくその機械物性を改善することができ
る。
As described above, in the silica-containing rubber composition of the present invention, by using a specific polymer silane coupling agent, the mechanical properties of the silica-containing rubber composition can be improved without impairing its processability. Can be improved.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共役ジエン系エラストマー100質量部
あたり、10〜100質量部のシリカと、1〜30質量
部の高分子シランカップリング剤を含有し、前記の高分
子シランカップリング剤が、数平均分子量500〜10
000のブタジエン系重合体100質量部に対して下記
の一般式(1)で表されるシラン化合物を10〜300
質量部付加させて得られるカップリング剤であるシリカ
配合ゴム組成物。 【化1】 (式中R1は炭素数1から6の2価のアルキレン基であ
り、R2,R3,R4はそれぞれ同一或いは異なっていて
よく、それぞれメトキシ基、エトキシ基、フェノキシ
基、メチル基、エチル基又はフェニル基を示す。但し、
2,R3,R4少なくとも1つは、メトキシ基、エトキ
シ基又はフェノキシ基である。)
Claims 1. A conjugated diene-based elastomer contains 100 to 100 parts by mass of silica and 1 to 30 parts by mass of a polymer silane coupling agent per 100 parts by mass of a conjugated diene elastomer. Average molecular weight 500-10
The silane compound represented by the following general formula (1) is used in an amount of 10 to 300 with respect to 100 parts by mass of a butadiene-based polymer of 000
A silica-containing rubber composition which is a coupling agent obtained by adding parts by mass. Embedded image (Wherein R 1 is a divalent alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 , R 3 , and R 4 may be the same or different, and each may be a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, a methyl group, Represents an ethyl group or a phenyl group, provided that
At least one of R 2 , R 3 and R 4 is a methoxy group, an ethoxy group or a phenoxy group. )
【請求項2】 共役ジエン系エラストマーがシス1,4
−ポリイソプレンゴム、3,4−ポリイソプレンゴム、
スチレン/ブタジエンコポリマーゴム、イソプレン/ブ
タジエンコポリマーゴム、スチレン/イソプレンコポリ
マーゴム、スチレン/イソプレン/ブタジエンターポリ
マーゴム、シス1,4−ポリブタジエンゴム、トランス
1,4−ポリブタジエンゴム(70〜95%トラン
ス)、低ビニルポリブタジエンゴム(10〜30%ビニ
ル)、中ビニルポリブタジエンゴム(30〜50%ビニ
ル)、高ビニルポリブタジエンゴム(50〜90%ビニ
ル)、乳化重合スチレン/ブタジエン/アクリロニトリ
ルターポリマーゴムおよびブタジエン/アクリロニトリ
ルコポリマーゴムからなる群から選ばれる請求項1記載
のシリカ配合ゴム組成物
2. The conjugated diene elastomer is cis 1,4.
-Polyisoprene rubber, 3,4-polyisoprene rubber,
Styrene / butadiene copolymer rubber, isoprene / butadiene copolymer rubber, styrene / isoprene copolymer rubber, styrene / isoprene / butadiene terpolymer rubber, cis 1,4-polybutadiene rubber, trans 1,4-polybutadiene rubber (70-95% trans), Low vinyl polybutadiene rubber (10-30% vinyl), medium vinyl polybutadiene rubber (30-50% vinyl), high vinyl polybutadiene rubber (50-90% vinyl), emulsion polymerized styrene / butadiene / acrylonitrile terpolymer rubber and butadiene / acrylonitrile The silica-containing rubber composition according to claim 1, which is selected from the group consisting of a copolymer rubber.
【請求項3】 シラン化合物が、 【化2】 である請求項1記載のシリカ配合ゴム組成物3. The method according to claim 1, wherein the silane compound is The silica-containing rubber composition according to claim 1, which is 【請求項4】 高分子シランカップリング剤を形成する
ブタジエン系重合体の数平均分子量が500〜5000
の範囲にあり、かつビニル基含量が全二重結合の50〜
80mol%の範囲にある請求項1記載のシリカ配合ゴ
ム組成物。
4. The butadiene-based polymer forming the polymer silane coupling agent has a number average molecular weight of 500 to 5,000.
And the vinyl group content is 50 to
The silica-containing rubber composition according to claim 1, which is in a range of 80 mol%.
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